基于OBE理念的材料力學混合式教學模式的改革與實踐

王敏容 王小蔚 謝華慧

(五邑大學土木建筑學院，廣東 江門 529020)

2019年《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》中，對大學本科課程建設提出了明確的要求，指出要確立學生中心、產出導向、持續(xù)改進的理念，提升課程的高階性，突出課程的創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度[1]。一流本科課程建設以目標為導向，課程教學設計圍繞課程目標達成、教學內容、教學實施和多元評價進行。在教學方法上要體現(xiàn)先進性與互動性，大力推進現(xiàn)代信息技術與教學深度融合。近年來，高等教育教學與信息化技術深度融合，積極推進混合式教學模式改革，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”教學模式下的以MOOC、微課和SPOC為網(wǎng)絡平臺的混合式教學逐漸成為高等教育教學的新常態(tài)[2]。工程教育專業(yè)認證下OBE理念與一流課程建設理念相一致，基于OBE理念的混合式教學模式已成為高校課堂的主要模式[3]。

材料力學課程是土木工程、機械工程等工科專業(yè)學生的一門專業(yè)基礎課。傳統(tǒng)課程教學以課堂教學為主，學生普遍認為力學知識比較抽象、課程中力學公式較多[4]，在學習過程中存在著“力學公式為什么要學、學了有什么用”的問題。在現(xiàn)有教學學時都有限的情況下，如何改進課程的教學模式，以達到專業(yè)認證和一流課程的建設標準，是材料力學課程急需解決的關鍵問題。本課程基于傳統(tǒng)教學中存在的問題，基于OBE理念，反向進行教學設計，并圍繞學生的課前、課堂、課后三階段教學環(huán)節(jié)，開展線上線下混合式教學，構建混合式教學模式，并進行了教學探索與實踐。

一、基于OBE理念的線上線下混合式教學設計

基于OBE教育理念，改變傳統(tǒng)課程教學以知識傳授為主的教學模式，以學生為中心，以工程教育專業(yè)認證標準，開展目標導向的教學設計。根據(jù)課程目標，反向教學設計，利用教學平臺，采用線上線下橫向兩個維度，課前、課堂、課后縱向三個維度，系統(tǒng)化設計線上線下混合式教學內容、教學方法和教學評價。根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，確立知識、能力、素質的課程目標；以課程目標為導向，確定課程線上線下教學內容；開展線上線下三階段的教學活動；實施以教師和學生為主體，課前、課堂、課后三階段的過程性考核和線下的終結性考核；最后根據(jù)各階段的教學評價分析，及時調整教學內容、教學活動、教學評價。

二、材料力學混合式教學改革實施

(一)建設線上教學資源，確定線上線下教學內容

根據(jù)課程的教學內容，進行相關知識點的教學資源建設，包括教學大綱、教學計劃以及每章節(jié)的教學資源，如教學視頻、課件、習題庫、在線作業(yè)與試題、章節(jié)測試、章節(jié)作業(yè)及答案、作業(yè)答案視頻講解等知識型資源，主要供學生課前自主學習、課堂混合式教學和課后復習提升使用。以及課程思政、與課程相關的學科前沿、相關學習視頻等拓展型資源，利用線上教學資源補充和拓展教學內容。

把簡單易懂、基礎的材料力學的基本概念內容布置給學生線上自學[5]；在課堂教學中，針對課前學生學習中反饋的教學內容的重點、難點進行講解，重在提升學生的解決問題的能力。利用超星五邑大學教學平臺，建立在線SPOC課程，課程的知識點先錄制成微視頻，供學生課前和課后在線學習。教學微視頻先將章節(jié)的知識點模塊化，根據(jù)知識點進行分解，并制作相應的PPT課件，然后再錄制教學視頻，按知識點來制作視頻，每個視頻的時間在10 min左右。學生在線上學習時，根據(jù)對知識點的掌握情況，有針對性和選擇性地進行課前和課后學習。課堂教學講解的內容與超星平臺中的資源有機協(xié)調，特別簡單的概念性內容學生通過線上學習即可，課堂可不講或一帶而過，較難的公式推導及應用等內容讓學生先線上預習學習-后課堂重點講解-再線上鞏固學習。

