权娟娟 傅少君 罗滔 杨莎莎 陆婷婷

[摘 要] 针对土木工程材料实验教学“脱离工程、验证为主、学生被动、时空受限”等问题，以培养解决复杂工程问题和创新实践能力为目标，基于OBE导向，以学生为中心，按照立德树人、项目驱动、能力导向的理念，从实验教学目标、教学内容、教学方式、考核评价及可持续改进机制，重构“三位一体”实践教学体系。重构后的实践教学体系体现了“知行合一”的教学思想，实现了课程产教融合，解决了知识向能力转化的教学问题，为其他课程建设提供借鉴。

[关键词] 产出导向;土木工程材料;实践教学体系;课程重构

[基金项目] 2019年度陕西省高等教育教学改革研究重点项目“土木工程+智能复合应用型人才培养实践教学体系研究”（19ZZ006）;2018年度陕西省教育科学“十三五”规划课题“基于专业认证的应用型本科土木工程专业凸显特色课程体系构建研究”（SGH18H576）;2019年度西京学院重点课程建设项目“土木工程材料”（ZDKC201902）

[作者简介] 权娟娟（1980—），女，陕西澄城人，硕士，西京学院土木工程学院副教授，主要从事混凝土耐久性研究与土木工程材料研究;傅少君（1968—），男，湖北武汉人，博士，武汉大学土木建筑工程学院教授，主要从事大体积混凝土虚拟仿真技术研究;罗 滔（1987—），男，湖北建始人，博士，西京学院土木工程学院副教授，主要从事混凝土虚拟仿真技术研究。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）23-0041-04    [收稿日期] 2021-01-13

一、问题的提出

基于产出导向理念进行教学研究和改革是我国目前高等教育发展的趋势之一，在培养方案制定等宏观层面的研究与改革开展得如火如荼，并取得了可喜的成果[1]。但OBE理念在课程微观层面的研究和探索成果还不是很多，实践中还存在许多亟待解决的问题。“土木工程材料”课程是土木工程等相关专业的专业基础课，理论性和实践性强、知识面广。材料的选择与使用对于工程设计、施工、运维尤为重要。因此，该课程的学习效果直接关系到人才培养目标的实现。

近年来，一些学者针对“土木工程材料”实验教学在CDIO教学模式[2]、多尺度教学法[3]、问题教学方法[4]、实验内容优化[5]、实验课程体系[6]、教学考核[7]等进行了研究和实践，并取得了较好的效果。总体来看，在实验教学还存在一些问题值得深入研究，譬如实验教学如何真正体现“以学生为中心”，如何做好在人才培养的大目标下，制定强支撑的课程实验教学目标及根据课程实验教学目标设计教学内容、教学实施、教学评价等。因此，本文针对课程实验教学的问题，以实践能力为导向，基于产出导向开展课程实验教学改革研究，探讨产出导向的实验教学模式。

二、“土木工程材料”实验教学存在问题

（一）实验教学目标及内容设计缺乏合理性

实验教学目标及内容[8]结合土木、水利、交通行业中的实际工程紧密程度不够，教学目标设计宽泛、模糊，对塑造学生严密的思维方法不够明确。教学内容设计与数理化、力学等前导课和混凝土结构原理、路基路面结构、土木工程施工等后续课程缺乏系统考虑，致使学生缺乏学习动力、不能将知识转换成能力、更不能塑造学生人生价值。

（二）实验教学模式及实验条件缺乏针对性和指向性

考虑土木工程材料检测性能指标复杂、选材与用材受工程影响较大，部分指标检测时间较长及实验课时受限等诸多问题，加上我国各高校生源差异性很大，而传统的“讲授—实验—报告”的“2学时”教学模式，忽视学生的能动性和个性化发展，指导方法的针对性不强。再则实验条件限制导致“不”实验、“听”实验、“看”实验现象较突出[9]，教与学两张皮，难以实现“知行合一”。

（三）实验教学评价缺乏针对性及持续改进性

传统考核以个人实验报告为主。评价方式单一，重个人轻团体，重结果轻过程，持续改进机制不健全，缺乏动手能力、创新意识、团队合作能力的针对考核，教师不能及时发现共性和個性问题，致使教师指导及教学方法调整不及时，持续提高教学质量成为空谈。

三、产出导向“土木工程材料”实验教学改革

产出导向的教学是一种通过教学活动支撑学习结果的教学模式[ 10 ]，其核心是PDCA，是OBE理念的一种体现，并贯穿于我国工程教育认证标准[ 11-14 ]。“土木工程材料”实验教学围绕OBE的核心“定义、实现、评估、使用”预期实验产出[ 11 ]，以实践能力为导向，通过课程大纲的持续改进，逐步创建和完善了实践教学体系（见图1）。

