土木工程材料作为土木工程类专业学生最早接触的专业基础课程之一,涵盖了物理、化学、力学、环保等多学科的知识,具有理论与实践紧密结合的特点,在教学体系中具有非常重要的地位。然而,传统的“土木工程材料”课程存在知识点繁多、与工程联系不紧密、缺乏对学生能力的培养、学生学习兴趣不高等问题。为了解决这些问题,结合沈阳工学院土木工程类专业的教学现状,本研究拟基于OBE(Outcome-Based Education,成果导向教育)理念,对“土木工程材料”课程进行教学改革与实践,旨在培养学生的工程实践能力、自主学习能力和团队合作能力。
1. 课程现状
“土木工程材料”课程主要讲授混凝土、石材、水泥、沥青、沥青混合料、钢材等常用的土木工程材料。课程内容繁多且关联不紧密,包含了大量的理论知识与实验学时,需要学生具有较强的动手能力,并且与工程实践紧密联系。以沈阳工学院城市地下空间工程专业为例,课程总学时为40学时(其中理论32学时,实验8学时)。由于课程内容相对较多,课程安排比较紧凑,传统的教学模式通常以教师讲授为主,这种教学模式只注重学生的“听”和“学”,而忽略了课程的工程实际应用价值,缺少对学生能力的培养。
2. 改革必要性
传统的“土木工程材料”课程在教学安排、教学成果的考核及具体的教学实施方面存在诸多不足。例如,实践教学目标与毕业要求存在偏差,实践教学重内容轻能力,考核机制流于形式等。这些问题导致学生难以将所学理论知识应用于工程实践中,缺乏解决实际问题的能力。因此,迫切需要改革传统的教学模式,引入OBE教育理念,以培养学生的工程实践能力为导向,全面提升课程的教学质量。
OBE教育理念是一种以学习成果为导向的教学模式,强调学生的学习成果和能力的培养,关注学生为达成特定目标所应具备的技能和知识。其核心在于反向设计,即从行业需求出发,制定教学目标,并根据目标设计教学内容、教学方法和考核机制。通过OBE教育理念的实施,可以培养学生的综合素质和实践能力,使其具备独立思考和解决问题的能力,以及团队合作精神和创新精神。
1. 明确教学目标和评价标准
在教学改革中,教师首先应对每门课程明确学习目标和评价标准,确保学生在课程学习过程中知道可以获得哪些知识和技能,以及如何评价自己的学习成果。基于OBE理念,制定了“土木工程材料”课程的五个教学目标:
l 掌握水泥、石材、混凝土、沥青、沥青混合料、钢材等材料的组成、性质和技术要求,并能利用基础知识对复杂的土木工程中所需的材料进行选择、检测与评价。
l 掌握土木工程材料各种基本性质的计算,水泥混凝土的配合比设计和计算,培养学生的计算、设计、验证相关工程性能的能力。
l 掌握实验设备的规范操作方法和实验操作程序,安全开展实验;能够自主有效记录实验数据,能够对原始数据进行分析、整理、处理,科学解释数据,表达实验结论。
l 能够站在人类命运共同体的角度,看待绿色建造和资源循环利用,深刻认识我国在土木工程新型材料发展问题中的大国担当与贡献,坚定“四个自信”。
2. 混合式教学模式的构建
为了达成上述教学目标,本研究引入了建筑云课平台,构建线上线下混合教学模式。建筑云课是广联达公司推出的网络教学平台,拥有丰富的视频课程和习题资源,涵盖理论与实操。教师可以通过平台构建和组织课程,开展教学活动,学生可以通过移动客户端获取课程资源,利用碎片化的时间进行学习,并能通过平台进行提问和讨论。
l 课前教学改革设计:课前教师对教材内容进行全面梳理整合,删减理论知识过强的内容,增加实际工程实例,优化教学内容。通过建筑云课平台发布课前预习作业,进行课前测试,查看学生的预习效果。学生可以在课前自学的过程中,利用平台向教师提问,教师依据学生自学情况,重新构建新课教学思路。
l 课中教学改革设计:在课堂教学中,教师可利用建筑云课平台的签到功能替代传统点名,节约考勤时间。授课时,教师把重点讲解的内容放在本节课的重难点和学生预习掌握薄弱的环节。借助平台随机邀请学生回答问题,采用学生抢答的方式激励学生参与;提出专业问题,让学生利用平台的投票功能发表自己的观点;发布工程案例或工程事故照片,让学生利用所学知识分析事故原因,解决工程实际问题。
