新工科下路桥专业实践类课程OBE教学模式研究★

雷虎军，林上顺，王文平

(福建工程学院土木工程学院，福建 福州 350118)

随着科技的进步，传统的土木工程行业也面临新技术、新工艺、新产品的强烈冲击，新工科建设在这种背景下应运而生[1-4]。在新工科建设的大环境下，各行各业都面临前所未有的挑战与机遇，如何培养符合新时代土木工程行业需求的工程技术人才是我们面临的主要任务[5-7]。

道路桥梁与渡河工程专业(简称路桥工程专业)属国家特设专业，是土木工程专业的重要分支之一，它具有土木工程的所有属性，都对学生的实践能力要求极高。因此，实践类课程教学在路桥工程专业人才的培养体系中发挥着举足轻重的作用。此外，我校属应用型本科高校，尤其注重学生实践能力的培养，这是我校的特色和优势。福建工程学院从2016年开始招收路桥工程专业学生，其培养目标为“培养适应社会需要，具备道路与桥梁设计、施工、养护、管理等方面知识及相关研究能力的应用型高级专门人才”，并以“应用型高级专门人才培养”作为我们的特色和优势。因此，根据培养目标我们设置了各式各样的实践类课程，在最新的2018版路桥工程专业培养方案中实践类课程的学分数达39.5个，占总学分的30.8%。实践类课程学分多、占比大、任务重，其教学效果好坏是其培养目标能否达成的关键。然而，对于路桥工程专业的实践类课程，目前我们仍沿用传统的教学模式，以老师授课、学生被动听课为主。传统的教育理念更新缓慢、教学模式单一、教学内容陈旧、教学方法落后，使得课程的教学效果不佳，学生学而不用、动手能力差、业务生疏，到工程单位后无法体现我校应用型本科高校人才培养的特色和优势。

因此，在新工科背景下，对传统的路桥工程专业实践类课程进行综合改革，研究新的教学模式迫在眉睫，这也是推进路桥工程专业新工科建设的必由之路[8-10]。以成果产出为导向的OBE(Outcome-Based Education)教育理念为路桥工程专业实践类课程的教学模式改革提供了新思路，本文的研究成果可为同类高校路桥工程专业的实践类课程教学提供参考，推动应用型高校路桥工程专业的新工科建设。

1 OBE教育理念

成果导向教育简称OBE，它是一种教育理念，更是一种思维方式。OBE最早源于美国，由Spady提出[11-13]，经过近10年的发展已具有完备的理论体系，目前美国工程教育认证协会已全部接受OBE理念，并将其贯穿于工程教育认证标准的始终。我国于2013年6月正式被纳入“华盛顿协议”，用OBE理念引导工程教育改革对于提升我国当前的工程教育水平具有重要意义。

OBE主要强调4个基本问题：我们想让学生取得什么学习成果、我们为什么要让学生取得这样的学习成果、我们如何有效地帮助学生取得这些学习成果以及我们如何知道学生已经取得了这些学习成果。这4个基本问题实际上是在表达：学什么、为什么学、怎么学和学得怎么样，并且所有内容都以学生为中心，以成果为导向。成果导向教育强调的是理解而非机械性的记忆，更加突出创造性思维能力、分析与综合能力、策划与组织能力等高阶能力的培养。当前，在新工科背景下如何将OBE理念与实践类课程教学深度融合，形成新的教学模式，提升实践类课程的教学效果，是培养新时代应用型高级专门人才的关键[14-17]。

2 基于OBE理念的教学模式探索

OBE的核心是以学生为中心,重在成果产出。因此，针对实践类课程实施OBE教育的关键步骤可归纳为：确定学习成果、构建课程体系、确定教学策略、自我参照评价。本文据此以路桥工程新工科建设为切入点，针对路桥工程实践类课程提出明确的OBE教学模式改革方法，即：基于OBE理念确定教学目标，在此基础上通过调研重大工程项目进行课程内容改革、研究新的教学方法、构建多维评价指标和评价体系，建立路桥专业实践类课程的OBE教学模式。

以我校路桥工程专业的典型实践类课程《路桥工程工艺技能训练》为例，探讨基于OBE理念的课程目标、课程内容、教学方法和多维评价体系的确定方法，具体实施流程如图1所示。

2.1 课程目标

根据我校路桥工程专业培养方案(2018版)，《路桥工程工艺技能训练》是在大三下学期开设的实践类课程，共2个学分。在此之前，学生已完成混凝土结构设计原理、钢及组合结构设计原理、路基路面工程、桥梁工程、钢桥等专业基础课和专业课的学习，已掌握一定的道路和桥梁专业知识。《路桥工程工艺技能训练》原有的课程目标为：

