基于OBE理念的“土力学”课程教学改革研究

苏志伟，王鹏全 （青海民族大学土木与交通工程学院，青海 西宁 810000）

1 基于成果导向教育理念的“土力学”课程改革的必要性

随着国家对应用型人才标准的提高，大数据人工智能时代的出现及发展，对传统的以教师为主导、满堂灌式的教学模式造成了巨大的冲击，原有的传统教学模式缺失对学生创造力的培养和解决工程实际问题能力的培养，已不适用当今国家对应用型人才的培养需求。“土力学”课程如何适应新时代的应用型人才需求，即更具创新能力、更强实践能力、交叉复合型人才、具有国际竞争力、人文社会科学素养、团队合作与沟通，是亟待解决的问题。

OBE 教育理念被认为是追求卓越教育的正确方向，并被《华盛顿协议》成员所采用，2016 年我国正式成为该协议的成员[1]。2005 年以来，我国开始构建工程教育专业认证体系，2015 年发布了《工程教育认证标准》，开始贯彻实施OBE 教育理念，并将其体现于认证全过程[2]。OBE 教育理念主要关注的问题为以下四点：第一想让学生取得的学习成果是什么？第二为什么要让学生取得这样的学习成果？第三如何有效地帮助学生取得这些学习成果？第四如何知道学生已经取得了这些学习成果？OBE 理念注重于高效的学习方式以及举一反三的能力培养，同时也强调对创造性思维的培养、分析和解决综合性问题能力的培养。因此OBE 理念可以很好地解决“土力学”课程培养中无法高效有力培养学生创造力和解决工程实际问题能力的问题。为此，基于OBE 教育理念，以新时代的应用型人才需求为出发点，对青海民族大学“土力学”课程做出一些调整和尝试，希望能为本校相关专业课程的发展奠定基础，同时为其他相关课程教学改革提供参考[3-4]。

2 建设过程与方法

2.1 构建动态课堂

通过长期实践教学发现在传统教学模式下，学生们普遍存在以下问题：①基础知识扎实，但集成知识解决实际问题的能力弱；②擅长解题式的个人主义，团队合作缺乏训练；③全局观弱缺乏系统性思维，提不出系统化的解决方案；④不善或不敢挑战权威、挑战自我，思辨能力薄弱，口头交流信心不足（大会发言拘谨、表达能力不强）；⑤书面交流能力薄弱，缺乏撰写研究报告、专利、论文的训练。分析其原因，主要是因为以教师为主导的模式通常是对知识点的灌输、习题的讲解，缺少教师与学生之间的互动交流，更是缺乏学生之间的相互交流，教师授课过程中缺少对课程相关前沿内容的讲授，对相关知识点在工程领域中应用更是趋之又少，OBE 理念教育模式下更为关注培养扎实理论基础，提高学生的工程思维能力和创造力，培养学生的工程实战能力和综合工作能力（团队合作、交流与沟通、表达能力等）。

基于上述问题，以OBE 理念为指引，在“土力学”授课过程中，加强师生互动、生生互动，提升学生思、问、答、辩能力。例如在讲授“土的抗剪强度理论-库伦公式”知识点时，首先，让同学们讲讲自己在高中已有所了解的著名物理学家库伦及其著名的电磁学基本定律——库伦定律，加强师生互动、生生互动；其次，在进行直剪实验过程中，以分组、互助、合作模式开展，取用毕业实习场地（即在建的羊曲水电站）实地土样进行抗剪强度实验，并将实验结果与工程所在地实验室实验结果做比对，分析误差及产生的原因，让学生在课堂中接触到工程实践。最后，针对实验过程及结果，结合校级创新创业项目开展演练，提升学生的团队合作能力和科研论文撰写能力。

