基于OBE 理念的结构动力学课程即时评价教学模式研究

郝文乾，韩彩霞，张鹏，刘文辉

（1.中北大学，山西太原 030051；2.太原市小店区九一小学校，山西太原 030000）

面对新一轮科技革命与产业变革，为支撑我国创新驱动发展，教育部于2019 年9 月发布《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》（以下简称《意见》），指出： “完善高校内部教学质量评价体系，建立以本科教学质量报告、学院本科教学评价、专业评价、课程评价、教师评价、学生评价为主体的全链条多维度高校教学质量评价与保障体系。全面落实学生中心、产出导向、持续改进的先进理念，加快形成以学校为主体，以教育部门为主导，行业部门、学术组织和社会机构共同参与的中国特色、世界水平的质量保障制度体系。”[1]《意见》建立起“自省+自查+自纠”的课堂教学质量监控、评价体系，让质量管理渗透在教育教学的各个环节。近年来，在以学生为中心推动教学改革的过程中，越来越多的高校将提升课堂教学质量视为全新的、更高的价值追求，并通过自觉行动引发了一场“课堂教学质量革命”[2]。OBE（Outcome-Based Education）理念是一种以成果为目标导向，以学生为本，采用逆向思维方式进行课程体系建设的理念，是一种先进的教育理念[3]。OBE 教育理念由美国学者斯派蒂提出，他在《基于产出的教育模式:争议与答案》一书中对这一理念进行了深入研究。该书把OBE定义为“清晰地聚焦和组织教育系统，使学生获得在未来生活中实质性成功的经验”[4]。OBE 教育理念强调在教育过程中围绕为实现学生的预期学习成果进行设计、组织和重构，属于以产出为导向、致力于教学成果评估的教育范式，是一种面向教育教学成果的行动和实践[5-6]。

教师在尊重学生学习能力和性格差异的基础上，要在课堂中积极与学生互动，激发学生学习的积极性，使学生能在教师的主导下通过自己的认知主动高效地学习，充分发掘每名学生各方面的内在潜能，使每名学生能够得到充分的发展。OBE 理念下的课堂教学质量评价指标体系要涵盖教学目标、内容、方法、效果等诸多方面，其中既有定性指标也有定量指标，并按照教育教学工作合格评估与审核评估的要求，让课堂教学质量保障体系更加完善[7]。教师在课堂中的即时评价教学模式为：教师在教学活动中对学生在课堂中对知识的接受、理解和反馈情况及时、直接做出地判断、评定、引导和反馈，其主要目的是使学生认识到自己的课堂表现和行为的性质、结果以及明确未来学习中需要改进的方向[8]。因此，即时评价教学模式既是一种教学评价形式[9]，也是教师在课堂中发现问题、解决问题的有效方式，更是调整学生学习节奏和学习方向的一种具体措施[10-11]。

结构动力学课程的目的是让学生进一步了解飞行结构对于动载荷的响应[12]，掌握飞机结构振动特性的基本理论和分析方法，为学生将来开展飞行器结构的设计和研究奠定基础。OBE 理念与以往注重过程、忽视结果的教学导向不同，其主张课程围绕学生对飞行器结构动力学的学习成果组织教学，能更好地适应航空航天领域对高素质应用型人才的需求。通过将结构动力学课程、即时评价教学模式与学生的学习目标相结合，提出改进结构动力学课程即时评价的方法，将OBE 理念与即时评价教学模式更好地运用到教学活动中。

1 基于OBE 理念的即时评价教学模式的现状

通过深入课堂进行调研，发现在结构动力学课程的教学过程中，即时评价存在一些问题，主要体现在以下三个方面。

1.1 即时评价空洞模糊，忽视评价原因的反馈

由于OBE 理念在课堂教学中的渗透不到位，教师评价时信息反馈不及时，课堂气氛不活跃，导致课堂教学有效性缺失。教师在即时评价过程中往往仅给予学生“回答很好”“不错”“很好”等空洞模糊的最终评价，但是究竟“好在哪里”“如何不错”，教师往往却不做解答。这样会使学生产生评价模糊的感觉，难以从即时评价中获得知识。

