錢建固，彭慧敏

(1.同濟大學 巖土及地下工程教育部重點實驗室，上海 200092；2.同濟大學 地下建筑與工程系，上海 200092)

工程教育認證是一種國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)。我國的工程教育認證工作開始于2006年，是全國工程師制度改革工作的基礎(chǔ)和重要組成部分。中國土木工程專業(yè)教育評估，是工程學士學位專業(yè)中第一個按照國際通行的專門職業(yè)性專業(yè)認證制進行合格評估的專業(yè)，并率先獲得國際承認。2016年中國正式加入《華盛頓協(xié)議》以來，國際工程教育認證在國內(nèi)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。截至2019年底，全國共有241所普通高等學校21個工科類1 353個專業(yè)通過了工程教育認證[1-5]。

工程教育專業(yè)認證的核心理念是以學生為中心(Student Centered, SC)、以成果為導向(Outcome Based Education，OBE)、持續(xù)改進(Continuous Quality Improvement, CQI )[3]。同濟大學土木工程認證率先以《土力學》課程為示范課程開展了基于工程教育專業(yè)認證理念的專業(yè)課程教革實踐?！锻亮W》課程教學目標是使學生建立對土的基本特性的感性認識，掌握土的有效應(yīng)力原理，熟練運用土體變形及穩(wěn)定的主要分析方法以及理論在工程實踐中的應(yīng)用，掌握扎實的《土力學》理論知識是從事土木類工程實踐及巖土工程科學研究理應(yīng)具備的專業(yè)能力。本課程教學改革以學生為中心，以培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為導向，基于《土力學》課程“基礎(chǔ)性”、“時代性”、“實踐性”的三大特點，逆向設(shè)計課程目標與教學內(nèi)容、構(gòu)建“線上-線下-實驗”三位一體的教學模式、優(yōu)化成績評定標準。通過建立基于目標達成的課程考核機制與開展基于調(diào)查問卷的主體反饋環(huán)節(jié)來保障專業(yè)建設(shè)和教學質(zhì)量的持續(xù)改進。

1 畢業(yè)要求指標點的支撐性分析

1.1 畢業(yè)要求指標點

畢業(yè)要求是對學生學習產(chǎn)出一般要求，指學生在畢業(yè)時應(yīng)該具備的知識、能力、素質(zhì)，包括工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案等共12條要求。針對土木工程專業(yè)的自身特點將畢業(yè)要求分解成若干指標點。畢業(yè)要求通過指標點分解落實到各門課程，其中，《土力學》課程對應(yīng)的畢業(yè)要求及指標點如表1所示，學時分配如表2所示。

表1 畢業(yè)要求指標點

表2 學時分配

1.2 課程目標重構(gòu)

結(jié)合同濟大學土木工程專業(yè)的綜合實力與生源質(zhì)量，針對《土力學》主要教學內(nèi)容，以畢業(yè)要求指標點為導向，重構(gòu)了課程目標：

(1) 課程目標1：熟練掌握土的基本物理性質(zhì)與分類，能夠根據(jù)土類別及物理指標，能夠依據(jù)物理指標對土的工程性質(zhì)優(yōu)劣進行定性的評價，具備野外識別土的類別的初步能力。

(2) 課程目標2：掌握飽和土的有效應(yīng)力原理，熟練運用有效應(yīng)力原理進行滲流計算、土中應(yīng)力計算、地基沉降計算、抗剪強度分析、土壓力計算、土坡穩(wěn)定分析、地基承載力計算，能夠?qū)σ罁?jù)實際工況選取合理的力學參數(shù)進行地基沉降與強度分析，具有對地基應(yīng)力的空間分布與沉降的隨時間發(fā)展規(guī)律的合理性做出判斷的能力。

(3) 課程目標3：熟練常規(guī)土工試驗的操作技能與試驗數(shù)據(jù)的分析處理方法，能夠依據(jù)施工快慢與土體類別選擇合適的土工試驗類別。

1.3 支撐性分析

根據(jù)內(nèi)容分析各課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐性可知，課程目標1對指標點1具有支撐性，課程目標2對指標點1和指標點2具有支撐性，課程目標3對指標點1、指標點2、指標點3都具備支撐性。

2 教學改革舉措

2.1 優(yōu)化課時分配

根據(jù)每一課程目標的內(nèi)容體量與重要性，結(jié)合土力學的教學內(nèi)容優(yōu)化學時分配。如表2所示，課程目標1、目標2、目標3分別對應(yīng)11個、49個、12個學時。

