基于OBE 理念的理論力學課程考核改革研究

施 峰，劉書云

（貴州工程應用技術學院 礦業學院，貴州 畢節 551700）

一、理論力學OBE 課程考核改革背景

我國于2016 成為《華盛頓協議》這一國際工程教育專業互認協議的正式成員，目前已建立了與該協議要求基本一致的“成果導向”（OBE）模式的認證體系。隨著工程教育改革的推進，OBE 模式強調目標達成，以學生產出為中心，重視教育全過程評價反饋并據此持續改進教學過程的教學理念得到越來越廣泛的認同。課程是大學教育的基本單元，基于OBE 教育理念的工程教育改革最終落實到具體課程上，觸及課程改革的眾多方面，其中考核評價具有引領改革方向、落實改革目標并全程反饋改革效果的作用，是基于OBE 教學理念的教學改革的至關重要的環節。作為工科專業培養方案中眾多專業課程基礎的理論力學，結合具體工科專業情景進行OBE 課程考核改革，對于引領課程改革、推動工科專業全面的工程教育改革具有重要意義。

二、基于OBE 理念的課程考核改革內涵分析

OBE 教學理念是工程教育認證的核心理論之一，起源于上世紀90 年代早期的美國，包括四大方面：泰勒運動、標準參照學習、布魯姆的掌握學習理論、強調應用能力培養的能力本位的職業教育。隨著OBE 教學理念為核心的工程教育改革不斷推進，其核心思想依然是以上四個方面。

OBE 教學理念基于泰勒運動，強調教學評價服務于教學目標，根據教學目標反向設計過程性考核。通過全過程的量化考核反饋結果實現教學目標達成情況評價，有別于傳統考核模式依靠單次考核做出終結性評價。

OBE 教學理念強調以學生為中心，而學生學習能力存在差異，但這種差異是可以通過適當的學習條件彌補的。后期的學習依賴于前期的學習掌握，為保障下個教學單元學習的成功，要求本教學單元學習后通過考核及時反饋每個學生的差異情況，根據學生們學習成果的差異要及時做針對性的輔導。OBE 教學模式采用的“N+1”考核模式，以學生在整個學習過程中每個教學環節上的成功，確保了整個課程學習的成功，也造成相比傳統終結性考核模式考核次數更多。

OBE 強調能力本位，教學成果產出應是學生掌握的能力，并且從標準參照學習思想角度。OBE 強調達標而非競爭，同樣十分重視教學過程中學生團隊協作能力。能力具有不同的維度和層次。OBE 教學模式基于布魯姆學習目標分類法，將認知領域能力分為“知識、理解、應用、分析、綜合及評價”。為能夠考核學生不同能力掌握情況，OBE 考核方式十分豐富，成果評價靈活多變，除了一般定量考核，還大量引入質性的考核。

三、理論力學課程考核現狀分析

（一）理論力學課程特點分析

課程內容與課程難度。理論力學課程內容主要包括靜力學、運動學和動力學三大部分。傳統上，理論力學重視知識體系的完整性，近年來一些專業根據自身專業特點及所在高校定位，對教學內容進行裁剪，并調整各部分的課時比例，一定程度上是以課程內容的連續與完整性為代價的。課程依賴前期理論性較強的課程，本身理論性較高：建立在少數幾個牛頓公理之上，雖然包含少量物理現象的解釋，但理論力學主要任務并不是引導學生對基本物理定理的入門，要求學生已經學習過大學物理，具有一定的力學基礎知識。并且所研究的模型并不總能用簡單的數學表達，多數理論力學問題的分析還需要借助高等數學知識，因此還要求學生具有一定的數學能力。課時大幅裁剪及課程本身較強理論性的特點，造成理論力學課程的難度偏高。

課程應用性與學習體驗。不同于專業課，理論力學不直接面向工程應用，不直接解決具體問題。具體工程對象要經過專業知識分解，提取出的抽象力學模型才是理論力學的研究對象。本身理論性較強的特點和理論力學研究對象的抽象造成了傳統上理論力學重視抽象概念的講解和理論教學，使得學生在學習過程中覺得難學且課程無用，學生學習體驗差，學習主動性不強。結果是學生對課程的掌握情況不理想，課程本身對后續課程支撐的針對性也不突出。

