OBE理念下土力學實驗課程的過程化考核實踐

劉小亮 岳虎 張士林

[摘 要]在工程教育專業認證標準和成果導向教育理念（OBE理念）的框架下，課題組以土力學實驗課程為例，把專業知識、儀器操作、數據處理，以及職業素養納入過程化考核內容，使學生加深和鞏固了土力學理論知識和實驗操作技能，另外引入了實驗權重系數Kn值，使得教學質量考核更加科學合理，更有效地培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

[關鍵詞]OBE;土力學實驗;過程化考核;工程教育認證

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2020）10-0093-04

隨著2016年6月中國加入《華盛頓協議》，我國的工程教育質量和水準得到了國際工程教育認證領域的認可，可以說是中國工程教育通往國際工程界的重要標志和歷史節點。六盤水師范學院土木工程專業也因勢利導，在依托當地煤炭工業、建筑工業等行業優勢的基礎上，探究本校土木工程專業人才培養方案新模式，在國家工程教育認證背景下重組了課程體系內容，完善了土木工程人才培養方案，為當地經濟發展培養合適的土木工程技術人才奠定基礎[1]。工程教育專業認證的核心理念是以學生為中心，以輸出成果為導向，建立持續改進機制，即OBE教育理念，見圖1。

土力學實驗是土木工程專業一門非常重要的專業基礎課。因其是土力學理論課程后續的實驗教學部分，所以在實驗課堂上對土力學理論知識掌握程度的要求就很高[2]。在現在經濟建設快速發展的形勢下，土力學實驗教學不僅僅局限于對已有理論知識的驗證，如土的密度、含水率測定等，更進一步的要求是要跟當地工程建設發展相同步，要讓學生把理論知識和實驗操作相結合，解決現實生產中遇到的各類綜合性難題[3]，比如在紅黏土廣泛出露的當地進行工程建設時，需要考慮紅黏土的膨脹性問題，也要考慮貴州地區因多雨造成的土壤的飽和性問題等。這些問題都需要學生用創造性實驗來解決。所以，對原有的實驗教學體系進行改革，發掘新的實驗教學模式，對于學生掌握土力學實驗的專業理論和實操技術都有很大的幫助。于是，實驗教學內容以及實驗教學中考慮的評價標準，已經成為當下各類高校實驗教學改革中熱門的研究方向。

一、土力學實驗教學現狀分析

地處祖國西南地區的貴州省六盤水師范學院從2009年升為本科院校以來，一直在積極執行與實施國家各類教育政策與方針，于2015年被列為貴州省向應用型轉型發展試點院校，2017年加入全國應用技術大學（學院）聯盟。學校的土木工程專業起步較晚，但恰逢國家正在進行的工程教育專業認證的絕好時機。為提高辦學水平和質量，更好地服務當地經濟建設和社會發展，土木工程系在人才培養模式探究、課程體系改革等方面，均以當前工程教育專業認證框架內的培養要求為導向，并結合自身作為西部地方高校發展動力欠缺的劣勢因素，綜合制訂土木工程人才培養方案，改良土木工程課程體系架構，真正做到以學生為中心，以培養目標的達成為導向，并且建立了良好的持續改進機制。

土力學實驗作為土木工程專業的必修專業基礎課程，設置2學分，32學時，以實踐環節為主。根據課程的性質、任務、要求及學習的對象，將課程內容分兩個層次：基礎實驗和綜合設計性實驗。本課程在教學內容方面著重基本知識、基本理論、基本方法的培養，在實驗環節上能驗證課堂理論，并使學生提高實驗技能。目前六盤水師范學院土木工程專業在土力學實驗教學中主要表現為以下幾個方面。

（一）教學模式簡單，無法提高學生學習興趣

在以往傳統的實驗教學環節中，土力學試驗大多以驗證性實驗為主，老師用一臺儀器給學生演示，學生在下面觀摩并做筆記，實驗結果也固定單一，缺乏創新性，總體上學生學習知識表現為被動接受。這樣，會導致一些學習不好的學生出現厭學現象。

（二）教學內容陳舊，缺乏創新

由于學時限制，為了鞏固土力學基礎理論，目前開設的實驗項目僅僅包含一些常規的驗證性實驗，如土的密度含水率實驗、土的液塑限實驗、土的抗剪強度和壓縮實驗，等等[4]。有時在做實驗時常把需要加載的時間人為縮短，或在課堂上給學生演示實驗過程中的幾個片段而已，沒有全面讓學生參與實驗的標準過程。另外，由于學生人數較多，實驗儀器不足，使得學生實際操作的機會大為減少。

