基于OBE理念的力學課程教學改革

李雪 楊華平 王繁 董建輝 吳啟紅

摘要 文章分析了結構力學課程考核內涵，從課程特點出發，概括結構力學課堂學習的現狀，以此為改革契機，提出以教學目標為改革前提，師資隊伍建設為重要支撐，教學內容、方法改革為著力點，考核方式和單位反饋為檢驗標準的力學課程教學改革，改革后將增強對后續課程的支撐度以及對畢業要求“工程應用能力”指標的支撐度。

關鍵詞 OBE；工程教育改革；教學改革；結構力學

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.15.032

OBE（Outcome based education，OBE）教育理念是一種以成果為目標導向，以學生為主體，根據學生的學習需求、畢業要求以及社會市場需要反向設計課程改革和課程體系建設[1]。中國工程教育專業認證協會歷年頒布的《工程教育認證標準》中都充分體現了OBE理念，強調要實施成果導向教育。這提醒高校，其專業培養方案和教學大綱須基于OBE理念，其專業培養方案和教學大綱應基于OBE理念，在工程應用型人才培養理念、人才培養達成目標、教學課程體系和教學課程設計以及專業人才培養的考核與評價等方面，綜合推動工程教育的教學改革[2]。課程是高等教育的基本單元[3]，因此基于OBE教育理念的工程教育改革最終需落實到各門課程[4]。

本文以OBE理念為基本指導思想，以畢業要求和課程培養目標為方向，對“結構力學”課程的教學大綱、教學方法、考核方式等內容的改革進行了討論，以期為專業建設和認證等教育改革提供支撐[1]。

1課程地位及學情分析

1.1課程地位

“結構力學”是三大傳統工程力學之一，其他兩門“理論力學”“材料力學”為其先導課程，專業培養方案中三大力學課程的開設順序由簡到繁，這種體系雖然有利于教師的講授和學生的理解，但三大力學課程的教學內容和解題思路重合面較多，因此學生學習積極性不高。此外，力學課程理論性較強，較多教師在實踐工程擴展上量較小，學生學習結束后工程意識淡薄，難以達到當前新工科培養的目標。要實現這一總體目標，讓工科學生在掌握力學基本理論的同時，了解力學在實際工程應用中的發展，是每一位力學教師都應深入研究的課題[5]。

“結構力學”作為土木工程及相關專業的必修基礎課，是基礎理論課與專業課之間的橋梁，其在整個工科課程體系中處于承上啟下的關鍵地位，課程后續課程有“混凝土結構設計原理”“鋼結構設計原理”“高層建筑結構設計”及“工程結構抗震原理”等。

1.2學情分析

“結構力學”課程涉及各種變形的強度和剛度公式的推導計算，邏輯性較強且需大量數學演算能力，對基礎知識較弱的大二學生來說有較大難度，如何激發學生的學習興趣，如何將力學理論知識與生活、實際工程銜接得更為緊密，是教師面臨的難題。

1.2.1學生的知識技能分析

“結構力學”的授課對象為二年級下的土木學生，經過大學一年級的學習，學生具備了一定的理論基礎，但尚未形成系統的結構分析能力，不了解在課堂上學到的理論知識，如何應用在實際工程中。因此“結構力學”的教學內容應充分考慮與實際工程項目相關內容的聯系，為學生以后在本行業內就業提供更實用的基礎知識。

1.2.2學生的學習態度分析

筆者與學生交流發現，學生的學習意愿強烈，求學態度較好。綜合這幾年力學課程、概論課程、繪圖課程的授課情況來看，學生學習概論類課程如“土木工程概論”“工程施工”等課程較為主動，課堂配合度高。但對于計算類如三大力學、“混凝土結構原理”等以及繪圖類課程如“畫法幾何”缺乏學習主動性。大二學生尚未接觸具體的實際工程、建筑考察認知課程[6]，缺少工程認知能力，往往會覺得脫離工程的純理論分析內容難以消化，從而影響了對課程學習的積極性。

