OBE導向下材料力學課程線上線下混合式教學模式改革

張青霞 曲艷東 高凌霞 徐蕾 崔利富 劉偉兵

摘? 要：材料力學作為高校土木工程專業的基礎課，具有建立專業技術基礎，培養學生開發創新能力的作用。近年來該課程以OBE教學理念為導向，基于大連民族大學學情開展線上線下“混合式”教學模式的改革實踐與探索。首先進行線上課程資源建設;然后有機結合“線上+線下”的教學組織方式，根據課程目標合理設計教學內容。通過多樣化的教學環境，因材施教，調動學生學習主動性和學習興趣，提升課程的“兩性一度”。最后針對線上線下各教學環節，采用多元素考核評價方式衡量課程目標達成情況。該課程的教學改革效果表明該教學模式能夠有效提高教學質量和學生的學習效果，突出學生的能力培養。

關鍵詞：OBE導向;線上線下“混合式”教學;材料力學;教學改革;課程資源

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：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《華盛頓協議》，這標志著具有國際實質等效的工程教育專業認證的帷幕在我國已經拉開。工程教育專業認證遵循3個基本理念：成果導向、以學生為中心、持續改進[1]，其中成果導向教育（Outcomes-Based Education，簡稱OBE）是指教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果。因而這要求教學實施中需要以學生為中心，課程教學目標的制定需要滿足對專業畢業要求指標點的支撐，繼而設計相應的課程教學內容和教學方法。材料力學作為大連民族大學（以下簡稱“我?！保┩聊竟こ虒I基礎課，研究桿件的強度、剛度和穩定性問題，在高級工程技術人才的培養過程中，具有建立專業技術基礎，培養開發創新能力的作用。為貫徹落實OBE教學理念，結合該課程特點，即專業基礎理論性和工程實踐性，實踐與探討了線上線下“混合式”教學模式的改革。

一? 課程建設及存在的問題

大連民族大學是隸屬國家民族委員會的高校之一，學校的辦學定位為“服務民族，應用為主、教育創新，質量立校、因材施教”。根據土木工程專業培養能夠為區域經濟及民族地區工程建設及事業發展服務的應用型人才的培養目標，本課程設計了“理論學習+實踐錘煉”階梯式的課程目標，主要包括知識目標和能力目標。其中，知識目標具體為：①準確認知和理解材料力學的基本概念和力學原理，能正確計算桿件內力、應力和位移;②進行構件強度、剛度和穩定性等問題的計算分析;③根據有關力學實驗方法和實驗原理，設計實驗方案，并系統開展實驗，整理試驗數據，對實驗結果進行科學分析與解釋。能力目標體現在培養學生根據實際工程問題建立力學模型的能力、熟練的計算能力、一定的分析能力和實驗能力、工程技術實踐能力和創新能力。

我校材料力學課程歷經數十年建設，課程教學文件、實驗室平臺等資源得到了良好的發展和完善。近年來，隨著社會對學生畢業后應用與創新能力要求的提高，如何在有限的課時內滿足畢業要求成為教學中要解決的難點。該課程理論性強、概念抽象，加之我校學生有一半來自偏遠民族地區，學習基礎平均比較弱，因此，學生在課程學習中普遍感到困難。教學團隊自2019年開始了小班化教學，探討了基于應用創新能力培養的教學模式改革和學業評價方式改革[2]，同時基于OBE教學理念，積極探索了線上線下“混合式”教學模式[3]在課程中的實踐，主要包括以下幾方面內容：①優化設計符合課程目標達成的教學內容，滿足畢業需要;②根據教學目標和學情分析，合理制定教學策略，因材施教，提高課程目標達成度;③完善課程線上線下混合式教學的考核評價體系，提高對學習過程性的監督和管理;④有機融入課堂思政教育，培養學生的創新意識、工程職業道德和社會責任感，激發學生的學習內驅力。

二? 線上線下“混合式”教學模式的改革和應用

（一）? 內涵與特點

互聯網信息技術的快速發展拓寬了教學資源的獲取渠道。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，幾乎涵蓋了各個學科、各個專業，這為高校老師和學生提供了優質的課程資源，另外，通過線上教學平臺能夠豐富課堂教學手段和方法，能夠靈活、便捷和實時檢測教學效果，便于學生進行課前的預習和課后復習。但純粹的線上教學使師生之間、生生之間缺乏面對面的互動交流，容易造成學生心理問題，而且有的學生自律性差，教學效果難以全面保證。而將在線教學和傳統線下教學的優勢結合起來的教學模式，即線上線下“混合式”教學，通過有機結合2種教學組織形式，可以多方面兼顧學生的學習情況，把學習者的學習由被動到主動、由淺到深地引向深度學習。

