基于OBE理念的結構力學線上教學探索與實踐★

田玉梅 寇素霞 張洪福

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

在新冠病毒疫情背景下，教育部發布了《應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領導小組辦公室關于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》，要求實現“停課不停教，停課不停學”。因此，各高校開展了大規模的線上教學。結構力學是高等院校土木工程專業的重要核心課程，也是許多高校土木工程一級學科研究生入學考試的必考科目。在學生居家學習的背景下，如何依托互聯網有效的實現結構力學線上教學，對教師和學生都是一個很大的挑戰。在教學平臺和直播工具得到保障的前提下，優秀的教學設計和實施是教好課程的關鍵，而學習成果展示則是有效的檢驗途徑[1]。

1 OBE教育理念

成果導向教育(Outcome Based Education，簡稱OBE)，亦稱：能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育。在理念上，OBE是一種“以學生為本”的教育哲學；在實踐上，OBE是一種“基于學習產出”的培養模式[2]。OBE強調以學生為主體，以預期學習產出為目標導向，進行教學設計、實施和評價。基于OBE理念，教師需要以學生為中心，以學生最終達到的學習成果為目標，注重對學生的能力、素質的培養，激發學生的積極性與主動性。在教學活動中，教師需要尋求適宜的教學過程、教學設計、教學方法以及教學評價等來保證學生達到這些預期目標。

OBE這種以學生為中心的理念，要求學生從“填鴨式”的被動學習轉為主動學習，恰好與線上教學要求完全相符[3]。

2 基于OBE理念結構力學教學的探索與實施

2.1 教學平臺與教學方式

在線教學的一切教學活動都需要通過互聯網來實現。因此，選擇合適的教學平臺是線上教學的首要之舉。我校土木工程專業結構力學課程分為《結構力學1》和《結構力學2》兩部分，各48學時。其中，本學期《結構力學1》課堂教學24次。根據我校結構力學在線開放課程的實際情況，教學活動通過超星課程平臺與QQ直播相結合來實現。結構力學在線平臺上為學生提供了豐富的教學資源，包括教學大綱、教學日歷、教學課件、教學視頻等教學文件；學習導航、自我測試、知識拓展、能力提升等引導學生自主學習的模塊；主題討論、隨堂練習等互動區域。此外，學習通、QQ群、騰訊會議等先進的互聯網技術，可以記錄完整教學活動。

2.2 教學總體設計

有效的教學設計應該起始于期望達到的目標，終止于教學目標的全面落實。以《東北林業大學土木工程專業培養方案》(2018版)為最終的教學目標，以對學生的畢業要求為主線，依據“反向設計”[4]和“一切以學生為中心”的原則確定結構力學課程目標，進行結構力學在線教學設計。從教學內容的整合、教學策略實施、學習目標的分解、學習路徑的確定等教學環節進行設計，促成學生預期學習產出。

從結構力學課程目標出發，進行總體設計：1)教學內容單元化。分析結構力學教學內容和線上教學、居家學習的背景，考慮學生的接受能力，確定每次課的教學內容，以此作為一個教學單元。明確單元的教學目標，進而確定教學思路和重點、難點內容。2)學習目標精準化。將課程目標精準劃分為單元的學習目標。知識目標層次分為了解、理解、掌握、熟練掌握；能力目標層面分為計算能力、分析能力、判斷能力、解決問題的能力。在完成目標過程中培養學生的力學素養。3)知識點精細化。結合學習目標，將本學期結構力學知識點細化為152個任務點，按課程進度，分24次任務發放給學生。4)學習路徑模塊化。在結構力學課程平臺上，給出學習導航、學習目標、學習內容(提供教材、電子教案、視頻、課件)、自我測試(每節課前)、知識拓展(每節課后)，能力提升(每章學習后)等模塊。

2.3 教學方法設計

合適的教學方法是課堂教學成功的一半。在教學中采用豐富的教學方法：如講到緒論中結構的計算簡圖一節，采用案例分析法，將實際工程結構抽象為計算簡圖，使學生更容易理解、體會桿件、支座、結點、荷載及體系的簡化方法；在講到合理拱軸線時，采用導入法，觀看達芬奇的油畫《抱銀貂女人》，提出問題“在均勻重力下，項鏈自然下垂的形態是什么？”，通過創設的情境，引出懸鏈線的概念，激發學生學習興趣；在講到力法計算示例時，采用啟發式教學方法，以一個2次超靜定剛架為例，通過一連串的教師自問自答的問題，向學生提供思維線索，指明思維方向，完成求解過程。到此，教學內容并未完成，再拋出問題：力法的基本體系是否唯一。如果基本體系不是唯一的，可以選出幾種基本體系。選用哪種基本體系計算比較方便。通過設問、啟發、互動，一個2次超靜定剛架可以提出20多種求法，極大地調動了學生的求知欲、培養學生探究精神；在講解桁架結構時，插入大學生結構競賽賽題，采用討論教學法，討論桁架結構設計、制作中常遇到的問題，并以此培養學生的創新意識。

