基于OBE理念的结构试验课程理论与实践教学一体化模式改革探索

汪毅 龚永智 陈友兰 贺学军 周浩

摘  要：随着经济的快速发展和国家产业结构的不断调整，我国人才需求在不断变化。为推进我国人才培养模式的转变，全面提升高等土木工程人才培养整体水平，文章以传统教学培养模式为切入点，结合传统模式下的结构试验课程现状，分析目前结构试验课程存在的问题。根据OBE理念，结合我国应用型人才培养需求，探究结构试验课程教学方法的改进思路，逐步形成理论与实践教学一体化的新型教学模式，培养学生的实践能力和创新思维，有效提升土木工程专业的人才培养质量。

关键词：OBE理念；结构试验课程；理论与实践一体化；教学改革

中图分类号：G641    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）05-0172-04

我国社会和经济蓬勃发展要求培养更多的面向实践的应用型人才。作为兴国之根本，创新之源头——教育，理应促进人才培养模式的改革，当前教育部引进了许多应用型重大建设项目，以引导各高校全面提升高等教育人才培养整体水平。将科学推向實践，让教育推动社会，全面提高学科的实践性，内容的创新性，努力提升高等教育人才整体水平。试验课程是工科乃至全体学生提升实践能力、获得应用技能的主要环节之一，通过分析试验巩固和丰富理论知识，提高解决实际工程问题的能力，有助于帮助毕业生快速适应工程类工作环境。现代社会工程技术逐步增加对高等教育的依赖性，而试验课程的教育内容正是工程实际中最需要的内容之一。试验课程的应用及发挥与当下大基建的建设发展息息相关。因此，如何从思想引领、课程载体、教学方法等方面入手，最大化的激发学生的实践创新能力，已成为一个亟须研究的问题。

OBE（Outcome based education）意为成果导向教育、能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育［1］，是以学生为根本，将成果作为目标导向，采用逆向思维的方式进行的课程体系的建设理念，重点并不在于学生在学业上取得了什么分数，而在于学生在课程完成后所具备的能力与水准，以学习成果为导向，明确学生在毕业后所具备的能力，并强调其实践性，成果应兼顾生活的重要内容与技能，否则就会成为易遗忘的信息与片面的东西。OBE教育理念将围绕着确保学生毕业后能达成某项任务而开展教育教学活动。

OBE理念最初由美国学者Spady等人所提出，自20世纪90年代以来得到了不断的发展和创新，逐渐形成了一个系统性的教育体系［2-3］。美国工程教育认证机构、台湾中华工程教育学会以及国际高等商管教育联盟均采取OBE理论认证标准，我国关于OBE理论的研究最早始于台湾和香港，香港曾用成果导向教育作为香港大学教育改革或经费资助的重要指标之一［4］。随着近年来我国不断推进工程教育认证工作，中国工程教育专业认证协会于2020年9月发布了《工程教育认证状态保持与持续改进工作指南（试行）》，OBE理念逐渐得到广大教育工作者的认可。随着OBE教育理论研究的不断深入，各院校也相继开展了系列教学改革，尤其注重教育以学生为中心，提升学生的核心能力，并已逐步成为传统教育模式的有力竞争者。

一、传统模式下结构试验课程现状分析

结构试验课程作为土木工程相关专业的基础技术课程，与许多专业课程有着密切的关系，从基本力学原理（理论力学、材料力学、结构力学）到实际结构中的运用（钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构等）以及与测量技术和数理统计相关的数据处理内容［5］。作为一门实验科学和技术，从新材料的研发和新结构的开发到施工技术的运用等环节均与其有着重要的联系并彼此相互依赖。同时结构试验也是结构理论验证和分析的重要手段，包含了施工现场结构质量检测以及相关国家规范介绍等重要内容。其主要任务是通过理论教学加实际操作，让学生以试验为课程从而获得试验规划、结构试验、工程检测等相关流程的基础知识和基本技能。

在目前大多数传统教育模式下，结构试验课程的开展大多以下列形式进行：以教师讲授为主体，学生按照授课教师要求进行分组试验，以预计试验数值为驱动力，通过教师讲解模仿试验操作。但是在交叉学科快速发展，不同领域加速渗透的今天，工程技术也趋于复杂化，因此试验现场操作的关键步骤很大程度由试验场景决定。故仅限于理论知识的掌握难以达到人才教育的目的。目前传统教学模式中，结构试验课程存在以下问题：

（一）严格预设课程及评估，不定义学生产出

在传统的结构试验课程中，授课老师会设置好课程需要完成的试验并按照一定标准进行评估，依照可能出现的数据结果模拟试验，并根据前人的“示范试验”规定操作细节。但此种完成教学任务的教学方式往往会忽略学生对于实验背后理论真正理解掌握的程度。在实际教学任务中，学生更多的只是模仿而不是理解其中的原理，机械性的记忆可以帮助学生较好的完成试验，获得更好的分数，但长此以往，学生很难触类旁通，难以在错误摸索中增长经验，在失败里总结教训，很难在未来工作中将试验知识灵活运用。

