基于OBE理念的结构力学线上教学探索与实践★

田玉梅 寇素霞 张洪福

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引言

在新冠病毒疫情背景下，教育部发布了《应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》，要求实现“停课不停教，停课不停学”。因此，各高校开展了大规模的线上教学。结构力学是高等院校土木工程专业的重要核心课程，也是许多高校土木工程一级学科研究生入学考试的必考科目。在学生居家学习的背景下，如何依托互联网有效的实现结构力学线上教学，对教师和学生都是一个很大的挑战。在教学平台和直播工具得到保障的前提下，优秀的教学设计和实施是教好课程的关键，而学习成果展示则是有效的检验途径[1]。

1 OBE教育理念

成果导向教育(Outcome Based Education，简称OBE)，亦称：能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育。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“基于学习产出”的培养模式[2]。OBE强调以学生为主体，以预期学习产出为目标导向，进行教学设计、实施和评价。基于OBE理念，教师需要以学生为中心，以学生最终达到的学习成果为目标，注重对学生的能力、素质的培养，激发学生的积极性与主动性。在教学活动中，教师需要寻求适宜的教学过程、教学设计、教学方法以及教学评价等来保证学生达到这些预期目标。

OBE这种以学生为中心的理念，要求学生从“填鸭式”的被动学习转为主动学习，恰好与线上教学要求完全相符[3]。

2 基于OBE理念结构力学教学的探索与实施

2.1 教学平台与教学方式

在线教学的一切教学活动都需要通过互联网来实现。因此，选择合适的教学平台是线上教学的首要之举。我校土木工程专业结构力学课程分为《结构力学1》和《结构力学2》两部分，各48学时。其中，本学期《结构力学1》课堂教学24次。根据我校结构力学在线开放课程的实际情况，教学活动通过超星课程平台与QQ直播相结合来实现。结构力学在线平台上为学生提供了丰富的教学资源，包括教学大纲、教学日历、教学课件、教学视频等教学文件；学习导航、自我测试、知识拓展、能力提升等引导学生自主学习的模块；主题讨论、随堂练习等互动区域。此外，学习通、QQ群、腾讯会议等先进的互联网技术，可以记录完整教学活动。

2.2 教学总体设计

有效的教学设计应该起始于期望达到的目标，终止于教学目标的全面落实。以《东北林业大学土木工程专业培养方案》(2018版)为最终的教学目标，以对学生的毕业要求为主线，依据“反向设计”[4]和“一切以学生为中心”的原则确定结构力学课程目标，进行结构力学在线教学设计。从教学内容的整合、教学策略实施、学习目标的分解、学习路径的确定等教学环节进行设计，促成学生预期学习产出。

从结构力学课程目标出发，进行总体设计：1)教学内容单元化。分析结构力学教学内容和线上教学、居家学习的背景，考虑学生的接受能力，确定每次课的教学内容，以此作为一个教学单元。明确单元的教学目标，进而确定教学思路和重点、难点内容。2)学习目标精准化。将课程目标精准划分为单元的学习目标。知识目标层次分为了解、理解、掌握、熟练掌握；能力目标层面分为计算能力、分析能力、判断能力、解决问题的能力。在完成目标过程中培养学生的力学素养。3)知识点精细化。结合学习目标，将本学期结构力学知识点细化为152个任务点，按课程进度，分24次任务发放给学生。4)学习路径模块化。在结构力学课程平台上，给出学习导航、学习目标、学习内容(提供教材、电子教案、视频、课件)、自我测试(每节课前)、知识拓展(每节课后)，能力提升(每章学习后)等模块。

2.3 教学方法设计

合适的教学方法是课堂教学成功的一半。在教学中采用丰富的教学方法：如讲到绪论中结构的计算简图一节，采用案例分析法，将实际工程结构抽象为计算简图，使学生更容易理解、体会杆件、支座、结点、荷载及体系的简化方法；在讲到合理拱轴线时，采用导入法，观看达芬奇的油画《抱银貂女人》，提出问题“在均匀重力下，项链自然下垂的形态是什么？”，通过创设的情境，引出悬链线的概念，激发学生学习兴趣；在讲到力法计算示例时，采用启发式教学方法，以一个2次超静定刚架为例，通过一连串的教师自问自答的问题，向学生提供思维线索，指明思维方向，完成求解过程。到此，教学内容并未完成，再抛出问题：力法的基本体系是否唯一。如果基本体系不是唯一的，可以选出几种基本体系。选用哪种基本体系计算比较方便。通过设问、启发、互动，一个2次超静定刚架可以提出20多种求法，极大地调动了学生的求知欲、培养学生探究精神；在讲解桁架结构时，插入大学生结构竞赛赛题，采用讨论教学法，讨论桁架结构设计、制作中常遇到的问题，并以此培养学生的创新意识。

