基于OBE理念的“结构动力学”课程教学改革与实践

［摘 要］ “结构动力学”课程是土木工程类硕士研究生的专业核心课，该课程对架构学生知识体系以及培养学生应用技能具有重要的支撑作用。将成果导向教育理念（OBE）引入土木工程“结构动力学”课程教学改革及实践中，介绍了“结构动力学”课程教学改革背景及实施路线，提出在教学理念、教学目标、教学内容、教学资源、教学方式、考核评价机制等方面开展综合改革。实践结果表明，课程改革可有效提升教学效果，提高学生综合素质水平，激发学生工程意识，拓宽学生科学视野，为其后续从事专业技术工作奠定有利基础。

［关键词］ 结构动力学；OBE理念；教学改革

［基金项目］ 2022年度黑龙江省本科高校教育教学改革研究项目“新工科背景下基于OBE理念的教学模式探索——以‘结构动力学及其工程应用’课程为例”（SJGY20220124）；2022年度黑龙江省研究生精品课程高质量建设项目“结构动力学”（黑学位办函〔2022〕5号）

［作者简介］ 鲁军凯（1985—），男，吉林省吉林市人，博士，东北林业大学土木与交通学院副教授，主要从事结构抗震的理论研究；李明宝（1969—），男，山东济南人，博士，东北林业大学土木与交通学院教授（通信作者），主要从事岩土工程理论研究；贾永峰（1977—），男，辽宁葫芦岛人，硕士，东北林业大学土木与交通学院副教授，主要从事力学与桥梁工程理论研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）23-0061-04 ［收稿日期］ 2023-11-10

引言

“结构动力学”是土木工程、工程力学等专业的重要基础课，其与工程实际联系十分密切。课程涵盖的知识是解决航空航天、能源动力、土建及交通等工程中振动问题的核心理论及方法。随着人们安全意识的提高以及社会经济水平的不断发展，我国对工程建设及运营过程中的防灾减灾要求逐渐提高，使得结构动力学在解决上述问题方面显示了重要价值。东北林业大学土木工程类专业开设有48学时的“结构动力学”及其工程应用课程，如何在有限的学时内使学生掌握结构动力学的基础知识及基本技能，培养学生具备从事科学研究的创新能力或解决工程问题的实践能力是本课程的核心任务。

关于“结构动力学”课程教学改革已有部分报道，相关研究也取得了较好的成效［1-2］。笔者在本课程的教学实施中引入成果导向教育（Outcome-based education， OBE）理念，通过多轮次的教学实践取得了一定的效果。本文结合教学开展的实际情况介绍OBE教育理念在“结构动力学”课程教学中的一些做法。

一、OBE教育理念

OBE是20世纪90年代发展起来的一种基于学习产出的教育模式，其强调“以学生为中心”，以学生学习产出为导向，注重激发学生的积极性与主动性，培养学习者的兴趣［3-4］。OBE理念遵循“反向设计”原则，从需求开始，由需求决定培养目标，由培养目标决定毕业要求，再由毕业要求决定课程体系。作为当前国际工程教育领域的主流理念，OBE模式已经成为工科专业教学改革的前沿方向。

相比于单一强调教师“如何教”“教什么”的传统教育理念，OBE理念更为注重学生的学习成果，强调学生掌握知识及能力的程度。根据这一理论，教育机构在组织教学过程前，必须明确学生毕业时应该具备的能力水平及预期目标，然后围绕预期的学习产出组织实施教学环节，确保学生达到预设目标，即形成可持续改进的“逆向设计预期产出—正向实施实现产出—后期评估学习产出”教育主线。

二、“结构动力学”教学改革背景

尽管近年来围绕“结构动力学”的教学改革取得了较好成效，但国内大多数高校开设的“结构动力学”课程仍采用以教师为中心的传统教学模式。以我校“结构动力学”课程为例，尚需解决的问题主要有以下几方面。

