OBE導(dǎo)向下材料力學(xué)課程線上線下混合式教學(xué)模式改革

張青霞 曲艷東 高凌霞 徐蕾 崔利富 劉偉兵

摘? 要：材料力學(xué)作為高校土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有建立專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)創(chuàng)新能力的作用。近年來該課程以O(shè)BE教學(xué)理念為導(dǎo)向，基于大連民族大學(xué)學(xué)情開展線上線下“混合式”教學(xué)模式的改革實(shí)踐與探索。首先進(jìn)行線上課程資源建設(shè);然后有機(jī)結(jié)合“線上+線下”的教學(xué)組織方式，根據(jù)課程目標(biāo)合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。通過多樣化的教學(xué)環(huán)境，因材施教，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)興趣，提升課程的“兩性一度”。最后針對線上線下各教學(xué)環(huán)節(jié)，采用多元素考核評價(jià)方式衡量課程目標(biāo)達(dá)成情況。該課程的教學(xué)改革效果表明該教學(xué)模式能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，突出學(xué)生的能力培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：OBE導(dǎo)向;線上線下“混合式”教學(xué);材料力學(xué);教學(xué)改革;課程資源

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）15-0123-04

Abstract： As a basic course of civil engineering in colleges and universities， Mechanics of Materials plays a key role in establishing the foundation of professional technology and cultivating students' development and innovation ability. This paper summarized the OBE-oriented practice and exploration of this course in the reform of online-offline "mixed" teaching mode based on the student learning of Dalian Minzu University in recent years. Firstly， the curriculum resources were constructed online. Then the teaching contents were reasonably designed according to the curriculum objectives via organically combining the online-offline "mixed" teaching manners. Through diversified teaching environment， students are taught according to their aptitude， such that their learning initiative and interest are easily to be mobilized， and the advancement-innovation-challenge of the course is improved. At last， for all online and offline teaching segments， multi-element assessment and evaluation method is used to measure the achievement of the curriculum objectives. The reform effect of this course shows that this teaching mode can effectively improve the teaching quality and learning effect， and finally the cultivation of students' ability is highlighted.

Keywords： OBE-oriented; online-offline "mixed" teaching; Mechanics of Materials; teaching reform; curriculum resources

2016年，我國正式加入了《華盛頓協(xié)議》，這標(biāo)志著具有國際實(shí)質(zhì)等效的工程教育專業(yè)認(rèn)證的帷幕在我國已經(jīng)拉開。工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循3個(gè)基本理念：成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)[1]，其中成果導(dǎo)向教育（Outcomes-Based Education，簡稱OBE）是指教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果。因而這要求教學(xué)實(shí)施中需要以學(xué)生為中心，課程教學(xué)目標(biāo)的制定需要滿足對專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐，繼而設(shè)計(jì)相應(yīng)的課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。材料力學(xué)作為大連民族大學(xué)（以下簡稱“我校”）土木工程專業(yè)基礎(chǔ)課，研究桿件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問題，在高級工程技術(shù)人才的培養(yǎng)過程中，具有建立專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)，培養(yǎng)開發(fā)創(chuàng)新能力的作用。為貫徹落實(shí)OBE教學(xué)理念，結(jié)合該課程特點(diǎn)，即專業(yè)基礎(chǔ)理論性和工程實(shí)踐性，實(shí)踐與探討了線上線下“混合式”教學(xué)模式的改革。

一? 課程建設(shè)及存在的問題

大連民族大學(xué)是隸屬國家民族委員會的高校之一，學(xué)校的辦學(xué)定位為“服務(wù)民族，應(yīng)用為主、教育創(chuàng)新，質(zhì)量立校、因材施教”。根據(jù)土木工程專業(yè)培養(yǎng)能夠?yàn)閰^(qū)域經(jīng)濟(jì)及民族地區(qū)工程建設(shè)及事業(yè)發(fā)展服務(wù)的應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，本課程設(shè)計(jì)了“理論學(xué)習(xí)+實(shí)踐錘煉”階梯式的課程目標(biāo)，主要包括知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。其中，知識目標(biāo)具體為：①準(zhǔn)確認(rèn)知和理解材料力學(xué)的基本概念和力學(xué)原理，能正確計(jì)算桿件內(nèi)力、應(yīng)力和位移;②進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等問題的計(jì)算分析;③根據(jù)有關(guān)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并系統(tǒng)開展實(shí)驗(yàn)，整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析與解釋。能力目標(biāo)體現(xiàn)在培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)際工程問題建立力學(xué)模型的能力、熟練的計(jì)算能力、一定的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、工程技術(shù)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

