基于OBE 理念的理论力学课程考核改革研究

施 峰，刘书云

（贵州工程应用技术学院 矿业学院，贵州 毕节 551700）

一、理论力学OBE 课程考核改革背景

我国于2016 成为《华盛顿协议》这一国际工程教育专业互认协议的正式成员，目前已建立了与该协议要求基本一致的“成果导向”（OBE）模式的认证体系。随着工程教育改革的推进，OBE 模式强调目标达成，以学生产出为中心，重视教育全过程评价反馈并据此持续改进教学过程的教学理念得到越来越广泛的认同。课程是大学教育的基本单元，基于OBE 教育理念的工程教育改革最终落实到具体课程上，触及课程改革的众多方面，其中考核评价具有引领改革方向、落实改革目标并全程反馈改革效果的作用，是基于OBE 教学理念的教学改革的至关重要的环节。作为工科专业培养方案中众多专业课程基础的理论力学，结合具体工科专业情景进行OBE 课程考核改革，对于引领课程改革、推动工科专业全面的工程教育改革具有重要意义。

二、基于OBE 理念的课程考核改革内涵分析

OBE 教学理念是工程教育认证的核心理论之一，起源于上世纪90 年代早期的美国，包括四大方面：泰勒运动、标准参照学习、布鲁姆的掌握学习理论、强调应用能力培养的能力本位的职业教育。随着OBE 教学理念为核心的工程教育改革不断推进，其核心思想依然是以上四个方面。

OBE 教学理念基于泰勒运动，强调教学评价服务于教学目标，根据教学目标反向设计过程性考核。通过全过程的量化考核反馈结果实现教学目标达成情况评价，有别于传统考核模式依靠单次考核做出终结性评价。

OBE 教学理念强调以学生为中心，而学生学习能力存在差异，但这种差异是可以通过适当的学习条件弥补的。后期的学习依赖于前期的学习掌握，为保障下个教学单元学习的成功，要求本教学单元学习后通过考核及时反馈每个学生的差异情况，根据学生们学习成果的差异要及时做针对性的辅导。OBE 教学模式采用的“N+1”考核模式，以学生在整个学习过程中每个教学环节上的成功，确保了整个课程学习的成功，也造成相比传统终结性考核模式考核次数更多。

OBE 强调能力本位，教学成果产出应是学生掌握的能力，并且从标准参照学习思想角度。OBE 强调达标而非竞争，同样十分重视教学过程中学生团队协作能力。能力具有不同的维度和层次。OBE 教学模式基于布鲁姆学习目标分类法，将认知领域能力分为“知识、理解、应用、分析、综合及评价”。为能够考核学生不同能力掌握情况，OBE 考核方式十分丰富，成果评价灵活多变，除了一般定量考核，还大量引入质性的考核。

三、理论力学课程考核现状分析

（一）理论力学课程特点分析

课程内容与课程难度。理论力学课程内容主要包括静力学、运动学和动力学三大部分。传统上，理论力学重视知识体系的完整性，近年来一些专业根据自身专业特点及所在高校定位，对教学内容进行裁剪，并调整各部分的课时比例，一定程度上是以课程内容的连续与完整性为代价的。课程依赖前期理论性较强的课程，本身理论性较高：建立在少数几个牛顿公理之上，虽然包含少量物理现象的解释，但理论力学主要任务并不是引导学生对基本物理定理的入门，要求学生已经学习过大学物理，具有一定的力学基础知识。并且所研究的模型并不总能用简单的数学表达，多数理论力学问题的分析还需要借助高等数学知识，因此还要求学生具有一定的数学能力。课时大幅裁剪及课程本身较强理论性的特点，造成理论力学课程的难度偏高。

课程应用性与学习体验。不同于专业课，理论力学不直接面向工程应用，不直接解决具体问题。具体工程对象要经过专业知识分解，提取出的抽象力学模型才是理论力学的研究对象。本身理论性较强的特点和理论力学研究对象的抽象造成了传统上理论力学重视抽象概念的讲解和理论教学，使得学生在学习过程中觉得难学且课程无用，学生学习体验差，学习主动性不强。结果是学生对课程的掌握情况不理想，课程本身对后续课程支撑的针对性也不突出。