（一）过于强调自然科学，难以适应新时代教育理念要求

“结构动力学”课程难度较大、模型抽象，可能导致教师授课时过于强调自然科学属性，忽视了课程中立德树人和社会主义核心价值观的引领，无法达到教育部提出的《关于加快新时代研究生教育改革发展的意见》以及《高等学校课程思政建设指导纲要》中的相关要求［5-6］。

（二）教学模式以教师为中心，以课堂讲授为主，师生互动少

“结构动力学”课程教学模式仍是以传统的教师在课堂上的讲授为主，学生在学习过程中的参与度较低，课堂沟通互动环节偏少，学生在学习过程中很容易感到枯燥而丧失学习该门课程的兴趣和动力，较难达到理想的教学效果［7-8］。

（三）线下教学为主，教学方法较为单一

目前“结构动力学”课程的教学方法主要以PPT结合板书的线下教学方法为主要授课方式，在当前“互联网+”的大趋势下，针对线上教学方法及线上线下混合的教学方法开发与使用尚不充分。

（四）学生课外学习效果缺乏有效监控

“结构动力学”课程的教学模式以教师课堂讲授为主，而教师只能在课堂有限的时间内对学生的学习情况进行一定的掌握和了解。而课外的学习作为课堂学习的延伸，教师仅依靠课后作业的完成情况无法对学生的课外学习状况进行有效的指导和把握，缺乏有效的监控机制。

（五）课程目标达成度评价方式以结果性评价为主导，过程性评价不足

现阶段“结构动力学”课程目标达成度的评价方式由平时出勤、作业完成及期末考试三部分组成。一般情况下期末考试的占比超过60%，学生的应试思想较为明显。课程结果性评价占比偏大，过程性评价不足，导致学生在课程学习过程中偏向于最后的期末考试，降低了对平时学习的重视程度。

三、基于OBE理念的“结构动力学”课程教学改革

为响应我国新工科建设工作，突出结构动力学研究特色，课程基于OBE理念，讲述结构动力学在工程振动问题建模及分析、揭示工程结构振动规律及现象、开展工程结构动力学优化设计、振动控制产品研发等方向上的基本理论、分析方法、最新前沿和进展情况，分析其难点及重点，引导学生对结构动力学的基本原理、基本理论、基本方法进行深入探索，重点为培养具有良好独立科研能力或解决工程中复杂问题实践能力的高层次创新人才奠定基础。具体课程改革及实施路线如图1所示。

（一）注重能力培养，重构教学目标

OBE理念强调能力及素质培养，因此课程参考《中国工程教育认证》，以《学术学位研究生核心课程指南（试行）》和《专业学位研究生核心课程指南（试行）》为基础，制定课程学习的预期产出，确立课程教学目标。

1.知识目标：掌握结构动力学知识体系及知识点，拓宽学生科技视野，深刻理解结构动力学对未来科研及工作的重要意义。

2.能力目标：通过对结构动力学理论的系统学习，培养学生自主学习能力、逻辑思维能力以及运用理论知识解决工程问题的实践创新能力。

3.价值目标：教育引导学生树立科技强国信心，培养具有爱国情怀的高素质创新型人才。

（二）转变教学理念，构建以学生为中心教学新模式

在OBE教育模式中，学习成果所包含的各种能力主要通过课程教学来实现。因此应将学生作为课程教学的主体，利用网络、课堂和课外三个平台，分课前、课中和课后三阶段设计课程教学活动，综合培养学生思考、研究、创新和分析解决实际问题的能力。

（三）以学习产出为导向，逆向设计教学内容

针对土木工程行业人才需求及专业发展需求，将人才培养规格融“知识、能力、素质”为一体，将课程学习产出与知识点进行关联，实现知识点的任务化学习。按照“职业需求—工作技能—学习任务—知识点”的逆向设计方式，重新梳理课程知识点。同时，注重引入科技前沿成果及技术，拓宽学生科学视野。