1.2 即时评价流于形式，未能促使学生有效思考

教师在即时评价过程中容易出现形式化问题。教师有时只是为了增加即时评价环节，忽视了即时评价的表现形式，导致未能激发学生主动思考，设置的问题很简单，并没有突出本节课的重点、难点。流于形式的即时评价不利于课堂教学成果的提升，也不能培养学生深入思考问题的能力，并且部分学生的课堂参与性差，课堂教学效果差。

1.3 即时评价缺乏策略，忽视评价过程

目前，对于即时评价教学模式的构建仍缺乏学科理论支撑，评价标准有待完善，实施策略有待提高。对于结构动力学课程，教师应及时掌握学生对先修知识掌握和理解的程度，如牛顿-莱布尼兹求导法则、常/偏微分方程求解方法、傅里叶级数展开方法、系统动能/势能求解方法和转动惯量求解方法等。但是部分教师在开展即时评价时并未采取有效的策略，评价过程不系统、不合理，影响了实施效果。

2 基于OBE 理念的结构动力学课程即时评价教学模式

基于OBE 理念，以飞行器设计与工程专业开设的结构动力学课程为研究对象，开展基于OBE 理念的结构动力学课程即时评价教学模式的研究与实践。

2.1 公共基础课融入结构动力学课程矩阵

2.1.1 体现OBE 理念下结构动力学课程的独特性

结构动力学课程矩阵的构建是将所授知识有机统一，将分散的课程整合成一个知识体系或专业体系。结构动力学课程具有多学科交叉的应用技术学科特征，该课程的目的是让学生进一步了解飞行结构对于动载荷的响应，掌握飞行器结构振动的产生的原因和危害，掌握飞机结构振动特性的基本理论和分析方法，确定调整结构振动特性的方案，为学生将来开展飞行器结构的设计和研究奠定基础。

2.1.2 公共基础课融入结构动力学课程矩阵

对于结构动力学课程，教师应及时掌握学生对先修公共基础课掌握和理解的程度，将公共基础课中的数学、力学和思政教育知识点与结构动力学课程中的重点、难点相结合，共同构成结构动力学课程矩阵。该课程矩阵主要包括：将牛顿-莱布尼兹求导法则和泰勒展开式与基本形式的朗格朗日方程相结合；将傅里叶级数展开方法和拉普拉斯变换与结构时域分析和频域分析相结合；将矩阵求解与系统固有频率求解相结合；将动力学和运动学与离散系统的振动方程相结合；将一点的应力状态与连续弹性体系的振动相结合；将结构动力学的学习过程与弘扬钱学森、邓稼先等老一辈科学家的钻研精神相结合等。

2.2 结构动力学课程知识体系整合与建构

2.2.1 教学对象的比较与分析

结构动力学课程应充分考虑飞行器设计与工程专业学生的生源情况和学习特质，要考虑飞行器设计与工程专业学生对已修专业课程的学习效果。课程计划、课程大纲和培养计划都要按照飞行器设计与工程专业的培养方案设置，对于重点、难点知识做到各有侧重和融会贯通，教师在教学过程中应结合课程特点，基于OBE 理念因材施教。结构动力学要求学生课前具有良好的理论力学、材料力学、飞行器结构力学、高等数学、线性代数、复变函数与积分变换课程的基础。由于飞行器结构设计和飞行器总体设计等专业课程还未开设，学生对课程内容中涉及连续弹性体系的振动等知识的理解存在难度，对于轴向力对梁横向振动的影响、剪切变形和转动惯量对固有频率影响等知识点较难理解；由于大部分工科专业未安排泛函数和变分法课程，学生对课程中的勒让德变换、哈密顿原理等知识点的理解存在难度。因此，在开展相关课程内容时，应予以强化和补充。

2.2.2 教学目标的确定与实践

明确的教学目标不仅有利于教师全面系统地进行教学设计和课堂教学，而且有利于提升学生的学习积极性和互动能力[13]。结构动力学课程的教学目标包括：知识目标，学生需要明确学习该课程的目的与任务，理解结构动力学的基本特性；能力目标，学生根据结构动力学的基本研究方法，将实际的工程问题进行力学建模，继而建立微分形式的运动控制方程，最后求解该运动控制方程；情意目标，通过融合课程思政元素和人生规划，树立爱国主义情怀和个人远大理想；价值目标，基于学生自身的发展可适当增加关于如何进行职业规划的教学内容。