随着整个电力系统发生翻天覆地的变化，电力网络也朝着大规模、大容量、高复杂度的方向发展，使电力网络的控制变得更加复杂，同时环境问题和能源问题日益突出，微电网和各类分布式能源系统成为未来电力系统发展大趋势。而电力电子变压器迎合了现代电网转型对电气设备智能化的要求，以可靠、经济、高效、环境友好和使用安全为目标，为电力网络的发展提供了蓝图。

随着社会发展，对工科专业人才实践能力的需要越来越明确，传统理论力学课程秉持重视知识灌输的传统教学理念与当今工程教育改革方向渐行渐远。传统知识本位教学理念指导下的考核方式同样落后于工程教育考核改革趋势，考核效果对工科专业培养目标的支撑不理想。

（二）理论力学考核现状分析

学生学习效果的好坏需采用具体学习效果评价方法度量，不准确的评价标尺得不到准确的结果，错误的评价标尺将导致错误的结果，科学合理的评价方法对于准确反馈学生学习成果以及教师制定因地制宜的教学方案具有重要意义。课程考核的目的一方面检验学生在课程完结后学习成果达成情况，更重要的是在整个教学过程中为教师教学和学生学习提供及时反馈。理论力学课程内容连续性强，新课强依赖于上次课内容，要求对教学效果的连续监控。在教学实施过程中，老师需要根据学生的学习效果的反馈及时调整教学计划，学生也需要检查自己的学习成果，获得成就并发现问题，不断改进。目前理论力学的课程考核存在的主要问题包括以下几个方面。

1.课程及考核内容上还是以知识掌握为重点

在课程及考核内容的重点上，相比其他专业课程，课程内容本身理论性强的特点及课程研究的问题远离具体的工程应用的特点造成传统教育理念的理论力学考核目标更加重视考核学生对教材各部分知识的掌握。通过此类考核得出的评价结论与工程教育改革以学生能力培养为核心的教学目标存在偏差。教师以此判断学生学习是否合格，偏离了工程教育改革方向；学生以简单的知识累积评价通过课程学习自己获得的能力，易造成个人能力的误判。提高课程的专业结合度是目前采取的主要改进手段。例如，王士龙等结合土木专业需求，认为在教学及考核内容上要增加与土木工程核心内容关联性较强的静力学内容比例，弱化运动学与动力学部分内容。张立勇等针对应用型本科学时缩短、强调工程应用能力培养等实际情况，增加课程及考核工程案例的比重，通过工程案例来掌握和巩固定理的应用。

2.现有考核方式较为单一

考核方式服务于考核目标并应匹配考核重点，对课程起引导作用。传统理论力学课程的教学目标以知识掌握情况的考查为核心思想，课程考核形式以适合于知识考核的卷面考试为主，课程全过程包括形成性考核和终结性考核。形成性考核包括：课前考核、课中提问、课后作业等，一定程度上能够及时反馈学生学习效果以供学生查漏补缺，并支持老师根据学生知识的掌握情况及时更新进度计划，起到了教学反馈作用；终结性考核包括中期测试，期末考试，主要体现了考核的评价作用。实际上，理论力学课程不应是简单地灌输知识，更重要的是培养学生利用所学课程解决实际问题的能力。课程学习获得的能力是多角度多层次，单一卷面考试不适用学生综合能力的考核评价，并且影响课程的学习体验，降低学生学习积极性。一些新型的教学模式，如MOOC、微课、翻转课程等和强调能力掌握的相对质性的考核模式，如项目案例分析考核、研讨式考核、虚拟仿真实验等逐渐引入到理论力学教学及考核设计中，尝试建立学生综合能力获得情况的全过程、多维度、多层次的考核体系。