我校材料力學(xué)課程歷經(jīng)數(shù)十年建設(shè)，課程教學(xué)文件、實(shí)驗(yàn)室平臺等資源得到了良好的發(fā)展和完善。近年來，隨著社會對學(xué)生畢業(yè)后應(yīng)用與創(chuàng)新能力要求的提高，如何在有限的課時(shí)內(nèi)滿足畢業(yè)要求成為教學(xué)中要解決的難點(diǎn)。該課程理論性強(qiáng)、概念抽象，加之我校學(xué)生有一半來自偏遠(yuǎn)民族地區(qū)，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)平均比較弱，因此，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中普遍感到困難。教學(xué)團(tuán)隊(duì)自2019年開始了小班化教學(xué)，探討了基于應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式改革和學(xué)業(yè)評價(jià)方式改革[2]，同時(shí)基于OBE教學(xué)理念，積極探索了線上線下“混合式”教學(xué)模式[3]在課程中的實(shí)踐，主要包括以下幾方面內(nèi)容：①優(yōu)化設(shè)計(jì)符合課程目標(biāo)達(dá)成的教學(xué)內(nèi)容，滿足畢業(yè)需要;②根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)情分析，合理制定教學(xué)策略，因材施教，提高課程目標(biāo)達(dá)成度;③完善課程線上線下混合式教學(xué)的考核評價(jià)體系，提高對學(xué)習(xí)過程性的監(jiān)督和管理;④有機(jī)融入課堂思政教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、工程職業(yè)道德和社會責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。

二? 線上線下“混合式”教學(xué)模式的改革和應(yīng)用

（一）? 內(nèi)涵與特點(diǎn)

互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速發(fā)展拓寬了教學(xué)資源的獲取渠道。尤其是在疫情期間，教育部公開了4 000門次的國家級在線精品課程，幾乎涵蓋了各個(gè)學(xué)科、各個(gè)專業(yè)，這為高校老師和學(xué)生提供了優(yōu)質(zhì)的課程資源，另外，通過線上教學(xué)平臺能夠豐富課堂教學(xué)手段和方法，能夠靈活、便捷和實(shí)時(shí)檢測教學(xué)效果，便于學(xué)生進(jìn)行課前的預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。但純粹的線上教學(xué)使師生之間、生生之間缺乏面對面的互動交流，容易造成學(xué)生心理問題，而且有的學(xué)生自律性差，教學(xué)效果難以全面保證。而將在線教學(xué)和傳統(tǒng)線下教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合起來的教學(xué)模式，即線上線下“混合式”教學(xué)，通過有機(jī)結(jié)合2種教學(xué)組織形式，可以多方面兼顧學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)由被動到主動、由淺到深地引向深度學(xué)習(xí)。