（一）教学目标设计

针对“能够针对土木工程复杂工程问题、应用土木工程科学基本原理并采用科学方法设计实验方案、正确操作和使用实验装置，完成实验并采集可靠的实验数据（4.1）、能够对采集的试验数据进行处理、分析与解释，通过信息综合得到规律性的认识和结论，并指导工程实践（4.2）、能够将生态、绿色环保、可持续发展理念引入到土木工程项目实践活动中，实践中能使用绿色环保的新材料、新工艺、新技术、新设备（7.2）”3个指标点，在布鲁姆教育目标分类[ 15 ]指导下，在企业的协同下，重构知识、技能、情感相融合“三位一体”实验教学目标。目标1，掌握材料性能基本知识，能使用检测仪器设备检测材料性能，并评定材料质量等级（支撑4.1）;目标2，能分析不同材料以及不同组成材料的混凝土性能规律，试图运用机理解释原因并立足绿色建造提出改善材料性能的方法;能进行高性能混凝土配合比设计，并指导工程设计与施工（支撑4.2）;目标3，具备运用混凝土等材料知识分析混凝土结构工程质量事故的初步能力，并能针对工程问题进行初步工程科学研究（支撑7.2）。

（二）教学内容设计

针对教学目标，考虑学生学习规律，构建从基础到综合、验证到创新、材料到工程的三模块递进式内容体系（见表1）。

围绕土木水利交通绿色建造需求、充分利用实践基地以及课程团队教师纵横向科研项目，细化每一模块的实验项目以及主要内容，学生根据兴趣自由选择项目1和7及其选做内容。

（三）教学模式设计

借鉴CDIO理念，依托虚实实验教学资源，从课前、课中、课后教学环节开展递进式的以学为主的教学活动，采取相应的教学策略解决学生知识转化能力问题。

1.教学环节及教学活动设计。开学前，教师在线公告课程实验目标及学习任务，学生根据教师引导及自己兴趣选择工程结构、查找资料了解工程结构的特点和要求、并组建团队。基础实验、综合实验设置课前（C、D阶段）、课中（I阶段）、课后（O阶段）三环节。以ARCS模型为指导，在“问题导向、项目驱动”下设置研讨、实操、汇报教学活动。课前一周，教师线上上传实验操作微视频、国家标准规范及文献学习资源、指导学生完成实验方案;课中，教师根据学生学习反馈，进行重难点补充讲解，接着团队实操，教师旁边指导答疑，最后学生将实验结果全班分享互评，教师评讲实验问题;课后，教师指导学生对实验结果进行分析总结，提出改善材料性能的途径和方法，以及对实验中产生的“问号”进行查阅文献，指导工程实践，实验反思结果以文本形式汇报给教师评价，同时教师对教学内容进行整合，并补充相关的拓展内容和选做实验内容材料，满足不同学生需求。创新实验采取课内课外相结合，贯穿整个学期，总学时12学时（课内4、课外8）。每三周进行构思、设计、实施、汇报改进其中一个阶段，并做好详细记录。实操在省重点实验室和实践基地进行。开课第一周，学生根据兴趣、参考老师的材料引导，选择创新实验项目。每周一次集中线上指导，每三周汇报一次进度和结果，实验报告教师和企业共评。

2.教学策略设计。基础实验采用多方案实验。工程的结构类型、承载力、施工条件、使用环境等因素决定材料的选择和使用。针对不同条件的工程，各组采用不同方案进行实验，通过多方案的实验数据分析，使学生理解数据的真正内涵，指导工程实践、并运用化学原理解释机理。综合实验和探索实验采用产学研协同法。依托省级实践基地整理工程质量案例、结合省级重点实验室仪器设备、根据团队科研项目，进行创新实验教学，开展工程质量问题分析及智能混凝土研究，促使学生创新思维能力的培养。

（四）“三化”教学评价体系设计

采用项目化、团队化、过程化“三化一体”考核体系（见图3）。实行项目反馈机制。

1.项目化考核。通过项目三要素、三激励考核，培养学生工程伦理意识及不断挑战自我的能力。项目时间考核20%，质量考核60%，素质考核20%，项目创新、分享、贡献奖励3～10分。

