基于OBE理念的“土力學(xué)”課程教學(xué)改革研究

蘇志偉，王鵬全 （青海民族大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，青海 西寧 810000）

1 基于成果導(dǎo)向教育理念的“土力學(xué)”課程改革的必要性

隨著國家對應(yīng)用型人才標(biāo)準(zhǔn)的提高，大數(shù)據(jù)人工智能時代的出現(xiàn)及發(fā)展，對傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)、滿堂灌式的教學(xué)模式造成了巨大的沖擊，原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式缺失對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)和解決工程實(shí)際問題能力的培養(yǎng)，已不適用當(dāng)今國家對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求?！巴亮W(xué)”課程如何適應(yīng)新時代的應(yīng)用型人才需求，即更具創(chuàng)新能力、更強(qiáng)實(shí)踐能力、交叉復(fù)合型人才、具有國際競爭力、人文社會科學(xué)素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作與溝通，是亟待解決的問題。

OBE 教育理念被認(rèn)為是追求卓越教育的正確方向，并被《華盛頓協(xié)議》成員所采用，2016 年我國正式成為該協(xié)議的成員[1]。2005 年以來，我國開始構(gòu)建工程教育專業(yè)認(rèn)證體系，2015 年發(fā)布了《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》，開始貫徹實(shí)施OBE 教育理念，并將其體現(xiàn)于認(rèn)證全過程[2]。OBE 教育理念主要關(guān)注的問題為以下四點(diǎn)：第一想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？第二為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？第三如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？第四如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果？OBE 理念注重于高效的學(xué)習(xí)方式以及舉一反三的能力培養(yǎng)，同時也強(qiáng)調(diào)對創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)、分析和解決綜合性問題能力的培養(yǎng)。因此OBE 理念可以很好地解決“土力學(xué)”課程培養(yǎng)中無法高效有力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力和解決工程實(shí)際問題能力的問題。為此，基于OBE 教育理念，以新時代的應(yīng)用型人才需求為出發(fā)點(diǎn)，對青海民族大學(xué)“土力學(xué)”課程做出一些調(diào)整和嘗試，希望能為本校相關(guān)專業(yè)課程的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，同時為其他相關(guān)課程教學(xué)改革提供參考[3-4]。

2 建設(shè)過程與方法

2.1 構(gòu)建動態(tài)課堂

通過長期實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生們普遍存在以下問題：①基礎(chǔ)知識扎實(shí)，但集成知識解決實(shí)際問題的能力弱；②擅長解題式的個人主義，團(tuán)隊(duì)合作缺乏訓(xùn)練；③全局觀弱缺乏系統(tǒng)性思維，提不出系統(tǒng)化的解決方案；④不善或不敢挑戰(zhàn)權(quán)威、挑戰(zhàn)自我，思辨能力薄弱，口頭交流信心不足（大會發(fā)言拘謹(jǐn)、表達(dá)能力不強(qiáng)）；⑤書面交流能力薄弱，缺乏撰寫研究報告、專利、論文的訓(xùn)練。分析其原因，主要是因?yàn)橐越處煘橹鲗?dǎo)的模式通常是對知識點(diǎn)的灌輸、習(xí)題的講解，缺少教師與學(xué)生之間的互動交流，更是缺乏學(xué)生之間的相互交流，教師授課過程中缺少對課程相關(guān)前沿內(nèi)容的講授，對相關(guān)知識點(diǎn)在工程領(lǐng)域中應(yīng)用更是趨之又少，OBE 理念教育模式下更為關(guān)注培養(yǎng)扎實(shí)理論基礎(chǔ)，提高學(xué)生的工程思維能力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)戰(zhàn)能力和綜合工作能力（團(tuán)隊(duì)合作、交流與溝通、表達(dá)能力等）。

