基于非標準答案考核方式的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式實踐
——以結構類模型創(chuàng)構與實現(xiàn)課程為例

張營營，葉繼紅，喻 秋，賈福萍，范 力，杜健民，李 賢

(中國礦業(yè)大學 力學與土木工程學院，江蘇 徐州 221116)

高等教育處于整個教育體系的最頂端，與社會經(jīng)濟發(fā)展聯(lián)系緊密。作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，土木工程專業(yè)的發(fā)展已成為推動社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一。在工科教育專業(yè)認證背景和信息化變革、強調個性的時代背景雙重條件下，土木工程專業(yè)高等教育的人才培養(yǎng)帶來了新問題、新需求及新挑戰(zhàn)[1-3]。近年來，越來越多的高校主張用“以學為主”的教學新觀念替代“以教為主”舊觀念，教學方式不再僅僅局限于老師課堂上的授課，而是更多地以學生為中心，積極充分發(fā)揮學生在學習方式上的自我主觀能動性。為了提高學生自主學習能力，化被動為主動，現(xiàn)階段高校教師應積極思考如何在講授中引導學生提高學習興趣，使學生成為學習活動主體。而現(xiàn)有課程學習考核方式大部分是采用閉卷考試方式，存在考核形式較為單一問題。這類閉卷考試往往需要學生死記硬背書本中的知識點，而且考查知識點較為死板，學生無法將所學知識活學活用，極大限制了學生的創(chuàng)新思維能力。同時，以死記硬背為主的考核方式也會讓學生喪失學習動力和學習興趣，對學生學習積極性、主動性具有較大打擊[4]。

一、對傳統(tǒng)考核方式改革的必要性

傳統(tǒng)模型設計課程以知識點為主線構建知識體系的設計思路，用紙質命題的方式對學生進行查核，主體側重于考查學生對所學理論知識的掌握程度，考查形式較為單一。傳統(tǒng)紙質考核方式的標準答案權威性也禁錮了學生的思維和自主潛能，導致學生不清楚如何主動思考、怎樣發(fā)疑質問。這種被動習慣也成了學生自主學習的一大障礙。學生不會自己發(fā)現(xiàn)問題，就不可能在學習上自我激發(fā)進一步主動規(guī)劃、主動探索、主動選擇吸收[4]。模型設計課程作為一門以實踐性為主的課程，考核重點應更多考查學生的實際操作能力，力求學生對整個土木工程學科具有系統(tǒng)化、結構化的認識。從最基本理論開始到最后呈現(xiàn)的系統(tǒng)知識體系，由最初的知識學習能力到最終的知識運用能力都需要學生有很強的實際運用能力，考查的是一個學生對知識綜合運用能力。對學生來說，模型設計以及完成制作是一次很好的過程性鍛煉，這樣的課程能夠鍛煉學生對綜合知識的運用能力以及利用相應工具的能力，這也是中國應用型人才培養(yǎng)應達到的目標。傳統(tǒng)考核方法由于篇幅以及考核方式的局限性，無法讓學生有獨立思考的空間。另一方面，傳統(tǒng)考核方式要求學生在規(guī)定的考試時間內寫出答案，由于考試時間限制和標準答案的限定，學生為了考核合格，一般不會從多個角度和途徑對問題進行思考，這也違背了學校設置模型設計課程的初衷，即力爭提高學生的創(chuàng)新能力，為國家提供應用型人才[5-6]的理念。為彌補傳統(tǒng)考核方式帶來的不足，本文針對模型設計課程的特殊性，提出了一種非標準答案、實戰(zhàn)化的考核方式改革。改革重點在于優(yōu)化教學內容，以培養(yǎng)學生動手操作能力為主線，提高學生直觀感受力和創(chuàng)新能力，從而提高教學質量，讓學生可以真正實現(xiàn)對所學知識的學以致用。

