基于OBE理念的土木结构实验课程教学改革

范杰 邓思捷

摘  要：土木结构实验是土木工程专业的一门专业基础课程，其任务是通过理论和实践教学使学生获得结构实验及检测方面的基础知识和基本技能，其教学效果好坏直接影响到毕业生能否快速适应工程类工作。传统的实验教学模式往往以教师讲解为主体，学生仅被动的模仿实验操作，难以实现应用型人才培养目标。文章在分析传统实验教学模式存在问题的基础上，结合OBE工程教学理念，探究了土木结构实验课程教学改进思路，以此符合应用型人才培养需求。

关键词：土木结构实验课程;OBE理念;教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）07-0104-03

Abstract： The civil structure experiment is a professional basic course for civil engineering. The task is to provide students with basic knowledge and basic skills in structural experiment and testing through theoretical and practical teaching. Its teaching effect directly affects whether graduates can adapt to engineering work quickly. The traditional experimental teaching mode is often based on the teacher's explanation. The students only passively imitate the experimental operation， and it is difficult to achieve the application-oriented talent training goal. Based on the analysis of the problems existing in the traditional experimental teaching mode， combined with the OBE engineering teaching concept， this paper explores the improvement ideas of the civil structure experimental course teaching， so as to meet the needs of applied talent training.

Keywords： civil structure experiment; OBE concept; teaching reform

随着我国高等教育的飞速发展，人才培养模式逐渐从传统的应试型转变为应用型。这一教育模式要求高等院校培养的工程类学生既要掌握基本的理论知识，更要具备较强的实践能力和分析、解决问题的能力，以满足行业对学生综合素质及应用技能的要求。实验课程是高等院校工科学生获得应用技能的主要环节，实验课程教学效果直接影响到毕业生能否快速适应工程类工作环境。因此，如何根据学生本身能力差异、兴趣的不同，定制一套既适合个体需要，又满足整体发展的实验教学计划，并且能够在整个学习过程中有效监督、立体化考核，使学生的实践创新能力得到最大激发，已成为一个非常重要且迫切需要探讨的问题。

土木结构实验作为土木工程专业的一门专业基础课程，其任务是通过理论和实践教学环节，使学生获得结构试验及检测方面的基础知识和基本技能。通过实验教学实施使学生得到初步训练和实践，掌握一定的实验、检测技能与工程案例分析能力，这样就能在毕业后迅速适应工作环境。传统的教育模式下土木结构实验课程的开设往往以教师讲解为主体，学生仅仅按授课教师的要求分组进行实验，通过教师的讲解被动的模仿实验操作，学生积极性调动不高，难以真正实现应用型人才培养目的，故而需要探究一种新型的以学生为主体并充分调动学生积极性的，且以应用型创新人才培养为目标的实验课程教学体系。

OBE（Outcome-Based Education）教育新模式起源于20世纪80年代的美国。基于OBE的教育模式是以预期学习产出为中心来组织、实施和评价教育的结构模式，主要有四个步骤：定义学习产出、实现学习产出、评估学习产出和使用学习产出。通过设定预期学习产出，所有的教学计划和课程内容都是遵循“回溯式设计”原则，实现完整的匹配矩阵[1-3]。在理念上，OBE是一种“以学生为本”的教育哲学;在实践上，OBE是一种聚焦于学生受教育后获得什么能力和能够做什么的培养模式;在方法上，OBE要求一切教育活动、教育过程和课程设计都是围绕实现预期的学习结果来开展[4-6]。OBE教育模式非常符合应用型人才培养的目标需求。因此，本文在深入分析传统教学模式存在问题的基础上，结合OBE教学理念探究了土木结构实验课程教学改进思路，以此使其更为符合我国应用型人才培养需求。

一、传统实验教学模式存在的问题

随着科学技术的快速发展，学科之间相互渗透，工程技术日益系统化、复杂化，用人单位对高校毕业生的要求已非局限于理论知识的掌握。复杂工程问题的分析和解決方案设计，专业知识和技能的实践应用，团队协作沟通、交流能力，已成为更为重要的考核指标。但目前传统实验教学模式中，教学过程、教学方法、教学评价体系仍存在诸多缺陷和不足，难以匹配高素质、实践型应用人才培养目标的实现，具体来说其问题包括：

