冉然 劉燕 周楚兵

摘?要：本文從構(gòu)建體系、豐富資源、轉(zhuǎn)變?cè)u(píng)價(jià)三個(gè)方面入手，踐行成果導(dǎo)向教學(xué)（OBE）模式，反向教學(xué)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮學(xué)生主體性，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力、組織策劃能力，提高課程目標(biāo)達(dá)成度，為土木工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向；結(jié)構(gòu)力學(xué)；教學(xué)改革；應(yīng)用型本科

Abstract：Starting from three aspects of building a system，enriching resources，and transforming evaluation to practice the Outcome-Based-Education（OBE）model.Reverse teaching design，give full play to students' subjectivity，exercise students' innovative practice ability，organizational planning ability，and improve the attainment of course objectives，so as to lay a solid foundation for the cultivation of applied talents in civil engineering.

Keywords：achievement orientation；structural mechanics；teaching reform；applied undergraduate

1 課程改革背景

1.1 學(xué)科變革需求

土木工程長(zhǎng)久以來(lái)都是國(guó)家重要行業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，能持續(xù)為人民的生產(chǎn)生活提供基礎(chǔ)設(shè)施保障，同時(shí)在高等教育學(xué)科類別中，土木工程作為一門工程與技術(shù)相結(jié)合的學(xué)科，應(yīng)用性極強(qiáng)?！镀胀ǜ叩葘W(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》［1］中將土木專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)定義為“掌握學(xué)科基本原理和基本知識(shí)，獲得工程師基本訓(xùn)練，能夠勝任建筑、道路、橋隧、地下等土木工程設(shè)施的設(shè)計(jì)、建造和管理的專門人才。”隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)工程教育不斷地尋求變革，為同國(guó)際接軌及獲得全球競(jìng)爭(zhēng)力，改革方向也朝著滿足國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求逐步邁進(jìn)。土木工程作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，在面臨新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革時(shí)，亟待升級(jí)。面對(duì)新工科建設(shè)要求，應(yīng)實(shí)現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，滿足社會(huì)發(fā)展和行業(yè)發(fā)展的需要，積極培養(yǎng)并造就一批具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、跨界整合能力的學(xué)科交叉復(fù)合型卓越工程科技人才［2］。

1.2 課程變革意義

《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》［1］中，土木工程學(xué)科基礎(chǔ)類課程占比28%，其中“結(jié)構(gòu)力學(xué)”屬于專業(yè)核心課程，推薦設(shè)置學(xué)時(shí)最多，為78課時(shí)。作為土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)支撐、通往專業(yè)學(xué)習(xí)的橋梁，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”不僅是眾多高等院校研究生入學(xué)考試的初試科目，也是各類土木工程師必備的專業(yè)技術(shù)知識(shí)，與土木學(xué)子今后的升學(xué)、從業(yè)密不可分。新工科背景下，人才需求的變化決定培養(yǎng)目標(biāo)的更新與畢業(yè)要求的調(diào)整，而完成上述改革則需要專業(yè)課程的進(jìn)一步變革與重構(gòu)［3］。依據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與反饋，學(xué)生的力學(xué)基礎(chǔ)不同，影響其對(duì)知識(shí)的掌握，同樣的授課老師、授課內(nèi)容、授課方法對(duì)不同的學(xué)生，效果差別很大。面對(duì)上述教學(xué)現(xiàn)狀，如何重塑“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程，既符合產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，又能滿足不同類型學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，讓學(xué)生學(xué)到有用的知識(shí)，是在“以人為本，以本為本”的教育方針下一個(gè)值得深思的問(wèn)題。

如何尋求問(wèn)題的答案？部分一線教師選擇以實(shí)際土建工程項(xiàng)目為課程切入點(diǎn)［4］，具象化力學(xué)概念，在有條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程現(xiàn)場(chǎng)授課，形成與課堂授課互補(bǔ)的“第二課堂”［5］；還有教師借助云班課［6］、慕課［7］、釘釘［6，8］、騰訊課堂［9］等現(xiàn)代通信教學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的線上線下混合式教學(xué)改革與實(shí)踐，豐富傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式的同時(shí)極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，都取得一定的成效。但在構(gòu)建課程體系、針對(duì)性改善教學(xué)資源、發(fā)揮學(xué)生主體性等方面仍有進(jìn)一步研究的空間。

