基于OBE 理念的結構動力學課程即時評價教學模式研究

郝文乾，韓彩霞，張鵬，劉文輝

（1.中北大學，山西太原 030051；2.太原市小店區九一小學校，山西太原 030000）

面對新一輪科技革命與產業變革，為支撐我國創新驅動發展，教育部于2019 年9 月發布《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》（以下簡稱《意見》），指出： “完善高校內部教學質量評價體系，建立以本科教學質量報告、學院本科教學評價、專業評價、課程評價、教師評價、學生評價為主體的全鏈條多維度高校教學質量評價與保障體系。全面落實學生中心、產出導向、持續改進的先進理念，加快形成以學校為主體，以教育部門為主導，行業部門、學術組織和社會機構共同參與的中國特色、世界水平的質量保障制度體系。”[1]《意見》建立起“自省+自查+自糾”的課堂教學質量監控、評價體系，讓質量管理滲透在教育教學的各個環節。近年來，在以學生為中心推動教學改革的過程中，越來越多的高校將提升課堂教學質量視為全新的、更高的價值追求，并通過自覺行動引發了一場“課堂教學質量革命”[2]。OBE（Outcome-Based Education）理念是一種以成果為目標導向，以學生為本，采用逆向思維方式進行課程體系建設的理念，是一種先進的教育理念[3]。OBE 教育理念由美國學者斯派蒂提出，他在《基于產出的教育模式:爭議與答案》一書中對這一理念進行了深入研究。該書把OBE定義為“清晰地聚焦和組織教育系統，使學生獲得在未來生活中實質性成功的經驗”[4]。OBE 教育理念強調在教育過程中圍繞為實現學生的預期學習成果進行設計、組織和重構，屬于以產出為導向、致力于教學成果評估的教育范式，是一種面向教育教學成果的行動和實踐[5-6]。

教師在尊重學生學習能力和性格差異的基礎上，要在課堂中積極與學生互動，激發學生學習的積極性，使學生能在教師的主導下通過自己的認知主動高效地學習，充分發掘每名學生各方面的內在潛能，使每名學生能夠得到充分的發展。OBE 理念下的課堂教學質量評價指標體系要涵蓋教學目標、內容、方法、效果等諸多方面，其中既有定性指標也有定量指標，并按照教育教學工作合格評估與審核評估的要求，讓課堂教學質量保障體系更加完善[7]。教師在課堂中的即時評價教學模式為：教師在教學活動中對學生在課堂中對知識的接受、理解和反饋情況及時、直接做出地判斷、評定、引導和反饋，其主要目的是使學生認識到自己的課堂表現和行為的性質、結果以及明確未來學習中需要改進的方向[8]。因此，即時評價教學模式既是一種教學評價形式[9]，也是教師在課堂中發現問題、解決問題的有效方式，更是調整學生學習節奏和學習方向的一種具體措施[10-11]。

結構動力學課程的目的是讓學生進一步了解飛行結構對于動載荷的響應[12]，掌握飛機結構振動特性的基本理論和分析方法，為學生將來開展飛行器結構的設計和研究奠定基礎。OBE 理念與以往注重過程、忽視結果的教學導向不同，其主張課程圍繞學生對飛行器結構動力學的學習成果組織教學，能更好地適應航空航天領域對高素質應用型人才的需求。通過將結構動力學課程、即時評價教學模式與學生的學習目標相結合，提出改進結構動力學課程即時評價的方法，將OBE 理念與即時評價教學模式更好地運用到教學活動中。

1 基于OBE 理念的即時評價教學模式的現狀

通過深入課堂進行調研，發現在結構動力學課程的教學過程中，即時評價存在一些問題，主要體現在以下三個方面。

1.1 即時評價空洞模糊，忽視評價原因的反饋

由于OBE 理念在課堂教學中的滲透不到位，教師評價時信息反饋不及時，課堂氣氛不活躍，導致課堂教學有效性缺失。教師在即時評價過程中往往僅給予學生“回答很好”“不錯”“很好”等空洞模糊的最終評價，但是究竟“好在哪里”“如何不錯”，教師往往卻不做解答。這樣會使學生產生評價模糊的感覺，難以從即時評價中獲得知識。