2.2.3 教学策略的设计与实现

教学策略是教学方式、教学过程和教学目的的有机统一[14]。结构动力学课程采用“课堂讲授+大作业”的教学方式。“课堂讲授”要求教师合理选择理论教学内容，如拉格朗日方程和哈密顿理论的建立；以结构动力学知识体系为基础的教学策略构建，如构建泰勒展开式和拉普拉斯变换等数学知识与结构动力学理论的相互关系；注意结构动力学与后续专业课程的衔接，如动力学方程建立方法在飞行器总体设计中的应用。“大作业”是学生针对自己感兴趣的方向提炼出一个结构动力学问题，建立结构动力学模型，主要考查学生运用课程知识独立提炼问题和计算问题的能力。

3 结构动力学课程中即时评价教学模式实践

3.1 细化课程教学过程，完善教学实施方案

基于OBE 理念，教师采取以学生为中心的教学策略，可细化结构动力学课程教学内容，完善结构动力学课程的教学实施方案。为更好地实现教学目标，根据课程内容的递进关系与本质特点，教师可以将教学模块分解为重点、难点和工程应用点。在结构动力学课程具体教学过程中，需要采用即时评价教学模式，随时调研师生在课堂中交流和实践的效果。从教师层面，分析教师在课堂中对即时性评价的认知情况、实践效果和改进意见等；从学生层面，分析学生在课堂中对即时性评价的实际感知、反馈效能和整体发展等。

3.2 强化设计实践训练，提升设计创新能力

OBE 教学理念下的教学方式对结构动力学的授课提出了新的挑战，教师不仅需要在课堂上讲解相关理论和知识点，而且要注重讲授知识点与工程实践的关联。以学生为中心的教学理念也要求学生在课上、课下都要融入结构动力学的学习和实践。结构动力学课程的理论讲授是学生进行工程实践的指导思想和前提条件。学生可以在工程实践中发现结构动力学问题，并在教师指导下开展具有针对性的结构动力学训练，经过大量、反复的动力学模型提炼和计算加深对结构振动规律的理解，培养运用课程知识独立提炼和解决问题的能力。设计实践训练教学模式既能增强学生运用知识解决问题和创新的能力，又能提高学生在提炼和计算问题过程中的自信心。

3.3 优化课程考核方式，综合评估考评方式

OBE 教学理念下的教学方式非常注重学生的学习效果，结构动力学课程的教学过程和考评方式都能体现学生获得的学习效果。通过采用问卷调查和实际访谈等形式对学生在课程中的意见反馈和学习效果进行总结，对收集到的信息进行整理研究，通过质性分析发现教师在课程即时评价中存在的问题。对学生的课程学习活动进行观察和记录，通过量化分析总结教师和学生在即时评价中存在的问题、挖掘问题产生的本质原因并提出优化策略。此外，结构动力学课程通过课堂互动交流、阶段性作业平时成绩、动力学问题大作业和期末考试综合评定成绩。

3.4 促进跨学科融合，挖掘课程思政内涵

结构动力学课程教学需要培养学生掌握结构动力学方程的建立方式，还需要培养学生跨学科交叉融合理念，爱国主义情怀、人文主义精神和社会责任担当[15-16]，使学生为将来成为一名“航空航天人”感到骄傲和自豪。学生在学习过程中要将国家需求和个人理想相结合。

4 结束语

新一轮的大学课程改革强调了评价体系在评价架构、评价功能、评价管理、体系开发等方面的具体要求，为教师的教学行为提供了具体指导。以学生的学习产出为关注点，对结构动力学课程中应用即时评价教学模式进行深入剖析和实践。将公共基础课中的数学、力学和思政教育知识点与结构动力学课程中的重点和难点相结合，通过解构课程教学内容，完善教学实施方案；强化设计实践训练，提升设计创新能力；改进课程考核方法，科学评估学生成绩；促进跨学科融合，挖掘课程思政内涵，培养具有创新和跨学科交叉融合能力的高素质复合型人才。