（四）合理利用网络平台及多媒体资源，构建信息化学习环境

“结构动力学”课程课时相对较少，且课程理论性强，概念、公式、定律较多，相关知识比较抽象难懂。因此合理利用主流网络平台及多媒体资源更新线下教学资源，深度挖掘网络课程资源（学习通+学课堂）建设线上教学平台，构建“结构动力学”课程线上线下信息化学习环境，是激发学生学习热情、提高学习效果的一个重要途径。

（五）改革教学方法，促成学习产出达成

针对当代大学生学习特点，积极运用多媒体教学方式，通过图片、文字、声音、场景、情感等载体刺激学生的感官，提高学生的课堂参与程度。根据不同的教学内容，采用翻转课堂、案例式、问题导入式及讨论式等教学方法。

（六）建立多维度考核机制，激励师生共同学习进步，持续改进

“结构动力学”课程的常规考核方式为闭卷或开卷考试，以分数作为评价学生学习效果的主要依据，缺乏过程性评价。因此，本课程将学生演讲、报告、调研、讨论等情况纳入课程考核内容，从而全面考核学生知识掌握情况及运用知识的综合能力。在课程结束时对学生进行问卷调查，提出课程教学的不足，教师提供反思及总结报告，并在后续教学中持续改进。

四、改革效果分析

课程教学改革实践从2020年秋季开始，对土木工程2021级及2022级学生进行了试点研究。具体的改革前后的课程成绩对比及完成的学生问卷调查情况如下。

（一）课程成绩对比

通过2年的教学改革，极大提高了学生的课堂参与度（90%以上同学参与了翻转课堂及案例讨论等）、学习兴趣以及学习成绩。相比于2020级学生，2021级和2022级学生优秀率（80分以上）分别提高了58.1%、67.6%，平均成绩分别增加了10.2分、10.9分。

（二）学生满意度分析

课程结束后分2批次利用学习通教学平台发放学习体验调查问卷95份，共收回问卷93份。调查问卷结果表明学生对课程整体满意度、考核方式及学习活动的满意度达90%以上，完成课程后学生对自身的自主学习能力及专业能力的提高情况也有较好的认可度。

（三）学生感言

通过课程学习，多数学生反馈“对工程案例很感兴趣，期望老师增加一些与自己课题研究方向相关的案例”“尽管翻转课堂需要提前做较多准备，但自己讲过的知识理解及掌握得更好，而且锻炼了自己的表达能力”“老师把课堂讨论演绎得像击鼓传花一样有趣，提高了课堂的学习氛围”“期末考试成绩占比的降低使我们更加注意平时的学习与积累”“老师带我们一起刷抖音找资料的感觉太好了”。

综上可知，基于OBE理念的“结构动力学”课程教学改革有效拓宽了学生的科学视野，提高了学生的学习兴趣与学习成绩，提升了学生的综合素质水平，预设的“结构动力学”课程教学目标基本达成。

结语

本文结合教学改革实践中的经验，介绍了将OBE理念应用于土木工程“结构动力学”课程的设计、实施及评价的完整操作过程。教学实践证明，通过在“结构动力学”课程中引入OBE理念，将传统教学模式转变为以学生为中心的新模式，重构了重点培养学生“三位一体”的教学目标，明确了以学习产出为导向的教学内容，构建了易于与学生共情的信息化学习环境，采用了互动性更强的教学方法，建立了多维度的考核机制，有效提升了课程的教学效果及教学质量。尽管将OBE理念引入“结构动力学”教学实践中取得了一定的成效，但关于课程体系的建设等方面仍有待后续的研究与完善。

参考文献

［1］鲁正，翁渝峰.中外土木工程防灾专业结构动力学课程比较研究［J］.高等建筑教育，2018，27（4）：13-17.

［2］朱仕尧.“高等结构动力学”研究生课程教学方法初探［J］.教育教学论坛，2021（43）：123-127.

［3］SPADY W G.Choosing outcomes of significance［J］. Educational leadership，1994，51（6）：18-22.

［4］BRADY L. Outcome-based education：a critique［J］. The curriculum journal，1996，7（1）：5-16.