2.4 教學模式及實施

OBE理念的核心是以學生為中心。針對學生的學習路徑，提出“課前自主學習—課中釋疑解惑—課后鞏固反饋”的“三位一體”教學模式。1)課前自主學習。教師在結構力學課程平臺上設置任務點，提前2 d～3 d發放給學生，開始引導學生自學的過程。學生首先明確本節課程的學習目標，然后通過研讀教材，觀看視頻、學習課件等方式進行自主學習教學內容。最后通過自我測試模塊，檢測自學效果。同時，教師通過教學平臺的數據統計，及時了解學生學習投入、遇到的問題，為課堂教學環節提供依據。2)課中釋疑解惑。教師以直播形式講授教學大綱中的重點、難點內容，以及學生反饋過來的問題。學生帶著問題聽課，會更容易集中精力。通過課堂教學，使學生學會梳理知識，解決困惑，加深理解。3)課后鞏固反饋。教師精心設計主觀題作業，通過學習通平臺，發放給學生。要求學生認真完成作業，教師對作業全批全改。這個過程，不僅能夠鞏固學生所學的知識，也是培養學生計算、分析和表達能力的關鍵環節。同時，教師也能了解學生學習態度，知識掌握的程度及存在的問題，為下一次課教學準備資源，實現有針對性的教學。教學活動主要是在課程平臺上完成的，根據課程平臺的統計，本學期結構力學任務點完成率在91%以上，章節學習次數在5萬次以上，在線課程的瀏覽量達到66萬次。

“三位一體”教學模式，形成了一個以學生為中心的PDCA教學小循環，促進教學活動的持續改進。

2.5 考核方式設計

OBE理念強化過程考核，注重學習成果，對于在線教學，形成性評價尤其重要。為此，結構力學課程考核加強了“形成性評價”。評價結果既能作為學生參與學習的證據，也能體現他們學業方面的進步。同時，及時反饋評價結果也能讓學生對自己的學習成效有更清晰的認識。

結構力學的總評成績設定如表1所示。在成績組成中的特設獎勵(最高分為5分)，是給予平時表現突出的同學的額外獎勵，只要學生平時成績不足100分的，就可以計入已獲得的特設獎勵分。

表1 總評成績組成及權重

3 基于OBE理念結構力學教學的教學效果

學習成果達成度評價是通過收集、統計和分析學生的相關知識技能的增值以及學習投入變化情況等信息，從而量化呈現學生在知識、能力、學習行為方面的表現和進步，以證明學生的學習成果[5]。

3.1 學生總評成績

結構力學課程采用強化形成性評價的考核方式。平時成績的各項指標的設定，是考察學生的學習態度、學習能力及對知識點的理解與簡單應用的需求。階段考試和期末考試，則緊緊圍繞課程教學目標，重點考察了學生的力學思維、表達能力、計算能力和分析、解決問題的綜合能力。

以往結構力學最終成績組成為：出勤與作業(20%)，階段考試成績(30%)，期末考試成績(50%)，新的考核方案見表1。采用新的考核方案的2018級學生的總評成績與采用舊的考核方案的2014級、2015級學生成績(階段與期末試卷難易程度相當)對比，見表2。可以看到，2018級學生成績分布更加合理，服從正態分布；總評成績明顯提高，成績分布峰值位于70分～79分之間，間接反映出，基于OBE理念的結構力學教學活動的實施，調動了學生學習的積極性，提高了學生的教學活動參與度，提高了結構力學課程目標達成度。

表2 總評成績對比

3.2 學生對課程的評價

學生對課程的評價，反映學生對教學內容、教學活動、教學過程及學習成果的滿意程度。本學期結構力學教學班共92人，82人參與課程評價。課程評價總分為5分，設置4個評價方面：知識量(課程內容是否充實，有價值)；趣味性(教學過程是否有趣，吸引人)；教師參與(教師是否積極參與交流和互動)；課程設計(課程是否合理，形式豐富)。具體評價結果見表3。

表3 課程評價

4 結構力學線上教學反思

教學是一個教學相長的過程。在這個過程中，學生是主體，而教師則起引導作用，并應做好導學、助學和促學三個方面的工作：

1)創建豐富的線上教學資源導學。在線教學資源是在線教學有效進行的物質基礎。有效的利用教學資源需要教師提供可以引導學生學習的導航，使學生在居家的情境下開展有指導、有支持的在線學習。

2)開啟多種形式的互動模式助學。學生個體的學習條件和自主學習能力是有差異的，在線學習過程中會遇到各種各樣的問題和困難，再詳實的教學設計也難以預估所有學生的需求和問題。問題得不到解決，會影響學習進度，降低學習熱情，產生消極情緒。為解決諸多不確定性的問題和困難，應打通師生交互、生生交互的渠道，開啟多種互動模式，多交流、多溝通，使學生獲得持續的關注，從而確保在線學習順利進行。

3)建立明確的評價方式和激勵機制促學。為了持續了解學生在線學習的情況，教師將對學生學習成果的評價貫穿教學全過程。通過簽到、完成任務點、作業、測驗、互動、討論，考試等環節進行監測，并將其結果列入考核內容；對在互動、討論中積極思考、解答有創新等表現突出的同學特設獎勵分。這些做法可以提升學生的學習參與度和學習主動性，促進教學目標的達成。

5 結語

將OBE理念貫穿于結構力學在線教學的全過程，真正實現了教師的引導作用和學生的主體作用。“三位一體”教學模式，調動了學生學習積極性，培養了學生的學習能力，完成了結構力學的課程目標，提升了結構力學課程教學效果。形成性考核方式實現了教與學的持續改進。疫情背景下線上教學雖然短暫，但其經驗及成果會加速線下與線上教學的融合，為結構力學的教學改革指明了方向。