基于OBE理念的土力学课程教学创新设计与实践★

李巨文，孟凡超，王 伟

(防灾科技学院，河北 三河 065201)

成果导向教育(Outcome Based Education，简称OBE)是指以学生的学习成果(Learning outcomes)为导向的教育理念，认为教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果[1-2]。基于OBE理念下的课程教学创新，不仅是通过专业认证的基础，更是提升人才培养质量的有效途径[3-5]。

土力学是土木工程类、地质工程类等专业开设的一门专业基础必修课程，由于土力学具有研究对象复杂性、依托多学科交叉、应用理论的多样、学科体系不成熟、工程应用实践性强等特点，学生学习具有一定的难度。因此，在课程教学过程中，怎样创新教学设计，如何确定合适的教学策略，以上问题为导向，课程组开展了广泛调研和实践工作，基于OBE理念，优化教学目标、重构教学内容、搭建教学组织、改革考核评价方式等，使课程教学效果和质量有了明显提升。

1 重塑教学理念及思路，培养应用型人才

土力学教学坚持“1+1+4”的教学理念，即以学生发展为中心，提升质量为核心，强化理论与实践结合、强化智慧教学应用、强化考核模式转变、强化“课程思政”育人。

1)基于成果导向、“两性一度”标杆，重构教学内容、改革传统教学模式、优化考核评价体系，坚持育才与育人相统一，强化“课程思政”育人，熔铸课程高阶性、突出创新性、提升挑战度，最终使学生达成高级认知的成果目标。

2)打造智慧教学，积极变革教学策略，打破传统教学的时空壁垒，实现数据分析，精准定位；数据追踪，针对性解决问题；个性定制，精准助学。合理运用现代教学技术和手段，努力提高教学的生动性、趣味性、时空性和实效性，将学生实践与创新能力培养作为课程教学的主要目标。开展线上线下混合式教学，打破传统课堂“满堂灌、单声道”和沉默状态；强化理论与实践结合，引导和启发学生从实际工程中发现问题并应用所学的专业知识分析解决复杂工程问题，提高审辩式思维能力。

2 优化课程教学目标，有效支撑毕业要求

土力学教学目标概括为：立足于应用型本科的办学定位及专业人才培养要求，以立德树人为根本，培养学生具有坚实土力学基础知识和较强的知识迁移能力，能以创造性的思维迎接未来挑战的工程技术人才为目标，通过架构“知识、能力、素质、价值”四维度一体化的高质量课程，使学生能够：

1)学会土的基本物理力学性质、土的变形计算理论、土的抗剪强度理论及稳定性分析方法，习得本学科前沿研究技术和进展。

2)学会土的基本力学性质测试方法及土的力学指标在工程中的选用原则。

3)学会挡土墙土压力、地基承载力和土坡稳定性各类工程问题的分析、计算和设计方法。

4)对于复杂土体工程问题，学会提出问题、分析问题，做出解决问题方案并能最终解决问题。

5)具有良好的职业道德、精益求精的大国工匠精神、科技报国的家国情怀和使命担当精神。

3 重构课程内容，熔铸课程高阶性

依据课程目标要求，精心规划和重构课程内容、加强教学资源和条件建设，为实现教学目标提供条件保障。

1)重构课程内容。课程内容是实现课程目标的载体，对于培养应用型人才来说，课程内容的构建必须注重基础性、突出应用性，其中基础性最为重要。因此，课程内容应根据学科的基本结构和学生将来的发展期望而设计。土力学课程知识点多、公式多、图形图表多，课程内容繁、冗、细、长，现行教材及课程内容不能完全反映最新学科动态，新理论、新技术、新标准引入滞后，必需重构和拓展。要围绕课程基本结构和核心内容开展，即以土的物理性质为基础、有效应力原理为主线、三大理论(渗透理论、变形理论、强度理论)为核心、四大应用(地基变形、土压力、地基承载力、土坡稳定)为重点、土力学试验为手段、素质和能力培养为目标。把握课程内容的知识体系并形成清晰的教学脉络，理清课程的逻辑和基本结构的内在关系，构建精、简、短、实、新的课程体系。简化土力学与已学课程重叠内容，课程中涉及大量的、繁杂的理论公式推导可以简讲或不讲，但公式的适用条件、应用法则必须让学生学会，作为地质载体的土体固有的多相性、碎散性和变异性，导致很难精确，甚至是准确的量化各个指标。正如太沙基说土力学更像是一门艺术，土力学很难有唯一而标准的量化结论，具有很大的不确定性，部分的理论和公式具有一定的适用性，不具有普遍性。例如一维固结理论、太沙基极限承载力、经典朗肯和库仑土压力理论等等都有其一定的前提假定，一旦前提条件发生了改变，结论就不再成立，所以在授课时应特别提醒学生注意这些应用条件。另外，随着科学技术和社会经济的飞速发展，基础设施建设规模和数量急剧增加，土力学学科也不断地出现新理论、新技术，因此，要本着注重基础、突出应用、强化实践、面向发展、提升能力为导向，对教材内容进行整合、优化和重构，适当补充学科前沿知识。