3.现有试题编制及评分方案过于单一

授课、试卷编制、考核评分间较强的关联性决定了实际操作过程中，三项工作往往是同一人负责。为减少授课、出题、评分集中的弊端，提高考核结果的客观公正性，试题库建设和教考分离制度是未来考核改革的重要方向；评分标准及考核内容由试卷编制者基于教学目标的分解和教学内容的比例确定，受到编制者经验、心理变化等主观因素影响较高。为规范命题过程，常借助一些标准化的命题工具，其中双向细目表最为常用。双向细目表明确了考试内容与考核目标的对应关系，具有较高的内容效度，但存在目标范围窄、命题考虑因素不全面、命题缺乏整体规划性等问题，目前已经出现了一些改进的标准测试设计框架；针对引入的质性考核方式，如案例分析式考核、研讨式考核、虚拟仿真实验等难以直接精确评价的考核方式，常采用量表法评分法。但以客观题为主的卷面考试依然是理论力学的主要考核方式。卷面考试形式的理论力学试题以客观题为主，作图、推理、计算一类的综合题也有标准的判分依据。客观题的好处是因此模糊性小，客观度高，评分相对容易。理论力学重视培养工程问题规范化的解题过程，解答过程的标准化是其教学目标之一，客观题为主的考核方式在培养学生标准化的问题分析及解决思路方面具有积极作用。不利的一面是理论力学问题的解决方法不止一种，过于程式化的僵硬考核方式和单一标准答案将打击学生学习的主动性，不利于学生发散思维和创新能力的培养。

四、基于OBE 的理论力学课程考核改革措施

（一）明确课程考核改革的目标

通过考核改革引领课程改革，提高培养方案后续专业课程支撑度，并基于OBE 反向设计正向实施的教学理念，对标毕业要求指标体系，通过提高课程与毕业要求指标体系的关联性和课程的学习评价达成度两方面增加对采矿专业毕业要求中工程应用能力指标的支撑度。

（二）增加采矿专业情景并优化考核内容比例，以提高对培养方案后续专业课程支撑度

对理论力学强依赖的采矿专业后续课程包括：材料力学、矿山机械设备、矿山压力与岩层控制等，主要依赖于理论力学静力学和运动学部分。弱依赖后续课程的包括流体力学，矿井通风与安全等，主要依赖于理论力学动力学部分。为体现出更强的专业应用性并为顺利衔接这些后续课程提供强支撑，在课程考核中提前引入相关课程的情境，引导学生带着问题学习理论力学，打破理论力学课程“难学且无用”的现状，提高学生的学习动力。

限于理论力学课程内容多、课时少的现状，为更好支撑后续课程，需要根据支撑课程在培养方案中的权重、支撑课程对理论力学课程相关内容需求的强弱，在课时资源有限的情况下有的放矢。在分析采矿专业培养方案后，最终确定将静力学确定为理论力学考核评价的重点，运动学次之。

（三）强化专业情景与理论力学课程有机结合度，提高毕业要求中工程应用能力指标的支撑度

采矿专业毕业要求12 项指标包括：工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理及终身学习。尽管可以通过改变考核的重点调整课程对各指标的支撑关系，但主要支撑指标是相对固定的。理论力学对于前两个指标支撑较强，即工程知识、问题分析，提高理论力学的工程化水平主要着力于这两个指标。工程知识指掌握数学、自然科学及工程基础知识。掌握矿山地质、采矿、机电、通风、安全等有关的专业知识，了解本专业发展现状和趋势，能够应用其理论和方法解决采矿复杂工程问题。问题分析能力指能够应用数学、自然科学以及采矿工程科学的基本原理，通过文献检索、实验、试验、工程推理、工程经验提炼等方法，识别、表达、分析复杂工程问题，以获得有效结论。

理论力学对指标1 的贡献主要是提供采矿工程所需的基本理论力学知识，对指标2 贡献主要体现在培养学生的工程应用能力。相比于指标1 的知识掌握要求，能力掌握要求的指标2 对学生学习达成度提出了更高要求。课程考核评价中不光要在量上引入采矿专业的工程实际情景，更重要的是在质上提升理论力学课程与采矿专业情景的有机结合度。例如，提高卷面形式考核中专业相关的综合题的比例并提高综合题的采矿专业实用性、提供典型采矿专业理论力学问题的案例并要求学生自主提取和分析解决抽象理论力学模型，从而切实考核学生利用理论力学解决采矿相关实际问题的能力。

（四）强化全过程考核评价，突出工程应用能力的考核

课程全过程采用“N+1”考核模式，重视课前考核、课中提问、课后作业等形成性考核，以实现对学生学习掌握情况的全程考核反馈。

以课前考核的形式布置新课预习任务，督促和引导学生自主学习和熟悉新内容，并通过课前考核结果掌握学生对新课的准备情况。课前考核相当于开卷考试，只不过基于学生对新内容不熟悉的现实情况，课前考核以核心概念的导入为主，而不应包括过多的具体细节，这为客观题的采用提供了有利条件。可以基于雨课堂等网络平台的在线考试系统实现课前考核，充分利用客观题自动化判分功能实现学生考核评价全覆盖及自动学情分析。

