基于OBE 理念的“弹性力学”课程目标达成度评价研究

刘计良，司 政

（西安理工大学水利水电学院 陕西 西安 710048）

OBE理念即所谓的成果导向型教育理念，采用逆向思维建设课程体系，强调以学生为本，最早由美国学者于20世纪80 年代提出，是被国际工程界广泛接受的先进教育理念，也是《华盛顿协议》的核心思想。随着2016 年我国成为《华盛顿协议》的正式成员国，在我国工程教育专业认证标准中，也充分体现出了OBE 理念，提出了工程教育人才毕业的12 条毕业要求。与传统学科导向型教育理念相同，OBE 理念在体现价值观、教学方法、学习方法及考核评价时更具优势，强调以学生的能力作为评价的基础，注重持续改进，在制订培养目标、毕业要求及设计课程体系时均要以OBE 理念为参考，教师在授课过程中，要从传统的“教”过渡到更关注学生的“学”，注重学生能力的培养和评价。

西安理工大学水利水电工程专业为国家级一流专业，并于2020 年通过了工程教育专业认证。“弹性力学”为水利水电工程专业的专业基础课，弹性力学为固体力学的一个重要分支，比材料力学研究范围更加广泛，研究方法更精确，在土木、水利、机械等工程学科中占有重要的地位。本课程的教学目标是使学生在材料力学和结构力学等课程的基础上进一步掌握弹性力学的基本概念、基本原理和基本方法，了解弹性体的计算方法和有关解答，在此基础上初步掌握有限元法的基本知识，提高结构分析与计算的能力，为学习有关专业课程和运用弹性力学理论解决生产实际问题进一步打下良好的力学基础。针对水利水电工程专业的特点，在以往教学改革成果的基础上，教师基于OBE理念对“弹性力学”的顶层标准进行设计，从而进行课程目标达成度评价。

1 课程目标及对毕业要求的支撑

1.1 课程目标

根据反映OBE 理论的工程教育专业认证标准，学校要以学生为中心构建培养体系，以培养目标和毕业要求为导向，配以合理的师资及充分的支撑条件，并通过持续改进满足发展的要求。课程是实现OBE 理念的基本手段和基本保障，因而需要设置课程目标，从而满足毕业要求。

教师通过教学，使学生掌握“弹性力学”的研究内容及其研究对象和研究方法，注重基本理论的阐述，突出解决弹性力学问题的思路、方法和步骤，使学生在掌握基本理论的基础上能阅读和应用弹性力学文献；能将弹性力学的解法和基于弹性力学的有限元法用于水利水电工程问题的建模与求解，并为相关后续课程的学习打下基础。将“弹性力学”课程目标划分为5 点，课程目标1：掌握弹性力学的研究内容及其研究对象和研究方法，能将弹性力学的知识用于水利水电工程问题的分析、抽象、建模及其求解；课程目标2：掌握平面应力问题和平面应变问题的特点及基本方程，正确应用圣维南原理；课程目标3：掌握按应力求解平面问题的基本思路和步骤，并用于水利水电工程问题的分析、抽象、建模和求解，拟定水利水电工程问题的解决方案及各种方案的综合比较；课程目标4：掌握平面问题逆解法和半逆解法的基本思路，能将其用于水利水电工程问题的分析、抽象、建模及其求解；课程目标5：掌握有限元法的基本概念、原理和计算步骤，能够应用有限元法实施建模计算、结果分析及其合理性论证，进行多种方案的综合比较，并择优选定方案。

1.2 对毕业要求的支撑

水利水电工程专业结合西安理工大学的学校定位，根据自身特点及其所服务的水利行业的现状制订了本专业人才培养目标：培养能够扎根西部、面向全国的水利水电工程技术人才，具有良好的科学和人文素养，熟悉和本行业有关的国家政策法规，具有国际视野，能进行国际间交流，具有良好的创新意识，能积极促进行业的发展，毕业后能独当一面，成为技术或管理骨干。通过对工程教育专业认证标准中的12 条毕业要求进行深入研究和充分探讨，确定了34 个可量化的毕业要求指标点，每个具体的指标点均由若干个教学活动组成，明确了所有课程的课程目标对毕业要求的支撑关系，形成了支撑矩阵，其中“弹性力学”的5 个课程目标对毕业要求的支撑矩阵如表1 所示。

表1 课程目标对毕业要求的支撑矩阵

其中，指标点1―3：系统掌握水利工程概论、水力学、土力学、弹性力学、水工钢筋混凝、钢结构等专业基础知识和水利水能规划、水工建筑物、水电站、水利工程施工等专业知识，能将这些专业知识用于拟定水利水电及相近领域复杂工程问题的解决方案以及各种方案的综合比较；指标点2―2：能够应用工程科学的基本原理对水利水电及相近领域复杂工程问题的影响因素和各种可行的解决方案进行系统分析；指标点4―1：掌握水利水电工程的科学原理，熟悉开展水利水电复杂工程问题研究所必需的数值计算等基本科学方法。

