OBE理念下土力学实验课程的过程化考核实践

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　　[摘 要]在工程教育专业认证标准和成果导向教育理念（OBE理念）的框架下，课题组以土力学实验课程为例，把专业知识、仪器操作、数据处理，以及职业素养纳入过程化考核内容，使学生加深和巩固了土力学理论知识和实验操作技能，另外引入了实验权重系数Kn值，使得教学质量考核更加科学合理，更有效地培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
　　[关键词]OBE;土力学实验;过程化考核;工程教育认证
　　[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）10-0093-04
　　随着2016年6月中国加入《华盛顿协议》，我国的工程教育质量和水准得到了国际工程教育认证领域的认可，可以说是中国工程教育通往国际工程界的重要标志和历史节点。六盘水师范学院土木工程专业也因势利导，在依托当地煤炭工业、建筑工业等行业优势的基础上，探究本校土木工程专业人才培养方案新模式，在国家工程教育认证背景下重组了课程体系内容，完善了土木工程人才培养方案，为当地经济发展培养合适的土木工程技术人才奠定基础[1]。工程教育专业认证的核心理念是以学生为中心，以输出成果为导向，建立持续改进机制，即OBE教育理念，见图1。
　　土力学实验是土木工程专业一门非常重要的专业基础课。因其是土力学理论课程后续的实验教学部分，所以在实验课堂上对土力学理论知识掌握程度的要求就很高[2]。在现在经济建设快速发展的形势下，土力学实验教学不仅仅局限于对已有理论知识的验证，如土的密度、含水率测定等，更进一步的要求是要跟当地工程建设发展相同步，要让学生把理论知识和实验操作相结合，解决现实生产中遇到的各类综合性难题[3]，比如在红黏土广泛出露的当地进行工程建设时，需要考虑红黏土的膨胀性问题，也要考虑贵州地区因多雨造成的土壤的饱和性问题等。这些问题都需要学生用创造性实验来解决。所以，对原有的实验教学体系进行改革，发掘新的实验教学模式，对于学生掌握土力学实验的专业理论和实操技术都有很大的帮助。于是，实验教学内容以及实验教学中考虑的评价标准，已经成为当下各类高校实验教学改革中热门的研究方向。
　　一、土力学实验教学现状分析
　　地处祖国西南地区的贵州省六盘水师范学院从2009年升为本科院校以来，一直在积极执行与实施国家各类教育政策与方针，于2015年被列为贵州省向应用型转型发展试点院校，2017年加入全国应用技术大学（学院）联盟。学校的土木工程专业起步较晚，但恰逢国家正在进行的工程教育专业认证的绝好时机。为提高办学水平和质量，更好地服务当地经济建设和社会发展，土木工程系在人才培养模式探究、课程体系改革等方面，均以当前工程教育专业认证框架内的培养要求为导向，并结合自身作为西部地方高校发展动力欠缺的劣势因素，综合制订土木工程人才培养方案，改良土木工程课程体系架构，真正做到以学生为中心，以培养目标的达成为导向，并且建立了良好的持续改进机制。
　　土力学实验作为土木工程专业的必修专业基础课程，设置2学分，32学时，以实践环节为主。根据课程的性质、任务、要求及学习的对象，将课程内容分两个层次：基础实验和综合设计性实验。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论、基本方法的培养，在实验环节上能验证课堂理论，并使学生提高实验技能。目前六盘水师范学院土木工程专业在土力学实验教学中主要表现为以下几个方面。
　　（一）教学模式简单，无法提高学生学习兴趣
　　在以往传统的实验教学环节中，土力学试验大多以验证性实验为主，老师用一台仪器给学生演示，学生在下面观摩并做笔记，实验结果也固定单一，缺乏创新性，总体上学生学习知识表现为被动接受。这样，会导致一些学习不好的学生出现厌学现象。
　　（二）教学内容陈旧，缺乏创新
　　由于学时限制，为了巩固土力学基础理论，目前开设的实验项目仅仅包含一些常规的验证性实验，如土的密度含水率实验、土的液塑限实验、土的抗剪强度和压缩实验，等等[4]。有时在做实验时常把需要加载的时间人为缩短，或在课堂上给学生演示实验过程中的几个片段而已，没有全面让学生参与实验的标准过程。另外，由于学生人数较多，实验仪器不足，使得学生实际操作的机会大为减少。