1.2 即時評價流于形式，未能促使學生有效思考

教師在即時評價過程中容易出現形式化問題。教師有時只是為了增加即時評價環節，忽視了即時評價的表現形式，導致未能激發學生主動思考，設置的問題很簡單，并沒有突出本節課的重點、難點。流于形式的即時評價不利于課堂教學成果的提升，也不能培養學生深入思考問題的能力，并且部分學生的課堂參與性差，課堂教學效果差。

1.3 即時評價缺乏策略，忽視評價過程

目前，對于即時評價教學模式的構建仍缺乏學科理論支撐，評價標準有待完善，實施策略有待提高。對于結構動力學課程，教師應及時掌握學生對先修知識掌握和理解的程度，如牛頓-萊布尼茲求導法則、常/偏微分方程求解方法、傅里葉級數展開方法、系統動能/勢能求解方法和轉動慣量求解方法等。但是部分教師在開展即時評價時并未采取有效的策略，評價過程不系統、不合理，影響了實施效果。

2 基于OBE 理念的結構動力學課程即時評價教學模式

基于OBE 理念，以飛行器設計與工程專業開設的結構動力學課程為研究對象，開展基于OBE 理念的結構動力學課程即時評價教學模式的研究與實踐。

2.1 公共基礎課融入結構動力學課程矩陣

2.1.1 體現OBE 理念下結構動力學課程的獨特性

結構動力學課程矩陣的構建是將所授知識有機統一，將分散的課程整合成一個知識體系或專業體系。結構動力學課程具有多學科交叉的應用技術學科特征，該課程的目的是讓學生進一步了解飛行結構對于動載荷的響應，掌握飛行器結構振動的產生的原因和危害，掌握飛機結構振動特性的基本理論和分析方法，確定調整結構振動特性的方案，為學生將來開展飛行器結構的設計和研究奠定基礎。

2.1.2 公共基礎課融入結構動力學課程矩陣

對于結構動力學課程，教師應及時掌握學生對先修公共基礎課掌握和理解的程度，將公共基礎課中的數學、力學和思政教育知識點與結構動力學課程中的重點、難點相結合，共同構成結構動力學課程矩陣。該課程矩陣主要包括：將牛頓-萊布尼茲求導法則和泰勒展開式與基本形式的朗格朗日方程相結合；將傅里葉級數展開方法和拉普拉斯變換與結構時域分析和頻域分析相結合；將矩陣求解與系統固有頻率求解相結合；將動力學和運動學與離散系統的振動方程相結合；將一點的應力狀態與連續彈性體系的振動相結合；將結構動力學的學習過程與弘揚錢學森、鄧稼先等老一輩科學家的鉆研精神相結合等。

2.2 結構動力學課程知識體系整合與建構

2.2.1 教學對象的比較與分析

結構動力學課程應充分考慮飛行器設計與工程專業學生的生源情況和學習特質，要考慮飛行器設計與工程專業學生對已修專業課程的學習效果。課程計劃、課程大綱和培養計劃都要按照飛行器設計與工程專業的培養方案設置，對于重點、難點知識做到各有側重和融會貫通，教師在教學過程中應結合課程特點，基于OBE 理念因材施教。結構動力學要求學生課前具有良好的理論力學、材料力學、飛行器結構力學、高等數學、線性代數、復變函數與積分變換課程的基礎。由于飛行器結構設計和飛行器總體設計等專業課程還未開設，學生對課程內容中涉及連續彈性體系的振動等知識的理解存在難度，對于軸向力對梁橫向振動的影響、剪切變形和轉動慣量對固有頻率影響等知識點較難理解；由于大部分工科專業未安排泛函數和變分法課程，學生對課程中的勒讓德變換、哈密頓原理等知識點的理解存在難度。因此，在開展相關課程內容時，應予以強化和補充。

2.2.2 教學目標的確定與實踐

明確的教學目標不僅有利于教師全面系統地進行教學設計和課堂教學，而且有利于提升學生的學習積極性和互動能力[13]。結構動力學課程的教學目標包括：知識目標，學生需要明確學習該課程的目的與任務，理解結構動力學的基本特性；能力目標，學生根據結構動力學的基本研究方法，將實際的工程問題進行力學建模，繼而建立微分形式的運動控制方程，最后求解該運動控制方程；情意目標，通過融合課程思政元素和人生規劃，樹立愛國主義情懷和個人遠大理想；價值目標，基于學生自身的發展可適當增加關于如何進行職業規劃的教學內容。