2)教学资源建设。课程组先后建设了基于原创的《土力学》课程网站、虚拟仿真实验(5个)、慕课式微视频(65个)、课堂实录(40个)、雨课件(30个)、试题库(1 500道题)、案例库(100个)等教学资源，拓展和丰富了教学内容、形式和空间，及时将学生关注的网络工程事件、科技创新、大型工程等有机融入教学内容，突出基础性、凸显时代性、强调实践性、打造高阶性，极大地提升了教与学的效率和效果。

3)课程思政资源建设。建立“课程思政”集体教研制，在教学大纲中明确了课程思政教学目标，制定了《土力学课程思政实施方案》，建设了“课程思政”资源库，为实现价值塑造、知识传授和能力培养有机融合、有效统一和相互促进提供条件保障。

4)实践条件建设。要解决岩土工程复杂问题必须贯彻理论与实践结合的原则，学会通过理论指导实践，通过实践佐证理论的基本工作方法，两者相辅相承、缺一不可。为此，通过近年来的一列系投入，学校建成了完备的实践教学体系，即岩土工程实验中心(7个实验室)、土力学实验教学虚拟仿真实验室。除了满足课程内试验教学需求以外，还可满足学生在课程外学习拓展和创新的需求，同时与8家企业建立校企合作育人基地，将理论教学较好地融入实际工程应用中，解决理论与实践脱节问题。

5)教学团队建设。从教师数量、教师学历、教师职称等多个方面不断加强课程教师队伍的建设。根据土力学课程实践性较强的特点，要求授课教师同时具备较高的理论教学水平及丰富的实践能力，提高土力学课程的教学效果和质量。目前，负责《土力学》课堂教学及实践教学的教师共6人，其中教授2人、副教授2人、讲师1人、实验员1人，具有硕士学位以上的教师达66%。

4 实施有效的教学组织，高效达成教学目标

设计实现了理论与实践统一、课内与课外衔接、线上与线下混合、共性与个性兼容的多维度立体化教学。

1)突破传统教学，构建3+3教学组织活动，拓展学生学习途径。土力学的传统教学主要集中于课堂教学，但土力学研究对象具有十分复杂的力学和工程性质，涉及的理论知识抽象分散、系统性差、内容烦琐枯燥，从书本到黑板或屏幕，课堂教学空间严重受限，因此，构建基于工程问题开展理论教学、基于工程环境开展实践认识、基于工程测试开展实操训练三维教学环境和“教室+实验室+工程现场”三维课堂的“3+3”教学组织活动，创设工程情景环境，让学生将课堂所学知识与现实工程环境和问题紧密联系起来，将学生好奇心引入课堂，营造学生积极参与氛围，从而激发学生的学习兴趣，提升课程吸引力，实现课内教学实践化、课外实践教学化，突出教—学—用一体化的培养理念，构建出灵活实用而非惰性的知识，使其神经回路链接更加丰富多元，可以加深学生对课程理论的认识，培养学生探索问题、解决问题和实际应用能力，因此说，土力学实验和现场认知实践教学是对课堂教学的有效充实。

例如，在讲到土的变形模量和地基及承载力确定时用到静载荷试验，教师可直接将课堂搬到工程试验场，就静载试验类型、所用仪器设备、现场试验技术方法、数据处理及资料整理等结合实际讲解。

