工程教育認證視角下的課程教學改革與達成評價
——以“工程力學”為例

趙新濤 （河南工程學院資源與安全工程學院，河南 鄭州 451191）

1 前言

為提升工科專業學生解決復雜工程問題的綜合能力，河南工程學院持續推行工程教育認證模式，對最基本、最重要的教學單元提出了全新要求，與傳統模式大不相同。新要求以工程教育認證理念為導向，以課程目標的邏輯支撐關系為核心，以高質量達成課程目標為目的[1-3]，對課程教學進行全方位改革。

針對培養方案，組織任課教師研討畢業要求及指標點分解、課程體系設置、課程目標的邏輯支撐關系、教學環節的支撐權重等，形成了較為成熟的可衡量、可評價的畢業要求實現矩陣。整體教學計劃根據畢業要求實現矩陣制定，此矩陣是專業教學與發展的核心。

在畢業要求實現矩陣框架下，基于工程教育認證理念，參照金課標準，工程力學課程教學小組對課程教學進行了理念性改革。具體改革體現在課程目標、教學內容、教學方法、課程考核四方面，每完成一輪教學，對課程目標達成情況均進行科學合理的評價。

2 基于工程教育認證的教學改革

2.1 課程目標改革

在工程教育認證背景下，課程目標應依據該課程支撐的畢業要求指標點制定，各指標點之間有合理的邏輯支撐關系和內容遞進關系。

“工程力學”課程共設置4 個課程目標。

①掌握靜力學公理、速度與加速度合成、內力、拉伸、扭轉、彎曲等基本知識與基本理論。

②能夠運用物體系統受力分析、速度與加速度合成、拉伸應力與變形、扭轉應力與變形等基本理論對結構受力、機構運動、桿件強度與變形的復雜工程力學問題進行分析與計算。

③能夠運用工程力學的基本知識與基本理論對安全工程及相關領域內涉及物體系統受力與機構運動、材料受力及變形的復雜工程力學問題進行基本分析與解決。

④能夠設計材料單軸拉伸與壓縮、材料剪切等實驗方案，在此基礎上獨立開展實驗，并能正確采集實驗數據，分析實驗結果，得到有效結論。

課程目標要求學生熟練掌握基本知識與理論，在此基礎上應用基本理論分析與解決實際工程問題，并能獨立設計與進行實驗、分析實驗結果。既有基礎要求又有高階能力要求，注重學生知識獲取與工程能力（工程思維與解決工程問題能力）培養，體現了產出導向。

除了知識及能力目標外，還需注重課程思政教育。本課程的思政教育目標為：介紹與本課程相關的我國代表性工程，增強學生民族自信心與國家榮譽感，提升專業滿意度；根據授課內容，適時講述學者生平事跡與貢獻，培養學生持之以恒、勇于鉆研的科學精神；組織討論創新工程案例，培養學生勇于探索的精神及創新思維與能力；分析失敗工程案例，對學生進行警示教育，樹立工程職業道德與社會責任感；探討學科熱點及未來發展方向，培養學生關心國家科技發展、放眼未來世界的精神和意識。

2.2 教學內容改革

每部分教學內容均增加工程案例并設置思政教育切入點，大幅度增加學生討論的比例，培養學生將實際工程力學問題抽象為力學模型并加以解決問題的能力。教材留有一部分較為深入的內容供有潛力的學生自學，例如：靜強度可靠性設計、奇異函數、梁撓曲線的初參數方程等，既滿足全體學生的學習需求又兼顧學生個體差異。教學內容不應局限于教材，應根據學科及專業發展適時調整，適當融入教師科研的基本內容，比如：基樁承載力與變形問題、礦山開采中的巖層控制問題等；適當增加學科前沿熱點探討，比如：新興材料力學性能等，以拓寬學生視野，引導學生產生濃厚的學習與探索興趣。除完成規定的實驗外，以開放實驗方式增加一些實驗，引導學生以團隊形式自主設計、合作開展實驗、分析實驗結果，培養學生的綜合實踐能力與初步科研能力。以工作實際需求、后續專業課需求為原則，針對教學內容，對已學過該課程的在校生、專業課任課教師、畢業2～5 年的畢業生、用人單位展開調查，整理反饋意見，經課程教學團隊集中研討后，調整教學內容，并修訂教學大綱，每兩年進行一次。