理论力学理论性较强决定了传统的课堂讲授具有不可替代作用。课堂讲授的课中考核形式主要是随堂提问，用于调动学生课堂积极性并根据部分典型学生的问题回答情况，调整教学进度。为锻炼并考核学生的工程应用能力，还可引入项目汇报形式的课中考核。由于课中考核以质性评价为主，因此适合采用量表评价法。

课后考核帮助学生巩固课堂学习成果，帮助教师评价学生阶段性的学习掌握情况。相比课前考核的重视概念，课后考核更加重视过程细节。在基本概念掌握基础上，学生需要通过一定程度的模仿与练习来掌握理论力学问题的解题能力。理论力学问题的解题过程既可精细判分也可根据关键步骤链作相对质性的评价，考虑到批阅工作量，为评价全部学生的课后考核情况，采用基于关键步骤链的质性评价方法较为合适。

在静力学、运动学、动力学每一部分结束后进行阶段性考核，目的是在知识掌握的基础上，锻炼和考核学生的工程应用能力。以项目说明书、虚拟仿真或实物模型等形式引入采矿工程具体理论力学问题，学生采用分组合作的形式进行开展问题研究。根据各组所提交的作为阶段性考核成果的项目研究报告及课中考核形式的小组汇报情况鉴定小组的总体表现，给出各个组员的成绩。

（五）推动考核试题库建设，应对OBE 模式的课程考核改革的挑战

相比传统教学模式，OBE 模式的考核频率更高，极大增加了命题及评价的工作量；考核方式更加多样，增加了考核评价的复杂性；目标导向更加明确，要求考核评价更加科学准确。为此，通过建立适应OBE 模式考核特点的理论力学试题库，规范化OBE 课程考核管理，以应对OBE 模式考核改革的挑战。

试题是试题库的主体，每道试题均有一系列属性。试题库建设的关键是确定试题的属性集，主要包括：（1）试题关键词，从题目中抽取，用以区分不同的题目；（2）理论力学知识点，确定题目与课程知识点的对应关系；（3）题型，是否为客观题并有明确答案，或是质性评价，通过量表评价；（4）题目难度，根据知识点和能力考核的难度确定；（5）专业对应专题，确定题目与采矿专业后续课程的对应关系；（6）课程教学目标的贡献，对于理论力学两个教学目标，即知识目标和应用能力目标的贡献度，分为强贡献和弱贡献。

根据考核的侧重点不同，通过一定的组卷算法将从试题库中抽取合适的试题集，组合成一份满足偏重点、难度、重复率等要求的考核。考核对课程目标的设计目标达成度可通过将各题的目标贡献度依分配的权重加权求和得到。考核的实际目标达成度，即具体某次考核所反映的学生对于毕业目标的达成情况，由设计目标达成度乘以学生考核结果与考核总分之比得到。

在整个教学过程中，试题库建设为卷面考试、课堂提问、项目汇报等不同类型考核的设计与管理提供了统一平台，极大方便了老师的出题和学生课程学习目标达成度的分析，有利于老师应用考核评价结果对教学过程不断改进。

五、结束语

从OBE 理念四大源头出发，分析了基于OBE 理念的课程考核的内涵。基于理论力学课程特点，概括了目前理论力学考核的主要问题包括课程及内容上还是以知识掌握为重点，与以学生能力培养为核心的工程教育改革的目标存在偏差；考核方式较为单一，还是以卷面考核为主，难以考核学生的综合应用能力；试题编制及评分方案较简单，不能适应OBE 理念对课程考核的更高要求。提出将增强对后续课程的支撑度和对毕业要求“工程应用能力”指标的支撑度作为考核改革目标。采取的主要措施包括通过增加采矿专业情景并优化考核内容比例，以提高对培养方案后续专业课程支撑度；通过强化专业情景与理论力学课程有机结合度，提高毕业要求中工程应用能力指标的支撑度；通过强化全过程考核评价及突出工程应用能力的考核，实现学生学习掌握情况的全程反馈；并通过考核试题库建设规范化整个考核过程。