2教學現狀分析

2.1教學方法單一

由于課程難度較大，傳統力學授課方法側重于教師的講解，對學生的主觀能動性關注較少。此外，還存在教學案例陳舊以及教師過度依賴教材、課件等問題。其次，一些對實際工程經驗了解較少的力學授課老師，將其作為純理論課程來進行教學，對實際工程相關的案例提取、結構分析以及內力位移計算等講解較少，在一定程度上和實際工程應用脫節。

2.2缺少實驗教學過程

目前，成都大學的“結構力學”課程性質定義為理論課程，即不開展實踐或實驗教學。而構件在承受實際載荷的時候，其強度和變形性質是學生需要掌握的基礎力學理論，應開設對應的實驗教學。教師僅在課堂上介紹相關的實驗原理、過程，這將造成學生對知識理解不透徹，導致實驗及實踐技能不足、工程意識淡薄。顯然力學課程如果不把實驗和理論相結合，將不利于培養學生分析問題和解決問題的能力。

2.3考核機制單一

學生的學習效果不僅取決于教師的教學，還取決于最終的考核方法。科學的考核方式能準確檢測出學生的學習成效，對教師教學方案的實時調整具有重要意義。傳統的考核模式主要是依據期中、期末考試成績以及平時成績加權平均來給予學生一個學習結果，且平時成績占比較低（20%）。在這種評價模式下，學生通過作業抄襲、考前死記公式或者一些其他方式的突擊便可高分通過，學生對知識的掌握不夠扎實，不利于學生將課堂學習到的基本知識運用到解決實際工程問題中。

3改革的具體措施

3.1重構教學目標

明確課程的專業能力目標及目標對應的畢業要求，基于OBE教育理念打造多元化的教學模式，修訂“結構力學”課程大綱，明確課程教學需要達到的課程能力目標與畢業要求之間的對應關系。針對課程特點，結合學生畢業要求，設置如下5個課程教學目標：

課程目標1：掌握土木工程學科的基本理論和基本知識，能勝任建筑、道路、橋梁、巖土與地下工程等的技術與管理工作；

課程目標2：了解工程桿件體系的組成規律，掌握工程靜定結構內力和位移的計算原理和方法；

課程目標3：了解各類工程超靜定結構的受力性能，掌握工程超靜定結構內力的計算方法，培養結構分析與計算方面的能力，為學習有關專業課程及進行結構設計和科學研究打下基礎[7]；

課程目標4：掌握移動荷載作用下影響線的畫法，了解利用影響線解決工程實際問題；

課程目標5：了解各類工程結構的受力性能，能夠將所學結構力學知識綜合運用于工程實踐。

3.2教學內容改革

應用型大學力學課程教學應偏向于提高學生分析解決實際問題的能力。在教學資源上，應以目標為導向，倒推規劃教學資源、教學內容改革。教學內容應遵循與實際工程結合，引進行業學科最新的科學研究和工程案例進行教學。再者，良好的教學效果離不開資源庫的建立。首先應建立各個知識點對應的實際工程案例、因強度穩定性不足引起的工程事故等的視頻庫。其次課程思政庫應涉及各個知識點的名勝古跡如趙州橋、南京長江大橋，建立學生的民族自豪感和培養學生的工匠精神。

3.3教學方法改革

改革更新的教學內容還需合理得當的教學方法來實現。總體原則是翻轉課堂，即課堂以學生為主體，啟發學生自主學習。具體教學方法改革如下：

3.3.1案例教學法

在“結構力學”課程的課堂教學中適當穿插一些案例教學是非常必要的。有效實施案例教學，要求教師需在課前精心選擇工程案例。如講壓桿穩定性時，把工程中因某機械設備中受壓的桿件突然穩定失效而造成人員傷亡的重大事故作為案例，供學生研究探討。其次提出所要討論的問題，小組分析問題的解決方案，最后教師引導得出最佳解決方案。以此增強學生對理論知識的應用，提高學生剖析實際工程問題的能力，增強工程安全意識和社會責任感。

3.3.2以賽促學以賽帶教

“以賽促學、以賽促賽、以賽促教”，這是一種寓教于樂的教育方式，既能提高學生的學習興趣，又能增強學生的動手能力和創新意識。以賽促學，是指通過各類競賽活動，激發學生的學習興趣，培養學生的競爭意識，提高學生的學習成績。在這樣的環境下，學生會更加認真地對待自己的學習，努力提升自己的知識水平，從而達到優秀的成績，養成拼搏、進取的精神，同時也能增強學生的團隊意識和協作能力。