（三）實驗考核模式單一

傳統的考核模式是學生在每一項實驗結束后提交實驗報告，教師根據實驗報告給出每一項實驗的總成績。這樣的缺點是不能避免學生之間的互相抄襲，另外也不能知曉學生到底有沒有掌握實驗的操作過程。這種傳統的實驗教學考核模式不利于培養學生自主創新的科學精神，更不利于培養工程教育認證標準下合格的土木工程技術人才。

二、土力學實驗教學中的過程化考核方法

過程化考核是指在整個土力學實驗教學時間內對每一位學生從課程開始到課程終了進行各方面的考核，包括對學習態度、每項實驗中專業知識的掌握程度及儀器操作、數據記錄、數據處理等各個過程中的表現做出細化打分[3]。這種過程化考核貫穿于實驗全過程，包括課下的實驗報告編寫，它更能綜合科學地反映學生對這門課的掌握和運用程度。

（一）過程化考核實施方案

六盤水師范學院土木工程專業現有學生200余人，其中以男生占大多數。在確定培養目標的過程中，要緊緊把握西部地區生源質量不高，學生文化成績普遍偏低的特點，重點加強學生在學習土木工程專業知識過程中對實際上手操作能力的培養。土力學實驗課程總計2學分，32學時，從中選出具有代表性的實驗項目6項，具體為土的密度實驗、土的含水率實驗、土的界限含水率實驗、土的直接剪切實驗、土的固結實驗以及土的三軸實驗。在實驗教學考核中納入專業知識、儀器操作、數據處理以及職業素養等模塊。

由于每一項實驗的難易點和重要程度各不相同，因此引入實驗項目分值的權重系數Kn（n=1-6），其中實驗項目一土的密度實驗的權重系數K1=0.8，依此類推，K2=0.8;K3=1.0;K4=1.0;K5=1.2;K6=1.2。采用百分制，每項實驗分值滿分均是Sn=100，因此整個土力學實驗總成績S=∑（Sn×Kn）/n。比如學生甲在整個6個實驗項目中各分實驗的成績為80、85、75、70、65、60分，運用以上公式，那么該學生的總成績即是71.2分。當然每一項實驗的權重系數可以根據所選實驗的重要程度和難易性選取。

在過程化考核評價方法中，對某一實驗項目的成績評判方式是否科學合理是該方法是否適用的關鍵。結合各方面因素考慮，在100分滿分中，課堂隨機提問專業理論知識分值為10分，儀器操作分值為30分，實驗報告分值為40分，職業素養分值為10分，考勤分值為10分。需要注意的是，在儀器操作模塊的30分中，主要考查學生在自主實驗過程中儀器使用是否得當合理，從實驗開始到實驗結束是否按《土工實驗標準》進行，在實驗數據原始記錄上是否實事求是、準確客觀等。

（二）過程化考核的教學實踐

以六盤水師范學院2016級土木工程專業土力學實驗教學為例，分析過程化考核在實驗教學過程中實施的詳細步驟。2016級土木工程學生64人，考慮到實驗設備緊缺、實驗教室場地不大的條件，將該班級學生分為13組，每組5人操作一臺儀器。按照土力學實驗教學大綱，整個實驗課程教學有6個實驗，本文以實驗四土的固結實驗為例，來詳細介紹過程化考核在土力學實驗教學中的實施步驟。

實驗四土的固結實驗，本項實驗滿分100分，包括了課堂隨機提問專業理論知識分值10分，儀器操作分值30分，實驗報告40分，職業素養分值10分，考勤10分。本實驗的目的是測定試樣在側限與軸向排水條件下的壓縮變形△h和荷載P的關系，以便計算土的單位沉降量S、壓縮系數α和壓縮模量Es等。

課堂隨機提問專業理論知識分值10分。上課開始先以自由搶答或隨機提問的方式，考查學生對于土的固結問題的有關基礎專業知識是否掌握。可以設置3～5條專業知識問答題，如解釋土的壓縮系數、壓縮模量、土的先期固結壓力，以及什么是超固結土或欠固結土的問題。也可考查學生在上本次實驗課前對該實驗的預習情況，如問本次實驗的目的是什么，實驗中需要用到哪些儀器設備，以及百分表怎樣讀數等。

儀器操作分值30分。土的固結實驗需要用到的儀器有固結儀、量表、刮土刀、電子天平、秒表等。教師先向學生講解實驗的具體操作過程與注意事項，演示性地實際操作一遍實驗全過程，然后開始由學生自行做實驗。在此項考核中，教師需要巡視指導每一組學生的操作情況，主要考查學生的整個實驗操作過程，如切取試樣、測定試樣密度、安裝試樣、檢查儀器設備、安裝百分表、施加預壓、加壓觀測、表格記錄等。所有操作均需按照最新土工試驗標準規定的內容進行操作，如發現某組學生在某項操作中出現錯誤，可根據犯錯誤的嚴重程度，在總體分值30分的基礎上扣除1～3分，最后試驗結束的剩余分值即是此項目的得分。

