工程教育认证视角下的课程教学改革与达成评价——以“工程力学”为例

赵新涛 （河南工程学院资源与安全工程学院，河南 郑州 451191）

1 前言

为提升工科专业学生解决复杂工程问题的综合能力，河南工程学院持续推行工程教育认证模式，对最基本、最重要的教学单元提出了全新要求，与传统模式大不相同。新要求以工程教育认证理念为导向，以课程目标的逻辑支撑关系为核心，以高质量达成课程目标为目的[1-3]，对课程教学进行全方位改革。

针对培养方案，组织任课教师研讨毕业要求及指标点分解、课程体系设置、课程目标的逻辑支撑关系、教学环节的支撑权重等，形成了较为成熟的可衡量、可评价的毕业要求实现矩阵。整体教学计划根据毕业要求实现矩阵制定，此矩阵是专业教学与发展的核心。

在毕业要求实现矩阵框架下，基于工程教育认证理念，参照金课标准，工程力学课程教学小组对课程教学进行了理念性改革。具体改革体现在课程目标、教学内容、教学方法、课程考核四方面，每完成一轮教学，对课程目标达成情况均进行科学合理的评价。

2 基于工程教育认证的教学改革

2.1 课程目标改革

在工程教育认证背景下，课程目标应依据该课程支撑的毕业要求指标点制定，各指标点之间有合理的逻辑支撑关系和内容递进关系。

“工程力学”课程共设置4 个课程目标。

①掌握静力学公理、速度与加速度合成、内力、拉伸、扭转、弯曲等基本知识与基本理论。

②能够运用物体系统受力分析、速度与加速度合成、拉伸应力与变形、扭转应力与变形等基本理论对结构受力、机构运动、杆件强度与变形的复杂工程力学问题进行分析与计算。

③能够运用工程力学的基本知识与基本理论对安全工程及相关领域内涉及物体系统受力与机构运动、材料受力及变形的复杂工程力学问题进行基本分析与解决。

④能够设计材料单轴拉伸与压缩、材料剪切等实验方案，在此基础上独立开展实验，并能正确采集实验数据，分析实验结果，得到有效结论。

课程目标要求学生熟练掌握基本知识与理论，在此基础上应用基本理论分析与解决实际工程问题，并能独立设计与进行实验、分析实验结果。既有基础要求又有高阶能力要求，注重学生知识获取与工程能力（工程思维与解决工程问题能力）培养，体现了产出导向。

除了知识及能力目标外，还需注重课程思政教育。本课程的思政教育目标为：介绍与本课程相关的我国代表性工程，增强学生民族自信心与国家荣誉感，提升专业满意度；根据授课内容，适时讲述学者生平事迹与贡献，培养学生持之以恒、勇于钻研的科学精神；组织讨论创新工程案例，培养学生勇于探索的精神及创新思维与能力；分析失败工程案例，对学生进行警示教育，树立工程职业道德与社会责任感；探讨学科热点及未来发展方向，培养学生关心国家科技发展、放眼未来世界的精神和意识。

2.2 教学内容改革

每部分教学内容均增加工程案例并设置思政教育切入点，大幅度增加学生讨论的比例，培养学生将实际工程力学问题抽象为力学模型并加以解决问题的能力。教材留有一部分较为深入的内容供有潜力的学生自学，例如：静强度可靠性设计、奇异函数、梁挠曲线的初参数方程等，既满足全体学生的学习需求又兼顾学生个体差异。教学内容不应局限于教材，应根据学科及专业发展适时调整，适当融入教师科研的基本内容，比如：基桩承载力与变形问题、矿山开采中的岩层控制问题等；适当增加学科前沿热点探讨，比如：新兴材料力学性能等，以拓宽学生视野，引导学生产生浓厚的学习与探索兴趣。除完成规定的实验外，以开放实验方式增加一些实验，引导学生以团队形式自主设计、合作开展实验、分析实验结果，培养学生的综合实践能力与初步科研能力。以工作实际需求、后续专业课需求为原则，针对教学内容，对已学过该课程的在校生、专业课任课教师、毕业2～5 年的毕业生、用人单位展开调查，整理反馈意见，经课程教学团队集中研讨后，调整教学内容，并修订教学大纲，每两年进行一次。

