基于OBE理念的问题导向教学法在工程教育中的应用

甄恩泽

摘 要：以工程力学课程为例，探讨了基于OBE（Outcome-Based Education）理念的问题导向教学法在工程教育中的应用。介绍了基于OBE理念的问题导向教学法的基本概念和教学原则，通过实际案例分析，阐述了在工程力学课程中如何应用该教学法，包括问题设计、教学组织和评估方法等方面的实施策略，探讨了在实施过程中可能面临的挑战，提出了应对策略，总结了基于OBE理念的问题导向教学法在工程力学教学中的应用经验和启示，希望对工程教育中力学课程的教学有促进作用。

关键词：OBE理念；问题导向教学法；工程教育；工程力学；课程改革

中图分类号：TB     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.16723198.2023.21.090

0 引言

随着社会的快速发展和工程行业对从业人员专项技能的需求提升，工程教育的育人要求也要为适应科技发展、产业革新做出一定调整。传统的教学模式在培养学生的实际应用能力、团队合作能力和自主学习能力方面存在一定欠缺。以工程力学为例，在建筑类专业本科教学大纲中，工程力学通常作为建筑学、工程造价、城乡规划等专业的必修课，并且在课程中占有重要地位，传统的课堂教学往往以传授理论知识为主，缺乏实际应用和实践环节，学生的兴趣和参与度较低，难以激发学生的创新思维和问题解决能力，无法满足现代工程教育的需求，因此探索一种既能满足工程教育需求，又可有效培养工程人才教学方法。

1 工程力学教学现状

工程力学作为建筑类专业的必修课程，教学过程中存在一些普遍问题，①学科跨度大，该课程是多门力学的融合的科目，学生在学习时需要掌握理论力学、结构力学、材料力学等内容，不同专业的学生对力学的理解和掌握程度存在差异，导致教学难度加大。②抽象性强，工程力学涉及到许多抽象的概念和理论，如力的分解、受力分析、力的平衡等。这些抽象的概念对于学生来说难以理解，需要耗费较多的时间和精力。③缺乏实际应用，在传统的工程力学教学中，往往只注重理论知识的传授，而缺乏实际应用的讲解和案例分析，导致学生对力学的应用能力和实际问题解决能力较为欠缺。④学习兴趣不高，由于课程的理论性较强，学生对于这门课程的学习兴趣不高，导致学习效果不佳。⑤缺乏互动性，传统教学往往以教师讲授为主，学生被动接受知识，缺乏互动性。学生很难在课堂上进行积极的讨论和互动，导致学生学习兴趣和参与度低。

2 如何在工程力学教学中应用基于 OBE 理念的问题导向教学法？

OBE（Outcome-Based Education）理念强调以学习结果为导向，注重培养学生的实际应用能力和团队合作能力。问题导向教学法强调将学生置于问题情境中，通过解决实际问题来促使学生进行自主学习、团队合作和实践应用，提升学生的实际应用、创新、解决复杂问题的能力，将问题导向教学法基于OBE理念进行教学过程设计，有望提高学生的学习效果和职业素养，满足现代工程教育的需求。

2.1 问题导向教学法的特点

问题导向法是一种基于学生主体性和实际问题的教学方法，强调學生的自主学习和问题解决能力的培养。教师通过设计具有现实意义的问题情境，将学生引入实际问题领域，使学生能够从问题中学习，通过解决问题来构建知识结构。学生在问题导向教学中扮演主导角色，教师更多地担任引导者和辅助者的角色，激励学生自主学习、自主探究、自主解决问题。同时教学过程中结合实际应用和实践活动，鼓励学生通过团队合作的方式解决问题，培养学生的团队合作能力、沟通能力和协作能力，帮助学生将所学知识应用于实际问题解决中，培养学生的实际应用能力和解决复杂问题的能力，问题导向教学法特点，如图1所示。

问题教学法与工程力学教学具有很好的匹配和契合性。可将工程力学教学以问题导向的方式围绕解决实际问题展开，例如通过分析力学原理来解释和预测建筑结构受载后的力学行为及响应，将抽象的概念和理论与实际情境相结合，提升课程讲解过程中的趣味及应用性。

2.2 基于OBE理念的问题导向教学法在工程力学教学中的应用

在现有的问题导向法的基础上以 OBE（Outcome-Based Education）理念为基础构建OBE特色问题导向教学法体系，通过设定明确的学习目标、设计具有挑战性和实际应用性的问题，结合多种形式的评价方式，促使学生在解决问题的过程中实现对力学知识的理解和掌握。