2.2 “MOOC+学习通”信息化智慧教学技术的植入与利用

互联网时代，MOOC、爱课程、微课、SPOC 等在线学习平台发展越来越迅速，网络课程质量越来越高，获取知识的方式也越来越便捷，教与学的过程已不限于在课堂上完成，在此趋势下，为更好的提高学生创新能力和自主学习能力，在“土力学”教学过程中，课前利用MOOC 和学习通平台，整合推送优质教学资源，满足学生异步学习的需求，同时利用平台功能记录学生个性学习问题并及时接受预习反馈情况。课中教师在学习平台发布教学指令并组织讨论练习，授课过程中聚焦章节重、难点并引导教学，针对学生教学过程中的疑难问题开展答疑，整个学习过程是学生参与互动与讨论。在课后统计学生的线上学习痕迹，对无痕迹和少痕迹学生进行线上和线下督促完成相关教学内容，并将线上学习痕迹作为平时成绩的考核部分，另外通过线上学习平台发布教学评价与互馈，及时了解学生对教学过程中的建议和意见，及时优化改进教学设计。

2.3 植入信息技术，设计线上线下混合式教学模式

为提升教学质量、改善教学效果，培养应用型人才，“土力学”教学分三阶段执行，第一阶段为课前准备阶段，采用线上自习模式，学生通过MOOC 和学习通平台，提前预习老师发布的教学资源，预习内容中设置任务点，方便师生之间互动，针对疑难问题也可在线上留言，进行讨论学习。第二阶段为课堂教学阶段，课堂教学过程中，同样可结合学习通中的强大功能，进行签到、随机抽选学生回答问题等，课堂教学中主要进行重难点讲解、实例案例讲解、组织探究讨论、作业及生成问题讨论、学习成果交流、协作探究与讨论等，第二阶段教学过程中重点加强师生、生生之间的讨论与交流。第三阶段为课后升华阶段，通过线下答疑和线上模式，着重加强学生的知识拓展与创新能力，主要进行实践指导及应用，如大学生创新创业项目的参与及指导，另外做好课后教学效果的反馈工作，针对不足，进行持续改进工作。“框架式”教学模式图如图1所示。

图1 “框架式”教学模式

2.4 开展“框架式”归纳型教学模式

“土力学”中研究的土具备碎散性、天然性和多相性三个特性，力学性质研究基于实践性和理论性，因此理解起来难度较大。为了让同学们更系统的掌握“土力学”内容，在授课过程中开展“框架式”归纳型教学模式，将土的物理力学性质（密度湿度颗粒度结构度）做一次归纳，对土的力学性质（渗透性抗剪性压缩性）做二次归纳，对土的稳定性（渗透稳定性变形稳定性强度稳定性）做三次归纳，拓展学生对土力学问题理解的思路，深化土力学知识的系统性。

2.5 开展“三个模块”多角度、全方位课程实践实训

工程思维能力和创造力、工程实战能力和综合工作能力（团队合作、交流与沟通、表达能力等）是国家应用型人才所需具备的基本素养，高等院校培养人才过程中，对水利水电工程专业学生而言，培养及形成该基本素养是“土力学”课程学习中的重要一环，为让学生具备一定工程思维能力和创造力、工程实战能力和综合工作能力，本课程从课程实验、单元微设计、工程实训三个模块，全方位进行实践实训，课程实验就是开展与工程实际紧密结合的实验，如直剪实验、三轴剪切实验、液塑限实验等，并在实验中采用与本校有实习实践基地的在建工程的土样（如羊曲水电站、茨哈峡水电站），达到提升学生工程实战能力和综合工作能力的目的，单元微设计就是对土渗透性、抗剪性、压缩性结合工程实例进行案例设计，让学生们通过案例设计及求解过程，进一步掌握相关知识点并达到提升工程思维能力和创造力；工程实训就是实践性教学环节，通过在实习基地现场由现场技术人员带领进行观摩学习及现场进行土力学相关的场内实验动手练习，将理论知识运用于实践中，锻炼学生的工程实战能力和综合工作能力，为将来走上工作岗位打下扎实的基础。