隨著整個電力系統發生翻天覆地的變化，電力網絡也朝著大規模、大容量、高復雜度的方向發展，使電力網絡的控制變得更加復雜，同時環境問題和能源問題日益突出，微電網和各類分布式能源系統成為未來電力系統發展大趨勢。而電力電子變壓器迎合了現代電網轉型對電氣設備智能化的要求，以可靠、經濟、高效、環境友好和使用安全為目標，為電力網絡的發展提供了藍圖。

隨著社會發展，對工科專業人才實踐能力的需要越來越明確，傳統理論力學課程秉持重視知識灌輸的傳統教學理念與當今工程教育改革方向漸行漸遠。傳統知識本位教學理念指導下的考核方式同樣落后于工程教育考核改革趨勢，考核效果對工科專業培養目標的支撐不理想。

（二）理論力學考核現狀分析

學生學習效果的好壞需采用具體學習效果評價方法度量，不準確的評價標尺得不到準確的結果，錯誤的評價標尺將導致錯誤的結果，科學合理的評價方法對于準確反饋學生學習成果以及教師制定因地制宜的教學方案具有重要意義。課程考核的目的一方面檢驗學生在課程完結后學習成果達成情況，更重要的是在整個教學過程中為教師教學和學生學習提供及時反饋。理論力學課程內容連續性強，新課強依賴于上次課內容，要求對教學效果的連續監控。在教學實施過程中，老師需要根據學生的學習效果的反饋及時調整教學計劃，學生也需要檢查自己的學習成果，獲得成就并發現問題，不斷改進。目前理論力學的課程考核存在的主要問題包括以下幾個方面。

1.課程及考核內容上還是以知識掌握為重點

在課程及考核內容的重點上，相比其他專業課程，課程內容本身理論性強的特點及課程研究的問題遠離具體的工程應用的特點造成傳統教育理念的理論力學考核目標更加重視考核學生對教材各部分知識的掌握。通過此類考核得出的評價結論與工程教育改革以學生能力培養為核心的教學目標存在偏差。教師以此判斷學生學習是否合格，偏離了工程教育改革方向；學生以簡單的知識累積評價通過課程學習自己獲得的能力，易造成個人能力的誤判。提高課程的專業結合度是目前采取的主要改進手段。例如，王士龍等結合土木專業需求，認為在教學及考核內容上要增加與土木工程核心內容關聯性較強的靜力學內容比例，弱化運動學與動力學部分內容。張立勇等針對應用型本科學時縮短、強調工程應用能力培養等實際情況，增加課程及考核工程案例的比重，通過工程案例來掌握和鞏固定理的應用。

2.現有考核方式較為單一

考核方式服務于考核目標并應匹配考核重點，對課程起引導作用。傳統理論力學課程的教學目標以知識掌握情況的考查為核心思想，課程考核形式以適合于知識考核的卷面考試為主，課程全過程包括形成性考核和終結性考核。形成性考核包括：課前考核、課中提問、課后作業等，一定程度上能夠及時反饋學生學習效果以供學生查漏補缺，并支持老師根據學生知識的掌握情況及時更新進度計劃，起到了教學反饋作用；終結性考核包括中期測試，期末考試，主要體現了考核的評價作用。實際上，理論力學課程不應是簡單地灌輸知識，更重要的是培養學生利用所學課程解決實際問題的能力。課程學習獲得的能力是多角度多層次，單一卷面考試不適用學生綜合能力的考核評價，并且影響課程的學習體驗，降低學生學習積極性。一些新型的教學模式，如MOOC、微課、翻轉課程等和強調能力掌握的相對質性的考核模式，如項目案例分析考核、研討式考核、虛擬仿真實驗等逐漸引入到理論力學教學及考核設計中，嘗試建立學生綜合能力獲得情況的全過程、多維度、多層次的考核體系。

