基于OBE理念的課程教學分析評價與改進策略

黃和祥，侯作富，夏成宇，彭玲玲

(長江大學機械工程學院，湖北 荊州 434022)

OBE(Outcomes-Based Education)成果導向教育，作為工程教育專業認證的評價體系之一，得到了越來越多高校的認可并付諸實踐，成果導向教育評價有三個方面的核心內容，即有明確的畢業要求指標點并得到同行業的認可，有該專業核心課程的教學環節支撐并進行相應的分析與評價，有系統科學的考核制度并及時反饋和持續改進。

基于工程教育專業認證，課程目標達成度分析與評價即為：課程負責人及其教學團隊，通過一定的評估手段和方法，評估該課程的課程目標達成度情況，即積累數據，包括平時考勤、平時作業、小測驗及期末考試等，通過對所有評估數據的分析、比較，綜合得到該課程的各個課程目標達成度情況，以上即為對該課程各個課程目標達成度的分析。之后會根據該課程各個課程目標的達成度情況進行評價，其目的在于根據分析結果檢驗該課程的教學情況，了解學生對該課程各部分內容及各教學環節的掌握情況，以便及時發現問題，為進一步優化和精細化教學內容和教學過程提供大數據支持。

以長江大學機械工程學院機械設計制造及其自動化專業2017級學生對工程力學課程的學習為例，工程力學教學團隊在課程負責人的帶領下，從學生平時作業、小測驗以及期末考試等每一個教學環節認真記載原始數據，再根據工程力學教學大綱的要求，對各環節的教學內容與過程進行權重分配，最后對所有數據進行制表與分析，即對工程力學課程各個課程目標的達成度分析，在此基礎上結合工程力學本身的教學內容、教學過程及教學特點進行達成度評價，為進一步優化與精細化教學內容與教學過程提供大數據保障。

1 OBE評價構架下工程力學課程目標的設定

工程力學課程目標是指學生學習了工程力學之后所要達到的預期結果，而工程力學課程目標必須與工程教育專業認證所要求的學生畢業要求指標點形成對應關系。

1.1 工程力學課程目標的設定

根據機械類工程力學的教學大綱，結合工程教育專業認證的要求，工程力學教學團隊經過多次討論，最后設定了工程力學課程的三個課程目標。課程目標1：概念及抽象能力，掌握力、剛體、約束、運動、強度、剛度、穩定性、應力狀態、強度理論、組合變形等力學基本概念和基礎知識；能夠由具體問題抽象建立相應的靜力學模型與材料力學計算模型。課程目標2：基本外力計算及安全計算能力，能較熟練地計算出結構或系統的約束力，能較熟練和較靈活地運用材料力學方法完成以桿件為主的結構安全性校核、截面設計及安全許可載荷確定等工程設計計算任務，解決各類工程結構與設備中材料、構件、結構設計中的安全問題。課程目標3：綜合分析及計算能力，能夠對模型的力學特性進行快速定性分析，如靜定性判斷、補充方程選取、對稱性分析等；能夠應用力學原理定量求解給定動、靜力學問題中的載荷或運動參數；通過對工程問題的力學建模、力學計算，從強度、剛度、穩定性等多角度對結構方案進行評價，并考慮社會、健康、安全、法律、文化及環境的影響。

1.2 課程目標與畢業要求指標點的對應關系

根據工程力學的課程目標以及工程教育專業認證的學生畢業要求指標點，經過反復討論，確定了它們之間的對應關系，如表1所示。

表1 課程目標與畢業要求指標點對應關系表Tab.1 Corresponding relationship between course targets and graduation requirement index points

2 工程力學三個課程目標在期末考試成績與平時成績中的權重分配

2.1 工程力學教學內容、教學要求、教學方式和學時分配

根據工程力學教學大綱，對工程力學教學內容與學時分配及所對應的課程目標進行了多次討論，其結果如下：工程力學教材1～9章為靜力學基本概念與約束力計算(受力分析、平面力系、空間力系)、材料力學基本概念及桿件的基本變形(軸向拉伸與壓縮、剪切、扭轉、彎曲)、強度與剛度的相關計算(強度與剛度的校核、截面尺寸的確定、許可載荷的計算等)，共需54學時，對應的課程目標為課程目標1、課程目標2；第10章為應力狀態與強度理論，需8學時，對應的課程目標為課程目標1、課程目標2和課程目標3；第11章為組合變形，需6學時，對應的課程目標為課程目標2、課程目標3；第12章為壓桿穩定，需6學時，對應的課程目標為課程目標3；第13章為動載荷與交變應力，需4學時，對應的課程目標為課程目標1、課程目標2和課程目標3；附錄1為截面的幾何性質，需2學時，對應的課程目標為課程目標1。工程力學包含了靜力學和材料力學兩部分，共80學時。