（二）? 應(yīng)用情況

我校目前具有雨課堂、超星學(xué)習(xí)通等線上學(xué)習(xí)平臺支撐，借助這些平臺，本課程開展了課前預(yù)習(xí)、課堂測驗(yàn)、課后測試等教學(xué)活動。在課前通過發(fā)布預(yù)習(xí)課件讓學(xué)生明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。由于課程力學(xué)概念多，在預(yù)習(xí)課件中設(shè)置相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并通過測試題目檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。這樣，課堂上能使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)做到應(yīng)用基本概念分析工程問題，擺脫了以往靠記公式求解問題的弊端，不但“知其然”，而且能“知其所以然”。課后通過線上題庫等資源及時(shí)讓學(xué)生鞏固復(fù)習(xí)所學(xué)內(nèi)容，并且每個(gè)學(xué)習(xí)單元完成后通過線上平臺進(jìn)行測試，從而溫故而知新。在線下課堂之外，結(jié)合專業(yè)導(dǎo)師工作室對學(xué)生進(jìn)行學(xué)科競賽指導(dǎo)，利用材料力學(xué)開放式實(shí)驗(yàn)對有關(guān)課程試驗(yàn)開展“做中學(xué)”教學(xué)模式。此外，借助線上學(xué)習(xí)平臺，師生之間的討論不受時(shí)空限制，更加方便教師的答疑輔導(dǎo)，使學(xué)生的問題及時(shí)解決。

多樣化的教學(xué)環(huán)境極大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生具備了解決課程相關(guān)復(fù)雜工程問題所需的基礎(chǔ)知識和能力，從而也提高了學(xué)生實(shí)踐錘煉的信心。近年來我校學(xué)生參加各級力學(xué)競賽、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽等學(xué)科競賽和課外活動的人數(shù)逐漸增多，成績也越來越好。通過開展混合式“線上”+“線下”的教學(xué)模式，有助于提升課程的“兩性一度”[4-5]，爭取努力實(shí)現(xiàn)課程的創(chuàng)新性、高階性及其挑戰(zhàn)度的深度融合。

三? 教學(xué)改革效果

（一）? 基于互聯(lián)網(wǎng)的課程資源建設(shè)

該課程包括理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)2部分，具備了線上教學(xué)平臺和開放式試驗(yàn)平臺，為開展線上線下混合式教學(xué)提供了必要的前提條件。目前，課程教師團(tuán)隊(duì)結(jié)合超星學(xué)習(xí)通平臺上已有的精品課，制作了適合本專業(yè)學(xué)生的視頻課程。這樣，學(xué)生線上學(xué)習(xí)中既能兼顧本校課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)，又能拓展學(xué)習(xí)維度，提高學(xué)習(xí)深度。此外，收集并整理了該課程的典型習(xí)題，在學(xué)習(xí)通平臺上建立習(xí)題庫，便于學(xué)生隨時(shí)隨地通過手機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)和自我檢測。由于課程學(xué)習(xí)內(nèi)容多，線下課堂內(nèi)學(xué)時(shí)緊張，因此在線上建立課程思政案例庫，比如港珠澳大橋的工程技術(shù)背景介紹，我國著名的流體力學(xué)家和理論物理學(xué)家周培源先生的生平事跡及以其名字命名的全國周培源力學(xué)競賽，我國著名的力學(xué)大師錢偉長先生的生平等，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感，引導(dǎo)學(xué)生們繼承和發(fā)揚(yáng)敢闖敢干、有責(zé)任有擔(dān)當(dāng)、勇于創(chuàng)新的土木人精神。

此外，與試驗(yàn)技術(shù)公司合作，建立材料力學(xué)開放試驗(yàn)教學(xué)平臺，開展了“做中學(xué)”教學(xué)模式。鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上學(xué)完相關(guān)理論以后，以小組形式自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后在老師的指導(dǎo)下進(jìn)行集中實(shí)驗(yàn)或開放實(shí)驗(yàn)。通過動手實(shí)踐進(jìn)一步夯實(shí)提高學(xué)生對力學(xué)概念和力學(xué)原理的理解，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。針對疫情特殊時(shí)期的教學(xué)工作，開展了材料力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)課程理論學(xué)習(xí)、軟件仿真和實(shí)訓(xùn)一體化，提高課程目標(biāo)達(dá)成度。具體教學(xué)資源與應(yīng)用如圖1所示。

（二）? 混合式教學(xué)模式的改革實(shí)踐

理論教學(xué)中圍繞課程目標(biāo)優(yōu)化課程內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)桿件的“內(nèi)力-應(yīng)力-變形-強(qiáng)度、剛度計(jì)算”這一分析主線。課程內(nèi)容設(shè)計(jì)為4個(gè)模塊，如圖2所示。按照由理論到實(shí)踐，學(xué)習(xí)變形構(gòu)件的內(nèi)力、應(yīng)力、變形等基本理論分析，以及桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算、穩(wěn)定性計(jì)算等工程問題的求解。