3.3.3走近工程

土木工程專業學生的學習成果始終要回到實際工程中來考查。組織學生到實際在建的工程項目、已建成的建筑地標去參觀、實踐，現場講解各建筑項目中的力學知識。重視分析設計課程的實踐教學，培養學生的實際結構分析能力，鼓勵學生積極創新。學院可組織開展各種滲透專業知識的課外活動，例如紙橋模型科技創新活動、木結構檢測加固項目分析、橋梁結構探傷等，加強學生的綜合素質訓練，培養他們的創新意識和創新能力。此外，還可以組織學生進行一些課外實習活動，如組織學生到火車站、體育中心、大型廠房等參觀實習，教會他們從實際工程項目中，尋找問題并逐步分析找到解決方法，最后對比類似問題在其他建筑項目中的處理方式，學會運用所學知識解決實際問題。

3.3.4智慧化教學工具

引入智慧化在線教學工具如超星學習通、雨課堂等。利用這些在線教學軟件，可以在課堂上進行各類型考勤、實時互動、小組交流、課堂問題探討、相互批改作業等，及時掌握學生對課程教學內容的理解程度，適時調整教學策略。此外，還可在力學課堂上引入一些力學分析APP如“結構大師”，可以輔助學生對復雜結構進行分析，了解工程構件受力形式。

3.4考核方式改革

學生在學習過程中最為關注的就是課程的考核方式，基于OBE理念的力學改革課程考核模式應考查學生在知識應用方面的能力。因此考核應基于OBE理念，注重過程化考核，實行1+N考核模式，1是傳統的期末考試成績，N是平時學生的綜合表現（作業、出勤、課堂表現、小組案例分析能力、結構設計能力、數值分析成果等），出勤方面采用超星學習通掃碼簽到、隨機點名等形式，主動提出有效問題的學生也應適當加分，最后得出綜合成績。

3.5就業單位反饋

學生就業狀況是檢驗與評價學校教育教學質量和人才培養水平的重要指標，及時獲取單位對畢業生就業工作的反饋，并將相關結果應用于教育教學改革中，發揮就業工作在招生、專業設置及人才培養方面的重要作用。與學生就業單位保持長期緊密聯系，獲取學生在單位工作的情況，進而完善專業基礎力學課程的教學改革。

4結語

文章從OBE理念出發，分析了基于OBE理念課程目標建立、課程內容設定和課程考核的內涵。基于結構力學課程特點，概括了結構力學課程的授課現狀和存在的問題，提出了以學生能力培養為核心的工程教育改革的迫切性，就教學目標、師資隊伍、教學內容、教學方法以及考核方式和就業單位反饋等方面進行了具體改革措施的討論。

基金項目：教育部產學合作協同育人項目“基于多學科交叉融合的土木工程材料示范課程建設”（220901269284427）。

參考文獻

[1]張宏圖，姚邦華，王登科，等.OBE理念下基于仿真模擬的巖石力學教學模式研究[J].教育現代化， 2020（74）：103-106.

[2]蘇芃，李曼麗.基于OBE理念，構建通識教育課程教學與評估體系——以清華大學為例[J].高等工程教育研究，2018（2）：129-135.

[3]李回貴，李佳倩，許國勝，等.基于OBE理念的“礦山巖石力學”課程教學改革與實踐[J].西部素質教育，2022，8（13）：155-157，176.

[4]施峰，劉書云.基于OBE理念的理論力學課程考核改革研究[J].高教學刊，2022，8（21）：134-138.

[5]孫雙雙.基于OBE理念的“復合材料力學”課程建設探索[J].教育教學論壇，2022（47）：105-108.

[6]崔宇，王義，劉蕾.基于OBE理念“工程力學”課程教學設計[J].教育教學論壇，2021（19）：153-156.

[7]范圣法，黃婕，張先梅，等.基于“產出導向（OBE）”理念的本科教學培養體系探究[J].教育理論與實踐，2019，39（24）：6-8.