2.2 構(gòu)建全新“三位一體”教學模式

線上慕課平臺的出現(xiàn)打破了《土力學》課堂的時空限制，為老師教學和學生自學提供便利。因此，《土力學》課程構(gòu)建了全新的“線上-線下-實驗”三位一體的教學模式[6-7]。

《土力學》線上課堂在中國大學MOOC平臺搭建，設(shè)有中英文課堂，包含四大功能模塊：(1) 第一模塊是課件以及授課視頻，視頻由專業(yè)性較強的老師錄制以統(tǒng)一并保證授課質(zhì)量，學生根據(jù)自身情況選擇觀看；(2) 第二模塊為測試與作業(yè)，用以學生對學習效果的自測自評、查漏補缺、知識鞏固；(3) 第三模塊為考試區(qū)，用于老師對學生學習效果的考核；(4) 第四模塊為討論區(qū)，分為老師答疑區(qū)、課件交流區(qū)和綜合討論區(qū)。除了常規(guī)MOOC之外，個別班級還可根據(jù)需要開設(shè)SPOC，即小型線上課堂，能實現(xiàn)上傳文檔、實時測驗、課堂點名等功能。《土力學》實驗課除包含5個常規(guī)土工試驗外，還新添2個學時的在線虛擬仿真實驗，演示三軸壓縮試驗的過程。

線下課堂傳授《土力學》基礎(chǔ)知識，打下堅實基礎(chǔ)，線上課堂滿足深層學習需求，增強自學能力，擴大了傳統(tǒng)教學內(nèi)容的疆界；試驗環(huán)節(jié)培養(yǎng)動手能力，幫助理解土工原理?！叭灰惑w”的全新教學模式彌補了舊模式的不足，全方位保證了學生學習效果。

2.3 優(yōu)化成績評定標準

課程成績評定由平時表現(xiàn)(10%)，課后作業(yè)(15%)、《土力學》實驗(15%)和期末考試(60%)四部分組成，平時表現(xiàn)根據(jù)課堂學習、專題討論(課堂)、自主學習(MOOC、SPOC)等進行綜合評價。

3 基于目標達成度的課程考核

3.1 “目標達成度”的算法

以學生為中心的工程教育專業(yè)認證的根本目的，不是看教師教了什么，而是學生學會了什么。為定量化考核與分析《土力學》教學改革的效果，促使課程教學“以成果為導向”進行持續(xù)改進，同濟大學目前執(zhí)行以“目標達成度”為指標的課程考核制度。在考核中以考核學生能力培養(yǎng)目標的達成為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握程度和應(yīng)用能力為重要內(nèi)容?！锻亮W》課程目標達成度評價包括課程分目標達成度評價和課程總目標達成度，計算方法如下：

(1)

R總=(μ1A+μ2B+μ3C+μ4D)/100

(2)

式中:Ri(i=1,2,3)表示課程目標i的達成度;R總表示課程總目標達成度;字母A、B、C、D分別表示考勤成績、平時作業(yè)成績、《土力學》試驗成績和期末考試成績的得分,均采用百分制；μ1、μ2、μ3、μ4表示考勤、平時作業(yè)、課內(nèi)實驗、期末考試在課程成績中的比重；ai、bi、ci、di(i=1,2,3)分別表示考勤成績中對應(yīng)課程目標1、課程目標2和課程目標3的權(quán)重，其余符號意義類似，按照表3取值。

3.2 課程目標達成情況評價分析

2020年—2021年第一學期《土力學》共有490位學生修讀，從同濟大學教學管理系統(tǒng)中調(diào)取全體學生成績記錄，按照上述計算方法計算統(tǒng)計出課程目標達成度，分布如圖1所示，目標達成度系數(shù)如表3所示。

圖1 課程目標達成度分布圖

表3 目標達成度系數(shù)表

課程總目標達成度為0.74，在0.6～0.8之間的學生占約50%，0.8以上的學生約40%，說明學生學習成果已經(jīng)滿足工程教育認證的質(zhì)量要求。本課程參加考試465人，其中44人未能達到課程目標，主要是未能及時參加階段考試、期末考試成績不及格造成的。