基于上述問題，以O(shè)BE 理念為指引，在“土力學(xué)”授課過程中，加強(qiáng)師生互動、生生互動，提升學(xué)生思、問、答、辯能力。例如在講授“土的抗剪強(qiáng)度理論-庫倫公式”知識點(diǎn)時，首先，讓同學(xué)們講講自己在高中已有所了解的著名物理學(xué)家?guī)靷惣捌渲碾姶艑W(xué)基本定律——庫倫定律，加強(qiáng)師生互動、生生互動；其次，在進(jìn)行直剪實(shí)驗(yàn)過程中，以分組、互助、合作模式開展，取用畢業(yè)實(shí)習(xí)場地（即在建的羊曲水電站）實(shí)地土樣進(jìn)行抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與工程所在地實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果做比對，分析誤差及產(chǎn)生的原因，讓學(xué)生在課堂中接觸到工程實(shí)踐。最后，針對實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果，結(jié)合校級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目開展演練，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和科研論文撰寫能力。

2.2 “MOOC+學(xué)習(xí)通”信息化智慧教學(xué)技術(shù)的植入與利用

互聯(lián)網(wǎng)時代，MOOC、愛課程、微課、SPOC 等在線學(xué)習(xí)平臺發(fā)展越來越迅速，網(wǎng)絡(luò)課程質(zhì)量越來越高，獲取知識的方式也越來越便捷，教與學(xué)的過程已不限于在課堂上完成，在此趨勢下，為更好的提高學(xué)生創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力，在“土力學(xué)”教學(xué)過程中，課前利用MOOC 和學(xué)習(xí)通平臺，整合推送優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，滿足學(xué)生異步學(xué)習(xí)的需求，同時利用平臺功能記錄學(xué)生個性學(xué)習(xí)問題并及時接受預(yù)習(xí)反饋情況。課中教師在學(xué)習(xí)平臺發(fā)布教學(xué)指令并組織討論練習(xí)，授課過程中聚焦章節(jié)重、難點(diǎn)并引導(dǎo)教學(xué)，針對學(xué)生教學(xué)過程中的疑難問題開展答疑，整個學(xué)習(xí)過程是學(xué)生參與互動與討論。在課后統(tǒng)計學(xué)生的線上學(xué)習(xí)痕跡，對無痕跡和少痕跡學(xué)生進(jìn)行線上和線下督促完成相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，并將線上學(xué)習(xí)痕跡作為平時成績的考核部分，另外通過線上學(xué)習(xí)平臺發(fā)布教學(xué)評價與互饋，及時了解學(xué)生對教學(xué)過程中的建議和意見，及時優(yōu)化改進(jìn)教學(xué)設(shè)計。

2.3 植入信息技術(shù)，設(shè)計線上線下混合式教學(xué)模式

為提升教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)效果，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，“土力學(xué)”教學(xué)分三階段執(zhí)行，第一階段為課前準(zhǔn)備階段，采用線上自習(xí)模式，學(xué)生通過MOOC 和學(xué)習(xí)通平臺，提前預(yù)習(xí)老師發(fā)布的教學(xué)資源，預(yù)習(xí)內(nèi)容中設(shè)置任務(wù)點(diǎn)，方便師生之間互動，針對疑難問題也可在線上留言，進(jìn)行討論學(xué)習(xí)。第二階段為課堂教學(xué)階段，課堂教學(xué)過程中，同樣可結(jié)合學(xué)習(xí)通中的強(qiáng)大功能，進(jìn)行簽到、隨機(jī)抽選學(xué)生回答問題等，課堂教學(xué)中主要進(jìn)行重難點(diǎn)講解、實(shí)例案例講解、組織探究討論、作業(yè)及生成問題討論、學(xué)習(xí)成果交流、協(xié)作探究與討論等，第二階段教學(xué)過程中重點(diǎn)加強(qiáng)師生、生生之間的討論與交流。第三階段為課后升華階段，通過線下答疑和線上模式，著重加強(qiáng)學(xué)生的知識拓展與創(chuàng)新能力，主要進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo)及應(yīng)用，如大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的參與及指導(dǎo)，另外做好課后教學(xué)效果的反饋工作，針對不足，進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)工作?！翱蚣苁健苯虒W(xué)模式圖如圖1所示。

