基于OBE理念的土木結構實驗課程教學改革

范杰 鄧思捷

摘? 要：土木結構實驗是土木工程專業的一門專業基礎課程，其任務是通過理論和實踐教學使學生獲得結構實驗及檢測方面的基礎知識和基本技能，其教學效果好壞直接影響到畢業生能否快速適應工程類工作。傳統的實驗教學模式往往以教師講解為主體，學生僅被動的模仿實驗操作，難以實現應用型人才培養目標。文章在分析傳統實驗教學模式存在問題的基礎上，結合OBE工程教學理念，探究了土木結構實驗課程教學改進思路，以此符合應用型人才培養需求。

關鍵詞：土木結構實驗課程;OBE理念;教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）07-0104-03

Abstract： The civil structure experiment is a professional basic course for civil engineering. The task is to provide students with basic knowledge and basic skills in structural experiment and testing through theoretical and practical teaching. Its teaching effect directly affects whether graduates can adapt to engineering work quickly. The traditional experimental teaching mode is often based on the teacher's explanation. The students only passively imitate the experimental operation， and it is difficult to achieve the application-oriented talent training goal. Based on the analysis of the problems existing in the traditional experimental teaching mode， combined with the OBE engineering teaching concept， this paper explores the improvement ideas of the civil structure experimental course teaching， so as to meet the needs of applied talent training.

Keywords： civil structure experiment; OBE concept; teaching reform

隨著我國高等教育的飛速發展，人才培養模式逐漸從傳統的應試型轉變為應用型。這一教育模式要求高等院校培養的工程類學生既要掌握基本的理論知識，更要具備較強的實踐能力和分析、解決問題的能力，以滿足行業對學生綜合素質及應用技能的要求。實驗課程是高等院校工科學生獲得應用技能的主要環節，實驗課程教學效果直接影響到畢業生能否快速適應工程類工作環境。因此，如何根據學生本身能力差異、興趣的不同，定制一套既適合個體需要，又滿足整體發展的實驗教學計劃，并且能夠在整個學習過程中有效監督、立體化考核，使學生的實踐創新能力得到最大激發，已成為一個非常重要且迫切需要探討的問題。

土木結構實驗作為土木工程專業的一門專業基礎課程，其任務是通過理論和實踐教學環節，使學生獲得結構試驗及檢測方面的基礎知識和基本技能。通過實驗教學實施使學生得到初步訓練和實踐，掌握一定的實驗、檢測技能與工程案例分析能力，這樣就能在畢業后迅速適應工作環境。傳統的教育模式下土木結構實驗課程的開設往往以教師講解為主體，學生僅僅按授課教師的要求分組進行實驗，通過教師的講解被動的模仿實驗操作，學生積極性調動不高，難以真正實現應用型人才培養目的，故而需要探究一種新型的以學生為主體并充分調動學生積極性的，且以應用型創新人才培養為目標的實驗課程教學體系。

OBE（Outcome-Based Education）教育新模式起源于20世紀80年代的美國。基于OBE的教育模式是以預期學習產出為中心來組織、實施和評價教育的結構模式，主要有四個步驟：定義學習產出、實現學習產出、評估學習產出和使用學習產出。通過設定預期學習產出，所有的教學計劃和課程內容都是遵循“回溯式設計”原則，實現完整的匹配矩陣[1-3]。在理念上，OBE是一種“以學生為本”的教育哲學;在實踐上，OBE是一種聚焦于學生受教育后獲得什么能力和能夠做什么的培養模式;在方法上，OBE要求一切教育活動、教育過程和課程設計都是圍繞實現預期的學習結果來開展[4-6]。OBE教育模式非常符合應用型人才培養的目標需求。因此，本文在深入分析傳統教學模式存在問題的基礎上，結合OBE教學理念探究了土木結構實驗課程教學改進思路，以此使其更為符合我國應用型人才培養需求。

一、傳統實驗教學模式存在的問題

隨著科學技術的快速發展，學科之間相互滲透，工程技術日益系統化、復雜化，用人單位對高校畢業生的要求已非局限于理論知識的掌握。復雜工程問題的分析和解決方案設計，專業知識和技能的實踐應用，團隊協作溝通、交流能力，已成為更為重要的考核指標。但目前傳統實驗教學模式中，教學過程、教學方法、教學評價體系仍存在諸多缺陷和不足，難以匹配高素質、實踐型應用人才培養目標的實現，具體來說其問題包括：