二、模型結構設計課程性質及其介紹

土木工程學科的模型結構設計主要分為3個方面：第一是關于結構的選型設計；第二是相關構件的設計；第三是關于構件之間連接節(jié)點的設計。這3個環(huán)節(jié)相輔相成、互為一體，整個過程需要學生具有豐富的綜合知識素養(yǎng)。對土木工程專業(yè)大學生來說，結構模型設計競賽是一項具有極強專業(yè)特色的重要學科競賽，也是極富挑戰(zhàn)性、創(chuàng)造性的科技競賽。通過綜合運用材料力學、理論力學、結構力學、橋梁工程、結構試驗、高層建筑結構、建筑施工等相關主干課程知識，進行模型的設計和制作，旨在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、應用能力和動手能力，強化培養(yǎng)團隊意識和協(xié)作能力[7-8]。對學生來說，參加結構模型競賽是對學生知識掌握程度進行檢驗的較好手段，這是土木工程專業(yè)學生的寶貴實踐機會。這類結構模型設計競賽需要學生具有較強的想象力和創(chuàng)造力，對學生而言是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。其原因是學科競賽除了是對其所學知識掌握程度的一種檢驗，更是對學生的自我學習和自我認知能力的考驗，對學生收集資料的能力也會有很大提升。

2017年中國礦業(yè)大學土木工程專業(yè)首次開設結構類模型創(chuàng)構與實現(xiàn)課程，經(jīng)過不斷優(yōu)化授課內容，形成了完備的課程內容體系，實現(xiàn)以學生實踐為主、教師教學為輔，啟發(fā)和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和觀察分析能力，通過結構模型設計與制作實踐，提高學生創(chuàng)新設計能力、動手實踐能力和綜合素質形成創(chuàng)新型課程模式。作為土木工程專業(yè)選修課程，結構類模型創(chuàng)構與實現(xiàn)這門課程采用講課、研討、實驗和上機等多種教學方法相結合，各環(huán)節(jié)具體課時分配如圖1所示。主要講授和研討結構選型優(yōu)化與設計方法、常規(guī)設計軟件的基本運用、結構試驗方法和設計以及結構模型的制作方法，同時安排了有限元分析上機實驗和模型制作、加載與測試等大量實踐環(huán)節(jié)，如圖2所示。考慮到結構模型主要是桿系結構，經(jīng)過綜合考慮最終選用學習MIDAS軟件。學習該軟件，有助于學生快速掌握一些簡易結構的建模分析技術，也有助于學生自主解決一些工程復雜問題。通過理論學習與實踐活動，全面提高學生的創(chuàng)新設計能力、動手實踐能力和綜合素質。傳統(tǒng)學習考核方式側重于考查學生的理論知識，難以反映出學生對這門課程的掌握程度，無法判斷學生的學習質量。為克服這一弊端，針對結構類模型創(chuàng)構與實現(xiàn)課程，文章提出了采用非標準答案、實戰(zhàn)化的考核方式[7-8]，其目的是提高學生的課堂積極性，培養(yǎng)學生的實際操作能力和創(chuàng)新思維，建設富有實踐能力和合作精神的創(chuàng)新型和應用型一流拔尖人才，如圖3所示。

圖1 結構類模型創(chuàng)構與實現(xiàn)課程環(huán)節(jié)課時分配

圖2 結構類模型創(chuàng)構與實現(xiàn)課程課堂現(xiàn)場

目前，我國已經(jīng)加入了基于華盛頓協(xié)議的工程教育認證體系，這對我國工科人才培養(yǎng)提出了新的要求。通過對我院土木工程專業(yè)畢業(yè)要求的梳理和分解，本門課程所對應的畢業(yè)要求指標點是：(1)能夠應用工程科學的基本原理和方法，正確表達和解析土木工程專業(yè)復雜工程問題，并能選擇合適的方法進行分析和求解；(2)能夠設計針對復雜工程問題的解決方案，設計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元(部件)或工藝流程；(3)能夠針對土木工程復雜工程問題涉及的力學以及構件、節(jié)點，乃至結構的受力性能、施工和運維等問題，通過文獻研究和調查，明確研究目標和技術路線，設計研究方案，并開展實驗；(4)具有優(yōu)秀的人際交往能力，富有團隊合作精神，能夠組織、協(xié)調和領導多學科背景團隊開展工作。

