[摘  要]工程力学是一门与工程实际联系紧密的重要专业基础课。然而，传统的工程力学课程在教学过程中存在基本概念抽象、过程考核缺乏、学生实践创新薄弱等问题。OBE教育理论的核心内涵是以学生为中心，以学习成果为导向，以持续改进为保障，该理念自提出以来，引起了各国教育界的广泛关注。为此，将OBE教育理念全面渗透和贯穿到工程力学的教学过程中，在不改变现有学时的基础上，开展多模式立体教学方法改革研究，探索多阶段过程考核评价体系，激发学生独立思考与创新创业的热情，综合提升学生发现问题、分析问题与解决问题的能力，将为培养符合新时代、新工科需求的高校本科人才提供参考。

[关键词]OBE理念  工程力学  教学改革

基金项目：西安理工大学教育教学改革研究项目（项目编号：xqj2312）。

引  言

作为航空航天、机械自动化、土木水利、车辆智造等工科专业最为重要的一门必修基础课，工程力学课程是培养创新型人才极为重要的一环。工程力学课程一般在完成高等数学、大学物理的基础上，也就是大二第一学期进行开设，该课程主要利用静力学知识建立力学模型，经过逻辑推理和数学演绎，获得复杂力系下的简化结果，建立物体系统的平衡条件，并依据实验结论建立变形体的力学理论体系，给出静载下构件强度、刚度和稳定性的计算方法，旨在培养学生综合运用力学知识正确分析和解决工程实际与科技前沿问题的能力。

OBE教育理念（亦称为成果导向教育），是一种以学生的学习成果为导向的教育理念，其核心在于以学生为中心，关注教育过程结束后学生所真正拥有的能力。OBE理念强调教育者应清晰地定义学生预期达成的学习成果，并以此成果为导向设计课程与教学，确保学生在完成所有学习过程后能够达成这些成果。此外，OBE理念还注重持续改进，通过对学生的学习成果进行持续评估与反馈，不断优化教学过程，提升教育质量。OBE理念的理论基础主要来自教育学、心理学等多个学科领域。在第四次工业革命的背景下，随着技术的快速发展和产业结构的深刻变革，教育理念和方式也需要进行相应的调整和创新。OBE理念强调学生的学习成果和实际应用能力，这与第四次工业革命对人才的需求高度契合。因此，将OBE理念应用于与第四次工业革命相关的高等教育课程中，有助于培养具备创新精神和实践能力的高素质人才，推动产业的转型升级和创新发展。

工程力学与OBE理念

传统的工程力学课程是以教材为导向的，老师的教和学生的学完全依赖于教材。而以成果为导向的教学设计遵循逆向原则，根据国家、社会、企业等的外部需求确定培养目标，进而确定学生的毕业要求及具备的能力，最后确定相应的课程体系。在课程设计中，OBE理念强调以学生的学习成果为导向，反向设计课程内容和教学方法。具体来说，教育者首先需要明确学生在完成课程后应达到的学习成果和预期能力；然后，根据这些成果和能力要求，设计相应的课程内容、教学方法和评估方式；最后，通过持续的教学实践和评估反馈，不断优化课程设计，确保学生能够达成预期的学习成果。在教学方法上，OBE理念提倡采用多样化的教学方式和手段，以满足不同学生的学习需求和兴趣。例如，可以采用项目式学习、案例分析、实践操作等教学方式，让学生在实践中学习和掌握知识技能；同时，也可以利用信息技术手段，如在线课程、虚拟实验等，为学生提供更加丰富多样的学习资源和学习体验。在教学效果评价上，OBE理念主要采用多元化的评价方式和方法。这包括对学生学习成果的直接评价，如作业、测验、实践报告等；也包括对学生学习过程的间接评价，如课堂表现、小组讨论、项目完成情况等。此外，还可以通过问卷调查、访谈等方式收集学生和教师的反馈意见，以便对教学效果进行全面客观的评价。在OBE理念下，教学效果评价不仅关注学生的学习成果是否达成预期目标，还注重分析学生在学习过程中所表现出的能力、态度和情感等方面的变化。通过深入分析评价结果，教育者可以了解学生的学习特点和需求，进而优化课程设计和教学方法，提高教学效果。因此，将OBE理念应用到工程力学课程中，根据成果导向探索建立新的教学模式，促进学生的关注点由分数获取向能力提升转变，具有重要的现实意义。