（二）? 應用情況

我校目前具有雨課堂、超星學習通等線上學習平臺支撐，借助這些平臺，本課程開展了課前預習、課堂測驗、課后測試等教學活動。在課前通過發布預習課件讓學生明確本節課的學習目標。由于課程力學概念多，在預習課件中設置相應的學習內容，并通過測試題目檢驗學生的預習情況。這樣，課堂上能使學生在短時間內做到應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讓學生鞏固復習所學內容，并且每個學習單元完成后通過線上平臺進行測試，從而溫故而知新。在線下課堂之外，結合專業導師工作室對學生進行學科競賽指導，利用材料力學開放式實驗對有關課程試驗開展“做中學”教學模式。此外，借助線上學習平臺，師生之間的討論不受時空限制，更加方便教師的答疑輔導，使學生的問題及時解決。

多樣化的教學環境極大調動了學生的學習主動性和學習興趣，使學生具備了解決課程相關復雜工程問題所需的基礎知識和能力，從而也提高了學生實踐錘煉的信心。近年來我校學生參加各級力學競賽、結構設計大賽等學科競賽和課外活動的人數逐漸增多，成績也越來越好。通過開展混合式“線上”+“線下”的教學模式，有助于提升課程的“兩性一度”[4-5]，爭取努力實現課程的創新性、高階性及其挑戰度的深度融合。

三? 教學改革效果

（一）? 基于互聯網的課程資源建設

該課程包括理論和實驗教學2部分，具備了線上教學平臺和開放式試驗平臺，為開展線上線下混合式教學提供了必要的前提條件。目前，課程教師團隊結合超星學習通平臺上已有的精品課，制作了適合本專業學生的視頻課程。這樣，學生線上學習中既能兼顧本校課程的學習內容和學習目標，又能拓展學習維度，提高學習深度。此外，收集并整理了該課程的典型習題，在學習通平臺上建立習題庫，便于學生隨時隨地通過手機進行學習和自我檢測。由于課程學習內容多，線下課堂內學時緊張，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背景介紹，我國著名的流體力學家和理論物理學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競賽，我國著名的力學大師錢偉長先生的生平等，激發學生的民族自豪感，引導學生們繼承和發揚敢闖敢干、有責任有擔當、勇于創新的土木人精神。

此外，與試驗技術公司合作，建立材料力學開放試驗教學平臺，開展了“做中學”教學模式。鼓勵學生在課堂上學完相關理論以后，以小組形式自行設計實驗方案，然后在老師的指導下進行集中實驗或開放實驗。通過動手實踐進一步夯實提高學生對力學概念和力學原理的理解，提高學生的實踐能力和創新能力。針對疫情特殊時期的教學工作，開展了材料力學虛擬仿真實驗建設，實現課程理論學習、軟件仿真和實訓一體化，提高課程目標達成度。具體教學資源與應用如圖1所示。

（二）? 混合式教學模式的改革實踐

理論教學中圍繞課程目標優化課程內容體系結構，強調桿件的“內力-應力-變形-強度、剛度計算”這一分析主線。課程內容設計為4個模塊，如圖2所示。按照由理論到實踐，學習變形構件的內力、應力、變形等基本理論分析，以及桿件的強度與剛度計算、穩定性計算等工程問題的求解。

在教學方法方面，目前采用小班化教學，每個班級有2個自然班，60人左右，便于分小組開展線上課前預習/課后拓展、線下理論講解/實踐操作的混合式教學。具體如下。

1）每個章節提前在超星學習通上發布預習任務，向學生明確學習目標。學生利用學習通中建好的課件、視頻等資料進行自主學習，并通過完成預習任務中的測試題目檢測預習效果。

2）理論課堂主要設在線下教室內，并同時采用雨課堂線上直播開展教學活動。根據學生的預習情況合理設計課程導入、新課講解、課堂討論和測驗等教學環節。首先以工程案例重點為引子，重點講解基本力學概念和力學原理;然后通過討論、學生講解、教師補充等方式鞏固運用已學知識。課堂上，借助雨課堂進行隨機提問和小測驗，提高學生的專注力和參與度，并能實時評估學生的學習效果，及時進行教學目標矯正。此外，線上線下課堂中有機融入課程思政教育，比如講桿件的強度和穩定性計算時，介紹魁北克大橋的倒塌，講述質量不合格的工程給人民生命和財產帶來的嚴重損害，激發學生的專業責任感，感受土木從業者所肩負責任的重要性。