教學內容設置要能夠支撐達成高質量課程目標，且教學內容與先修和后續課程緊密銜接而不重復，注重培養學生解決復雜工程力學問題的能力。

2.3 教學方法改革

科學的教學方法可以保證良好的教學效果，實現課程目標的有效達成，提升學生解決復雜工程問題的能力，推進課程OBE理念的執行力度。

為實現課程目標，提高學生分析與計算能力，本課程根據不同教學內容，恰當采用翻轉課堂、案例討論、啟發教學、分組討論及展示、實驗教學等教學方法，實際應用效果良好。例如：拉壓應力知識點，教師簡要講解后，采用翻轉課堂、案例討論方法，引導學生主動參與，評析例題、討論工程實例；桿件扭轉基本理論講授后，引導學生在校園內尋找工程實例，在課堂上分組討論探究，將理論學習與實踐應用相結合。引導學生自主學習與討論，能充分發揮學生的主體作用。

教學方法的多樣化，能有效激發學生的學習興趣，調動其主動參與課堂的積極性，培養他們將實際工程力學問題抽象為合理力學模型的工程思維潛力，真正獲得解決實際工程力學問題的能力[4-7]。

2.4 課程考核改革

課程考核是檢驗學生學習成果（即實際掌握知識與獲取能力）的最有效方法，為評價課程目標達成情況提供重要數據，可以準確評估OBE 教育理念的實際執行效果。課程考核包括過程考核、實驗考核、期末考核，為了實現課程考核目標，基于工程教育認證模式引領，對過程考核、實驗考核、期末考核進行了理念性改革。

通過課堂表現（提問與討論、課堂小測驗等）、課程作業（普通作業、研究報告等）實施過程考核，按照占比40%、60%，采用百分制量化成績。內容按照課程目標科學設置，課堂表現和課程作業成績根據其對應的內容按比例形成。研究報告聚焦某實際工程力學問題或評述當前研究熱點問題，等同于課程大作業，培養學生基本的科研能力與解決復雜工程力學問題的能力?？记谇闆r不計入成績，作為確定學生是否具有參加期末考試資格的依據材料?？茖W制定課堂提問與討論、課堂小測驗、課程作業及研究報告的評分標準，保證了過程性評價的合理性。過程考核由多項內容綜合組成，能多維度考核學生在學習全過程中的成果，體現了過程考核的科學性。

從實驗預習情況、實驗表現、實驗報告三個方面進行實驗考核，科學制定評分標準，采用百分制，按照占比30%、40%、30%形成實驗考核成績?？己藘热葑⒅貙嶒炘淼睦斫獬潭?、實驗設計與動手操作技能、實驗數據分析及獲得結論的情況，能有效檢驗學生理論學習與實踐操作相結合的能力。為鼓勵學生自主設計、開展實驗，培養其思維和綜合實踐能力，對預期完成者進行加分獎勵，能有效激發學生的學習積極性。

期末考核采取考試形式，根據課程目標內容進行命題?？己酥R點應系統而全面，試題應降低陳舊性題目比例，增加與實際結合緊密且具有一定難度的靈活性題目，嘗試增加少量開放性、前沿性的題目，考核學生能解決復雜工程力學問題的綜合能力，對課程教學起到導向作用，使課程逐步符合“兩性一度”的金課標準。試題分值比例，視各課程目標的重要性而定，充分體現課程目標達成情況的有效評價。

課程綜合成績按照20%、20%、60%的比例，由過程考核成績、實驗考核成績、期末考核成績三部分組成，與此前相比較，降低了期末考核成績比例，增加了過程考核與實驗考核成績比例，降低了部分學生考試發揮失常風險程度，更能檢驗學生的真實學習成果。在特殊情況下，課程考核方式可靈活采用線下線上（“學習通”“雨課堂”等平臺）相結合的方式，逐步增加線上考核比例，充分利用線上平臺及相關軟件功能，提升線上考核的真實度。

3 課程目標達成情況評價

實施課程教學改革，應有效評價課程目標達成情況，以保證教學質量。課程目標達成情況評價是教學質量評價體系中的最基本要素。教學中，采用定量評價法、半定性半定量評價法（即考核成績評價法、學生自評法），取得了很好的教學效果。

