基于OBE理念的力学课程教学改革

李雪 杨华平 王繁 董建辉 吴启红

摘要 文章分析了结构力学课程考核内涵，从课程特点出发，概括结构力学课堂学习的现状，以此为改革契机，提出以教学目标为改革前提，师资队伍建设为重要支撑，教学内容、方法改革为着力点，考核方式和单位反馈为检验标准的力学课程教学改革，改革后将增强对后续课程的支撑度以及对毕业要求“工程应用能力”指标的支撑度。

关键词 OBE；工程教育改革；教学改革；结构力学

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.15.032

OBE（Outcome based education，OBE）教育理念是一种以成果为目标导向，以学生为主体，根据学生的学习需求、毕业要求以及社会市场需要反向设计课程改革和课程体系建设[1]。中国工程教育专业认证协会历年颁布的《工程教育认证标准》中都充分体现了OBE理念，强调要实施成果导向教育。这提醒高校，其专业培养方案和教学大纲须基于OBE理念，其专业培养方案和教学大纲应基于OBE理念，在工程应用型人才培养理念、人才培养达成目标、教学课程体系和教学课程设计以及专业人才培养的考核与评价等方面，综合推动工程教育的教学改革[2]。课程是高等教育的基本单元[3]，因此基于OBE教育理念的工程教育改革最终需落实到各门课程[4]。

本文以OBE理念为基本指导思想，以毕业要求和课程培养目标为方向，对“结构力学”课程的教学大纲、教学方法、考核方式等内容的改革进行了讨论，以期为专业建设和认证等教育改革提供支撑[1]。

1课程地位及学情分析

1.1课程地位

“结构力学”是三大传统工程力学之一，其他两门“理论力学”“材料力学”为其先导课程，专业培养方案中三大力学课程的开设顺序由简到繁，这种体系虽然有利于教师的讲授和学生的理解，但三大力学课程的教学内容和解题思路重合面较多，因此学生学习积极性不高。此外，力学课程理论性较强，较多教师在实践工程扩展上量较小，学生学习结束后工程意识淡薄，难以达到当前新工科培养的目标。要实现这一总体目标，让工科学生在掌握力学基本理论的同时，了解力学在实际工程应用中的发展，是每一位力学教师都应深入研究的课题[5]。

“结构力学”作为土木工程及相关专业的必修基础课，是基础理论课与专业课之间的桥梁，其在整个工科课程体系中处于承上启下的关键地位，课程后续课程有“混凝土结构设计原理”“钢结构设计原理”“高层建筑结构设计”及“工程结构抗震原理”等。

1.2学情分析

“结构力学”课程涉及各种变形的强度和刚度公式的推导计算，逻辑性较强且需大量数学演算能力，对基础知识较弱的大二学生来说有较大难度，如何激发学生的学习兴趣，如何将力学理论知识与生活、实际工程衔接得更为紧密，是教师面临的难题。

1.2.1学生的知识技能分析

“结构力学”的授课对象为二年级下的土木学生，经过大学一年级的学习，学生具备了一定的理论基础，但尚未形成系统的结构分析能力，不了解在课堂上学到的理论知识，如何应用在实际工程中。因此“结构力学”的教学内容应充分考虑与实际工程项目相关内容的联系，为学生以后在本行业内就业提供更实用的基础知识。

1.2.2学生的学习态度分析

笔者与学生交流发现，学生的学习意愿强烈，求学态度较好。综合这几年力学课程、概论课程、绘图课程的授课情况来看，学生学习概论类课程如“土木工程概论”“工程施工”等课程较为主动，课堂配合度高。但对于计算类如三大力学、“混凝土结构原理”等以及绘图类课程如“画法几何”缺乏学习主动性。大二学生尚未接触具体的实际工程、建筑考察认知课程[6]，缺少工程认知能力，往往会觉得脱离工程的纯理论分析内容难以消化，从而影响了对课程学习的积极性。