　　（三）实验考核模式单一
　　传统的考核模式是学生在每一项实验结束后提交实验报告，教师根据实验报告给出每一项实验的总成绩。这样的缺点是不能避免学生之间的互相抄袭，另外也不能知晓学生到底有没有掌握实验的操作过程。这种传统的实验教学考核模式不利于培养学生自主创新的科学精神，更不利于培养工程教育认证标准下合格的土木工程技术人才。
　　二、土力学实验教学中的过程化考核方法
　　过程化考核是指在整个土力学实验教学时间内对每一位学生从课程开始到课程终了进行各方面的考核，包括对学习态度、每项实验中专业知识的掌握程度及仪器操作、数据记录、数据处理等各个过程中的表现做出细化打分[3]。这种过程化考核贯穿于实验全过程，包括课下的实验报告编写，它更能综合科学地反映学生对这门课的掌握和运用程度。
　　（一）过程化考核实施方案
　　六盘水师范学院土木工程专业现有学生200余人，其中以男生占大多数。在确定培养目标的过程中，要紧紧把握西部地区生源质量不高，学生文化成绩普遍偏低的特点，重点加强学生在学习土木工程专业知识过程中对实际上手操作能力的培养。土力学实验课程总计2学分，32学时，从中选出具有代表性的实验项目6项，具体为土的密度实验、土的含水率实验、土的界限含水率实验、土的直接剪切实验、土的固结实验以及土的三轴实验。在实验教学考核中纳入专业知识、仪器操作、数据处理以及职业素养等模块。
　　由于每一项实验的难易点和重要程度各不相同，因此引入实验项目分值的权重系数Kn（n=1-6），其中实验项目一土的密度实验的权重系数K1=0.8，依此类推，K2=0.8;K3=1.0;K4=1.0;K5=1.2;K6=1.2。采用百分制，每项实验分值满分均是Sn=100，因此整個土力学实验总成绩S=∑（Sn×Kn）/n。比如学生甲在整个6个实验项目中各分实验的成绩为80、85、75、70、65、60分，运用以上公式，那么该学生的总成绩即是71.2分。当然每一项实验的权重系数可以根据所选实验的重要程度和难易性选取。 　　在过程化考核评价方法中，对某一实验项目的成绩评判方式是否科学合理是该方法是否适用的关键。结合各方面因素考虑，在100分满分中，课堂随机提问专业理论知识分值为10分，仪器操作分值为30分，实验报告分值为40分，职业素养分值为10分，考勤分值为10分。需要注意的是，在仪器操作模块的30分中，主要考查学生在自主实验过程中仪器使用是否得当合理，从实验开始到实验结束是否按《土工实验标准》进行，在实验数据原始记录上是否实事求是、准确客观等。
　　（二）过程化考核的教学实践
　　以六盘水师范学院2016级土木工程专业土力学实验教学为例，分析过程化考核在实验教学过程中实施的详细步骤。2016级土木工程学生64人，考虑到实验设备紧缺、实验教室场地不大的条件，将该班级学生分为13组，每组5人操作一台仪器。按照土力学实验教学大纲，整个实验课程教学有6个实验，本文以实验四土的固结实验为例，来详细介绍过程化考核在土力学实验教学中的实施步骤。
　　实验四土的固结实验，本项实验满分100分，包括了课堂随机提问专业理论知识分值10分，仪器操作分值30分，实验报告40分，职业素养分值10分，考勤10分。本实验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的压缩变形△h和荷载P的关系，以便计算土的单位沉降量S、压缩系数α和压缩模量Es等。
　　课堂随机提问专业理论知识分值10分。上课开始先以自由抢答或随机提问的方式，考查学生对于土的固结问题的有关基础专业知识是否掌握。可以设置3～5条专业知识问答题，如解释土的压缩系数、压缩模量、土的先期固结压力，以及什么是超固结土或欠固结土的问题。也可考查学生在上本次实验课前对该实验的预习情况，如问本次实验的目的是什么，实验中需要用到哪些仪器设备，以及百分表怎样读数等。
　　仪器操作分值30分。土的固结实验需要用到的仪器有固结仪、量表、刮土刀、电子天平、秒表等。教师先向学生讲解实验的具体操作过程与注意事项，演示性地实际操作一遍实验全过程，然后开始由学生自行做实验。在此项考核中，教师需要巡视指导每一组学生的操作情况，主要考查学生的整个实验操作过程，如切取试样、测定试样密度、安装试样、检查仪器设备、安装百分表、施加预压、加压观测、表格记录等。所有操作均需按照最新土工试验标准规定的内容进行操作，如发现某组学生在某项操作中出现错误，可根据犯错误的严重程度，在总体分值30分的基础上扣除1～3分，最后试验结束的剩余分值即是此项目的得分。