1. 教學內容單一，實驗模式陳舊，缺乏創新性。傳統的土木結構實驗教學項目通常包括“應變片的粘貼使用”、“鋼筋混凝土梁正截面受彎破壞實驗”、“結構動力特征測試實驗”、“混凝土強度無損檢測”等，實驗項目內容單一且多為驗證性，缺乏創新性、探索性和開放性特征。授課教師往往是在實驗授課前制定出詳細的實驗指導書，實驗教學過程中學生被動的根據實驗指導說明及教師演示進行模仿，僅僅是熟悉了實驗儀器的操作，難以理解實驗內涵及其與所學專業知識之間的聯系。學生在實驗課程學習過程中普遍存在興趣不高，參與度較低的特點，不能激發學生學習的積極性，不利于學生創新實踐能力的培養。

2. 實驗教學方法和教學手段滯后，無法體現與理論教學的差異。傳統的實驗教學過程通常是先由教師口述或板書實驗測試原理、測試內容，之后進行相關儀器操作演示，學生根據演示過程“簡單復制”儀器操作步驟，被動的完成實驗測試。實驗教學方法、手段與理論教學過于相似，無法體現兩者差異。會使得學生學習過程中潛意識易認為實驗教學僅僅是將理論知識進行“實物化演示”，甚至對實驗課程產生不重視情緒，使得實驗教學效果難以達到預期設置目標。

3. 實驗教學與工程實際銜接不足，不利于學生工程安全意識、質量意識的培養。傳統的土木結構實驗課程教學大多在實驗室內完成，授課教師在制定好完整的實驗教學計劃，并充分考慮實驗安全性的情況下，引導學生進入實驗室進行實驗測試。該過程中，授課教師承擔了實驗統籌和安全把控的角色，學生僅作為參與者加入到實驗教學中并進行相關實驗理論和儀器操作學習，無法形成良好的工程質量和工程安全意識，這使得應用型人才培養過程存在明顯“缺失”，應當引起重視，并尋求改進方法。

4. 考核形式單調，考核指標片面，難以體現學生綜合素質。傳統的土木結構實驗課程成績評定主要由平時成績、實驗操作、實驗報告等部分組成，且多以實驗報告成績占較大比例，實驗總成績基本由實驗報告分數體現。考核形式單調，考核結果難以體現學生綜合素質。由于缺乏過程性考核指標，學生在思想上并不重視實驗過程，多為應付了事。實驗環節中學生主動性和積極性較低。此外，學生實驗考核者多為任課教師，且考核結果大多依賴于學生所提交的實驗數據、總結等，而對與學生在實驗過程中的交流、溝通、協助等方面的考察難以判斷甚至幾乎沒有，這使得考核指標過于片面，難以反映學生應對復雜工程問題的綜合應對能力，與高素質應用型創新人才培養目標相背離。

二、OBE理念的土木結構實驗課程教學改革策略

OBE教學模式強調的是學生學習的結果，而非教師教學內容。該模型下強調以學生為教學中心，以成果為教學導向，對教學過程進行持續改革。根據工程應用型人才培養目標要求，本科教學培養的人才不僅需要掌握全面的專業基礎知識，還需具備一定的工程實踐設計、分析和判斷能力。傳統的實驗教學模式具有其局限性，難以勝任應用型人才培養的需求。因此需要在高等工程教育中融入OBE教學理念，并對相應的教學過程進行改進（包括教學內容、教學形式、教學手段、評價機制等）。具體來說，基于OBE理念的土木結構實驗課程教學改革包括以下幾個方面：

1. 根據應用型人才培養目標，優化教學內容，改進教學模式。工程應用型人才培養目標要求高校畢業生不但要掌握良好的理論知識，還要具有一定的工程問題設計、分析、解決能力。根據這一既定目標，結合OBE培養模式，可在土木結構實驗課程教學內容設定中，增加綜合性、開放性實驗項目替代原有的演示性、驗證性實驗。如鋼筋混凝土梁正截面受彎破壞實驗，傳統的實驗教學做法通常為教師設定好梁截尺寸、配筋率、加載制度，學生按既定的參數制作試件進行測試，觀察現象。根據OBE教學理念，可將實驗教學項目進行優化、改進：教師在實驗前僅僅提出實驗項目要求（例如，通過實驗測試、加載，分析配筋率對鋼筋混凝土受彎梁承載力和破壞形式影響）。在此實驗教學目標下，將學生進行分組（8-10人一組），整個授課班級以小組為單位，根據實驗設定方向，在授課教師的指導和協助下有組織的自行查閱文獻、設定構件參數、制定加載制度，而后進行加載測試、分析和理解實驗現象。如此，學生不但掌握了結構實驗測試的基礎知識，還能具有一定的實際工程設計、分析能力，并且通過實驗項目的實施能對之前所學的結構力學、鋼筋混凝土設計原理等課程掌握的基礎知識更為融會貫通。通過OBE教學理念的融入，使得土木結構實驗課程教學模式從“授人以魚”，變為“授人以漁”。