2.2 工程力學三個課程目標在期末考試成績與平時成績中的權重分配

根據工程力學各章節對應的課程目標，將期末考試的不同題目對應各自的課程目標，同時將平時作業及小測驗與課程目標對應起來，然后依據工程力學教學大綱統籌分配各部分所占權重，工程力學課程教學團隊經過多次討論，得到如下權重分配：目標1期末試題權重0.3，包括題一10分、題二15分、題三15分及作業一、作業二；目標2期末試題權重0.3，包括題四15分、題五15分及作業3；目標3期末試題權重0.4，包括題六15分、題七15分及作業4，平時成績權重0.25×0.2。

為了更直觀地反映學生工程力學達成度完成情況，對上述數字進行計算，得到學生工程力學課程目標達成度占比，如圖1所示。

圖1 學生工程力學課程目標達成度占比圖Fig.1 Proportion of target attainment degrees of engineering mechanics courses

圖1比較清楚地反映了各個達成度(五個等級)每個課程目標的學生占比情況，能夠有效了解學生對工程力學各個部分的掌握程度，為優化和精細化教學手段和教學內容提供了大數據依據。

3 工程力學課程目標達成度評價

從長江大學機械工程學院機械類專業2017級學生工程力學課程目標達成度占比圖來看，課程目標1和課程目標2完成情況較好，達成度大于0.7的學生占比超過60%，目標3完成情況不太理想，呈中間小兩頭大的杠鈴型。從與工程力學課程目標對應的教學內容來看，學生對工程力學基本概念及其相關計算掌握得較好，對靜力學約束力的計算、強度與剛度的校核、截面尺寸的確定以及許可載荷的計算等有比較清晰的思路，而對于應力狀態與強度理論，包括廣義虎克定律這部分內容掌握得不夠好，對于組合變形以及壓桿穩定等需要綜合分析與計算的部分掌握得較為薄弱。

4 工程力學課程教學持續改進

從工程力學三個課程目標分布情況來看，學生在科學分析邏輯思維、力學問題建模、較復雜問題的解決等方面還有所欠缺，需要在今后的課堂講授和平時作業環節中加強練習。特別是學生對于力學問題的綜合分析與判斷能力要在日常教學中得到鍛煉與加強。因此，教師在應力狀態與強度理論、組合變形、壓桿穩定等章節的講解中要著重培養學生分析問題與解決問題的能力，并在講授過程中特別講解一些綜合類的典型例題，如彎曲超靜定、彎曲強度(正應力)及壓桿穩定等相關內容，可以有意識地鍛煉并培養學生的綜合分析與計算能力。

從工程力學各個課程目標的達成度來看，2017級學生的學習效果不夠理想，說明教師在工程力學的教學中仍存在一定的不足，在今后的課程教學中還需進一步加強培養學生的邏輯思維能力、力學問題建模能力、力學計算能力、工程實際中的應用能力，為后續專業課學習奠定良好基礎。

5 小結與思考

課程達成度評價是畢業要求指標點達成度評價的支撐，也是OBE理念下課程教學評價與改進的重要依據，工程力學課程的三個課程目標對應于學生的畢業要求指標點。工程力學課程每個課程目標都包含3個考核環節，即平時作業、小測驗及期末考試，這樣課程評價結果不僅能夠準確反映學生對工程力學各個部分的掌握情況，也能較好地反映整個教學過程與細節的執行情況。

工程力學達成度分析與評價針對的是整個2017級學生，這樣2017級學生所學的每一門課程的達成度分析與評價就構成了2017級學生畢業要求指標點達成度分析與評價的基礎數據，在此基礎上就能完成整個2017級學生工程教育專業認證所要求的達成度分析與評價。

工程教育專業認證要求課程評價是達成度評價，而不是比較性評價，采用課程目標達成度來評價課程的教學質量，強調對學生綜合分析能力的鍛煉與培養，注重教學過程管理與實施，針對課程目標，優化與精細化教學內容、教學過程和教學手段，這對于培養學生的學習興趣，鍛煉學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的創新能力及工程能力具有重要的現實意義。