筆者從新工科建設(shè)的綱領(lǐng)性指導(dǎo)思想“北京指南”［10］出發(fā)，認(rèn)為基于結(jié)果產(chǎn)出的OBE模式［11］能實(shí)踐“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念，并通過(guò)建設(shè)學(xué)習(xí)通課程資源庫(kù)、創(chuàng)新課堂教學(xué)的同時(shí)滿足學(xué)生主體性與個(gè)性化需求，改革“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)。

2 課程改革內(nèi)容

OBE模式的核心在于以產(chǎn)出成果為導(dǎo)向，關(guān)注新的社會(huì)及行業(yè)變化發(fā)展，根據(jù)變化的需求，確定學(xué)生學(xué)習(xí)的最終成果，再映射到高校專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)及課程設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)而反向教學(xué)設(shè)計(jì)［12］。區(qū)別于研究型本科高校，應(yīng)用型本科院校主要為社會(huì)培養(yǎng)應(yīng)用型行業(yè)技術(shù)人才。對(duì)土木工程專業(yè)而言，即是懂設(shè)計(jì)、會(huì)施工、能管理的復(fù)合型人才。結(jié)合以上需求，本次“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程改革主要從以下幾方面著手。

2.1 連貫課程體系

“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)大體分為幾何組成分析、靜定結(jié)構(gòu)受力分析與位移計(jì)算、力法、位移法、影響線、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等內(nèi)容，復(fù)雜多樣而且環(huán)環(huán)相扣。幾何組成分析是整個(gè)課程的基礎(chǔ)，由此而衍生出結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、靜定與超靜定之分；靜定結(jié)構(gòu)的受力分析會(huì)為其位移計(jì)算作鋪墊（例如圖乘法需要彎矩圖）；力法分析超靜定問(wèn)題需將結(jié)構(gòu)去除多余約束，化簡(jiǎn)成靜定結(jié)構(gòu)來(lái)處理；位移法的基本單元內(nèi)力圖是由力法求得的……知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系緊密、層層遞進(jìn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)基礎(chǔ)部分掌握不扎實(shí)，還未弄清結(jié)點(diǎn)、桿件之間的聯(lián)系便開(kāi)始幾何分析，接著又著手對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，但逐漸積累的問(wèn)題如同雪球般越滾越大，最終在處理問(wèn)題時(shí)手足無(wú)措、信心崩潰，導(dǎo)致學(xué)習(xí)熱情低、學(xué)習(xí)成效差。本次教改注重土木工程專業(yè)的畢業(yè)要求，映射出“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的最終培養(yǎng)目標(biāo)。以學(xué)習(xí)成效為核心、目標(biāo)能力為導(dǎo)向，要成為合格的土木工程師，學(xué)生需要具備識(shí)別工程概況、轉(zhuǎn)化工程模型、分析桿系結(jié)構(gòu)受力與變形的核心能力，且設(shè)計(jì)方向?qū)W生偏向定量手工計(jì)算和計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，施工方向則更側(cè)重模型轉(zhuǎn)化和工程軟件定性分析。教師在反向教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)須對(duì)應(yīng)畢業(yè)目標(biāo)，明確課程目標(biāo)，同時(shí)連貫課程體系。模型轉(zhuǎn)化能力對(duì)應(yīng)幾何組成與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化規(guī)則，分析計(jì)算能力對(duì)應(yīng)超靜定結(jié)構(gòu)的力法與位移法及靜定結(jié)構(gòu)的基本計(jì)算，計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算對(duì)應(yīng)矩陣位移法。強(qiáng)調(diào)分析實(shí)際工程問(wèn)題中的超靜定結(jié)構(gòu)，需要掌握靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移分析，幾何組成的規(guī)則判斷。依次倒推后，讓學(xué)生意識(shí)到基礎(chǔ)知識(shí)的重要性，如桿件的連接，何為鉸接、何為剛接、兩剛片規(guī)則和三剛片規(guī)則如何組成結(jié)構(gòu)等問(wèn)題，并在后續(xù)內(nèi)容教學(xué)中常常循環(huán)往復(fù)，形成連貫的課程體系。