2.4 教学模式及实施

OBE理念的核心是以学生为中心。针对学生的学习路径，提出“课前自主学习—课中释疑解惑—课后巩固反馈”的“三位一体”教学模式。1)课前自主学习。教师在结构力学课程平台上设置任务点，提前2 d～3 d发放给学生，开始引导学生自学的过程。学生首先明确本节课程的学习目标，然后通过研读教材，观看视频、学习课件等方式进行自主学习教学内容。最后通过自我测试模块，检测自学效果。同时，教师通过教学平台的数据统计，及时了解学生学习投入、遇到的问题，为课堂教学环节提供依据。2)课中释疑解惑。教师以直播形式讲授教学大纲中的重点、难点内容，以及学生反馈过来的问题。学生带着问题听课，会更容易集中精力。通过课堂教学，使学生学会梳理知识，解决困惑，加深理解。3)课后巩固反馈。教师精心设计主观题作业，通过学习通平台，发放给学生。要求学生认真完成作业，教师对作业全批全改。这个过程，不仅能够巩固学生所学的知识，也是培养学生计算、分析和表达能力的关键环节。同时，教师也能了解学生学习态度，知识掌握的程度及存在的问题，为下一次课教学准备资源，实现有针对性的教学。教学活动主要是在课程平台上完成的，根据课程平台的统计，本学期结构力学任务点完成率在91%以上，章节学习次数在5万次以上，在线课程的浏览量达到66万次。

“三位一体”教学模式，形成了一个以学生为中心的PDCA教学小循环，促进教学活动的持续改进。

2.5 考核方式设计

OBE理念强化过程考核，注重学习成果，对于在线教学，形成性评价尤其重要。为此，结构力学课程考核加强了“形成性评价”。评价结果既能作为学生参与学习的证据，也能体现他们学业方面的进步。同时，及时反馈评价结果也能让学生对自己的学习成效有更清晰的认识。

结构力学的总评成绩设定如表1所示。在成绩组成中的特设奖励(最高分为5分)，是给予平时表现突出的同学的额外奖励，只要学生平时成绩不足100分的，就可以计入已获得的特设奖励分。

表1 总评成绩组成及权重

3 基于OBE理念结构力学教学的教学效果

学习成果达成度评价是通过收集、统计和分析学生的相关知识技能的增值以及学习投入变化情况等信息，从而量化呈现学生在知识、能力、学习行为方面的表现和进步，以证明学生的学习成果[5]。

3.1 学生总评成绩

结构力学课程采用强化形成性评价的考核方式。平时成绩的各项指标的设定，是考察学生的学习态度、学习能力及对知识点的理解与简单应用的需求。阶段考试和期末考试，则紧紧围绕课程教学目标，重点考察了学生的力学思维、表达能力、计算能力和分析、解决问题的综合能力。

以往结构力学最终成绩组成为：出勤与作业(20%)，阶段考试成绩(30%)，期末考试成绩(50%)，新的考核方案见表1。采用新的考核方案的2018级学生的总评成绩与采用旧的考核方案的2014级、2015级学生成绩(阶段与期末试卷难易程度相当)对比，见表2。可以看到，2018级学生成绩分布更加合理，服从正态分布；总评成绩明显提高，成绩分布峰值位于70分～79分之间，间接反映出，基于OBE理念的结构力学教学活动的实施，调动了学生学习的积极性，提高了学生的教学活动参与度，提高了结构力学课程目标达成度。

表2 总评成绩对比

3.2 学生对课程的评价

学生对课程的评价，反映学生对教学内容、教学活动、教学过程及学习成果的满意程度。本学期结构力学教学班共92人，82人参与课程评价。课程评价总分为5分，设置4个评价方面：知识量(课程内容是否充实，有价值)；趣味性(教学过程是否有趣，吸引人)；教师参与(教师是否积极参与交流和互动)；课程设计(课程是否合理，形式丰富)。具体评价结果见表3。

表3 课程评价

4 结构力学线上教学反思

教学是一个教学相长的过程。在这个过程中，学生是主体，而教师则起引导作用，并应做好导学、助学和促学三个方面的工作：

1)创建丰富的线上教学资源导学。在线教学资源是在线教学有效进行的物质基础。有效的利用教学资源需要教师提供可以引导学生学习的导航，使学生在居家的情境下开展有指导、有支持的在线学习。

2)开启多种形式的互动模式助学。学生个体的学习条件和自主学习能力是有差异的，在线学习过程中会遇到各种各样的问题和困难，再详实的教学设计也难以预估所有学生的需求和问题。问题得不到解决，会影响学习进度，降低学习热情，产生消极情绪。为解决诸多不确定性的问题和困难，应打通师生交互、生生交互的渠道，开启多种互动模式，多交流、多沟通，使学生获得持续的关注，从而确保在线学习顺利进行。

3)建立明确的评价方式和激励机制促学。为了持续了解学生在线学习的情况，教师将对学生学习成果的评价贯穿教学全过程。通过签到、完成任务点、作业、测验、互动、讨论，考试等环节进行监测，并将其结果列入考核内容；对在互动、讨论中积极思考、解答有创新等表现突出的同学特设奖励分。这些做法可以提升学生的学习参与度和学习主动性，促进教学目标的达成。

5 结语

将OBE理念贯穿于结构力学在线教学的全过程，真正实现了教师的引导作用和学生的主体作用。“三位一体”教学模式，调动了学生学习积极性，培养了学生的学习能力，完成了结构力学的课程目标，提升了结构力学课程教学效果。形成性考核方式实现了教与学的持续改进。疫情背景下线上教学虽然短暂，但其经验及成果会加速线下与线上教学的融合，为结构力学的教学改革指明了方向。