基于OBE理念的机械专业工...力学课程教学改革探索和实践_黄成.pdf

造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 轻工人才227基于 OBE 理念的机械专业工程力学课程教学改革探索和实践*黄 成，王晓军，孙晓锋，陈 静常州工学院，江苏 常州 213032摘要：工程力学课程是应用型本科机械类专业学生进入大学后的第一门理工结合的课程，对学生科学伦理、工程素养形成有重要的影响。教学内容涉及的力学现象可以浅见于自然现象和生活中，蕴含的力学原理又广泛地应用在工程实际和科技发展中。但是，本课程在教学中存在以下教学痛点：学生从学习以理论为主的课程向学习理工结合课程过程中，学习观念转变慢和学习方法更新难；缺乏复杂工程力学问题的建模、分析能力培养的实践教学载体和实施方法。针对这些问题，文章以学生为中心，基于 OBE 理念，在专业工程教育认证机制下构建课程目标达成度评价机制（外循环）和质量监控机制（内循环）并持续改进；在课程考核体系中，构建多元化、重过程的课程考核评价体系，着力培养学生解决问题的思路与方法，使学生的学习过程得到全面、科学的评价，教改取得了良好的效果。关键词：工程力学；机械专业；教学改革；OBE 理念；课程目标；全过程考核分类号：G642；TH-4在新工科背景下，工程教育专业认证成为应用型本科院校提高机械类专业学生能力和素养的有力抓手1。在许多机械专业未通过专业认证的原因中，基础专业课程质量评价不高是重要的方面。以工程力学课程为例，教师需要秉持 OBE 理念，以教师为主体转向，以学生为中心，从基础理论知识获取为主转向工程专业需求为主的成果产出导向，并持续改进2。叶荣昌3等基于相关数据，研究了毕业要求指标点在力学课程中的落实。张树翠4等采用信息化教学手段，运用工程案例引导学生思考解决工程实际问题。高文斌5等和张桂民6分别研究了工程教育专业认证背景下工程力学课程的教学改革，提出了一系列教学改革措施。这些文章表明机械专业工程力学课程的教学及考核中存在的问题具有解决的紧迫性。这些研究主要针对课堂教学的改革思路，或是针对课程考试提出了改革的思考。但是研究的系统性不足，尤其是如何建立符合专业工程认证的工程力学课程，持续改进课程质量评价体系是需要持续思考的课题。因此，文章在应用型本科院校基础力学教学改革实践探索的基础上7，基于机械专业工程教育认证的理念和标准，依托现代信息技术及网络平台，结合学习全过程考核，建立在解决复杂工程问题中有效培养学生的专业能力、工程素养和发展能力的工程力学课程教学方法与考核体系，并能持续改进。1 工程力学课程学情分析与教学痛点工程力学课程具有内容经典、框架传统、理论严密、公式繁多、应用广泛的特点8。课程团队在长期教学实践中，基于课程目标，通过考评统计、学生反馈和调查问卷等方式，发现学生在长期的理论类课程的学习中，习惯于接受理论，具有将理论应用于例题、习题这一类模型化之后的工程问题的能力，但从工程问题中提炼出具体问题、抽象出正确的力学模型并加以分析的能力表现不足。同时，由于理论课学时减少，造成了高密度、低效率的“满堂灌”，过度的理论删减导致学习难度降低。虽然教师准备了内容充实的 PPT、详尽的板书，却不能引起学生的兴趣，难以做到工程教育专业认证下的“以学生为中心”；任课教师亦存在惯性思维，较为重视理论的传授，难以打破传统教学方式方法的壁垒。教师与学生之间的联系限于课堂之上和作业之中，交流互动较少，导致学生“不懂、不会、也不问”。文章编号：2096-3092（2023）01-0227-03*基金项目：江苏省教育厅“青蓝工程”（31120222003）；常州工学院教学改革研究课题“工程教育专业认证下 工程力学课程质量评价体系的构建和实践”（A3-3104-19-015）作者简介：黄成，男，博士，讲师，研究方向为智能材料与结构力学。轻工人才 2023 年 第 1 期 总第 214 期 造纸装备及材料228工程力学属于专业基础课，采用传统的考试制度和方式，而传统考试制度过度注重考试过程和试卷分数，轻视了其他教学环节的过程性考核；期末考试单一的形式限制了学生多方面能力培养；其权重过大也不能全面、准确地反映学生课程目标达成全过程的实际效果。以上问题的存在，导致学生解决实际复杂工程问题的能力不足，不利于学生的课程目标达成。2 工程力学课程教学改革2.1 课程基于 OBE 理念的持续改进流程与机制基于工程教育认证理念，本课程依据专业培养目标和毕业要求制定具体课程目标，进行教学实施和考核评价，经过几年的实践和持续改进，逐渐形成课程评价与反馈，如图 1 所示。课程教学目标是任课教师教学推进的方向。优化本课程相关教学环节质量要求与监控措施，具体如表 1所示，包含对课程教学大纲进行制定和审查；对教学过程进行检查与反馈；对课程考核方式和内容进行质量监控。课程质量监控机制可为课程目标的落实保驾护航，同时也为其他机械专业课程的教学运行优化提供借鉴和参考9。2.2 课程目标具体可衡量经过多年的课程实践和持续改进，逐步完善课程目标，使之具体化，可衡量并持续改进本课程的能力目标：学生能对机构关键部位进行强度设计、刚度校核和稳定性分析，并结合具体工况提出提高力学属性的设计，完成力学分析报告11，并可以通过文献研究，具备一定的力学实验分析能力和掌握一定的力学实验技能。