尽管OBE理念在教育领域具有广泛的应用前景和重要的实践价值，但在工程力学的实际应用过程中仍面临着一些挑战和问题。首先，学习成果具有多样性和复杂性，难以用单一的指标或标准来衡量，如何准确界定和衡量学生的学习成果是一个难题。其次，OBE理念强调以学生为中心，注重个性化教学，然而，在实际操作中，由于教育资源有限，难以实现真正意义上的个性化教学，如何确保教育资源的公平分配也是一个挑战。本文以西安理工大学工程力学课程为例，阐明工程力学教学过程中存在的问题，基于OBE教学理论，提出了相应的改进措施。

工程力学课程现状分析

1.基本概念抽象

工程力学课程包括静力学和材料力学两篇内容，涉及知识面广。静力学部分主要包括：静力学基础、汇交力系、力偶理论、平面一般力系、空间一般力系和重心；材料力学部分主要内容有：轴向拉伸和压缩、扭转、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形与简单超静定梁、应力状态和强度理论、组合变形、压杆稳定等。课程内容偏多，概念抽象，主要采用老师灌输式讲解、学生被动式接受的方法开展教学。学生在学习过程中基本无实物接触，不能有效建立直观的认识，普遍感到课程内容枯燥乏味。目前我校本科课程学时压缩，仅用传统的教学手段在有限的学时内完成规定的教学内容面临较大挑战。

2.过程考核缺乏

工程力学课程以课后习题作业和期末考试为主要考核方式，对教学过程中学生运用基础知识的能力培养不足，缺乏阶段性的学习目标与评价。学生虽然能够完成课后作业并且通过期末考试，但实际对课程内容的理解往往比较差，遇到不同场景的实际问题经常无从下手。因此，需要重视教学过程中的工程渗透和过程考核，强调教学过程的输出而不是输入，加强学生对课程内容的理解和运用，有效提高工科类学生利用工程力学基本知识解决实际工程问题的能力。

3.实践创新薄弱

目前工程力学的教学计划主要由教师来完成，除了部分课后习题和两次实验（拉伸破坏实验与弯曲正应力电测实验），学生基本没有实践与创新环节，与新工科背景下对工程力学课程的要求明显不符，学生往往不能做到学以致用，知行合一。仅有的两次实验，学生仅需按照既定的步骤实行即可，基本无须思考与创新，学生的创新思维与批判性思维得不到系统的锻炼。其次，学生对工程力学的最新发展和技术前沿了解不足，学生发现问题、分析问题、解决问题的能力不能得到有效的提升。

工程力学课程改革措施

在第四次工业革命背景下，随着教育改革的不断深入和社会对人才培养需求的不断变化，OBE理念将在未来得到更加广泛的应用和发展。首先，OBE理念将进一步强调跨学科融合和综合素质培养。未来的教育将更加注重学生综合素质的培养和跨学科知识的融合，以适应社会多元化和复杂化的需求。OBE理念将推动教育者打破学科壁垒，构建跨学科的教学体系，培养具有创新精神和跨学科能力的人才。其次，OBE理念将更加注重技术与教育的深度融合。随着信息技术的快速发展，未来的教育将更加依赖技术手段来提升教学效果和学生学习体验。OBE理念将推动教育者积极探索技术与教育的融合点，利用大数据、人工智能等技术手段优化教学设计和评估方式，实现个性化教学和精准教学。同时，OBE理念也将进一步强调全球化视野。在全球化的背景下，国际交流与合作对于提升教育质量和培养具有国际视野的人才具有重要意义。OBE理念将推动教育者加强与国际先进教育理念和实践的交流与合作，引进优质教育资源和先进的教学方法，推动教育国际化进程。基于此，本小节针对工程力学课程存在的问题，结合OBE理念，提出如下改革措施（见图1）。