3.現有試題編制及評分方案過于單一

授課、試卷編制、考核評分間較強的關聯性決定了實際操作過程中，三項工作往往是同一人負責。為減少授課、出題、評分集中的弊端，提高考核結果的客觀公正性，試題庫建設和教考分離制度是未來考核改革的重要方向；評分標準及考核內容由試卷編制者基于教學目標的分解和教學內容的比例確定，受到編制者經驗、心理變化等主觀因素影響較高。為規范命題過程，常借助一些標準化的命題工具，其中雙向細目表最為常用。雙向細目表明確了考試內容與考核目標的對應關系，具有較高的內容效度，但存在目標范圍窄、命題考慮因素不全面、命題缺乏整體規劃性等問題，目前已經出現了一些改進的標準測試設計框架；針對引入的質性考核方式，如案例分析式考核、研討式考核、虛擬仿真實驗等難以直接精確評價的考核方式，常采用量表法評分法。但以客觀題為主的卷面考試依然是理論力學的主要考核方式。卷面考試形式的理論力學試題以客觀題為主，作圖、推理、計算一類的綜合題也有標準的判分依據。客觀題的好處是因此模糊性小，客觀度高，評分相對容易。理論力學重視培養工程問題規范化的解題過程，解答過程的標準化是其教學目標之一，客觀題為主的考核方式在培養學生標準化的問題分析及解決思路方面具有積極作用。不利的一面是理論力學問題的解決方法不止一種，過于程式化的僵硬考核方式和單一標準答案將打擊學生學習的主動性，不利于學生發散思維和創新能力的培養。

四、基于OBE 的理論力學課程考核改革措施

（一）明確課程考核改革的目標

通過考核改革引領課程改革，提高培養方案后續專業課程支撐度，并基于OBE 反向設計正向實施的教學理念，對標畢業要求指標體系，通過提高課程與畢業要求指標體系的關聯性和課程的學習評價達成度兩方面增加對采礦專業畢業要求中工程應用能力指標的支撐度。

（二）增加采礦專業情景并優化考核內容比例，以提高對培養方案后續專業課程支撐度

對理論力學強依賴的采礦專業后續課程包括：材料力學、礦山機械設備、礦山壓力與巖層控制等，主要依賴于理論力學靜力學和運動學部分。弱依賴后續課程的包括流體力學，礦井通風與安全等，主要依賴于理論力學動力學部分。為體現出更強的專業應用性并為順利銜接這些后續課程提供強支撐，在課程考核中提前引入相關課程的情境，引導學生帶著問題學習理論力學，打破理論力學課程“難學且無用”的現狀，提高學生的學習動力。

限于理論力學課程內容多、課時少的現狀，為更好支撐后續課程，需要根據支撐課程在培養方案中的權重、支撐課程對理論力學課程相關內容需求的強弱，在課時資源有限的情況下有的放矢。在分析采礦專業培養方案后，最終確定將靜力學確定為理論力學考核評價的重點，運動學次之。

（三）強化專業情景與理論力學課程有機結合度，提高畢業要求中工程應用能力指標的支撐度

采礦專業畢業要求12 項指標包括：工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理及終身學習。盡管可以通過改變考核的重點調整課程對各指標的支撐關系，但主要支撐指標是相對固定的。理論力學對于前兩個指標支撐較強，即工程知識、問題分析，提高理論力學的工程化水平主要著力于這兩個指標。工程知識指掌握數學、自然科學及工程基礎知識。掌握礦山地質、采礦、機電、通風、安全等有關的專業知識，了解本專業發展現狀和趨勢，能夠應用其理論和方法解決采礦復雜工程問題。問題分析能力指能夠應用數學、自然科學以及采礦工程科學的基本原理，通過文獻檢索、實驗、試驗、工程推理、工程經驗提煉等方法，識別、表達、分析復雜工程問題，以獲得有效結論。

理論力學對指標1 的貢獻主要是提供采礦工程所需的基本理論力學知識，對指標2 貢獻主要體現在培養學生的工程應用能力。相比于指標1 的知識掌握要求，能力掌握要求的指標2 對學生學習達成度提出了更高要求。課程考核評價中不光要在量上引入采礦專業的工程實際情景，更重要的是在質上提升理論力學課程與采礦專業情景的有機結合度。例如，提高卷面形式考核中專業相關的綜合題的比例并提高綜合題的采礦專業實用性、提供典型采礦專業理論力學問題的案例并要求學生自主提取和分析解決抽象理論力學模型，從而切實考核學生利用理論力學解決采礦相關實際問題的能力。

（四）強化全過程考核評價，突出工程應用能力的考核

課程全過程采用“N+1”考核模式，重視課前考核、課中提問、課后作業等形成性考核，以實現對學生學習掌握情況的全程考核反饋。

以課前考核的形式布置新課預習任務，督促和引導學生自主學習和熟悉新內容，并通過課前考核結果掌握學生對新課的準備情況。課前考核相當于開卷考試，只不過基于學生對新內容不熟悉的現實情況，課前考核以核心概念的導入為主，而不應包括過多的具體細節，這為客觀題的采用提供了有利條件。可以基于雨課堂等網絡平臺的在線考試系統實現課前考核，充分利用客觀題自動化判分功能實現學生考核評價全覆蓋及自動學情分析。