2.过程化考核。通过问卷星、钉钉等先进手段如实记录学习过程，培养学生学习能力、实践能力、创新能力。基础实验、综合实验考核比例课前15%（在线交流5%，实验方案10%），课中65%（实操30%，报告30%，互评5%），课后分析总结20%。创新实验课前文献阅读10%、課中方案制定30%、课后成绩60%（实操20%，报告30%，汇报10%）。其中在线交流、实验反思、文献阅读采用个人评价，实验方案、实验操作、实验报告及分享互评采用团队评价。

3.团队化考核。团体成绩为项目成绩乘团队考核系数，团队考核系数根据团队平均成绩在1.05～1.20之间协调，团体个人成绩为团体成绩乘个人贡献度。团体总贡献度为团队总人数，个人的贡献在1的基础上下浮动，团队之间通过互问互考，提高学生团体意识及思辨能力。

四、结论

依据产出导向课程设计原则，根据产业需求和能力培养要求，重构了“土木工程材料”实验“三位一体”实验教学体系，实行以“学生为中心”的“主动式”实验教学方法、采用信息化的教学手段，使学生在知识与技能、团队协作、分析与解决问题等方面有良好的训练，具备解决实际工程问题的综合素质和能力培养，树立土木工程绿色建造的意识，为将来从事复杂建筑工程的材料选择和使用奠定坚实基础。

（课题组成员：张明明、习羽。）

感谢陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室、中建三局西北公司、中铁二十局第六工程有限公司支持课程实践教学。

参考文献

[1]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[2]陈会凡，李广慧.CDIO工程教育模式在土木工程材料中的应用研究[J].高等建筑教育，2011，20（4）：39-43.

[3]蒋金洋，刘志勇，佘伟.多尺度分析方法在土木工程材料教学中的探索与实践[J].高等建筑教育，2017，26（2）：44-46.

[4]温勇，韩东明.问题式学习法在土木工程材料开放性实验教学中的应用[J].高等建筑教，2010，19（5）：132-134.

[5]王圣程，禄利刚，张朕.土木工程材料教学内容重构探索——以水泥混凝土强度为例[J].高等建筑教育，2018，27（6）：117-121.

[6]段晓牧，夏军武，张风杰.《土木工程材料》实验课程体系改革与实践[J].黑龙江教育（理论与实践），2017（12）：47-48.

[7]陈金平，俞然刚，张雪松，等.土木工程材料课程考试改革的探索与实践[J].大学教育，2017（1）：85-86.

[8]高等学校土木工程学科专业指导委员会编制.高等学校土木工程本科指导性专业规范[M].中国建筑工业出版社，2011.

[9]李志义.“水课”与“金课”之我见[J].中国大学教学，2018（12）：24-29.

[10]王金旭，朱正偉，李茂国.成果导向：从认证理念到教学模式[J].中国大学教学，2017（6）：77-82.

[11]李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34+70.

[12]李志义.成果导向的教学设计[J].中国大学教学.2015（3）：32-39.

[13]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[14]李志义.对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之一：我们应该坚持和强化什么[J].中国大学教学，2016（11）：10-16.

[15]Anderson，L.W.，Krathwohl，D.R.，Airasian，P.W.，et al.A Taxonomy for Learning，Teaching and Assessing：a Revision of Blooms Taxonomy of Educational Objectives[M].New York：Longman，2001.

Research on Experimental Teaching Reform of Civil Engineering Materials Course under the Concept of Outcome-based Education

QUAN Juan-juan1， FU Shao-jun1，2， LUO Tao1， YANG Sha-sha1， LU Ting-ting1

（1.College of Civil Engineering， Xijing University， Xian， Shaanxi 710123， China; 2. College of Civil and Architecture Engineering， Wuhan University， Wuhan， Hubei 430072， China）

Abstract：In view of the problems of “the separation from engineering， the orientation of verification， the students passivity and the  limited time and space” in the experimental teaching of Civil Engineering Materials， and aiming at cultivating students ability of solving complex engineering problems and innovative ability， the trinity practice teaching system is reconstructed from teaching objectives， teaching contents， teaching methods， teaching evaluation， and sustainable improvement mechanism， which is based on OBE guidance and the student-centered concept， and is in accordance with the concept of “building morality and cultivating talents”， as well as the project-driven concept and the ability-oriented concept. The reconstructed practice teaching system embodies the teaching idea of “the unity of knowledge and practice”， realizes the integration of industry and education， solves the teaching problem of transforming knowledge to ability， and provides a reference for the construction of other courses.

Key words： OBE; Civil Engineering Materials; practice teaching system; course reconstruction