1. 教学内容单一，实验模式陈旧，缺乏创新性。传统的土木结构实验教学项目通常包括“应变片的粘贴使用”、“钢筋混凝土梁正截面受弯破坏实验”、“结构动力特征测试实验”、“混凝土强度无损检测”等，实验项目内容单一且多为验证性，缺乏创新性、探索性和开放性特征。授课教师往往是在实验授课前制定出详细的实验指导书，实验教学过程中学生被动的根据实验指导说明及教师演示进行模仿，仅仅是熟悉了实验仪器的操作，难以理解实验内涵及其与所学专业知识之间的联系。学生在实验课程学习过程中普遍存在兴趣不高，参与度较低的特点，不能激发学生学习的积极性，不利于学生创新实践能力的培养。

2. 实验教学方法和教学手段滞后，无法体现与理论教学的差异。传统的实验教学过程通常是先由教师口述或板书实验测试原理、测试内容，之后进行相关仪器操作演示，学生根据演示过程“简单复制”仪器操作步骤，被动的完成实验测试。实验教学方法、手段与理论教学过于相似，无法体现两者差异。会使得学生学习过程中潜意识易认为实验教学仅仅是将理论知识进行“实物化演示”，甚至对实验课程产生不重视情绪，使得实验教学效果难以达到预期设置目标。

3. 实验教学与工程实际衔接不足，不利于学生工程安全意识、质量意识的培养。传统的土木结构实验课程教学大多在实验室内完成，授课教师在制定好完整的实验教学计划，并充分考虑实验安全性的情况下，引导学生进入实验室进行实验测试。该过程中，授课教师承担了实验统筹和安全把控的角色，学生仅作为参与者加入到实验教学中并进行相关实验理论和仪器操作学习，无法形成良好的工程质量和工程安全意识，这使得应用型人才培养过程存在明显“缺失”，应当引起重视，并寻求改进方法。

4. 考核形式单调，考核指标片面，难以体现学生综合素质。传统的土木结构实验课程成绩评定主要由平时成绩、实验操作、实验报告等部分组成，且多以实验报告成绩占较大比例，实验总成绩基本由实验报告分数体现。考核形式单调，考核结果难以体现学生综合素质。由于缺乏过程性考核指标，学生在思想上并不重视实验过程，多为应付了事。实验环节中学生主动性和积极性较低。此外，学生实验考核者多为任课教师，且考核结果大多依赖于学生所提交的实验数据、总结等，而对与学生在实验过程中的交流、沟通、协助等方面的考察难以判断甚至几乎没有，这使得考核指标过于片面，难以反映学生应对复杂工程问题的综合应对能力，与高素质应用型创新人才培养目标相背离。

二、OBE理念的土木结构实验课程教学改革策略

OBE教学模式强调的是学生学习的结果，而非教师教学内容。该模型下强调以学生为教学中心，以成果为教学导向，对教学过程进行持续改革。根据工程应用型人才培养目标要求，本科教学培养的人才不仅需要掌握全面的专业基础知识，还需具备一定的工程实践设计、分析和判断能力。传统的实验教学模式具有其局限性，难以胜任应用型人才培养的需求。因此需要在高等工程教育中融入OBE教学理念，并对相应的教学过程进行改进（包括教学内容、教学形式、教学手段、评价机制等）。具体来说，基于OBE理念的土木结构实验课程教学改革包括以下几个方面：