2.6 引入注册岩土职业资格证模块教学模式

当前高校“土力学”课程教学中普遍存在课时量压缩但讲授内容不减，课程本身内容繁多、抽象、公式多、图表多，课堂中理论知识部分讲授占据了绝大部分时间，学生了解接触实际工程问题的机会较少，教学枯燥；教学模式较为单一，教学内容迭代更新慢，致使学生学习效果不佳；例题、习题、作业题中多偏于理论公式的应用，与实际工程的应用相关性不大。

注册岩土工程师职业资格证是水利水电工程领域具有权威性的证书之一，注册岩土工程师专业课考试中涉及“土力学”课程的所有知识点，并且考题注重解决工程实际问题。基于教学中面临的上述问题，结合土力学知识点，在教学过程中加入注册岩土工程师考试的相关考题。能够改善教学枯燥问题，提高师生互动、生生互动；也能够根据注册岩土工程师考试大纲，修订现有的培养方案，在教学过程中开拓视野，提高学生解决实际工程问题的能力，培养学生将理论知识应用到实践中的能力[5]。

如某铁路河堤挡土墙，墙背光滑垂直，墙身透水，墙后填料为中砂，墙底为节理很发育的岩石地基。中砂天然和饱和重度分别γ=19kN/m3和ysat=20kN/m³。墙底宽B=3m，与地基的摩擦系数为f=0.5。墙高H=6m，墙体重330kN/m，墙面倾角α=15°，土体主动土压力系数Ka=0.32。试问当河水位h=4m 时，求墙体抗滑安全系数为多少?（不考虑主动土压力增大系数，不计墙前的被动土压力）[6]（2018年案例考试下午第15题）

该题重点考察考生对抗滑稳定系数的理解，同时融入主动土压力计算知识，所以为综合应用题。对该类题进行分析讲解，可以有效地帮助学生复习已有主动土压力计算的相关知识，再结合新学习的抗滑稳定系数计算方法进行解答。

2.7 思政元素的全面融入

2019 年3 月，在学校思想政治理论课教师座谈会上，习近平总书记谈到“要坚持显性教育和隐形教育相统一，挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源，实现全员全方位育人”。2020 年8 月，中办、国办引发《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》，明确提出要全面推进高校课程思政建设。2020年5月28日，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》[7]，全面部署课程思政建设。课程思政不是教学环节中独立的一环，而应当是融入到教学过程中的方方面面，契合的思政元素融入到教学环节中，有助于培养学生的专业使命、四个自信、社会责任、职业规范、专业伦理、工匠精神、奉献精神和水利精神。根据章节内容，设计相应的思政融入元素，如表1所示。

表1 “土力学”教学与思政教育的结合点

3 考评与反馈

高等院校课程期末考评中，评价模式较为单一，通常以期末成绩和平时成绩相构成，平时成绩中多侧重于考勤、平时作业等，此种评价模式偏向于一锤定音，不能完全体现学生的学习过程和成长经历。本次教学改革中，采用多元化考评方式来促进课程目标的达成，期末考核方式包括过程化考核、线上考核与线下考核、有监督考核与无监督考核、学生自评、生生互评、教师评价，其中过程化考核表现为课堂表现、课堂考勤、线上线下答疑参与度、在线任务完成情况（考评占比20%），线上考核与线下考核即为线上测评考试及期末考试（考评占比50%），有监督考核与无监督考核即为课堂练习及测验和课后作业（考评占比15%），学生自评、生生互评、教师评价即为学生自我评分、学生之间互评打分和教师对学生的评价打分（考评占比15%）。

4 结语

基于OBE 理念的教学改革模式契合当前国家对应用型人才的培养需求，以科学问题为导向，项目研究为载体，工程设计为成果，理论知识为基础，在过程中体现思维、素养的教育，为新时代的人才培养打下基础。分类教育、分层教育，建设多目标、多层次的教学资源和教学设计，为个性化教与学提供平台。以此为目标，打造“土力学”金课，建设“金”质的教学资源。