3.1 考核成績評價法

考核成績評價法是最為直接的評價方法，評價依據是該課程對應的某級某專業學生的全部考核數據，具有較強的客觀性[6-7]。目標分值表示對應項的滿分，平均得分表示學生在該項的平均得分，達成度為平均得分/目標分值；期末考試權重為0.6、課堂表現為0.2、課程作業為0.2；課程目標O4 對應實驗操作與數據分析能力，則課程實驗權重為0.6、期末考試為0.2、課堂表現為0.2。每項課程目標的各考核方式的權重和為1；達成標準一般設定為0.6。

課程目標達成度按下式計算：

以最近完成課程考核的2020 級安全工程專業為例，期末考試閱卷結束后，對過程考核、實驗考核、期末考核成績進行分類統計計算，得出相應數據、進行評價計算，見表1所示。

表1 課程目標達成情況評價

3.2 學生自評法

學生自評法屬于間接評價方法，能起到輔助評價的作用。期末考試結束后，向參與學習和考核的學生發放調查問卷，讓學生根據自身實際情況如實填寫，調查統計每位學生對每項課程目標的達成情況。每項課程目標自我評價滿分為10 分，分為五個等級，即“完全達成、達成、較達成、基本達成、未達成”，依次對應分值為“10、8.5、7.5、6.5、5.5”。以“某項課程目標自我評價平均得分/該項滿分”作為學生在某項課程目標的自我評價結果。

對收回的調查問卷進行統計，完成學生自我評價分析。見表2，達成標準同考核成績評價法。

表2 學生自評結果

由表2 可知，學生自評結果均高于考核成績評價結果，是由于學生自評具有一定的主觀性。

3.3 評價結果分析

將兩種評價方法的評價結果匯總在一起，見圖1。

圖1 課程目標達成情況評價結果

由圖1 可以看出：兩種評價結果反映的規律具有一致性，說明評價結果具有信服力，基于考核成績評價法及學生自評法的各項課程目標達成度均大于0.6，該課程達成效果較好，說明本輪教學質量達到了如期效果；課程目標O1、O4 達成效果較好，說明學生對基本知識、基本理論的掌握程度較好，并具有一定的實驗操作、實驗數據采集及分析能力；課程目標O2、O3 達成度稍低，說明學生在分析計算能力和解決復雜工程力學問題能力方面還存在不足，有待進一步加強。

課程教學小組在每輪教學過程中采取定期與隨機方式召開研討會，探討教學中需要解決的細節問題，以改進教學方法。除此之外，針對下一輪教學制定如下措施。

①詳細講解基本理論及應用、重難點、典型習題，增加計算型題目作業量和課后輔導次數。

②提高課堂提問、課程作業的難度及綜合度，引導學生自主設計實驗。

③增加工程案例討論的廣度及深度，隨機分組進行，總結討論的內容及結論形成大作業（研究報告），要求在大作業中從專業知識角度提出自己的見解。

④加強課程過程教學的嚴格把控，對課堂表現較差的學生多提問，課程作業完成較差的學生退回重做，課程實驗完成較差的學生重做實驗。

⑤按照課程目標重要度和教學內容（知識點）要求合理分配分值，適當減少基本性題目，增加綜合性題目，加強工程問題解決能力的考核。

4 課程教學改革成果

實施“工程力學”課程教學改革，取得了一些教學成果。學生的期末考試成績平均值較以前提升了7～12 分；選擇力學類課程作為考研專業課的學生人數明顯增多；考研成績平均值較以前提升了10～15 分；大創項目立項2 項，獲學科競賽二等獎2 項；任課教師獲得校級教學技能競賽一等獎2 項，校級教研項目立項2 項；獲得校級一流本科課程建設立項。

根據取得的教學成果制定了下一步工作計劃，即依據學生實際能力及專業實際情況及特色，編寫教材一部；積極申請省級一流本科課程；繼續提升學生的力學理論水平、工程實踐能力及力學素養。

5 結論

通過實踐探討，提煉了四條專業知識及能力課程目標，課程目標從基礎知識、知識應用、實踐應用依次遞進。并根據課程特色設置了課程思政教育目標。

每部分教學內容均增加了工程案例，并設置了思政教育切入點，適當植入了教師科研的基本內容及學科前沿熱點，增加了開放性實驗，兩年一周期調研調整教學內容。

合理采用翻轉課堂、案例討論等教學方法，引導學生自主學習與討論、充分發揮學生的主體作用。

課程考核呈現多元化且評分標準合理，考核內容按照課程目標設置，能有效檢驗學生的學習成果。

考核成績評價法及學生自評法評價結果均表明各項課程目標達成效果良好，并針對達成弱項制定了具體措施。