l 课后教学改革设计:课后,教师可布置有一定难度的课后作业,学生借助建筑云课对课堂知识进行消化,并通过课后作业提高能力。在建筑云课平台课程资源构建中,教师可为学生适当引入“土木工程材料”领域前沿知识,如透光混凝土、清水混凝土、自愈合混凝土等,也可引入“港珠澳跨海大桥”等优秀的工程案例,将理论知识与工程案例相结合,增强学生的实践能力和民族自豪感。
3. 实施多元化教学手段和评价方式
基于OBE理念,教师应该采用多元化的教学手段和评价方式,注重学生主体性、实践性地学习。可以采用案例教学、问题导向学习等教学方法,激发学生的学习兴趣,培养学生的分析和解决问题的能力。在评价方式上,可以采用开放性题目、实际工程项目评价、综合能力测试等方式,全面评价学生的综合素质和实践能力。
l 案例教学:通过引入实际工程案例,让学生在案例分析中理解理论知识的应用,培养学生的工程实践能力。
l 问题导向学习:通过提出问题,引导学生自主学习和探究,培养学生的问题解决能力和创新思维。
l 开放性题目:设置开放性题目,鼓励学生自主思考和探索,培养学生的独立思考能力和创新精神。
l 实际工程项目评价:通过评价学生在实际工程项目中的表现,检验学生的工程实践能力和团队合作能力。
l 综合能力测试:通过综合能力测试,全面评价学生的理论知识、实践能力和综合素质。
l 建立教学评估与监控机构
为了及时了解教学中存在的问题,制定改进措施,可以设置专门的教学评估与监控机构,进行课程教学效果评估和学生学习成果考核。通过收集学生的反馈意见,分析教学效果,不断完善和优化教学改革方案。
1. 挑战
l 教师和学生对OBE理念的认知和理解不足,教学模式难以转变。
l 教师教学负担重,无法有效指导学生进行实践性学习。
l 学生学习积极性不高,缺乏主动性和创新精神。
2. 对策
l 开展OBE理念的培训和交流活动:学院可以开展OBE理念的培训和交流活动,提升教师和学生对OBE理念的认知和理解,鼓励教师和学生积极参与到教学改革实践中,逐步转变传统的教学模式。
l 增加助教、实验技术员等支持教师:学院可以通过增加助教、实验技术员等支持教师,减轻教师的教学负担,提高教学效果。
l 建立学生工程实践中心:学院可以建立学生工程实践中心,提供给学生更多的实践性学习机会,增强学生的实践能力。
l 开展学科竞赛、科研项目、实践性实习等活动:学院可以通过开展学科竞赛、科研项目、实践性实习等活动,激发学生的学习兴趣和学习动力,培养学生的创新能力和综合素质。
通过基于OBE理念的“土木工程材料”课程教学改革与实践,预期能够取得以下成果:
l 提升学生的工程实践能力:通过引入实际工程案例和实验项目,提升学生的工程实践能力和动手能力。
l 培养学生的自主学习能力:通过线上线下混合教学模式,培养学生的自主学习能力,使学生能够利用碎片化的时间进行学习。
l 增强学生的团队合作能力:通过团队项目和模拟工程设计等实践性项目,增强学生的团队合作能力和沟通协调能力。
l 提高学生的学习兴趣和积极性:通过多元化的教学手段和评价方式,激发学生的学习兴趣和积极性,提高学生的学习效果。
l 优化教学效果和教学质量:通过教学评估与监控机构,及时了解教学中存在的问题,制定改进措施,优化教学效果和教学质量。
基于OBE理念的“土木工程材料”课程教学改革与实践,旨在培养学生的综合素质和实践能力,促进学生全面发展。通过明确教学目标和评价标准、构建混合式教学模式、实施多元化教学手段和评价方式、建立教学评估与监控机构等措施,预期能够取得显著的教学改革成果。然而,教育教学改革不能一蹴而就,需要学院和教师们的共同努力,逐步推进。只有不断探索和实践,不断总结和改进教学理念和方法,才能更好地满足社会对高素质土木工程专业人才的需求。