對比三個課程目標的達成度，課程目標1、目標2及目標3分別為0.78、0.69及0.81，學生對課程目標1和課程目標3的達成度水平相當，說明通過課程學生基本已建立起對土的感性認識，整體的實驗操作技能與數(shù)據(jù)處理能力較強；相比較，課程目標2達成度相對較低，主要是由于考試卷面成績較低所致，結(jié)合試卷得分明細分析發(fā)現(xiàn)學生在土的沉降計算原理、強度理論及其應(yīng)用方面較為薄弱。比較三個課程目分配的學時與最終達成度發(fā)現(xiàn)，并不是學時越多最終達成度就越高，教學內(nèi)容的難度、教學的手段對學生學習成果影響很大。

4 基于調(diào)查問卷的主體反饋

為檢驗“課程目標達成度”用以評估課程教學效果及問題反饋的合理性，作者針對課程教學改革后各教學環(huán)節(jié)中學生的學習狀態(tài)和關(guān)心的問題設(shè)計調(diào)查問卷，以了解學生對教學效果的感受及其真實需求[8-10]。調(diào)查采用匿名方式，收回有效問卷58份。反饋問卷質(zhì)量較高，提供了比較詳細的意見與建議。

對同學在《土力學》課程中掌握得最薄弱的章節(jié)展開調(diào)查。前三名均為課程目標2對應(yīng)的內(nèi)容，分別是第八章土的穩(wěn)定分析(約52%)、第五章土的壓縮性與地基沉降(約40%)以及第九章地基承載力(約35%)，而課程目標1對應(yīng)的“第一章土的物理性質(zhì)與工程分類”只有13%的同學認為掌握得不好。對于目前《土力學》教學模塊中最需要改進的部分，線上課堂模塊高居第一，約占45%，而實驗教學環(huán)節(jié)僅占約20%。這兩條結(jié)果從主觀角度顯示出課程目標1和目標3完成度較高，課程目標2相對較低。與目標達成度的考核結(jié)果相吻合。

針對最需要改進的線上課程(MOOC)展開調(diào)查，結(jié)果如圖2所示。對于在線上課程中的收獲，約45%的同學表示“收獲很大”，43%的同學表示“收獲一般”，只有約10%的同學表示“收獲很少”。對于在線上平臺自學時的認真程度，超過50%的同學表示“每次都會認真完成”，35%的同學表示“偶爾會認真完成”，也有約9%表示“幾乎沒有認真完成過”。調(diào)查結(jié)果說明學生在線上課程中能有所收獲，但總體而言參與度與認真度還不夠，慕課平臺的內(nèi)容需要做進一步調(diào)整。

圖2 線上課程收獲

對于《土力學》課程現(xiàn)有成績考核標準是否合理，近9成學生認為“合理”。可見現(xiàn)有的考核模式是較為合理的，能全面考察學生的學習狀態(tài)與學習成果。

5 總 結(jié)

(1) 同濟大學《土力學》課程貫徹落實工程教育認證中“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的核心理念，通過重構(gòu)課程目標，深化建設(shè)教學內(nèi)容、構(gòu)建全新“三位一體”教學模式來進行教學改革，并以目標達成度為標準考核課程教學效果。

(2) 調(diào)查問卷的結(jié)果一定程度上檢驗了課程目標達成度對課程教學反饋的合理性。同時，課程考核結(jié)果與調(diào)查問卷結(jié)果綜合主客觀兩方面顯示：教學改革后課程目標均達標，學生對教學效果評價較高，總體來說教學改革成效顯著，但課程目標2相對有較大提升空間。

(3) 今后需通過重點改進線上課程來提升課程目標2的達成度。MOOC的選課人數(shù)有逐年下降的趨勢，究其原因，是目前MOOC板塊不夠吸引人、互動性不強、反饋性不足。因此，首先要精簡化內(nèi)容，降低與線下授課和課后作業(yè)的重復(fù)性，避免引起學生的厭煩情緒。其次要多元化，比如添加管涌、滑坡等視頻激發(fā)學生觀看興趣；增加學習難度大的升級模塊，如針對性的論文[11-12]，滿足學有余力的學生的需求；上傳土工實驗演示視頻以供學生課前預(yù)習等。另外，慕課內(nèi)容發(fā)布要力求與線下授課進度同步，保證學生學習的連貫性，起到兩相輔助、提高效率的效果。

(4) 線下教學有進一步提升空間。需要完善實驗教學體系，多采用啟發(fā)式、提問式教學方式，不要“填鴨式”灌輸實驗操作，要引導學生思考試驗每一步驟背后的原理，多讓學生自己設(shè)計試驗、動手做實驗。線下課堂中要針對知識薄弱章節(jié)加強講解，尤其是土的變形及強度的基本原理與問題分析，有必要增加習題練習以提升學生對《土力學》問題進行計算分析的能力。