2教学现状分析

2.1教学方法单一

由于课程难度较大，传统力学授课方法侧重于教师的讲解，对学生的主观能动性关注较少。此外，还存在教学案例陈旧以及教师过度依赖教材、课件等问题。其次，一些对实际工程经验了解较少的力学授课老师，将其作为纯理论课程来进行教学，对实际工程相关的案例提取、结构分析以及内力位移计算等讲解较少，在一定程度上和实际工程应用脱节。

2.2缺少实验教学过程

目前，成都大学的“结构力学”课程性质定义为理论课程，即不开展实践或实验教学。而构件在承受实际载荷的时候，其强度和变形性质是学生需要掌握的基础力学理论，应开设对应的实验教学。教师仅在课堂上介绍相关的实验原理、过程，这将造成学生对知识理解不透彻，导致实验及实践技能不足、工程意识淡薄。显然力学课程如果不把实验和理论相结合，将不利于培养学生分析问题和解决问题的能力。

2.3考核机制单一

学生的学习效果不仅取决于教师的教学，还取决于最终的考核方法。科学的考核方式能准确检测出学生的学习成效，对教师教学方案的实时调整具有重要意义。传统的考核模式主要是依据期中、期末考试成绩以及平时成绩加权平均来给予学生一个学习结果，且平时成绩占比较低（20%）。在这种评价模式下，学生通过作业抄袭、考前死记公式或者一些其他方式的突击便可高分通过，学生对知识的掌握不够扎实，不利于学生将课堂学习到的基本知识运用到解决实际工程问题中。

3改革的具体措施

3.1重构教学目标

明确课程的专业能力目标及目标对应的毕业要求，基于OBE教育理念打造多元化的教学模式，修订“结构力学”课程大纲，明确课程教学需要達到的课程能力目标与毕业要求之间的对应关系。针对课程特点，结合学生毕业要求，设置如下5个课程教学目标：

课程目标1：掌握土木工程学科的基本理论和基本知识，能胜任建筑、道路、桥梁、岩土与地下工程等的技术与管理工作；

课程目标2：了解工程杆件体系的组成规律，掌握工程静定结构内力和位移的计算原理和方法；

课程目标3：了解各类工程超静定结构的受力性能，掌握工程超静定结构内力的计算方法，培养结构分析与计算方面的能力，为学习有关专业课程及进行结构设计和科学研究打下基础[7]；

课程目标4：掌握移动荷载作用下影响线的画法，了解利用影响线解决工程实际问题；

课程目标5：了解各类工程结构的受力性能，能够将所学结构力学知识综合运用于工程实践。

3.2教学内容改革

应用型大学力学课程教学应偏向于提高学生分析解决实际问题的能力。在教学资源上，应以目标为导向，倒推规划教学资源、教学内容改革。教学内容应遵循与实际工程结合，引进行业学科最新的科学研究和工程案例进行教学。再者，良好的教学效果离不开资源库的建立。首先应建立各个知识点对应的实际工程案例、因强度稳定性不足引起的工程事故等的视频库。其次课程思政库应涉及各个知识点的名胜古迹如赵州桥、南京长江大桥，建立学生的民族自豪感和培养学生的工匠精神。

3.3教学方法改革

改革更新的教学内容还需合理得当的教学方法来实现。总体原则是翻转课堂，即课堂以学生为主体，启发学生自主学习。具体教学方法改革如下：

3.3.1案例教学法

在“结构力学”课程的课堂教学中适当穿插一些案例教学是非常必要的。有效实施案例教学，要求教师需在课前精心选择工程案例。如讲压杆稳定性时，把工程中因某机械设备中受压的杆件突然稳定失效而造成人员伤亡的重大事故作为案例，供学生研究探讨。其次提出所要讨论的问题，小组分析问题的解决方案，最后教师引导得出最佳解决方案。以此增强学生对理论知识的应用，提高学生剖析实际工程问题的能力，增强工程安全意识和社会责任感。

3.3.2以赛促学以赛带教

“以赛促学、以赛促赛、以赛促教”，这是一种寓教于乐的教育方式，既能提高学生的学习兴趣，又能增强学生的动手能力和创新意识。以赛促学，是指通过各类竞赛活动，激发学生的学习兴趣，培养学生的竞争意识，提高学生的学习成绩。在这样的环境下，学生会更加认真地对待自己的学习，努力提升自己的知识水平，从而达到优秀的成绩，养成拼搏、进取的精神，同时也能增强学生的团队意识和协作能力。