2.2 豐富課程資源

教材和PPT課件一直都是“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)的主要教學(xué)資源，但學(xué)生普遍對(duì)這類教學(xué)資源興趣不大，覺(jué)得枯燥乏味，尤其是應(yīng)用型本科學(xué)生本身力學(xué)基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)畏難心理較重，更需要多樣化、個(gè)性化的教學(xué)資源發(fā)揮引導(dǎo)作用。由此，眾多教師開(kāi)始積極建設(shè)線上教學(xué)平臺(tái)，逐漸發(fā)現(xiàn)相較于書(shū)本、課件這樣的扁平化資源，豐富多彩的影音、視頻無(wú)疑更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。土木工程專業(yè)學(xué)生今后的就業(yè)方向包含結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、項(xiàng)目管理等方面，在補(bǔ)充課程資源上更應(yīng)符合多元化特征。因此，本次改革借由超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”班課，并上傳形式各樣的教學(xué)資源，包括電子教材、課件、教師精講課程視頻、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”趣味小實(shí)驗(yàn)、工程項(xiàng)目案例分析、課后練習(xí)題庫(kù)等，滿足學(xué)生課程學(xué)習(xí)的個(gè)性化與差異性需求。這里面，電子教材和課件是對(duì)紙質(zhì)版教材的精煉化歸納；課程視頻是對(duì)書(shū)本知識(shí)的可視化呈現(xiàn)，由橡皮糖、小木棍、硬幣等生活中的常見(jiàn)物品所展示的幾何不變、幾何可變實(shí)驗(yàn)；硬幣拱結(jié)構(gòu)等力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軜O大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；工程案例分析可以為幫助學(xué)生提前熟悉工程環(huán)境，提升力學(xué)思維；習(xí)題庫(kù)能在學(xué)生期末考試復(fù)習(xí)和考研準(zhǔn)備中發(fā)揮重要作用。此外，班課開(kāi)放上傳資源的權(quán)限，學(xué)生也可以在完成課下活動(dòng)時(shí)上傳個(gè)人收集的教學(xué)資源，經(jīng)教師審核后采納，這樣也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和教學(xué)參與度。

2.3 轉(zhuǎn)變課程評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程考評(píng)一般由平時(shí)表現(xiàn)和期末考試兩部分成績(jī)組成，平時(shí)表現(xiàn)多為考勤、作業(yè)完成情況，依然是“教主于學(xué)”的硬性指標(biāo)考核模式。對(duì)教師而言，這種評(píng)價(jià)方式自然便于操作，方便統(tǒng)計(jì)成績(jī)，可是難免過(guò)于機(jī)械化，不利于課堂教學(xué)情況的真實(shí)反饋。相反地，OBE模式采取柔性考評(píng)機(jī)制，加大平時(shí)成績(jī)占比，考查項(xiàng)目多元化，包含課堂活動(dòng)參與度、教學(xué)視頻觀看時(shí)長(zhǎng)、課堂練習(xí)與課后作業(yè)完成度等，不僅注重學(xué)生在學(xué)習(xí)中的過(guò)程參與情況，而且關(guān)心學(xué)生的最終學(xué)習(xí)成果是否達(dá)到預(yù)期的課程教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)。這樣以學(xué)生為中心，顧及學(xué)生的學(xué)習(xí)感受，不再機(jī)械地以簽到、作業(yè)定成績(jī)。雖然在一定程度上增加了任課教師對(duì)平時(shí)成績(jī)的統(tǒng)計(jì)與匯總工作量，但能夠更合理、更精確地展示每名學(xué)生的課業(yè)達(dá)成情況，對(duì)整體課程教學(xué)改革是有利的。進(jìn)行評(píng)價(jià)的目的是檢驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況，更多地聚焦在學(xué)習(xí)成果上，包含階段性成果和課程完成成果，且更強(qiáng)調(diào)學(xué)生個(gè)人所取得的進(jìn)步，而不是學(xué)生之間的成績(jī)比較。