1. 根据应用型人才培养目标，优化教学内容，改进教学模式。工程应用型人才培养目标要求高校毕业生不但要掌握良好的理论知识，还要具有一定的工程问题设计、分析、解决能力。根据这一既定目标，结合OBE培养模式，可在土木结构实验课程教学内容设定中，增加综合性、开放性实验项目替代原有的演示性、验证性实验。如钢筋混凝土梁正截面受弯破坏实验，传统的实验教学做法通常为教师设定好梁截尺寸、配筋率、加载制度，学生按既定的参数制作试件进行测试，观察现象。根据OBE教学理念，可将实验教学项目进行优化、改进：教师在实验前仅仅提出实验项目要求（例如，通过实验测试、加载，分析配筋率对钢筋混凝土受弯梁承载力和破坏形式影响）。在此实验教学目标下，将学生进行分组（8-10人一组），整个授课班级以小组为单位，根据实验设定方向，在授课教师的指导和协助下有组织的自行查阅文献、设定构件参数、制定加载制度，而后进行加载测试、分析和理解实验现象。如此，学生不但掌握了结构实验测试的基础知识，还能具有一定的实际工程设计、分析能力，并且通过实验项目的实施能对之前所学的结构力学、钢筋混凝土设计原理等课程掌握的基础知识更为融会贯通。通过OBE教学理念的融入，使得土木结构实验课程教学模式从“授人以鱼”，变为“授人以渔”。

2. 结合实验教学目标和特点，更新和丰富教学手段，使教学方式多样化。传统的实验教学大多沿用了理论教学手段，多为板书、口述等，基本和理论教学方法无异。难以提起学生的学习兴趣，学生参与度较低，无法完成应用型人才培养目标的需求。根据 OBE的教学理念，将虚拟仿真、实验教学动画、测试视频等融入到教学过程，使得学生对实验教学产生新鲜感，形成兴趣化，能将教师主导课程的形式转变为以学生为中心的实验课程。例如，授课教师在实验教学初期，可利用教学动画、测试视频使学生初步了解试验操作、测试方式等。之后结合虚拟仿真实验系统，让学生自主的完成虚拟实验平台的搭建以及加载测试过程，这样既可以提升学生的参与度，强化学生对于实验理论和操作的认知，又能够起到虚拟演示作用，保证现实测试过程的安全性。虚拟测试完成后，学生已对实验方案设计、测试方法等有了一定的了解，并带着对相关问题的思考、疑惑进入到实际实验中，能起到事半功倍的效果。通过虚拟-现实教学过程的结合，使得学生转变为实验课程的中心，全面的提升学生的学习兴趣。

3. 根据应用型人才培养目标，拓展实验教学平台，将工程实践融入实验教学。传统的实验教学过程多在实验室中进行，授课教师全面负责统筹实验和保障实验安全，学生作为“参与者”难以形成良好的工程安全控制和工程质量保证意识，这使工程应用型人才培养具有“致命性”的缺失。根据OBE教学理念，将土木结构实验教学从实验室拓展到户外甚至是施工现场，邀请相关工程技术人员和授课教师联合进行实地工程现场指导（例如进驻检测项目现场，让学生根据所学理论知识制定检测方案，教师和相关技术人员审批后，学生独立完成测试、并分析相关检测结果），则不仅能让学生掌握基本实验理论和仪器操作步骤，更重要的是能让学生体会到实验、设计结果对工程质量和工程安全的重要性，以此全面体现高素质应用型人才培养的内涵。

4. 以应用型人才目标为导向，构建多元化、综合性的评价机制。传统实验教学模式下，成绩评价多由任课教师完成，成绩给予方式多依据实验报告形成。为了改变这一现象，根据OBE的教学理念，对实验教学评价机制进行优化：以应用型人才培养目标为导向，将实验设计能力、实验操作能力、实验分析能力、团队协作能力、交流沟通能力等方面进行整合，建立一套完善的、全面的实验评价体系。此外，为改善授课教师“一言堂”形式的评价模式，将小组成员互评得分、小组之间互评得分等机制加入到总的实验评价指标之中， 使得评价结果更为全面化。学生通过互评形式，能够充分发现各自优、缺点，在毕业后从事相关工作的过程中可有效扬长避短。总之，通过多元化、综合性的评价机制，能保障实验教学效果不断提升，保障工程应用型人才培养目标的充分实现。

三、结束语

根据OBE教学理念，将土木结构实验课程教学内容、教学模式进行优化，加强实验教学与工程实际之间联系。使得学生不仅能够掌握实验的基础知识、仪器操作方法，更重要的是在实践中形成分析问题、解决问题的习惯性思维能力。通過虚拟-现实结合的实验教学手段，激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度，从而使教育教学质量不断提升。此外，制定全面的、综合性的、体现培养过程的实验教学评价指标，以此更为全面的反映实验教学效果。

参考文献：

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