圖3 結構類模型創(chuàng)構與實現(xiàn)課程效果示意圖

三、模型設計課程非標準答案、實戰(zhàn)化考核方式

非標準答案、實戰(zhàn)化考核方式，顧名思義即是，與傳統(tǒng)的標準化、單一化紙質考試不同，考核過程中會通過多種不同的形式來評價學生的學習情況[9-10]。要先明確課程目標，通過理論與實踐雙管齊下，模型設計課程采用以項目操作的實際工作任務為引領，通過任務整合相關知識和技能。

在模型設計課程中，學生的課程考核成績由學生課堂研討成績、模型加載成績、陳述答辯成績、報告撰寫成績等幾類成績按比例計算得到。其中，課堂研討成績通過評價學生在課堂上按小組參與問題研究的表現(xiàn)和按個人回答課堂提問的表現(xiàn)從而得出，基本貫穿教學過程中的每一次課程。通過對幾次研討效果進行比較和交談發(fā)現(xiàn)，在不積極參與研討的小組或學生中，有學生缺乏自信，有學生是缺少事先準備。針對上述情況，教師邀請學生積極參與互動，要求學生針對即將講授的內容，選擇合適的環(huán)節(jié)事先準備，進行翻轉課堂授課，極大地增加了學生的互動和學習積極性。模型加載成績是在一章教學完成后，對學生立即進行在線單元測試。這樣不僅可以盡可能地保證課程評價的全面性，而且有利于形成及時的激勵機制，促進學生主動學習。一般在傳統(tǒng)的“老師講、學生聽”教學模式中，學生只是單純地作為知識的接收者，其他能力基本不會得到訓練。在過去的研討式教學中，由于學生最終成績仍需要一次標準化考試評價，學生參與時常常會陷入“湊熱鬧”的錯誤心態(tài)。而非標準化考試課程中，學生所有學習活動都會被及時評價，因此，學生會以更加積極的心態(tài)投入到學習過程中。通過各項學習活動，學生可以更加全面應用知識、技能和工具，通過小組交流，學生之間可以形成良好的溝通、學習和研究習慣，學生能夠以工程教育專業(yè)認證提出的工程通用知識和專業(yè)技能的運用、團隊組織管理合作能力、溝通表達技能和人際交往能力等各項評價標準為指導，得到綜合能力訓練。

四、考核方式改革要點

(一)非標準答案

非標準化考試是使用一系列教學過程中的評價和測試取代統(tǒng)一的標準化考試，即將單純的“一考定乾坤”轉變?yōu)榻虒W過程中的全程測評[8]，其目的是為訓練、提升學生解決復雜工程問題所需要的知識、技能、工具、溝通、學習、研究等能力，同時也提供5種有效的評價和監(jiān)督手段。本課程的非標準化考試課程的教學模式改革需要注意以下幾個要點。

1.課程的適用性

非標準答案考核方式不是所有課程教學改革的“萬能藥”，它只適用于偏重應用能力培養(yǎng)、以技能訓練為重心的專業(yè)課程。第一，專業(yè)基礎課，如結構力學和材料力學，雖然并重知識講授與技能訓練，但由于這些課程開設在大學低年級，學生幾乎沒有大學階段必備的自主學習能力，課程內容也是基本固定的學科基礎知識，使用標準化考試會更合適；第二，以原理介紹為主的專業(yè)課程，如結構設計原理，其內容偏重理論知識的掌握，學生難以通過自學明確知識要點、掌握知識難點，也不適合成為非標準答案考試課程。

2.教與學思想的轉變

“教”與“學”相互依存、互為因果，教學方式很大程度上影響著學生的學習方式。會思考、會學習、善堅持是學生發(fā)展自主學習能力的必備素養(yǎng)。其中，“思考”至關重要，會思考、有問題才有了切入點，才知道怎么學，才能不斷地實現(xiàn)自我激發(fā)[3]。非標準化考試課程的教學模式符合工程教育專業(yè)認證對學生能力的要求，其中相關技能掌握、工具的使用需要學生自主將課程學習從課堂主動延伸到課外。課程采用的研討學習方式、翻轉課堂學習方式同時也需要教師和學生轉變“教”與“學”的思維，教師主要是學習活動的組織者、監(jiān)督者和引導者，學生才是學習的主體和核心，如何適應這種轉變，是實施非標準化考試改革的難點。