在教學(xué)方法方面，目前采用小班化教學(xué)，每個(gè)班級有2個(gè)自然班，60人左右，便于分小組開展線上課前預(yù)習(xí)/課后拓展、線下理論講解/實(shí)踐操作的混合式教學(xué)。具體如下。

1）每個(gè)章節(jié)提前在超星學(xué)習(xí)通上發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，向?qū)W生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)生利用學(xué)習(xí)通中建好的課件、視頻等資料進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并通過完成預(yù)習(xí)任務(wù)中的測試題目檢測預(yù)習(xí)效果。

2）理論課堂主要設(shè)在線下教室內(nèi)，并同時(shí)采用雨課堂線上直播開展教學(xué)活動。根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況合理設(shè)計(jì)課程導(dǎo)入、新課講解、課堂討論和測驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)。首先以工程案例重點(diǎn)為引子，重點(diǎn)講解基本力學(xué)概念和力學(xué)原理;然后通過討論、學(xué)生講解、教師補(bǔ)充等方式鞏固運(yùn)用已學(xué)知識。課堂上，借助雨課堂進(jìn)行隨機(jī)提問和小測驗(yàn)，提高學(xué)生的專注力和參與度，并能實(shí)時(shí)評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，及時(shí)進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)矯正。此外，線上線下課堂中有機(jī)融入課程思政教育，比如講桿件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，介紹魁北克大橋的倒塌，講述質(zhì)量不合格的工程給人民生命和財(cái)產(chǎn)帶來的嚴(yán)重?fù)p害，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)責(zé)任感，感受土木從業(yè)者所肩負(fù)責(zé)任的重要性。

3）課后布置作業(yè)進(jìn)行復(fù)習(xí)、拓展和提升。利用開放性試驗(yàn)平臺進(jìn)行做中學(xué)訓(xùn)練，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。通過學(xué)習(xí)通上的視頻、題庫和資料進(jìn)行課程的鞏固和提高。課堂內(nèi)外，因材施教，盡可能兼顧學(xué)生的不同層次需求，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)正能量、增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心。比如根據(jù)雨課堂上的學(xué)生表現(xiàn)數(shù)據(jù)，在課后及時(shí)關(guān)注表現(xiàn)差的學(xué)生，找到原因，幫助其解決困難;積極指導(dǎo)學(xué)有余力的同學(xué)參加學(xué)科競賽，拓展培養(yǎng)其解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級思維。

（三）? 學(xué)習(xí)效果的考核評價(jià)改革

對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的分析能夠?yàn)榻處熣{(diào)整和改進(jìn)教學(xué)工作、對課程持續(xù)改進(jìn)提供充足的依據(jù)，是教學(xué)管理過程中的一個(gè)重要組成部分。針對課程目標(biāo)，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高，結(jié)合線上、線下各教學(xué)環(huán)節(jié)，采用多元素考核評價(jià)方式進(jìn)行課程目標(biāo)的衡量和評價(jià)。該課程評價(jià)項(xiàng)目包括課后作業(yè)、課堂測試、實(shí)驗(yàn)、階段考試和期末考試，如圖3所示。加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的監(jiān)督，把考核時(shí)間分段化、連續(xù)性，在制度上避免考試的考前突擊行為。

對于線上學(xué)習(xí)任務(wù)，包括課前預(yù)習(xí)和章節(jié)測驗(yàn)，這部分內(nèi)容目前沒有納入課程期末總評成績，但把學(xué)生的完成情況作為評定學(xué)生是否能參加期末考試的節(jié)點(diǎn)，即學(xué)生線上學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況不低于60%才可以參加課程期末考試。