3 課程改革成效

據(jù)每學(xué)期末的調(diào)查問(wèn)卷顯示90.9%的學(xué)生都認(rèn)為“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程教學(xué)資源豐富，形式新穎，增添了學(xué)習(xí)興趣。實(shí)行課改后學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性明顯提升，學(xué)習(xí)通后臺(tái)統(tǒng)計(jì)章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)隨著課程的進(jìn)行逐漸遞增，平時(shí)成績(jī)優(yōu)良率達(dá)到60.6%，期末考試成績(jī)優(yōu)良率達(dá)到27.3%，及格率達(dá)到87.9%。另有不少學(xué)生反映，“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程習(xí)題庫(kù)收納了從基礎(chǔ)概念到名?？佳姓骖}等不同層次的練習(xí)題，而且能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)知識(shí)點(diǎn)自組試卷的功能，對(duì)考研復(fù)習(xí)幫助很大；課堂上的工程案例和一些愛(ài)國(guó)科學(xué)家、工程師的經(jīng)歷分享令他們更加熱愛(ài)自己所學(xué)的專業(yè)，并堅(jiān)定信念努力向前輩學(xué)習(xí)。在課外活動(dòng)上，土木系學(xué)生連續(xù)兩年在湖北省結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽中斬獲獎(jiǎng)項(xiàng)：2021年獲一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)，2022年獲二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)、三等獎(jiǎng)一項(xiàng)，參賽學(xué)生反映“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課堂上的趣味實(shí)驗(yàn)給了他們?cè)S多啟發(fā)。此外，學(xué)生的后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)反饋情況也呈現(xiàn)較好發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)畢業(yè)班升學(xué)和就業(yè)情況的統(tǒng)計(jì)也在進(jìn)一步建檔統(tǒng)計(jì)中，以期檢驗(yàn)成果導(dǎo)向教育模式的課程改革成效。

結(jié)語(yǔ)

本次基于成果導(dǎo)向的“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程改革主要從課程體系、資源、評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行探索、研究和實(shí)踐，利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)創(chuàng)設(shè)更適合應(yīng)用型本科學(xué)生的線上線下混合式力學(xué)課堂，建立以學(xué)生為中心、面向產(chǎn)出、持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)框架，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)展個(gè)性化學(xué)習(xí)，鍛煉全方位能力。從課程改革成效來(lái)看，取得了一定的階段性成果，幫助學(xué)生意識(shí)到“結(jié)構(gòu)力學(xué)”的課堂人人都能成功，清楚認(rèn)識(shí)“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程的學(xué)習(xí)成果是什么，為何獲取、怎樣獲取、怎樣知道自己已經(jīng)獲取這些學(xué)習(xí)成果。相信這一學(xué)習(xí)過(guò)程，能夠內(nèi)化到學(xué)生的心靈深處，更能應(yīng)用于實(shí)際。接下來(lái)將進(jìn)一步依托土木工程湖北省級(jí)一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，湖北省“十四五”高等學(xué)校優(yōu)勢(shì)特色學(xué)科群，加快課程建設(shè)步伐，完成應(yīng)用型人才培養(yǎng)背景下的“結(jié)構(gòu)力學(xué)”課程建設(shè)任務(wù)，達(dá)到一流課程標(biāo)準(zhǔn)。

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作者簡(jiǎn)介：冉然（1990—?），男，漢族，河南潢川人，碩士研究生，講師，研究方向：力學(xué)與土木工程專業(yè)課程教學(xué)。