（1）在教学设计之前，教师明确具体学习目标，同时将教学目标与问题情境相结合，使学生在解决实际问题的过程中能够掌握知识。例如，可通过设计建筑结构荷载计算问题，使学生具备对实际杆件进行静力分析、材料的力学性能评估的能力。

（2）设计具有挑战性和实际应用性的问题，激发学生的思维和创造力，促使他们主动地运用所学知识和技能来解决问题。这些问题可以来自学生日常生活情境，将学生置身于实际问题中，引发学生的学习兴趣和学习动力。

（3）结合实际应用和实践活动，引导学生进行自主学习，为学生提供必要的学习资源，包括参考资料、互联网资源等，通过学生自主探究、独立思考和合作学习等方式，培养学生的自主学习能力和团队合作能力。例如，学生可以在团队中合作完成桥梁设计和分析任务，包括结构荷载分析、静力和动力分析等，培养学生的团队合作能力和实际问题解决能力。

（4）在教学过程中时刻关注学生的学习情况，及时反思和调整教学策略。根据学生的反馈和表现，进行必要的调整和改进，以不断提高教学效果。结合口头报告、书面报告、实际操作、小组展示等多样化的评价方式，对学生在团队合作中的表现、实践应用中的成果以及期末项目的评估来评价学生的学习成果。

（5）鼓励学生在课外进行创新和拓展，探索更复杂和实际的工程问题，培养他们的创新能力，提升其学习能力和自主学习能力，确保在工程力学课程学习之后学生能够持续不断地进行自我学习和自我提升。基于OBE理念形成的问题导向教学法体系，如图2所示。

可以看出基于OBE理念的问题导向教学法在工程力学教学中更注重学生的实际操作和实践能力培养，能够促使学生在问题解决、实践应用、团队合作、学习兴趣和终身学习能力等方面获得益处，为未来职业发展奠定坚实的基础。

3 案例分析

基于OBE理念的问题导向教学法强调学生的自主学习和解决问题能力的培养，通过引导学生在实际工程问题中探索和解决问题，更好地理解和掌握相应的理论知识，现以工程力学课程教学为例，解析其教学过程设计。

首先，针对教学目标设计对应的问题情境，如建筑物结构稳定性分析、力学模型应用、结构安全性评估等，这些情境可以涉及实际工程案例或模拟的实际问题。课堂讲授过程中让学生以小组或个人的形式，通过自主学习、独立思考和合作探讨，提出问题，并根据已学的力学理论知识进行分析和解决。结合实际的工程实践，在实验室或现场进行实际结构测试、力学模型构建，从工程实践中获取数据、分析问题，提出解决方案，并分享和讨论自己的解决方案，从不同角度和方法中获取反馈和改进自己的解决方案，在这个过程中可以培养学生的团队合作能力和沟通能力，这样的实践可以培养他们的实际应用能力和解决问题的能力。课后引导学生进行自我评价和反思，对自己的学习过程和解决问题的方法进行总结和评价，识别自己的优点和不足，并制定改进计划，帮助学生深刻理解自己的学习情况，提高学习自觉性和自我驱动能力，形成终身学习习惯。新旧教学法的特点对比，见表1。

基于OBE理念的问题导向教学法在工程力学课程中教学中与传统的教学方法相比，更强调学生的主体性和实践性，培养学生的实际应用能力、团队合作能力和自我驱动能力，有效地提高学习效果和学习质量。但基于OBE理念的问题导向教学法在工程力学教育中也存在一些潜在挑战，该教学法需要教师具备较高的教学设计和组织能力，同时，对学生的自主性和合作能力提出了较高要求，在课程安排和时间管理上可能较为复杂，如果教师缺乏相关的教学经验和能力，学生缺乏自主学习和合作学习的能力，可能会导致教学效果不佳，为保障基于OBE理念的问题导向教学法在工程力学教育中的实施效果，教师可以参加专业培训，灵活运用问题情境和任务，合理安排课程和管理时间，确保新方法的使用对工程力学的教学质量实现较大的跃升。

4 结束语

总的来说，工程力学课程采用基于OBE理念的问题导向教学法能够使学生更好地掌握和应用力学知识，为未来的职业发展打下坚实基础。该教学法在实施过程中也面临挑战，需要较多的师资力量和教学资源支持，这就要求教师在应用该教学法时，需要进行充分的教学设计和指导，确保学生能够充分受益于这种教学方法。

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