1)在实践中正确理解和掌握桥梁和道路施工的流程、方法、技术、质量要求。

2)了解道路和桥梁的施工工艺，熟悉常用施工机械的使用要求和方法，培养学生的动手能力、实践能力、解决实际问题的能力。

3)增强劳动观念，培养吃苦耐劳、团结互助、勇于进取的良好作风和思想品德。

原有的课程目标可能存在以下问题：学生的学习目标不够明确，学习成果不够具体，不利于课程目标的达成。《路桥工程工艺技能训练》只是路桥工程专业培养方案中众多实践环节的一环，而对于学生实践能力的培养，它是一个系统工程，需考虑所有实践类课程的综合效果。因此，在确定该课程的课程目标前，首先应确定路桥工程专业人才培养的基本目标，在此基础上明确该课程对基本目标的支撑作用，从而有针对性地提出课程目标。

我校属应用型本科高校，培养应用型高级专业人才是我们的基本任务。据此，采用反向思维法，以当前的新工科建设为背景，对在校学生、校友、专业老师以及用人单位等进行跟踪调研，充分考虑各类目标人群对路桥工程专业培养目标的关注点，提出了我校路桥工程专业人才培养的基本目标：培养适应社会现代化建设需要，具有正确的世界观、人生观、价值观和良好政治思想品质，具有较好基础理论、较宽专业知识、较强实践能力与创新能力和一定国际视野的面向未来的高素质专门人才。因此，《路桥工程工艺技能训练》应对培养目标中的实践能力和创新能力起支撑作用，其课程内容应具有一定的前瞻性，以便培养学生的国际视野。

此外，根据路桥工程专业培养方案(2018版)，在《路桥工程工艺技能训练》之前，除了各个理论课程配套的课程设计外，并没有开设其他综合类的实践课程。因此，《路桥工程工艺技能训练》的课程目标还应立足于培养学生的综合能力。在此基础上，提出了《路桥工程工艺技能训练》的课程目标，见表1。

表1 课程目标

通过对比原有课程目标和新的课程目标可以发现：新的课程目标对于课程学习成果的展示更为具体，更加符合OBE的教育理念。由此可见，基于OBE教育理念调整培养目标，明确实践课程对培养目标的支撑作用，在此基础上重构课程目标的方法是可行的。

2.2 课程内容

新工科建设的核心是“新”。对于实践类课程，其最终目的是培养学生的实践能力和创新意识，因此其课程内容应紧密联系工程实际，让当前行业的主流技术走进课堂，将实际工程与课程教学紧密联系，最大化提升课程的内容质量。在新工科背景下，实践类课程的教学内容确定流程如下：

1)通过查阅资料、走访调研行业重大工程项目，总结路桥工程行业目前采用的新技术、新产品和新工艺。

2)根据总结的新技术、新产品和新工艺设计调查问卷，有针对性地进行行业专家、工程建设人员、工程管理人员和工程设计人员的摸底调查，得到行业需求最高的新技术和新工艺。

3)根据调查结果，紧密结合课程目标，重新制定实践类课程的教学大纲。在教学大纲的制定过程中，注重学生创新意识的培养，细化教学目标，明确教学目标对学生毕业要求的支撑关系，将OBE理念与课程教学大纲深度融合。

对于路桥行业，当前我国正在建设一大批重大工程，例如：深中(深圳市—中山市)通道、川藏(四川省—西藏)铁路、福厦(福州—厦门)高铁等。深中通道是一个桥-岛-隧-地下互通的超级集群工程，其中桥梁全长16.9 km，工程难度之大、技术之复杂世界罕见；川藏铁路东起成都、西至拉萨，地形高差大、地质复杂，是我国进藏的第二条铁路，建设过程中面临季节性冻土、高原缺氧、生态环保等世界级难题；福厦高铁是福建省内第一条时速350 km/h的高速铁路，也是沿海高速铁路通道的重要组成部分，在建设中面临复杂的海洋环境和季节性台风，尤其是跨海高铁桥梁的修建极具挑战。

通过调查发现：“装配式”“无损检测”“智能材料”是目前路桥工程行业的主题词。在复杂环境下，装配式结构能够通过工厂化预制-现场拼装实现快速施工,减小恶劣环境的影响；“无损检测”可以构建结构的健康监测系统，实时监测结构的运营状态；“智能材料”可用于特殊路段，形成具有特殊功能的新型路面结构。据此，我们以《路桥工程工艺技能训练》为例，设计了三项课程内容，见表2。

表2 课程内容

具体而言：课程内容1，可以培养学生的动手能力，熟悉装配式结构的施工流程、连接构造和静力行为；课程内容2，学生可以进行无损检测实验，培养其分析与综合能力；课程内容3，可以开拓学生的创新思维，培养学生解决实际问题的能力。由此可见，对于实践类课程，通过对标行业需求来重构课程内容是实现路桥行业关键性技术与课堂教学内容深度融合的有效途径。

2.3 教学方法

对于实践类课程，其核心目的是培养学生的动手能力、综合能力和创新思维，其中教学方法是教学效果好坏的关键。传统的教学模式主要以老师讲解、学生动手操作为主，实际上是一种被动学习，学生可能存在理解不深入、操作不熟练、惯性思维等一系列问题，如何改变这一现状、研究新的教学方法、提升实践类课程的教学质量是培养应用型高级专门人才的关键。