教學內容融入一線企業(yè)、國內國際、超級工程等工程案例，以圖片、動畫、視頻等方式，將理論知識與工程相結合，以工程實例提出問題，讓學生帶著問題思考，學會建立力學模型分析問題，利用力學知識解決問題。并將專業(yè)相關的學科前沿知識，作為線上拓展資料供學生學習，提升教學內容的高階性。

(二)三階段開展線上線下混合式教學活動

混合式教學包含教師的教和學生的學兩個主體，按橫向線上、線下兩個維度，縱向課前、課堂和課后三個階段組織教學活動，如圖1所示。課前發(fā)布任務清單，學生線上自主學習；課堂教師主導，啟發(fā)式、邊講邊練、參與式等互動教學；課后學生通過測試、作業(yè)、討論等教學活動，鞏固提升。

1.第一階段：課前學生線上自主學習

教師根據(jù)課程教學進度，提前將教學視頻、教學課件、參考學習資料等發(fā)布到教學平臺，并發(fā)布課前學習任務清單，讓學生明確學習的目標、內容、任務要求等，再將課程的知識點以選擇題、計算題、討論等題型發(fā)布課前測試。學生觀看視頻、查閱相關教學資料、完成課前測試。通過線上教學平臺學生學習數(shù)據(jù)分析，對學生的學習情況進行跟蹤和反饋，對沒有按時完成各項活動的同學及時提醒通知，及時掌握本知識點中學生學習的難點，進行課前學情分析，調整課堂教學內容和教學活動。

2.第二階段：課堂教師主導互動教學

對課程的一般的知識點，課堂教學采用基于BOPPPS模型的混合式教學，利用學習通教學平臺進行課前測試。課堂教學中，教師首先對學生課前教學平臺的學習情況進行反饋，找出學生掌握較弱的知識點，明確本次課的教學重難點，并對學生完成的測試中，掌握較弱的知識點進行詳細講解。其次，采用啟發(fā)式教學，教學內容結合工程案例，引導學生思考、積極參與公式推導、解題方法的討論和練習，培養(yǎng)學生力學思維和力學分析能力。對難點知識點的講解，采用邊講邊練的方式，學生根據(jù)老師的啟發(fā)，自我分析解析思路和步驟，再根據(jù)教師的講解進行總結，注重鍛煉學生的科學思維能力和分析問題、解決問題的能力。最后，再次檢驗學生的重難點學習情況，設置課堂練習和課堂測試。學習平臺中課前和課堂測試題，對概念性知識點和公式運用，以選擇題為主，在課堂練習和測試中，對學生分析問題和解決問題的能力評價，以計算題為主。

3.第三階段：課后學生鞏固提升

圖1 三階段混合式教學活動

課后，學生先對課堂講解的重難點例題進行梳理，總結分析和求解方法以及課堂中的錯誤點，強化學生對重難點知識的理解和應用。再完成學習平臺中的作業(yè)，并根據(jù)作業(yè)的視頻講解和答案進行作業(yè)的自我評分后提交到學習平臺。最后完成每章節(jié)的章節(jié)測試，對全章節(jié)的知識點系統(tǒng)梳理，形成思維導圖。對有疑問的知識點，開展互動交流、答疑討論。學習積極性比較高的同學，可以通過線上拓展型資源，深入了解力學知識在專業(yè)工程中的應用和學科前沿，提升教學內容的高階性。

(三)混合式教學評價

1.多元化教學評價，加強過程性評價

學習成果的評價，注重終結性評價與過程性評價相結合，既要注重知識的終結性評價，也要關注學生學習過程中的能力評價，降低終結性評價所占比例，增大過程性評價的比例。改變任課教師一人評價的現(xiàn)狀，學生和其他老師也參與評價。在結構模型、專題討論、習題討論中，學生要參與互評，教師要參考學生的互評意見。結構模型評價中，還要參考模型小組其他老師的評價意見。綜合多方評價主體和各個階段的評價結果，形成最終的學習評價。