1.开展多模式立体教学方法改革

OBE理念提出以学习成果为导向对教学过程进行设计，强调以学生为中心。针对工程力学课程涉及的力偶、力矩、变形、应力状态、强度理论、稳定性等抽象概念，可开展多模式立体教学方法改革，让学生真正成为学习的主人，具体为：

（1）将教学内容模块化。工程力学课程可细化为静力学模块（权重30%）、轴向拉压与扭转变形模块（权重15%）、弯曲变形模块（权重20%）、应力状态与组合变形模块（权重20%）、压杆稳定模块（权重15%）。将每一模块设置若干开放性问题（该问题可以是国家或企业重大工程问题，也可以是国际学术前沿的学科交叉问题），然后将学生进行分组学习与讨论，弱化教师的主导作用，充分调动学生的积极性。

（2）将教学课堂开放化。工程力学的课堂可设置为在时间和空间上开放的课堂，不再是在固定的教学时间内完成固定教学任务的课堂。实现工程力学课堂开放的关键是如何充分地吊起学生的胃口。根据模块化教学，在课上将与实际联系紧密的工程问题提出后，可有效地将句号课堂变成问号课堂。下课后，学生就会主动地将学习时间从课内向课外延伸，迫不及待地在图书馆、互联网查阅各种资料，或者进入实验室进行相关的探索。

（3）将教学手段多样化。工程力学教学可采取多媒体视频教学、板书理论推导、案例仿真演示与人工智能模型等多手段相结合的方法。利用多媒体技术将非常抽象的工程力学概念以立体和直观的形式展现出来，让学生能深刻地了解概念的本质，同时激发学生的学习兴趣；通过传统板书形式，推导复杂的力学理论，并结合仿真模拟案例进行定量化的分析，使学生能更加深刻地理解工程力学的理论。例如，可以引入重大工程装备如飞行器中存在的工程问题，以多媒体视频教学，将系统各个构件的受力过程直观地展示给学生，并对不同阶段会发生的受力状态、能量传递及其变形特点都进行直观深入的介绍；将构件变形与破坏的基本规律，从基本理论概念入手，推导计算过程，并结合仿真模拟与工程实际，说明一些边界怎么进行数学描述与处理，这样可使学生对实际问题的理解更加深刻。

2.开展多阶段过程考核改革

OBE理念注重过程化的学习考核模式，强调把学生的学习进程划分成不同的阶段，将阶段评价与持续改进相结合以促进学生的学习成果。因此，针对工程力学课程过程考核的缺乏，可开展多阶段过程考核改革。具体为：

（1）前期阶段（权重30%）：将工程力学细化为若干模块之后，可在课堂上营造真实的工程实际环境，让学生以小组讨论的形式针对每个模块设置的若干工程问题进行探究。在前期阶段，学生可以采用文献调研、资料查询、慕课学习、开展预实验或者与老师交流等手段对相应的问题有初步的了解。

（2）中期阶段（权重40%）：在中期阶段，主要采取通过PPT进行小组汇报的方式。在该阶段，学生应提出一个如何利用学习的理论知识解决布置的实际工程问题的基本方案。然后，教师进行提问并对该方案提出相应的建议，给出及时的评价与反馈。为了提高小组每个学生的参与度，汇报时采取随机抽签的形式进行。