2)搭建信息技术平台，创新“4+4”的混合式教学模式，提高教学效果。开展以数据驱动的智慧化教学，将信息技术作为认知工具无缝融入教与学的全过程，发挥技术促进学习者深度认知的作用，将动画、现场施工视频、工程图片、土力学模型等在课堂上展示出来，增强了课程的趣味性和形象性。依托雨课堂智慧教学平台，积极构建师与生、生与生、课内与课外、线上与线下“4互动”，课前导学、课中引学、课后助学、全程促学“4手段”质量保障措施的混合式教学模式；牢牢扭住课堂“主战场”，践行以学生为中心的“五星教学法”，聚焦问题激发学生兴趣，创设问题情景，不断设疑发问，针对一个知识点让学生不仅知道是什么，还要知道为什么，更要知道怎么做，精讲多练学会应用、理实结合融会贯通，不仅让学生上“道”，还会悟“道”，提高学生学习兴趣、创新思辨和工程应用能力，目的是将学生的心灵点亮，而不是将学生的大脑灌满。

3)创新实践教学形式，强化理实相统一，深度达成教学目标。为了加强学生动手能力、应用能力，设计形成从基础实验、综合设计性实验、个性化实验向复杂工程问题过渡的递进式实验类型，如图1所示。将教学过程与生产过程无缝对接，实现学生的匠心锻造和品格锤炼，提高解决复杂土力学问题的高级思维。

由师生共同组建了岩土工程创新团队，以教师的科研和大创项目为驱动，创新基于“点”“线”“面”的课外实践教学模式[6-7]，培养学生在继承已有成果的基础上，提炼科学问题、提出新方法、解决新问题的能力，学生在解决一个又一个科学问题的过程中，通过不断反思总结，逐步提高独立思辨、主动实践、协同决策的学习习惯和创新能力。

5 建立多元化学业考核评价体系，提升课程挑战度

土力学课程实施“N+1”(“N”为平时教学过程考核，“1”为期末考试)的考核评价模式，强化过程性评价考核。课程综合成绩评定采用平时成绩(50%)和期末考核(50%)相结合原则，以考核课程目标的达成度，回归教育的本原。考核内容涵盖课程目标，强化过程，评价贯穿全程，多维度考评学生综合能力，适度提升课程挑战度，更加关注学生成长状态，尊重学生发展的差异性以及丰富性，基于大数据实现教-学-评的一致性，如表1所示。

表1 教学考核内容、目标及比例

6 教学改革评价与成效

课程组经过多年的教学创新设计与实践，教学效果显著，极大的提高了教学质量。通过教学效果评价和反馈，学生对课程满意度评价平均97分，说明在教学过程中学生获得了极高的学习体验，也是对教师的师德师风、精湛业务和精彩的课堂正面积极的肯定。

土力学课程近三年学生平均成绩见图2，逐年提高，课程知识能力目标达成度达到了0.8以上，见图3。《土力学》是报考研究生考试的专业课之一，近三年考研学生成绩优良，学生最高考试成绩达到148分、141分、140分。本专业考研率在20%左右，其中不少考入中国矿业大学、成都理工大学、中国地质大学、西南交通大学、中国地质科学院等重点大学和科研院所。

学生参与教师科研和生产实践项目50多项，参加创新创业大赛30多项，本科生参加“2020年第四届全国大学生加筋土挡墙设计大赛”获得三等奖，获得“挑战杯”“互联网+”省级二等奖和三等奖各3项；学生以第一发明人获批实用新型专利3项和撰写中文核心期刊论文3篇，学生综合素质和创新能力得到提升。

督导专家组认为“土力学课程突出以学生为中心的教学设计，教学过程注重培养学生的综合素质能力、创新意识和专业责任感，教师备课充分，课堂教学内容丰富，重点突出，思路清晰，讲解精练透彻，传统教学手段和现代教学技术运用自如，课堂教学效果好”。

2018年麦克思评价报告中《土力学》课程课堂互动满意度100%。许多家用人单位评价我院的毕业生“理论基础扎实，能够运用土力学基本原理解决复杂工程问题，实践和创新能力强，综合素质高”。

7 教学反思及持续改进

通过教学创新和改革，土力学教学取得较丰硕的成果，然而改革不可能一蹴而就，仍存在一定程度的不足，譬如最新工程案例的开放性问题设计不够、学科交叉内容的渗透不足、课后探究性问题的深度和数量设置偏少，这些都将在以后的课程教学改革中加以完善。