圖1 “框架式”教學(xué)模式

2.4 開展“框架式”歸納型教學(xué)模式

“土力學(xué)”中研究的土具備碎散性、天然性和多相性三個特性，力學(xué)性質(zhì)研究基于實(shí)踐性和理論性，因此理解起來難度較大。為了讓同學(xué)們更系統(tǒng)的掌握“土力學(xué)”內(nèi)容，在授課過程中開展“框架式”歸納型教學(xué)模式，將土的物理力學(xué)性質(zhì)（密度濕度顆粒度結(jié)構(gòu)度）做一次歸納，對土的力學(xué)性質(zhì)（滲透性抗剪性壓縮性）做二次歸納，對土的穩(wěn)定性（滲透穩(wěn)定性變形穩(wěn)定性強(qiáng)度穩(wěn)定性）做三次歸納，拓展學(xué)生對土力學(xué)問題理解的思路，深化土力學(xué)知識的系統(tǒng)性。

2.5 開展“三個模塊”多角度、全方位課程實(shí)踐實(shí)訓(xùn)

工程思維能力和創(chuàng)造力、工程實(shí)戰(zhàn)能力和綜合工作能力（團(tuán)隊(duì)合作、交流與溝通、表達(dá)能力等）是國家應(yīng)用型人才所需具備的基本素養(yǎng)，高等院校培養(yǎng)人才過程中，對水利水電工程專業(yè)學(xué)生而言，培養(yǎng)及形成該基本素養(yǎng)是“土力學(xué)”課程學(xué)習(xí)中的重要一環(huán)，為讓學(xué)生具備一定工程思維能力和創(chuàng)造力、工程實(shí)戰(zhàn)能力和綜合工作能力，本課程從課程實(shí)驗(yàn)、單元微設(shè)計、工程實(shí)訓(xùn)三個模塊，全方位進(jìn)行實(shí)踐實(shí)訓(xùn)，課程實(shí)驗(yàn)就是開展與工程實(shí)際緊密結(jié)合的實(shí)驗(yàn)，如直剪實(shí)驗(yàn)、三軸剪切實(shí)驗(yàn)、液塑限實(shí)驗(yàn)等，并在實(shí)驗(yàn)中采用與本校有實(shí)習(xí)實(shí)踐基地的在建工程的土樣（如羊曲水電站、茨哈峽水電站），達(dá)到提升學(xué)生工程實(shí)戰(zhàn)能力和綜合工作能力的目的，單元微設(shè)計就是對土滲透性、抗剪性、壓縮性結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行案例設(shè)計，讓學(xué)生們通過案例設(shè)計及求解過程，進(jìn)一步掌握相關(guān)知識點(diǎn)并達(dá)到提升工程思維能力和創(chuàng)造力；工程實(shí)訓(xùn)就是實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過在實(shí)習(xí)基地現(xiàn)場由現(xiàn)場技術(shù)人員帶領(lǐng)進(jìn)行觀摩學(xué)習(xí)及現(xiàn)場進(jìn)行土力學(xué)相關(guān)的場內(nèi)實(shí)驗(yàn)動手練習(xí)，將理論知識運(yùn)用于實(shí)踐中，鍛煉學(xué)生的工程實(shí)戰(zhàn)能力和綜合工作能力，為將來走上工作崗位打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

2.6 引入注冊巖土職業(yè)資格證模塊教學(xué)模式

當(dāng)前高校“土力學(xué)”課程教學(xué)中普遍存在課時量壓縮但講授內(nèi)容不減，課程本身內(nèi)容繁多、抽象、公式多、圖表多，課堂中理論知識部分講授占據(jù)了絕大部分時間，學(xué)生了解接觸實(shí)際工程問題的機(jī)會較少，教學(xué)枯燥；教學(xué)模式較為單一，教學(xué)內(nèi)容迭代更新慢，致使學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳；例題、習(xí)題、作業(yè)題中多偏于理論公式的應(yīng)用，與實(shí)際工程的應(yīng)用相關(guān)性不大。

注冊巖土工程師職業(yè)資格證是水利水電工程領(lǐng)域具有權(quán)威性的證書之一，注冊巖土工程師專業(yè)課考試中涉及“土力學(xué)”課程的所有知識點(diǎn)，并且考題注重解決工程實(shí)際問題。基于教學(xué)中面臨的上述問題，結(jié)合土力學(xué)知識點(diǎn)，在教學(xué)過程中加入注冊巖土工程師考試的相關(guān)考題。能夠改善教學(xué)枯燥問題，提高師生互動、生生互動；也能夠根據(jù)注冊巖土工程師考試大綱，修訂現(xiàn)有的培養(yǎng)方案，在教學(xué)過程中開拓視野，提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中的能力[5]。