理論力學理論性較強決定了傳統的課堂講授具有不可替代作用。課堂講授的課中考核形式主要是隨堂提問，用于調動學生課堂積極性并根據部分典型學生的問題回答情況，調整教學進度。為鍛煉并考核學生的工程應用能力，還可引入項目匯報形式的課中考核。由于課中考核以質性評價為主，因此適合采用量表評價法。

課后考核幫助學生鞏固課堂學習成果，幫助教師評價學生階段性的學習掌握情況。相比課前考核的重視概念，課后考核更加重視過程細節。在基本概念掌握基礎上，學生需要通過一定程度的模仿與練習來掌握理論力學問題的解題能力。理論力學問題的解題過程既可精細判分也可根據關鍵步驟鏈作相對質性的評價，考慮到批閱工作量，為評價全部學生的課后考核情況，采用基于關鍵步驟鏈的質性評價方法較為合適。

在靜力學、運動學、動力學每一部分結束后進行階段性考核，目的是在知識掌握的基礎上，鍛煉和考核學生的工程應用能力。以項目說明書、虛擬仿真或實物模型等形式引入采礦工程具體理論力學問題，學生采用分組合作的形式進行開展問題研究。根據各組所提交的作為階段性考核成果的項目研究報告及課中考核形式的小組匯報情況鑒定小組的總體表現，給出各個組員的成績。

（五）推動考核試題庫建設，應對OBE 模式的課程考核改革的挑戰

相比傳統教學模式，OBE 模式的考核頻率更高，極大增加了命題及評價的工作量；考核方式更加多樣，增加了考核評價的復雜性；目標導向更加明確，要求考核評價更加科學準確。為此，通過建立適應OBE 模式考核特點的理論力學試題庫，規范化OBE 課程考核管理，以應對OBE 模式考核改革的挑戰。

試題是試題庫的主體，每道試題均有一系列屬性。試題庫建設的關鍵是確定試題的屬性集，主要包括：（1）試題關鍵詞，從題目中抽取，用以區分不同的題目；（2）理論力學知識點，確定題目與課程知識點的對應關系；（3）題型，是否為客觀題并有明確答案，或是質性評價，通過量表評價；（4）題目難度，根據知識點和能力考核的難度確定；（5）專業對應專題，確定題目與采礦專業后續課程的對應關系；（6）課程教學目標的貢獻，對于理論力學兩個教學目標，即知識目標和應用能力目標的貢獻度，分為強貢獻和弱貢獻。

根據考核的側重點不同，通過一定的組卷算法將從試題庫中抽取合適的試題集，組合成一份滿足偏重點、難度、重復率等要求的考核。考核對課程目標的設計目標達成度可通過將各題的目標貢獻度依分配的權重加權求和得到。考核的實際目標達成度，即具體某次考核所反映的學生對于畢業目標的達成情況，由設計目標達成度乘以學生考核結果與考核總分之比得到。

在整個教學過程中，試題庫建設為卷面考試、課堂提問、項目匯報等不同類型考核的設計與管理提供了統一平臺，極大方便了老師的出題和學生課程學習目標達成度的分析，有利于老師應用考核評價結果對教學過程不斷改進。

五、結束語

從OBE 理念四大源頭出發，分析了基于OBE 理念的課程考核的內涵。基于理論力學課程特點，概括了目前理論力學考核的主要問題包括課程及內容上還是以知識掌握為重點，與以學生能力培養為核心的工程教育改革的目標存在偏差；考核方式較為單一，還是以卷面考核為主，難以考核學生的綜合應用能力；試題編制及評分方案較簡單，不能適應OBE 理念對課程考核的更高要求。提出將增強對后續課程的支撐度和對畢業要求“工程應用能力”指標的支撐度作為考核改革目標。采取的主要措施包括通過增加采礦專業情景并優化考核內容比例，以提高對培養方案后續專業課程支撐度；通過強化專業情景與理論力學課程有機結合度，提高畢業要求中工程應用能力指標的支撐度；通過強化全過程考核評價及突出工程應用能力的考核，實現學生學習掌握情況的全程反饋；并通過考核試題庫建設規范化整個考核過程。