3.相關制度保障

2018年，進入全球汽車零部件供應商100強的中國零部件企業(yè)已有6家，創(chuàng)歷史新高，進入500強的企業(yè)就更多了。進入百強的6家中國企業(yè)分別是延鋒（排名第16）、海納川（排名第65）、中信戴卡（排名第71）、德昌電機（排名第79）、五菱工業(yè)（排名第80）和敏實集團（排名第92）。

非標準化考試課程培養(yǎng)學生解決復雜工程問題所需要的綜合能力，是一種更有柔性和彈性的教學模式。目前學校已有的教學管理、教學監(jiān)督、教學評價制度不一定適用這一教學模式，而過于僵化的管理模式，必然也會一定程度上降低非標準化考試課程的教學效果。

4.考核方式

改變傳統(tǒng)“平時成績+期末考試成績=總成績”的評分機制，將總成績分為平時成績、綜合設計、期末成績3個部分。平時成績占總成績的30%，由“考勤”“實驗”“作業(yè)”三部分組成。綜合設計占總成績的20%，由“綜合設計作業(yè)”“課堂討論”兩個部分組成。針對“綜合設計作業(yè)”部分，根據(jù)學生作業(yè)的正確率，解題思路是否清晰以及實際操作是否正確、能否得到正確的運行結果這幾個方面進行評分。對于“課堂討論”這部分，根據(jù)小組中每位學生在綜合設計環(huán)節(jié)的參與程度、課堂表達、PPT 制作3個方面進行評分。最后綜合 “綜合設計作業(yè)”與“課堂討論”兩方面的評分作為綜合設計的最終評分，如圖4所示。

(二)實戰(zhàn)化

創(chuàng)新人才的培養(yǎng)首要一點就是不能脫離實踐，結合實踐這一目的可以有效提高學生的動手操作能力、解決工程實際問題能力、人際交往能力，發(fā)揚競爭精神、團隊協(xié)作精神。同時，要在過去重視知識教育的基礎上，著力加強實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加強實踐環(huán)節(jié)，強化學生的實際動手能力和實踐技能的培養(yǎng)，實現(xiàn)從科學知識型人才培養(yǎng)向科學知識實用技能型人才培養(yǎng)方式的轉化。此外，建立大學生長久教學實踐基地，設立開放型實驗室，建立創(chuàng)新教育實驗基地，為大學生提供更多的實踐機會和場所，以進一步培養(yǎng)、鍛煉、提高學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力[5]。

圖4 非標準答案考核評分方式分值分布

1.組建相關的學科群建設

專業(yè)建設的學科群應以專業(yè)基礎課程為主，同時以其他應用型的選修課程為輔。一是能夠保證整個教學內容相對的完整性，二是有利于整個課程體系的融合，清除相互之間銜接的障礙。

2.加強教學的實踐環(huán)節(jié)

學生在平常課堂上所學知識最重要的是落到實處。要學會在實踐中將學到的知識加以利用，提高自己的動手能力和實踐能力。學習與實踐相結合，教師要經(jīng)常組織教學改革的研討活動，對實踐教學進行相應改進。在實踐教學中，實驗具有不可替代的重要作用，實踐教學環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新能力的重要保障，也是對學生獨立性的培養(yǎng)，這樣能夠幫助學生銜接好在知識掌握上的些不連貫的地方。

要在輔導模型課程的同時，積極以參賽學生為主體來建立活動組織，組織最好有專門的場地來進行相關學習工作，學校也要適當開放實驗室，增加學生的學習機會。盡量在軟件和硬件上都給予學生相應支持。定期對學生進行知識上的補充和培訓，提高了學生對整個專業(yè)學習的熱情，同時也讓學生對專業(yè)的認識程度有了較大提高。積極與企業(yè)進行洽談，成立相關的實踐培訓基地，能夠在實際業(yè)務上對學生能力進行相應培養(yǎng)。