如某鐵路河堤擋土墻，墻背光滑垂直，墻身透水，墻后填料為中砂，墻底為節(jié)理很發(fā)育的巖石地基。中砂天然和飽和重度分別γ=19kN/m3和ysat=20kN/m3。墻底寬B=3m，與地基的摩擦系數(shù)為f=0.5。墻高H=6m，墻體重330kN/m，墻面傾角α=15°，土體主動土壓力系數(shù)Ka=0.32。試問當(dāng)河水位h=4m 時，求墻體抗滑安全系數(shù)為多少?（不考慮主動土壓力增大系數(shù)，不計墻前的被動土壓力）[6]（2018年案例考試下午第15題）

該題重點(diǎn)考察考生對抗滑穩(wěn)定系數(shù)的理解，同時融入主動土壓力計算知識，所以為綜合應(yīng)用題。對該類題進(jìn)行分析講解，可以有效地幫助學(xué)生復(fù)習(xí)已有主動土壓力計算的相關(guān)知識，再結(jié)合新學(xué)習(xí)的抗滑穩(wěn)定系數(shù)計算方法進(jìn)行解答。

2.7 思政元素的全面融入

2019 年3 月，在學(xué)校思想政治理論課教師座談會上，習(xí)近平總書記談到“要堅持顯性教育和隱形教育相統(tǒng)一，挖掘其他課程和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思想政治教育資源，實(shí)現(xiàn)全員全方位育人”。2020 年8 月，中辦、國辦引發(fā)《關(guān)于深化新時代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》，明確提出要全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)。2020年5月28日，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》[7]，全面部署課程思政建設(shè)。課程思政不是教學(xué)環(huán)節(jié)中獨(dú)立的一環(huán)，而應(yīng)當(dāng)是融入到教學(xué)過程中的方方面面，契合的思政元素融入到教學(xué)環(huán)節(jié)中，有助于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)使命、四個自信、社會責(zé)任、職業(yè)規(guī)范、專業(yè)倫理、工匠精神、奉獻(xiàn)精神和水利精神。根據(jù)章節(jié)內(nèi)容，設(shè)計相應(yīng)的思政融入元素，如表1所示。

表1 “土力學(xué)”教學(xué)與思政教育的結(jié)合點(diǎn)

3 考評與反饋

高等院校課程期末考評中，評價模式較為單一，通常以期末成績和平時成績相構(gòu)成，平時成績中多側(cè)重于考勤、平時作業(yè)等，此種評價模式偏向于一錘定音，不能完全體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和成長經(jīng)歷。本次教學(xué)改革中，采用多元化考評方式來促進(jìn)課程目標(biāo)的達(dá)成，期末考核方式包括過程化考核、線上考核與線下考核、有監(jiān)督考核與無監(jiān)督考核、學(xué)生自評、生生互評、教師評價，其中過程化考核表現(xiàn)為課堂表現(xiàn)、課堂考勤、線上線下答疑參與度、在線任務(wù)完成情況（考評占比20%），線上考核與線下考核即為線上測評考試及期末考試（考評占比50%），有監(jiān)督考核與無監(jiān)督考核即為課堂練習(xí)及測驗(yàn)和課后作業(yè)（考評占比15%），學(xué)生自評、生生互評、教師評價即為學(xué)生自我評分、學(xué)生之間互評打分和教師對學(xué)生的評價打分（考評占比15%）。

4 結(jié)語

基于OBE 理念的教學(xué)改革模式契合當(dāng)前國家對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求，以科學(xué)問題為導(dǎo)向，項(xiàng)目研究為載體，工程設(shè)計為成果，理論知識為基礎(chǔ)，在過程中體現(xiàn)思維、素養(yǎng)的教育，為新時代的人才培養(yǎng)打下基礎(chǔ)。分類教育、分層教育，建設(shè)多目標(biāo)、多層次的教學(xué)資源和教學(xué)設(shè)計，為個性化教與學(xué)提供平臺。以此為目標(biāo)，打造“土力學(xué)”金課，建設(shè)“金”質(zhì)的教學(xué)資源。