2.2.3 教學策略的設計與實現

教學策略是教學方式、教學過程和教學目的的有機統一[14]。結構動力學課程采用“課堂講授+大作業”的教學方式。“課堂講授”要求教師合理選擇理論教學內容，如拉格朗日方程和哈密頓理論的建立；以結構動力學知識體系為基礎的教學策略構建，如構建泰勒展開式和拉普拉斯變換等數學知識與結構動力學理論的相互關系；注意結構動力學與后續專業課程的銜接，如動力學方程建立方法在飛行器總體設計中的應用。“大作業”是學生針對自己感興趣的方向提煉出一個結構動力學問題，建立結構動力學模型，主要考查學生運用課程知識獨立提煉問題和計算問題的能力。

3 結構動力學課程中即時評價教學模式實踐

3.1 細化課程教學過程，完善教學實施方案

基于OBE 理念，教師采取以學生為中心的教學策略，可細化結構動力學課程教學內容，完善結構動力學課程的教學實施方案。為更好地實現教學目標，根據課程內容的遞進關系與本質特點，教師可以將教學模塊分解為重點、難點和工程應用點。在結構動力學課程具體教學過程中，需要采用即時評價教學模式，隨時調研師生在課堂中交流和實踐的效果。從教師層面，分析教師在課堂中對即時性評價的認知情況、實踐效果和改進意見等；從學生層面，分析學生在課堂中對即時性評價的實際感知、反饋效能和整體發展等。

3.2 強化設計實踐訓練，提升設計創新能力

OBE 教學理念下的教學方式對結構動力學的授課提出了新的挑戰，教師不僅需要在課堂上講解相關理論和知識點，而且要注重講授知識點與工程實踐的關聯。以學生為中心的教學理念也要求學生在課上、課下都要融入結構動力學的學習和實踐。結構動力學課程的理論講授是學生進行工程實踐的指導思想和前提條件。學生可以在工程實踐中發現結構動力學問題，并在教師指導下開展具有針對性的結構動力學訓練，經過大量、反復的動力學模型提煉和計算加深對結構振動規律的理解，培養運用課程知識獨立提煉和解決問題的能力。設計實踐訓練教學模式既能增強學生運用知識解決問題和創新的能力，又能提高學生在提煉和計算問題過程中的自信心。

3.3 優化課程考核方式，綜合評估考評方式

OBE 教學理念下的教學方式非常注重學生的學習效果，結構動力學課程的教學過程和考評方式都能體現學生獲得的學習效果。通過采用問卷調查和實際訪談等形式對學生在課程中的意見反饋和學習效果進行總結，對收集到的信息進行整理研究，通過質性分析發現教師在課程即時評價中存在的問題。對學生的課程學習活動進行觀察和記錄，通過量化分析總結教師和學生在即時評價中存在的問題、挖掘問題產生的本質原因并提出優化策略。此外，結構動力學課程通過課堂互動交流、階段性作業平時成績、動力學問題大作業和期末考試綜合評定成績。

3.4 促進跨學科融合，挖掘課程思政內涵

結構動力學課程教學需要培養學生掌握結構動力學方程的建立方式，還需要培養學生跨學科交叉融合理念，愛國主義情懷、人文主義精神和社會責任擔當[15-16]，使學生為將來成為一名“航空航天人”感到驕傲和自豪。學生在學習過程中要將國家需求和個人理想相結合。

4 結束語

新一輪的大學課程改革強調了評價體系在評價架構、評價功能、評價管理、體系開發等方面的具體要求，為教師的教學行為提供了具體指導。以學生的學習產出為關注點，對結構動力學課程中應用即時評價教學模式進行深入剖析和實踐。將公共基礎課中的數學、力學和思政教育知識點與結構動力學課程中的重點和難點相結合，通過解構課程教學內容，完善教學實施方案；強化設計實踐訓練，提升設計創新能力；改進課程考核方法，科學評估學生成績；促進跨學科融合，挖掘課程思政內涵，培養具有創新和跨學科交叉融合能力的高素質復合型人才。