（二）理论知识与现实试验脱节

在传统的结构试验课程中，授课老师前期主要以讲授理论知识为主，后期才会组织学生进入实验室开展结构试验，理论与实操存在较长时间差，导致学生对知识掌握效果不理想。试验过程中的许多步骤是被规定与限制的，学生更多是按照示范操作获得理想数据从而无法获得试错的机会。现实中的试验状况是多变的，不少结构试验需要因地制宜、灵活设计，而结构试验因为成本较高往往是多人共同开展一个典型试验，学生缺乏独立性，设置好的规范总是使学生与实践严重脱节。

（三）教学大纲刚性的时间限制

授课老师在按照培养计划授课过程中必须将教学内容严格设置在某个时间框架中，且短期不可协调，这就导致学生必须在短时间内接受并消化新知识，没有足够的时间去探索新知识，发现新问题。

（四）学生处于被动学习状态

由于教学课时有限，授课老师必须在短时间内将结构试验相关的理论知识和实验操作方法教授给学生，致使学生处于被动学习的状态，缺少自主探索的关键环节。尤其是短期内卷面分数对于学生的应试压力，导致学生往往采用最高效且迅速的提分方式——重复记忆。通过这一反复学习基本试验步骤和理论知识的方式可以使其获得较为理想的分数，但这让本就不能反映学生综合能力的分数的合理性进一步降低，学生理论联系实践的能力将大打折扣。

（五）考试驱动，教师引导学习

学生在学习结构试验课程的过程中主要以通过考试为目的，因此会陷入考试驱动的被动学习状态中，并且授课老师通常会引导学生学习，极易导致学生缺乏主动思考的探究学习精神。学生本就习惯了大部分传统课堂中较为片面的教学方式，再加上考试驱动和教师引导的被动学习，更让原本就收获不多的学生雪上加霜，最终导致普遍的学习效果不佳，学生难以在动手试验的过程中得到能力的优化和提升。

二、OBE教学模式与传统教学模式的区别

传统教学模式通常是通过分数高低来衡量学生优劣，这一方式往往偏向于学生记忆力的考查，具备较好记忆水平的学生通常能够从传统教学方式中获得较好成绩，并未充分展示学生的综合能力［6］。在结构试验课程中，这一局限性被进一步放大，本来是亟须实践操作的试验课堂，却被具体的步骤和结果所框定，再在规定的时间和进度下将知识灌输给学生，记忆步骤和相应的结果则成为最理想的应试方式。学生不仅没有大量的实践机会去理解试验，反而纷纷倾向记忆步骤而获得高分。传统教育模式下的重点为教师对知识的讲解以及相关内容的记忆和应试，相较于实践操作，卷面内容更被教师和学生重视。长此以往，极易忽略对学生实践能力的培养，课堂中也缺少实践活动，学生没有及时培养动手能力、发现问题、分析问题和解决问题的能力，因而也难以在实践中做到对结构试验技术的灵活运用以及结构试验的设计优化。

相较于传统教学方法，OBE教学模式有着更大的研究深度与优越性。由于以能力为核心，以知识为学习方向，通过逆向思维的方法进行的课程体系设计的教育理念，OBE将能更好的培育学生自主探究和自我学习的意识，从而提高教学效率和教学创新。OBE教学模式将具有挑战性的成果作为学生的目标导向，在引导参与者充分展示思考、处理、解决问题能力的前提下，让学生自主解决困难完成任务，以此培养学生的专业技能和实践素质。在这一过程中，教师更多扮演了引导者的角色，例如去参与设立挑战性的成果、阶段目标等，在学生循序渐进自主解决问题过程中给予种种帮助，让学生有最大限度的自主性。在这样的教学模式下，学生往往被放在发展实践才能的环境中，并将逐步地关注以团体的形式进行相对比较复杂的任务以此来获取高阶能力，如创新的能力、处理与整合信息的能力、组织策划的能力等［7］。培养学生的自主意识，让学生能够更加充分发挥自己的能力，而不是仅仅记忆课本内容进行纸上谈兵。参与实践并能够自主运用所学的知识才是教育教学的目的。综上所述，OBE教学模式将更符合当代学校发展与教育进步的需要。