3）課后布置作業進行復習、拓展和提升。利用開放性試驗平臺進行做中學訓練，提高學生的實踐能力和創新能力。通過學習通上的視頻、題庫和資料進行課程的鞏固和提高。課堂內外，因材施教，盡可能兼顧學生的不同層次需求，提升學生的學習正能量、增強學習信心。比如根據雨課堂上的學生表現數據，在課后及時關注表現差的學生，找到原因，幫助其解決困難;積極指導學有余力的同學參加學科競賽，拓展培養其解決復雜問題的綜合能力和高級思維。

（三）? 學習效果的考核評價改革

對學生學習效果的分析能夠為教師調整和改進教學工作、對課程持續改進提供充足的依據，是教學管理過程中的一個重要組成部分。針對課程目標，為激發學生的學習內驅力，促進學生學習質量的提高，結合線上、線下各教學環節，采用多元素考核評價方式進行課程目標的衡量和評價。該課程評價項目包括課后作業、課堂測試、實驗、階段考試和期末考試，如圖3所示。加強對學生學習過程的監督，把考核時間分段化、連續性，在制度上避免考試的考前突擊行為。

對于線上學習任務，包括課前預習和章節測驗，這部分內容目前沒有納入課程期末總評成績，但把學生的完成情況作為評定學生是否能參加期末考試的節點，即學生線上學習任務完成情況不低于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《土木工程專業課程目標達成評價機制和實施辦法（試行）》，及時評價課程目標達成情況，收集統計教學大綱中規定的各課程目標對應的考核環節資料，確認各考核環節對應的權重，以所有上課學生的考核成果為評價樣本，分別計算樣本中各課程目標考核環節平均分，計算課程目標達成度，并進行課程目標達成情況評價分析，為下一輪課程教學改革及持續改進提供依據和建議。

作為一門力學基礎課，該課程學習難度較大。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、優秀率、平均成績均得到明顯提高，表明了課堂教學模式及學業評價方式改革取得了有效成果。

該課程教學大綱中制定了6個課程目標，圖5顯示并比較了2018級和2019級學生的達成情況，由圖5可知，2019級課程總體達成情況比2018級課程有明顯提升。大部分學生較好掌握了本課程的基本理論與方法，具備了理論聯系實際、分析問題的能力。結合課程教學和考試形式，課程目標達成情況與實際情況基本相符。

相對而言，課程目標2和目標3的達成度較低，主要是期末考試中失分較多，具體知識點涉及壓桿穩定問題、組合變形桿件的強度問題、能量法分析求解桿件的變形問題。這些內容在課程后期講解，且綜合性強。這反映了大部分學生對前面有關知識點的理解不到位，后期聽課效果不好。需要繼續研究針對實際學情特點的教學方法和教學手段，在保證理論嚴謹的條件下，運用通俗易懂的語言講述課程的概念、原理和方法。此外，加強日常的教學管理，加大過程考核力度。

四? 結束語

隨著互聯網技術的廣泛應用和信息化時代的快速發展，高等教育的教學理念和教學模式不斷與時俱進，線上線下“混合式”教學模式一方面能夠讓學生充分享用網絡上的優質教學資源，一方面能夠通過線下課堂更好地為學生把脈，增加學習溫度，因而得到了廣大高校教師的認可和踐行。我校該課程的教學改革效果也表明了混合式教學模式提高了課程學習中學生的中心地位，加強了學生的學習過程，突出了學生的能力培養。然而，這種混合式教學模式的改革和建設尚處于起步階段，如何合理設計線上、線下教學內容，合理分配線上、線下教學學時，以及有效開展線上和線下的學習過程評估，仍需要進一步的摸索嘗試。在后續教學中，該課程將進一步貫徹OBE教育理念，以學生為中心，按照“兩性一度”的“金課”標準，深入開展線上線下混合式教學，提高對學生線上學習、測試等任務點完成情況的管理，加強線下課堂中師生互動、生生互動，以學習小組為單位開展翻轉課堂等教學方法實踐。充分挖掘課程中的思政元素，激發學生的學習內驅力。因材施教，加強對學生的學習指導，提升課程的高階性、創新性和挑戰度。

參考文獻：

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