在課程期末總評完成后，基于本院《土木工程專業(yè)課程目標(biāo)達(dá)成評價(jià)機(jī)制和實(shí)施辦法（試行）》，及時(shí)評價(jià)課程目標(biāo)達(dá)成情況，收集統(tǒng)計(jì)教學(xué)大綱中規(guī)定的各課程目標(biāo)對應(yīng)的考核環(huán)節(jié)資料，確認(rèn)各考核環(huán)節(jié)對應(yīng)的權(quán)重，以所有上課學(xué)生的考核成果為評價(jià)樣本，分別計(jì)算樣本中各課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)平均分，計(jì)算課程目標(biāo)達(dá)成度，并進(jìn)行課程目標(biāo)達(dá)成情況評價(jià)分析，為下一輪課程教學(xué)改革及持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)和建議。

作為一門力學(xué)基礎(chǔ)課，該課程學(xué)習(xí)難度較大。相對于2016級的授課情況，從階段考試到課堂測試，2017—2019級授課中逐步增加了過程性考核元素，從圖4可以看出，課程的及格率、優(yōu)秀率、平均成績均得到明顯提高，表明了課堂教學(xué)模式及學(xué)業(yè)評價(jià)方式改革取得了有效成果。

該課程教學(xué)大綱中制定了6個(gè)課程目標(biāo)，圖5顯示并比較了2018級和2019級學(xué)生的達(dá)成情況，由圖5可知，2019級課程總體達(dá)成情況比2018級課程有明顯提升。大部分學(xué)生較好掌握了本課程的基本理論與方法，具備了理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題的能力。結(jié)合課程教學(xué)和考試形式，課程目標(biāo)達(dá)成情況與實(shí)際情況基本相符。

相對而言，課程目標(biāo)2和目標(biāo)3的達(dá)成度較低，主要是期末考試中失分較多，具體知識點(diǎn)涉及壓桿穩(wěn)定問題、組合變形桿件的強(qiáng)度問題、能量法分析求解桿件的變形問題。這些內(nèi)容在課程后期講解，且綜合性強(qiáng)。這反映了大部分學(xué)生對前面有關(guān)知識點(diǎn)的理解不到位，后期聽課效果不好。需要繼續(xù)研究針對實(shí)際學(xué)情特點(diǎn)的教學(xué)方法和教學(xué)手段，在保證理論嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臈l件下，運(yùn)用通俗易懂的語言講述課程的概念、原理和方法。此外，加強(qiáng)日常的教學(xué)管理，加大過程考核力度。

四? 結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和信息化時(shí)代的快速發(fā)展，高等教育的教學(xué)理念和教學(xué)模式不斷與時(shí)俱進(jìn)，線上線下“混合式”教學(xué)模式一方面能夠讓學(xué)生充分享用網(wǎng)絡(luò)上的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，一方面能夠通過線下課堂更好地為學(xué)生把脈，增加學(xué)習(xí)溫度，因而得到了廣大高校教師的認(rèn)可和踐行。我校該課程的教學(xué)改革效果也表明了混合式教學(xué)模式提高了課程學(xué)習(xí)中學(xué)生的中心地位，加強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，突出了學(xué)生的能力培養(yǎng)。然而，這種混合式教學(xué)模式的改革和建設(shè)尚處于起步階段，如何合理設(shè)計(jì)線上、線下教學(xué)內(nèi)容，合理分配線上、線下教學(xué)學(xué)時(shí)，以及有效開展線上和線下的學(xué)習(xí)過程評估，仍需要進(jìn)一步的摸索嘗試。在后續(xù)教學(xué)中，該課程將進(jìn)一步貫徹OBE教育理念，以學(xué)生為中心，按照“兩性一度”的“金課”標(biāo)準(zhǔn)，深入開展線上線下混合式教學(xué)，提高對學(xué)生線上學(xué)習(xí)、測試等任務(wù)點(diǎn)完成情況的管理，加強(qiáng)線下課堂中師生互動、生生互動，以學(xué)習(xí)小組為單位開展翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法實(shí)踐。充分挖掘課程中的思政元素，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。因材施教，加強(qiáng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，提升課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。

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