（3）后期阶段（权重30%）：在后期阶段，每个小组应形成最终的解决方案，以研究报告为主，并在研究报告中附上每个学生的具体贡献。通过最终研究报告的质量，可为老师的进一步教学改进提供参考。在此过程中既可以锻炼学生发现问题、分析问题、解决问题的能力又可以通过实践过程中学生的思路、效率及结果等方面的表现，综合评价学生对基础知识的理解与运用能力。

总评成绩可分为过程考核成绩和期末考试成绩，其中过程考核成绩共占总评成绩的50%，对于每个教学模块均设置为满分，然后根据相应的权重进行计分。新的阶段考核体系可全面地考查学生对工程力学的学习成果，有效地提升学生全阶段的学习兴趣与效果。

3.开展创新创业能力培养改革

OBE理念强调创新思维的培养，但是传统的工程力学教学模式忽视了创新能力和实践能力的培养。因此，可开展学生创新创业能力培养改革，具体为：

（1）将与工程力学相关的力学国际前沿最新研究成果以视频介绍的形式引入课堂教学，拓展学生的眼界，让学生了解到工程力学的最新动态和发展趋势，提高学生对工程力学课程学习的兴趣，引导学生独立思考，善于创新。

（2）选取国际和国内高端工程装备、颠覆性材料相关的最新研究论文，详细介绍工程力学课程基本理论和分析方法在研究中的运用，让学生了解国内外高端工程装备类、固体力学类相关期刊，引导学生利用基础理论和分析方法开展研究，改变课堂教师的主体地位，树立“以学生为中心”的理念，通过线上与线下探究融合、专业与思政启发融合、校内与校外深度融合来解放思想。

（3）结合高端工程装备、新型材料等的最新研究成果，引导学生针对社会和企业实际工程应用需求开展新型工程材料与结构的思考和设计，指导大学生参加“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛、“创青春”中国青年创业大赛等，提高学生的创新创业思维、实践能力和全球化视野。

结  论

OBE理念作为一种以学生为中心、关注能力培养的教育理念，在教育改革和人才培养中具有重要的价值和意义。它不仅有助于改变传统教育模式的弊端，推动教育向更加注重学生个体发展和能力培养的方向发展；还有助于提高教育质量和教学效果，培养具有创新精神和实践能力的人才；同时也有助于促进国际交流与合作，推动教育的国际化和现代化进程。基于OBE教育理念，针对传统工程力学课堂存在的基本概念抽象、过程考核缺乏、学生实践创新薄弱等问题，本文提出了将教学内容模块化、将教学课堂开放化、将教学手段多样化的多模式立体教学方法，开拓了多模块多阶段的过程考核评价与反馈改进体系，探究了激发学生独立思考与创新创业热情的改革措施，扩展了OBE教育理念在我国力学教育领域的研究与实践范围。展望未来，我们有理由相信，随着对OBE理念的不断探索和实践，工程力学教育将迎来更加美好的未来，培养出更多具有创新精神和实践能力的满足工业4.0要求的新时代人才，为社会的发展和进步作出更大的贡献。

参考文献：

[1]李志义.中国工程教育专业认证的“最后一公里”[J].高教发展与评估，2020，36（3）：1-13+109.

[2]杜阳阳，杜彩凤，王贞，等.工程教育认证背景下应用型创新人才培养模式研究——基于大学生竞赛活动的分析[J].科教文汇，2024（4）：55-58.

[3]陈艳华，常莉，魏蓉，等.融合OBE与创新创业理念的学生学习成果达成度评价体系研究[J].西部素质教育，2024，10（8）：86-89.

[4]周泽寻，林晓珊，邱树伟.融合AI与软件工程的OBE-CDIO创新创业实践教学改革[J].计算机教育，2024（4）：139-143.

[5]袁宇凤，张博，孙建平，等.OBE理念下专业课过程考核方案的探究[J].课程教育研究，2021（41）：185-186.

[6]李炎森，马洪鑫.基于OBE理念的“工程力学实验”课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2023（33）：81-84.

（孙洋：西安理工大学土木建筑工程学院）