教学内容设置要能够支撑达成高质量课程目标，且教学内容与先修和后续课程紧密衔接而不重复，注重培养学生解决复杂工程力学问题的能力。

2.3 教学方法改革

科学的教学方法可以保证良好的教学效果，实现课程目标的有效达成，提升学生解决复杂工程问题的能力，推进课程OBE理念的执行力度。

为实现课程目标，提高学生分析与计算能力，本课程根据不同教学内容，恰当采用翻转课堂、案例讨论、启发教学、分组讨论及展示、实验教学等教学方法，实际应用效果良好。例如：拉压应力知识点，教师简要讲解后，采用翻转课堂、案例讨论方法，引导学生主动参与，评析例题、讨论工程实例；杆件扭转基本理论讲授后，引导学生在校园内寻找工程实例，在课堂上分组讨论探究，将理论学习与实践应用相结合。引导学生自主学习与讨论，能充分发挥学生的主体作用。

教学方法的多样化，能有效激发学生的学习兴趣，调动其主动参与课堂的积极性，培养他们将实际工程力学问题抽象为合理力学模型的工程思维潜力，真正获得解决实际工程力学问题的能力[4-7]。

2.4 课程考核改革

课程考核是检验学生学习成果（即实际掌握知识与获取能力）的最有效方法，为评价课程目标达成情况提供重要数据，可以准确评估OBE 教育理念的实际执行效果。课程考核包括过程考核、实验考核、期末考核，为了实现课程考核目标，基于工程教育认证模式引领，对过程考核、实验考核、期末考核进行了理念性改革。

通过课堂表现（提问与讨论、课堂小测验等）、课程作业（普通作业、研究报告等）实施过程考核，按照占比40%、60%，采用百分制量化成绩。内容按照课程目标科学设置，课堂表现和课程作业成绩根据其对应的内容按比例形成。研究报告聚焦某实际工程力学问题或评述当前研究热点问题，等同于课程大作业，培养学生基本的科研能力与解决复杂工程力学问题的能力。考勤情况不计入成绩，作为确定学生是否具有参加期末考试资格的依据材料。科学制定课堂提问与讨论、课堂小测验、课程作业及研究报告的评分标准，保证了过程性评价的合理性。过程考核由多项内容综合组成，能多维度考核学生在学习全过程中的成果，体现了过程考核的科学性。

从实验预习情况、实验表现、实验报告三个方面进行实验考核，科学制定评分标准，采用百分制，按照占比30%、40%、30%形成实验考核成绩。考核内容注重实验原理的理解程度、实验设计与动手操作技能、实验数据分析及获得结论的情况，能有效检验学生理论学习与实践操作相结合的能力。为鼓励学生自主设计、开展实验，培养其思维和综合实践能力，对预期完成者进行加分奖励，能有效激发学生的学习积极性。

期末考核采取考试形式，根据课程目标内容进行命题。考核知识点应系统而全面，试题应降低陈旧性题目比例，增加与实际结合紧密且具有一定难度的灵活性题目，尝试增加少量开放性、前沿性的题目，考核学生能解决复杂工程力学问题的综合能力，对课程教学起到导向作用，使课程逐步符合“两性一度”的金课标准。试题分值比例，视各课程目标的重要性而定，充分体现课程目标达成情况的有效评价。

课程综合成绩按照20%、20%、60%的比例，由过程考核成绩、实验考核成绩、期末考核成绩三部分组成，与此前相比较，降低了期末考核成绩比例，增加了过程考核与实验考核成绩比例，降低了部分学生考试发挥失常风险程度，更能检验学生的真实学习成果。在特殊情况下，课程考核方式可灵活采用线下线上（“学习通”“雨课堂”等平台）相结合的方式，逐步增加线上考核比例，充分利用线上平台及相关软件功能，提升线上考核的真实度。

3 课程目标达成情况评价

实施课程教学改革，应有效评价课程目标达成情况，以保证教学质量。课程目标达成情况评价是教学质量评价体系中的最基本要素。教学中，采用定量评价法、半定性半定量评价法（即考核成绩评价法、学生自评法），取得了很好的教学效果。

3.1 考核成绩评价法

考核成绩评价法是最为直接的评价方法，评价依据是该课程对应的某级某专业学生的全部考核数据，具有较强的客观性[6-7]。目标分值表示对应项的满分，平均得分表示学生在该项的平均得分，达成度为平均得分/目标分值；期末考试权重为0.6、课堂表现为0.2、课程作业为0.2；课程目标O4 对应实验操作与数据分析能力，则课程实验权重为0.6、期末考试为0.2、课堂表现为0.2。每项课程目标的各考核方式的权重和为1；达成标准一般设定为0.6。