2 教学内容及其对课程目标的支撑

2.1 教学内容

课程教学目标的实现由课程教学内容实施，要围绕课程目标组织教学内容，使每个教学单元的内容都能支撑某个课程目标。水利水电工程专业的“弹性力学”共32 个学时，2 个学分，共4 个教学单元：①绪论：介绍本课程的教学任务、性质及学习方法，介绍“弹性力学”的研究内容及其研究对象和研究方法，认清它们与材料力学的区别，掌握主要物理量的定义、量纲、正负方向及符号规定及其与材料力学相关规定的不同之处，理解和掌握弹性力学的几个基本假定；②平面问题的基本理论：系统介绍平面问题的基本理论——平面应力问题和平面应变问题、基本方程和边界条件的建立过程、圣维南原理及其应用、按应力求解平面问题的思路；③平面问题的直角坐标解答：讲述按应力求解平面问题的实际应用，采用应力函数作为基本未知函数进行求解，并以直角坐标来表示问题的解答，以典型案例模型介绍逆解法和半逆解法；④平面问题的有限单元法：简要介绍有限单元法的基本知识，包括基本物理量和基本方程的矩阵表示、有限单元法的基本概念、单元的位移模式与解答的收敛性、单元的相关矩阵、解题的步骤、单元的划分等，为有限单元法的深入学习及有限元软件的应用打下初步的理论基础。

2.2 对课程目标的支撑

根据水利水电工程专业人才培养方案中“弹性力学”课程目标与毕业要求详细指标点之间的关系，确定了教学内容对课程目标的支撑关系如表2 所示。

表2 教学内容对课程目标的支撑

3 教学方法及课程考核与成绩评定

“弹性力学”是水利水电工程专业的专业基础课，理论性强，必须通过推导公式加强对相关理论的理解才能取得良好效果。改变传统以教师“教”为主的模式，以学生为中心，以学生学习成果为导向，充分发挥学生的主观能动性，突出学生“学”的地位，以平面问题为研究对象，按应力求解的思路，教师通过问题提出、方法思考、内容归纳、实例分析等教学过程，实现教学目标，使学生具备初步的弹性力学知识。针对不同教学单元采取多种教学方法，如案例法、讨论法、联想法、体验学习法等，让学生乐学于其中，同时教师充分利用现代化的教学技术，如对弹性力学所能解决的实际工程问题进行图片、视频展示，让学生关注其中的强度、刚度和稳定性问题，引导学生通过自己的独立思考和小组讨论将弹性力学知识应用于解决实际工程问题。

通过作业、随堂测验及考勤等多个考核环节训练和督促检查，巩固学习成果，课程安排2 次作业（须分组讨论完成，每位小组成员各自负责一部分），5 次随堂测验。课程成绩由平时成绩和期终闭卷考试两个环节的成绩综合评定产生，满分100 分，各考核环节所占比例及对课程目标的支撑如表3 所示。

表3 考核环节所占比例及对课程目标的支撑

4 课程目标达成度评价

“弹性力学”课程目标达成度的计算评价要将课程目标与所有选修该门课程的学生成绩联系起来，包括课程分目标的达成度及在此基础上计算的课程总的达成度，达成度的计算采用加权平均法。如设置5 个课程分目标的权重分别为0.1、0.2、0.2、0.3 和0.2，每个课程分目标的满分值分别为10 分、20 分、15 分、35 分和20 分。每个课程分目标由若干考核环节进行支撑，即由这些考核环节确定得分，如表3 所示。考试结束后，学生的总分由4 个考核环节的得分及其对应的权重（比例）计算得到，用来计算该生每个课程分目标的分值，进而计算所有学生在该课程分目标的平均值，该课程分目标的达成度为平均值和满分值的比值再乘以对应的权重。以2020 年秋季学期为例，共有135 名学生选修弹性力学，所有学生在课程目标1―5 的平均分分别为8.8 分、17.5 分、13.2 分、30.1 分和8.2 分，则课程目标1―5 的达成度分别为0.088、0.175、0.176、0.258 和0.082。通过分析可知，课程目标5 的达成度0.082 为最低，该目标对应要求学生掌握有限元法的初步知识，对于首次接触数值分析方法的学生来说难度较大，故得分较低。“弹性力学”总的达成度为课程分目标达成度相加求和，为0.78，超过了0.7，该课程教学目标达成。

5 结语

结合西安理工大学国家级一流专业——水利水电工程专业的专业建设现状，按照工程教育专业认证的OBE理念，针对专业基础课“弹性力学”课程目标的达成度评价，对其进行了顶层标准设计，详细介绍了课程目标及其对水利水电工程专业毕业要求具体指标点的支撑，构建了支撑矩阵，设置了教学内容来支撑课程目标，确定了课程考核方式及课程目标达成度评价方法，内容完整，方法合理。评价成果可用于教学过程的改进，如课程教学大纲的修订、教学方式的提升等，为专业认证的持续改进提供依据。