職業素養分值10分、考勤10分。職業素養是學生在畢業后從事土木工程行業工作中所需要遵守的行為規范，其中包括了職業道德、職業思想意識、職業行為習慣和職業技能等。本項目主要在實驗教學場所進行，考核學生的職業思想意識和職業行為習慣。這兩者包含了學生對此項目實驗的重視程度，有無在實驗中出現消極怠慢心理;實驗操作過程中有無出現玩手機或干別的與實驗無關的事;實驗結束后整理清潔實驗儀器時的表現情況;對實驗儀器的愛惜表現程度等。考勤10分可按遲到扣除1分，曠課扣除3分的標準來考量。

實驗報告40分。為了防止學生在編寫實驗報告時出現互相抄襲的現象，實驗報告編寫部分內容可于實驗結束后直接在課堂進行，納入課堂教學過程化考核。實驗報告包含了實驗目的、實驗原理、實驗儀器認知、實驗操作過程、實驗現場記錄表格填寫、實驗注意事項認知、實驗數據處理及繪圖、實驗心得等共8項內容。對于實驗數據處理及繪圖的核心內容，可在實驗課剩余時間安排在課內進行。它的優點是教師可及時指導學生遇到的問題，結合實驗現場解釋，清晰直觀，學生理解程度較高，并且可以防止學生互相抄襲;它的缺點是可能剩余的時間不夠充分。

（三）過程化考核實踐結果對比分析

常規化考核是以實驗報告分數占70%，以考勤和平時表現占30%為標準進行的實驗教學考核。本研究以2016級土木工程學生的土力學實驗教學為例，在期末分別按過程化考核和常規化考核進行了總成績計算，繪制出了兩種不同考核標準下的學生成績直方圖和成績正態分布曲線圖，見圖3。

對比兩種正態分布曲線圖可見，常規化考核正態分布曲線峰值偏高，且較過程化考核出現了右偏。這種差別的解釋是：常規化考核考查內容單一，僅僅是根據實驗報告的優劣進行評判，學生編寫實驗報告大多是課余時間，由于沒有監管，會出現大量雷同現象，使得部分學習差生的實驗報告質量變好，這樣就出現了成績樣品均值偏大，正態分布曲線右偏，過量的抄襲現象會導致實驗報告成績均一化較高，成績普遍集中在68～78分之間，沒有真實反映學生對實驗理論和操作的全面掌握程度，即沒有拉開學生之間的成績差異。

在進行過程化考核之后，學生成績總體正態分布曲線趨于平緩，峰值低，而且大于90分的優秀學生也能從中脫穎而出，小于60分的不合格成績也較之增多。可見這種過程化考核方式能全面考查學生的綜合能力，拉開學生之間的成績差異，這也能真實反映出學生的學習情況，保障了學生成績的公平性。另外，通過此次實驗教學的過程化考核，學生普遍對土力學實驗增加了興趣，表現為每到下一次實驗，部分學生總能提前到實驗室準備儀器，自主進行預習，過程化考核對于土力學實驗教學質量的提升是不言而喻的。

三、結論

通過對中國工程教育專業認證協會頒布的《工程教育認證工作指南》內容進行分析，并結合貴州六盤水當地對經濟發展特有的訴求，本文在工程教育專業認證標準和成果導向教育理念的框架下，以土力學實驗這一門獨立實驗課程為例，把專業知識、儀器操作、數據處理，以及職業素養納入過程化考核內容，并且引入了實驗項目權重系數Kn值，使得考核更加科學合理。對2016級土木工程學生在實驗教學中采用常規化考核和過程化考核，并對兩種不同的考核方式進行了教學質量比對，根據最終期末學生成績的正態分布圖發現，在實驗教學中采用過程化考核，不僅能全面反映學生對知識的掌握程度，更加科學合理公平地給予學生綜合成績，而且還能激發學生對于實驗課的學習興趣，有效培養了學生獨立分析問題和解決問題的能力。在土力學實驗課程中采用過程化考核方式，使得學生加深和鞏固了土力學理論知識與實驗操作技能，提高了教學質量，更能為在實驗課程教學中如何踐行以學生為中心的OBE理念提供了新思路。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 中國工程教育專業認證協會.工程教育認證工作指南（2018版）[Z].北京：中國工程教育專業認證協會，2018.

[2] 曾召田，莫紅艷，顏榮濤，等.土力學“三性”實驗教學模式的探索與實踐[J].高教學刊，2019（5）：95-97.

[3] 祁孝珍.強化土力學試驗教學 培養學生動手能力[J].遼寧高職學報，2007（7）：67-68.

[4] 儲春妹，封麗華，董青紅.土質學與土力學課程教學改革思考[J].大學教育，2015（5）：157-158.

[責任編輯：鐘 嵐]