课程目标达成度按下式计算：

以最近完成课程考核的2020 级安全工程专业为例，期末考试阅卷结束后，对过程考核、实验考核、期末考核成绩进行分类统计计算，得出相应数据、进行评价计算，见表1所示。

表1 课程目标达成情况评价

3.2 学生自评法

学生自评法属于间接评价方法，能起到辅助评价的作用。期末考试结束后，向参与学习和考核的学生发放调查问卷，让学生根据自身实际情况如实填写，调查统计每位学生对每项课程目标的达成情况。每项课程目标自我评价满分为10 分，分为五个等级，即“完全达成、达成、较达成、基本达成、未达成”，依次对应分值为“10、8.5、7.5、6.5、5.5”。以“某项课程目标自我评价平均得分/该项满分”作为学生在某项课程目标的自我评价结果。

对收回的调查问卷进行统计，完成学生自我评价分析。见表2，达成标准同考核成绩评价法。

表2 学生自评结果

由表2 可知，学生自评结果均高于考核成绩评价结果，是由于学生自评具有一定的主观性。

3.3 评价结果分析

将两种评价方法的评价结果汇总在一起，见图1。

图1 课程目标达成情况评价结果

由图1 可以看出：两种评价结果反映的规律具有一致性，说明评价结果具有信服力，基于考核成绩评价法及学生自评法的各项课程目标达成度均大于0.6，该课程达成效果较好，说明本轮教学质量达到了如期效果；课程目标O1、O4 达成效果较好，说明学生对基本知识、基本理论的掌握程度较好，并具有一定的实验操作、实验数据采集及分析能力；课程目标O2、O3 达成度稍低，说明学生在分析计算能力和解决复杂工程力学问题能力方面还存在不足，有待进一步加强。

课程教学小组在每轮教学过程中采取定期与随机方式召开研讨会，探讨教学中需要解决的细节问题，以改进教学方法。除此之外，针对下一轮教学制定如下措施。

①详细讲解基本理论及应用、重难点、典型习题，增加计算型题目作业量和课后辅导次数。

②提高课堂提问、课程作业的难度及综合度，引导学生自主设计实验。

③增加工程案例讨论的广度及深度，随机分组进行，总结讨论的内容及结论形成大作业（研究报告），要求在大作业中从专业知识角度提出自己的见解。

④加强课程过程教学的严格把控，对课堂表现较差的学生多提问，课程作业完成较差的学生退回重做，课程实验完成较差的学生重做实验。

⑤按照课程目标重要度和教学内容（知识点）要求合理分配分值，适当减少基本性题目，增加综合性题目，加强工程问题解决能力的考核。

4 课程教学改革成果

实施“工程力学”课程教学改革，取得了一些教学成果。学生的期末考试成绩平均值较以前提升了7～12 分；选择力学类课程作为考研专业课的学生人数明显增多；考研成绩平均值较以前提升了10～15 分；大创项目立项2 项，获学科竞赛二等奖2 项；任课教师获得校级教学技能竞赛一等奖2 项，校级教研项目立项2 项；获得校级一流本科课程建设立项。

根据取得的教学成果制定了下一步工作计划，即依据学生实际能力及专业实际情况及特色，编写教材一部；积极申请省级一流本科课程；继续提升学生的力学理论水平、工程实践能力及力学素养。

5 结论

通过实践探讨，提炼了四条专业知识及能力课程目标，课程目标从基础知识、知识应用、实践应用依次递进。并根据课程特色设置了课程思政教育目标。

每部分教学内容均增加了工程案例，并设置了思政教育切入点，适当植入了教师科研的基本内容及学科前沿热点，增加了开放性实验，两年一周期调研调整教学内容。

合理采用翻转课堂、案例讨论等教学方法，引导学生自主学习与讨论、充分发挥学生的主体作用。

课程考核呈现多元化且评分标准合理，考核内容按照课程目标设置，能有效检验学生的学习成果。

考核成绩评价法及学生自评法评价结果均表明各项课程目标达成效果良好，并针对达成弱项制定了具体措施。