OBE理念强调以学生为中心，据此我们提出将实践类课程的教学分为3个阶段：虚拟仿真、现场实验和课后展示。首先，充分借助我校的国家级虚拟仿真实验平台(http://tmxnfz.fjut.edu.cn/)，在课前通过虚拟仿真实验，让学生深入了解实验原理、熟悉实验过程、创新实验方法，将学生被动学习变为主动学习。在此基础上，进行现场实验，让每位同学自主进行实验操作，掌握实验方法，分析实验数据，撰写实验报告。最后进行课后展示，让学生根据实验内容分阶段制作PPT，展示实验成果，阐明其知识应用和创新性，总结心得体会，从而实现“虚拟仿真”+“现场实验”+“课后展示”的混合式教学。这种方法让实践类课程的教学更加生动、灵活，并实现了虚拟仿真与现场实验的深度融合，更容易达到课程的学习目标。基于虚实深度融合的实践类课程教学方法见图2。

具体到《路桥工程工艺技能训练》课程，要实现虚实深度融合的课程教学，首先应根据课程内容开发合适的虚拟仿真项目，并将其植入虚拟仿真平台。在此基础上设计现场实验，现场实验应充分考虑学生的自主性，围绕课程目标让学生自主开展实验，全面培养学生的动手能力、综合能力和创新思维，提升教学效果。

2.4 多维评价体系

评价指标及其评价体系是课程学习的指挥棒，传统的评价指标多以实验操作或实验结果等单一指标进行评价，不能体现学生的学习过程、综合能力和创新能力。在OBE教育理念中，强调多元和梯次评价，更加强调个人的进步而非学生间的比较。据此，我们针对实践类课程提出采用操作水平、知识应用和创新性3个维度来综合评价学生的学习成果，并根据教学方法将评价阶段细分为虚拟仿真、现场实验和课后展示3个阶段。以《路桥工程工艺技能训练》课程为例，根据新的教学目标和教学内容，重构了多维评价体系，见表3。

表3 多维评价体系

具体而言，在虚拟仿真阶段，要求学生进行自我评价，充分了解自身的不足，深入了解实验原理，夯实基础；现场实验阶段开展小组成员间的互评，评价他人的同时进行自我反思，加深对实验现象的理解；而课后展示阶段以指导老师的评价为主，让老师能够充分了解学生的学习成果，为改进教学方法、优化课程内容和提高教学质量做准备。对于评价结果，按照评价等级分为3级：A,B和C，并不给定具体的分数，最终成绩综合自评、互评和指导老师评价得出。按照“操作水平”“知识应用”和“创新性”3个维度进行分阶段评价可大大提升学生课程学习的积极性且符合OBE教育理念。

3 改革效果

根据上述改革方法，我们修订了《路桥工程工艺技能训练》的课程目标，重新制定了教学大纲，并在2021年6月，针对我校2018级路桥工程专业54名学生的《路桥工程工艺技能训练》课程采用了新的教学方法和评价体系。总体而言，对于课程的教学质量提升有如下感受：

1)通过增加虚拟仿真实验阶段，学生的参与度更高，将完全的被动学习变成了主动学习，且学生对知识点的理解更加深刻。

2)学生更愿意主动去了解实验原理、摸索实验仪器并进行现场实验，以验证虚拟仿真的实验结果，并能主动分析实验结果的好坏及原因。

3)通过课后展示能够直接了解学生的学习效果，并能培养学生的综合能力，还能直接发现课程教学的瑕疵，并进行持续改进。

由此可见，对于实践类课程，本文的改革思路是可行的，基于OBE的教学模式可大幅提升其教学质量，促进路桥专业新工科人才的培养。

4 结论

面对新工科背景下路桥工程专业实践类课程教学模式亟待更新的问题，基于OBE理念提出了实践类课程教学模式的改革方法，包括课程目标、课程内容、教学方法和多维评价体系，具体如下：

1)以当前的新工科建设为背景，采用反向思维法，对各类目标人群进行走访调研，修订了路桥工程专业的培养目标，在此基础上通过融入OBE理念，重新制定了课程目标。

2)以当前行业的技术需求为切入点，实现了实践类课程的内容重构。对于路桥行业，“装配式”“无损检测”“智能材料”是目前路桥工程行业的主题词。

3)提出了“虚拟仿真”+“现场实验”+“课后展示”的混合式教学方法，实现了虚拟仿真与现场实验的深度融合，能够让学生深入了解实验原理、熟悉实验过程、创新实验方法，将学生被动学习变为主动探索。

4)优化了课程评价体系，提出采用“操作水平”“知识应用”和“创新性”三个维度代替原有的单一维度进行分阶段评价，可大大提高学生的学习积极性。

本文对于实践类课程的OBE教学模式进行了深入研究，其有效性尚需更多时间进行验证，才能进行推广，全面提升实践类课程的教学质量。