三、OBE理念下结构试验课程改革

综上分析可以预见，在传统教学模式下，无法培养出高层次、具有创新能力的真正土木工程人才。本文在深入分析了我国的传统教学方法存在问题的基础上，积极响应市场大变动以及国家创新发展的需求，结合OBE理念，提出了结构试验课程教学的优化思路，使其成为更适合我国目前发展状况下的应用型人才培养需求。OBE教学模式强调的是学生学习意识的养成、学习能力的培养，侧重于实践和创新能力的启发，并非传统教育模式下教师教学的内容。本文将OBE理念引入结构试验课程的改革实践中，提出在课程中实施逆向设计、正向实施的原则，改进“目标设计、过程实施、评估反馈、优化调整和成果评价”五阶段的新型教学模式。根据教学课程定位制定结构试验的预期学习产出或试验开展，在预期学习产出的基础上优化教学过程，对教学内容进行取舍，加强结构试验中理论与实践的联系，在教学实践中强化学生的主体地位，通过实施过程中的评估反馈结果促成预期学习产出，调整阶段目标和教学引导方向，优化课程教学培养体系，形成一套新型的课程教学模式和方法，在学习中培养学生发现问题与解决问题的能力，学会举一反三，让学生更加适应社会的变革发展。具体改进内容如下：

（一）目标设计

OBE理念的教学目标设计是反向设计。目标分为最终目标和阶段目标，最终目标是课程结束时期望达到的目标，是较为宏大且需要长时间的努力和坚持才能实现，阶段目标为最终目标的细化，是较容易在短时间内达成的目标。阶段目标的难易程度和数量需要结合学生个人情况进行设定，根据教学实施过程中的评估反馈不断优化调整。

（二）过程实施

过程实施阶段是基于最终目标并结合阶段目标开展教学培养的部分。目标设计后，把对基础知识的掌握和试验实践的开展相结合，利用基础课程训练学生发现并解决问题的能力，在过程中加强学生对物理基础知识和力学基本知识的掌握，对梁、板、柱等构件的受力形式和破坏模式有较为清晰的认知，传授学生将来在施工单位设计院工作或继续深造需要的基础知识。加强学生对结构工程及相关科研工作的认识，在课程实践中逐步实施基于OBE理念的结构工程本科生教学培养。

（三）评估反馈

在教学培养的实施过程中需要及时对学生的知识储备情况和能力提升情况进行评估，对于成绩不理想的学员，可以采取面谈的方法掌握实际情况；对于成果较为理想的本科生进行鼓励表彰，并探究其成果理想的原因。评估反馈阶段是“五阶段”学生教学设计方法中的关键，通过评估反馈及时了解学生的培养状况，为后续培养方式的优化调整做好铺垫。

（四）优化调整

根据评估反馈的情况，对“五阶段”教学设计方法进行优化调整。对于阶段成果不好的学生，根据其具体情况适当降低阶段成果要求或者延长目标完成时间；对于阶段成果较为理想的学生，根据其具体情况适当提高阶段成果要求或者缩短目标完成时间。优化调整这一阶段使得本项目的教学培养模式动态化，是形成结构试验课程理论与实践一体化教学模式的关键一环，能使教学培养达到最优的效果。

（五）成果评价

成果评价阶段是在学生毕业时进行的。首先是对学生整个学业阶段成果的总结，对比其最终目标评价该生的完成情况，形成量化指标并及时进行记录；其次对学生之间进行横向对比，结合学生的未来发展纵向分析此新型教学模式对学生实践能力和创新能力培养的作用，逐步优化“五阶段”学生教学设计方法，形成最终的基于OBE理念的《结构试验》课程理论与实践一体化教学模式成果。

四、结语

结构试验课程作为土木工程及相关专业类培养过程中的重要实验、实践教育课程，是学生获得应用技能的主要环节之一。为满足试验课程的教学预期，本研究将OBE模式引进到构建结构试验课程教学模式改革的探讨中，强调在教学过程中采取逆向设计、正向实施的方式，改进“目标设计、过程实施、评估反馈、优化调整和成果评价”为五阶段的新型教学模式，形成新型理论与实践教学一体化的课程教学模式和方法，可以更好地達到结构试验课程的目的，培养学生的实践能力和创新思维，提高学生综合能力以更好地适应社会发展需要，有效提升土木工程专业的人才培养质量。

参考文献：

［1］ 王春艳，尹志娟，李兆清，等. 基于OBE理念的材料科学与工程专业人才培养模式改革与实践［J］. 黑龙江工程学院学报，2018，32（01）：73-76.

［2］ 罗丽华，于悦. 基于OBE教育模式下的创新创业人才培养路径［J］. 经济研究导刊，2018（26）：127-128.

［3］ 顾佩华，胡文龙，林鹏，等. 基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索［J］. 高等工程教育研究，2014（01）：27-37.

［4］ 刘佳富. 基于OBE理念的高校思想政治理论课教学实践探索［J］. 决策探索（下），2021（04）：48-49.

［5］ 陈穗茵，周云开. 钢筋混凝土受弯实验的教学改革［J］. 四川建筑，2017，37（04）：62-63.

［6］ 凤权. OBE教育模式下应用型人才培养的研究［J］. 安徽工程大学学报，2016，31（03）：81-85+95.

［7］ 李志义，朱泓，刘志军，等. 用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革［J］. 高等工程教育研究，2014（02）：29-34+70.

（责任编辑：邹宇铭）