4.注重開放性、協(xié)調性

建構主義理論強調的是知識由學生自主構建而成，是以原有知識和經(jīng)驗為基礎，在主客體的相互作用中，借助意義構建的方式來完成對知識的“接受”[11-12]。由于學生個性化學習的差異，以及授課教師自身因素的影響，部分學生對教師設計的教學案例或實驗項目不感興趣，總是被動地去完成，從而達不到主動思考、探索的教學效果，很多學生出發(fā)點是完成任務，不能實現(xiàn)對所學知識的深層次理解及靈活運用。為克服上述問題，以達到聚焦實戰(zhàn)的效果，注重學生個性化發(fā)展的改革目標，在對課程內容體系進行模塊化重構的基礎上，讓學生在掌握基本知識、技能的基礎上，結合實戰(zhàn)特點、自身特點、興趣愛好等選取案例主題，實現(xiàn)對所學知識、技能的靈活應用，從而體現(xiàn)對學生崗位能力、創(chuàng)新能力等方面的針對性培養(yǎng)；圍繞學生自選案例主題，開展專題研究式教學，提升學生開展科研工作的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生自主學習、攻克難關的能力。深化教學互動、加大研討教學力度、讓學生在討論中成長；開設學生講堂，互教互學，既解答了其他學生的困惑，又鍛煉了學生授課、分享的交流溝通能力[13-14]。

五、模型結構設計課程反饋

以中國礦業(yè)大學為例，抽樣調查土木工程專業(yè)的大一至大四學生對課程設置、課程管理、課程資源、教師教學的滿意程度，了解學生對于本課程滿意度現(xiàn)狀。本次調查問卷設計借鑒國內學者在相關研究已形成的調查問卷，并在此基礎上根據(jù)高職課程的特點編制。結合內容設計制作了二維碼電子版調查問卷，采取隨機抽樣研究方法分別對4個年級學生進行抽樣調查。問卷共由兩個部分組成：第一部分為個人背景因素，包括性別、年級、專業(yè)類型、對待上課的態(tài)度以及課后投入時間；第二部分為課程滿意現(xiàn)狀調查，分為4個調查維度共 20個問題[15-16]，具體的調查問卷題項和滿意度指標分布情況分別如表1～表2所示。問卷旨在獲取真實數(shù)據(jù)，因此問卷在4個年級內隨機發(fā)放，體現(xiàn)該方式的合適性，此外調查對象因性別、年級、專業(yè)類型的不同具有一定代表性。經(jīng)過半個月的調研，統(tǒng)計分析了共計百余份學生反饋問卷內容，調查樣本具體占比信息如圖5所示。

表1 調查問卷題項

表2 學生課程滿意度指標分布情況

采用電子問卷調查方法進行課程滿意度研究，從該調查問卷的性別構成來看，男生占樣本總量的 84.21%，女生占樣本總量的 15.29%，男生比例顯著高于女生。從該調查問卷的專業(yè)類型來看，結構工程和橋梁與隧道工程分別占樣本總量的39.47%和31.58%，而巖土工程及市政工程相對占比較少。從該調查問卷的年級分布來看，大一學生占樣本總量的2.63%，大二學生占樣本總量的 68.42%，大三學生占樣本總量的10.53%，大四學生占樣本總量的18.42%，所有參與調查的學生均參加過模型設計課程培訓。針對4種不同調查維度和學生對本課程的滿意度進行統(tǒng)計分析，對比分析結果如圖5所示。分析可以發(fā)現(xiàn)，針對課程設置的學生平均滿意度為88.60%，課程管理的學生平均滿意度為87.72%，課程資源的學生平均滿意度為88.15%，教師教學的學生平均滿意度為95.61%。針對課程學習提高職業(yè)能力情況，有94.73%學生給出了滿意評價，這也表明了學生對于本門課程的高度認可。

圖5 4種不同調查維度學生對本課程滿意度評價

六、結語

對結構類模型創(chuàng)構與實現(xiàn)課程進行非標準答案、實戰(zhàn)化考核方式的改革是基于該課程的性質與社會對本科人才的實際需求所進行的改革方式，重點在于提高學生的課堂積極性，進一步培養(yǎng)學生解決復雜問題所需的各項綜合實踐能力。通過對考核方式進行全面改革，用以更加科學全面評價學生對課程知識的掌握程度。在教學改革實施過程中，非標準答案、實戰(zhàn)化教學考核方式也能促進師生之間的互動，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力與創(chuàng)新能力，從而提高課程教學效果和教學質量，進一步使得模型課程成為學生專業(yè)學習的重要輔助工具，可以為學生未來的專業(yè)工作打下堅實基礎。