3.3.3走近工程

土木工程专业学生的学习成果始终要回到实际工程中来考查。组织学生到实际在建的工程项目、已建成的建筑地标去参观、实践，现场讲解各建筑项目中的力学知识。重视分析设计课程的实践教学，培养学生的实际结构分析能力，鼓励学生积极创新。学院可组织开展各种渗透专业知识的课外活动，例如纸桥模型科技创新活动、木结构检测加固项目分析、桥梁结构探伤等，加强学生的综合素质训练，培养他们的创新意识和创新能力。此外，还可以组织学生进行一些课外实习活动，如组织学生到火车站、体育中心、大型厂房等参观实习，教会他们从实际工程项目中，寻找问题并逐步分析找到解决方法，最后对比类似问题在其他建筑项目中的处理方式，学会运用所学知识解决实际问题。

3.3.4智慧化教学工具

引入智慧化在线教学工具如超星学习通、雨课堂等。利用这些在线教学软件，可以在课堂上进行各类型考勤、实时互动、小组交流、课堂问题探讨、相互批改作业等，及时掌握学生对课程教学内容的理解程度，适时调整教学策略。此外，还可在力学课堂上引入一些力学分析APP如“结构大师”，可以辅助学生对复杂结构进行分析，了解工程构件受力形式。

3.4考核方式改革

学生在学习过程中最为关注的就是课程的考核方式，基于OBE理念的力学改革课程考核模式应考查学生在知识应用方面的能力。因此考核应基于OBE理念，注重过程化考核，实行1+N考核模式，1是传统的期末考试成绩，N是平时学生的综合表现（作业、出勤、课堂表现、小组案例分析能力、结构设计能力、数值分析成果等），出勤方面采用超星学习通扫码签到、随机点名等形式，主动提出有效问题的学生也应适当加分，最后得出综合成绩。

3.5就业单位反馈

学生就业状况是检验与评价学校教育教学质量和人才培养水平的重要指标，及时获取单位对毕业生就业工作的反馈，并将相关结果应用于教育教学改革中，发挥就业工作在招生、专业设置及人才培养方面的重要作用。与学生就业单位保持长期紧密联系，获取学生在单位工作的情况，进而完善专业基础力学课程的教学改革。

4结语

文章从OBE理念出发，分析了基于OBE理念课程目标建立、课程内容设定和课程考核的内涵。基于结构力学课程特点，概括了结构力学课程的授课现状和存在的问题，提出了以学生能力培养为核心的工程教育改革的迫切性，就教学目标、师资队伍、教学内容、教学方法以及考核方式和就业单位反馈等方面进行了具体改革措施的讨论。

基金项目：教育部产学合作协同育人项目“基于多学科交叉融合的土木工程材料示范课程建设”（220901269284427）。

参考文献

[1]张宏图，姚邦华，王登科，等.OBE理念下基于仿真模拟的岩石力学教学模式研究[J].教育现代化， 2020（74）：103-106.

[2]苏芃，李曼丽.基于OBE理念，构建通识教育课程教学与评估体系——以清华大学为例[J].高等工程教育研究，2018（2）：129-135.

[3]李回贵，李佳倩，许国胜，等.基于OBE理念的“矿山岩石力学”课程教学改革与实践[J].西部素质教育，2022，8（13）：155-157，176.

[4]施峰，刘书云.基于OBE理念的理论力学课程考核改革研究[J].高教学刊，2022，8（21）：134-138.

[5]孙双双.基于OBE理念的“复合材料力学”课程建设探索[J].教育教学论坛，2022（47）：105-108.

[6]崔宇，王义，刘蕾.基于OBE理念“工程力学”课程教学设计[J].教育教学论坛，2021（19）：153-156.

[7]范圣法，黄婕，张先梅，等.基于“產出导向（OBE）”理念的本科教学培养体系探究[J].教育理论与实践，2019，39（24）：6-8.