　　职业素养分值10分、考勤10分。职业素养是学生在毕业后从事土木工程行业工作中所需要遵守的行为规范，其中包括了职业道德、职业思想意识、职业行为习惯和职业技能等。本项目主要在实验教学场所进行，考核学生的职业思想意识和职业行为习惯。这两者包含了学生对此项目实验的重视程度，有无在实验中出现消极怠慢心理;实验操作过程中有无出现玩手机或干别的与实验无关的事;实验结束后整理清洁实验仪器时的表现情况;对实验仪器的爱惜表现程度等。考勤10分可按迟到扣除1分，旷课扣除3分的标准来考量。
　　实验报告40分。为了防止学生在编写实验报告时出现互相抄袭的现象，实验报告编写部分内容可于实验结束后直接在课堂进行，纳入课堂教学过程化考核。实验报告包含了实验目的、实验原理、实验仪器认知、实验操作过程、实验现场记录表格填写、实验注意事项认知、实验数据处理及绘图、实验心得等共8项内容。对于实验数据处理及绘图的核心内容，可在实验课剩余时间安排在课内进行。它的优点是教师可及时指导学生遇到的问题，结合实验现场解释，清晰直观，学生理解程度较高，并且可以防止学生互相抄袭;它的缺点是可能剩余的时间不够充分。
　　（三）过程化考核实践结果对比分析
　　常规化考核是以实验报告分数占70%，以考勤和平时表现占30%为标准进行的实验教学考核。本研究以2016级土木工程学生的土力学实验教学为例，在期末分别按过程化考核和常规化考核进行了总成绩计算，绘制出了两种不同考核标准下的学生成绩直方图和成绩正态分布曲线图，见图3。
　　对比两种正态分布曲线图可见，常规化考核正态分布曲线峰值偏高，且较过程化考核出现了右偏。这种差别的解释是：常规化考核考查内容单一，仅仅是根据实验报告的优劣进行评判，学生编写实验报告大多是课余时间，由于没有监管，会出现大量雷同现象，使得部分学习差生的实验报告质量变好，这样就出现了成绩样品均值偏大，正态分布曲线右偏，过量的抄袭现象会导致实验报告成绩均一化较高，成绩普遍集中在68～78分之间，没有真实反映学生对实验理论和操作的全面掌握程度，即没有拉开学生之间的成绩差异。
　　在进行过程化考核之后，学生成绩总体正态分布曲线趋于平缓，峰值低，而且大于90分的优秀学生也能从中脱颖而出，小于60分的不合格成绩也较之增多。可见这种过程化考核方式能全面考查学生的综合能力，拉开学生之间的成绩差异，这也能真实反映出学生的学习情况，保障了学生成绩的公平性。另外，通过此次实验教学的过程化考核，学生普遍对土力学实验增加了兴趣，表现为每到下一次实验，部分学生总能提前到实验室准备仪器，自主进行预习，过程化考核对于土力学实验教学质量的提升是不言而喻的。
　　三、结论
　　通过对中国工程教育专业认证协会颁布的《工程教育认证工作指南》内容进行分析，并结合贵州六盘水当地对经济发展特有的诉求，本文在工程教育专业认证标准和成果导向教育理念的框架下，以土力学实验这一门独立实验课程为例，把专业知识、仪器操作、数据处理，以及职业素养纳入过程化考核内容，并且引入了实验项目权重系数Kn值，使得考核更加科学合理。对2016级土木工程学生在实验教学中采用常规化考核和过程化考核，并对两种不同的考核方式进行了教学质量比对，根据最终期末学生成绩的正态分布图发现，在实验教学中采用过程化考核，不仅能全面反映学生对知识的掌握程度，更加科学合理公平地给予学生综合成绩，而且还能激发学生对于实验课的学习兴趣，有效培养了学生独立分析问题和解决问题的能力。在土力学实验课程中采用过程化考核方式，使得学生加深和巩固了土力学理论知识与实验操作技能，提高了教学质量，更能为在实验课程教学中如何践行以学生为中心的OBE理念提供了新思路。
　　[ 参 考 文 献 ]
　　[1] 中国工程教育专业认证协会.工程教育认证工作指南（2018版）[Z].北京：中国工程教育专业认证协会，2018.
　　[2] 曾召田，莫红艳，颜荣涛，等.土力学“三性”实验教学模式的探索与实践[J].高教学刊，2019（5）：95-97.
　　[3] 祁孝珍.強化土力学试验教学 培养学生动手能力[J].辽宁高职学报，2007（7）：67-68.
　　[4] 储春妹，封丽华，董青红.土质学与土力学课程教学改革思考[J].大学教育，2015（5）：157-158.
　　[责任编辑：钟 岚]
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