2. 結合實驗教學目標和特點，更新和豐富教學手段，使教學方式多樣化。傳統的實驗教學大多沿用了理論教學手段，多為板書、口述等，基本和理論教學方法無異。難以提起學生的學習興趣，學生參與度較低，無法完成應用型人才培養目標的需求。根據 OBE的教學理念，將虛擬仿真、實驗教學動畫、測試視頻等融入到教學過程，使得學生對實驗教學產生新鮮感，形成興趣化，能將教師主導課程的形式轉變為以學生為中心的實驗課程。例如，授課教師在實驗教學初期，可利用教學動畫、測試視頻使學生初步了解試驗操作、測試方式等。之后結合虛擬仿真實驗系統，讓學生自主的完成虛擬實驗平臺的搭建以及加載測試過程，這樣既可以提升學生的參與度，強化學生對于實驗理論和操作的認知，又能夠起到虛擬演示作用，保證現實測試過程的安全性。虛擬測試完成后，學生已對實驗方案設計、測試方法等有了一定的了解，并帶著對相關問題的思考、疑惑進入到實際實驗中，能起到事半功倍的效果。通過虛擬-現實教學過程的結合，使得學生轉變為實驗課程的中心，全面的提升學生的學習興趣。

3. 根據應用型人才培養目標，拓展實驗教學平臺，將工程實踐融入實驗教學。傳統的實驗教學過程多在實驗室中進行，授課教師全面負責統籌實驗和保障實驗安全，學生作為“參與者”難以形成良好的工程安全控制和工程質量保證意識，這使工程應用型人才培養具有“致命性”的缺失。根據OBE教學理念，將土木結構實驗教學從實驗室拓展到戶外甚至是施工現場，邀請相關工程技術人員和授課教師聯合進行實地工程現場指導（例如進駐檢測項目現場，讓學生根據所學理論知識制定檢測方案，教師和相關技術人員審批后，學生獨立完成測試、并分析相關檢測結果），則不僅能讓學生掌握基本實驗理論和儀器操作步驟，更重要的是能讓學生體會到實驗、設計結果對工程質量和工程安全的重要性，以此全面體現高素質應用型人才培養的內涵。

4. 以應用型人才目標為導向，構建多元化、綜合性的評價機制。傳統實驗教學模式下，成績評價多由任課教師完成，成績給予方式多依據實驗報告形成。為了改變這一現象，根據OBE的教學理念，對實驗教學評價機制進行優化：以應用型人才培養目標為導向，將實驗設計能力、實驗操作能力、實驗分析能力、團隊協作能力、交流溝通能力等方面進行整合，建立一套完善的、全面的實驗評價體系。此外，為改善授課教師“一言堂”形式的評價模式，將小組成員互評得分、小組之間互評得分等機制加入到總的實驗評價指標之中， 使得評價結果更為全面化。學生通過互評形式，能夠充分發現各自優、缺點，在畢業后從事相關工作的過程中可有效揚長避短。總之，通過多元化、綜合性的評價機制，能保障實驗教學效果不斷提升，保障工程應用型人才培養目標的充分實現。

三、結束語

根據OBE教學理念，將土木結構實驗課程教學內容、教學模式進行優化，加強實驗教學與工程實際之間聯系。使得學生不僅能夠掌握實驗的基礎知識、儀器操作方法，更重要的是在實踐中形成分析問題、解決問題的習慣性思維能力。通過虛擬-現實結合的實驗教學手段，激發學生的學習興趣，提高學生的參與度，從而使教育教學質量不斷提升。此外，制定全面的、綜合性的、體現培養過程的實驗教學評價指標，以此更為全面的反映實驗教學效果。

參考文獻：

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