2.根據(jù)學習成果，選擇合適評價方式

不同層次的學習結果，制定不同的評價方式。根據(jù)課程的特點，低層級主要評價學生對知識的基本概念和基本原理的理解，選用的評價方法是閉卷考試，題型有選擇題、計算題、作圖題。高層次主要評價學生科學思維能力和分析能力，評價方式有實驗報告，要求學生運用力學知識解決工程問題。對于以綜合運用知識為主，評價學生綜合運用能力、創(chuàng)新能力和溝通交流能力的學習成果，采用結構模型、力學競賽等評價方式。對于素質的評價，采用課后作業(yè)、團隊合作、自我評價、學生互評等方式進行評價。

3.三階段兩主體，線上線下開展混合式評價

表1 材料力學考核成績組成

根據(jù)課前、課堂和課后三階段教學，采用三階段線上線下混合式教學評價。利用學習平臺加強過程性考核，降低終結性考試成績，提高過程性考核成績比例。將過程性評價貫穿于線上線下混合式教學的各個階段，采用多樣化的評價方式體現(xiàn)評價目標的層次，過程性評價和終結性評價相結合，教師評價、學生自評等評價為主體，根據(jù)不同的課程目標和預期學習成果，采取考試、作業(yè)、筆記、課堂測試、結構模型競賽等評價方式。將學生比賽成績納入考核成績中，結合結構模型大賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，培養(yǎng)學生的分析能力和創(chuàng)新能力。材料力學課程的成績評價組成為：筆記(15%)+作業(yè)(15%)+平臺測試(10%)+結構模型(10%)+實驗(10%)+考試成績(40%)。材料力學成績組成見表1所示。

三、材料力學混合式教學改革實施效果

自2017年秋季學期開始，材料力學課程開始實施線上線下混合式教學改革，逐步建立了五邑大學在線SPCO課程。通過2020級學生的問卷調查顯示，86%的學生對材料力學課程線上線下混合式教學滿意，相對于傳統(tǒng)課堂為主教學，接近80%同學更喜歡線上線下混合式教學。經過四輪的教學實踐， 88%的學生認為課前和課后借助教學平臺視頻學習有助于課堂知識的理解，特別是作業(yè)視頻的講解，更有助于學生課后自主學習。學生課后自主學習，有效地彌補了線下課時的不足，通過線上學習學生加強了對知識點的理解。三階段線上線下混合式教學任務點完成較好，學生能及時收到課前預習通知，課中認真聽重點和難點講解，課后能完成作業(yè)和筆記等，提高了學習效率。在課程難度相同的條件下，2020級學生相比于2019級，優(yōu)良率大幅提升，課程目標達成也提升。

在材料力學課程教學中，基本概念、基本理論一直被認為是最容易理解和掌握的內容，教學中教師的多數(shù)時間和精力都集中在計算題講解上。然而，通過課堂測試反饋結果發(fā)現(xiàn)，基本概念、基本理論、工程分析和應用等問題的答題正確率遠低于計算題的正確率，通常只有40%左右。通過章節(jié)測試，系統(tǒng)檢測學生每章節(jié)基本概念和基本理論知識點的掌握情況。課堂測試結果反饋的教學使教學目標更明確，教師能夠及時調整教學設計、教學內容，有效促進了教師教學質量和教學效果的提升?；趯W習平臺的教學過程記錄，能有效督促學生自主學習，反饋學生學習中存在的問題，有利于幫助學生進行自我總結和反思。

線上教學資源的建設，拓展了課程教學內容的深度和廣度。材料力學科學人物、專業(yè)發(fā)展歷程、建設成就、工程事故等課程思政資源，作為線上學生學習資源，將力學知識背后的思政教學內容和專業(yè)教學內容結合，融入思政元素，采用線上線下教學方式，達到育人效果。

線上線下混合式教學模式逐漸成為課程教學的新常態(tài)。通過材料力學課程線上線下混合式教學改革與實踐，基于OBE理念，以學生學習成果反向教學設計，重構課程線上線下教學內容，實施三階段混合式教學活動和教學評價，能彌補傳統(tǒng)課堂教學的不足，提升課程教學質量。