具体对“能对机构关键部位进行强度设计”能图 1 课程运行持续改进流程与机制表 1 工程力学课程质量监控机制教学环节名称主要质量要求教学大纲（1）课程目标应明确、设置合理、可衡量，与毕业要求观测点的对应关系清晰，能够支撑毕业要求各观测点的达成，并能持续改进。（2）课程知识点分解及学时分配合理，有效支撑课程目标的达成。（3）从教学方法、教学手段等方面阐述课程目标达成的途径与措施。（4）根据课程特点选择全过程的考核方式，注重可衡量能力考核，做到形成性评价和终结性评价相结合，客观准确地评价学生课程目标的达成度情况。课堂教学（1）课前准备：备齐教学大纲、教学进度计划表、教材、教案或讲稿、平时成绩登记表、学生考勤表等教学必备资料。（2）课程需介绍课程教学计划、课程目标及其支撑的毕业要求观测点，教师也必须介绍课程的各教学环节（如作业、实验、课程项目及讨论等环节）的考核方式、质量要求及在课程成绩评定中所占比例。（3）课程教学：以学生为中心，课程教学实施过程应包含智慧教室并开展分组教学，将团队协作精神纳入评价标准中，保证学生课程目标的有效达成和解决复杂工程问题能力的提升10。课程考核（1）课程考核按照教学大纲规定的“考核及成绩评定方式”进行，支撑课程目标和毕业要求观测点的达成度评价。（2）课程考核要注重形成性考核和结果性考核相结合，实现知识考核为主向能力考核为主转变。（3）课程试卷要按照教学大纲要求的命题和课程试卷评分标准批阅。力目标的全过程评价，如图 2 所示。2.3 建立 N+1 全过程考核方式利用雨课堂和慕课堂等现代信息技术的考核方式开展即时的课堂测试，利用 SPOC 在线课程进行课后的单元测验和单元作业，利用智慧教室进行小组讨论（）造纸装备及材料 第 52 卷 总第 214 期 2023 年 1 月 轻工人才229和翻转教学，通过实施 N+1 全过程考核方式，如表 2所示，培养学生良好的学习习惯、协作精神和诚信品格，提高了教与学的效果12。表 2 课程 N+1 考核方式考核类别考核形式考核内容分数占比“N”部分过程考核方式线上+直播视频学习进度与参与讨论10%线上+课堂单元作业15%线上数据单元测验10%慕课堂学习情况到课、课堂练习25%“1”部分考核方式课程考试期末考试40%课程基于 OBE 理念，通过建立质量监控机制（内循环）和课程目标达成度评价机制（外循环）双循环实现教学改革创新。3 工程力学课程改革成效通过课程教学改革，挤出教、学、考中的水份，提高学生的综合能力和道德素养。实现学生个性化知识和创造性能力的自我构建与生成，让本课程成为学生欢迎、同行认可，并能够在同类课程中起到引领示范作用的好课程。通过本课程学习，学生在各项大学生力学竞赛中获得多项省级奖项。通过教学改革，使得年轻教师教学水平显著提升。教师回归初心，提升职业道德、职业精神、职业素养。工程力学课程组教师近 5 年在省级、校级各项教师讲课比赛、微课比赛中获奖多项；出版多项省级教材，获多项校级教学项目和教学成果。4 结束语基于 OBE 理念，在专业工程教育认证机制下构建课程目标达成度评价机制（外循环）和质量监控机制（内循环）并持续改进；在课程考核体系中，构建注重全过程的课程考核评价体系；在力学教学团队所有教师的共同努力下，将继续深化课程改革，为培养有理想有抱负有情操有能力的高水平机械类工程技术人员这一目标不断前行。参考文献1 张陈,赵群,关萌,等.基于工程教育认证理念的课程教学设计与实践J.沈阳工程学院学报(社会科学版),2019,15(2):231-236.2 李培根,许晓东,陈国松.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析J.高等工程教育研究,2012(3):1-6.3 叶荣昌,强文江,李成华,等.毕业要求指标点在材料力学性能课程教学中的落实J.中国冶金教育,2019(3):51-54.4 张树翠,赵卫兵.以工程教育认证为导向的工程力学教学改革研究J.教育教学论坛,2020(3):104-105.5 高文斌,顾小燕,黎文航,等.工程教育OBE理念下的 材料力学性能课程教学改革的探讨J.科技视界,2021(5):67-68.6 张桂民,董纪伟,张营营,等.工程教育专业认证下材料力学课程考核模式持续改进方法初探J.创新创业理论研究与实践,2021,4(22):121-123.7 王新华,钱炜.课程思政与OBE理念相融合的课程体系构建:以“机械创新设计”课程为例J.上海理工大学学报(社会科学版),2022,44(4):419-423.8 关跃奇,魏克湘,关汗青,等.OBE理念下机械类人才培养体系中融入课程思政的研究与实践:以机械设计制造及其自动化专业为例J.湖南工程学院学报(社会科学版),2022,32(2):81-87.9 金鑫,李良军,杜静,等.基于BOPPPS模型的教学创新设计:以“机械设计”课程为例J.高等工程教育研究,2022(6):19-24.10 丁飞,张兴元,刘辉.基于OBE理念的机械类专业学生创新实践能力培养模式改革与实践J.辽宁工程技术大学学报(社会科学版),2021,23(4):316-320.11 刘帅.基于OBE理念的机械制造技术课程教改探讨J.化纤与纺织技术,2021,50(10):167-168.12 陈乐尧,陈国强,卿上乐,等.新工科背景下基于OBE理念的“机械产品设计与制造”综合实践课程教学改革J.湖南工程学院学报(社会科学版),2022,32(2):59-65.图 2 课程有关强度分析能力目标形成性评价逻辑关系图