基础力学课程教学中非标准化考核模式的探索与实践1)
时间：2023-04-08 22:45:01 来源：千叶帆 本文已影响人
叶红玲 杨庆生 杜家政 刘 夏 尚军军
(北京工业大学材料与制造学部，北京 100124)
课程考核是课程教学中提升人才培养质量的重要环节和有效手段。随着国家《关于一流本科课程建设的实施意见》《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》和《深化新时代教育评价改革总体方案》等文件的发布，课程考核的改革不断得到重新认识和高度重视。“坚持科学有效，改进结果评价，强化过程评价，探索增值评价，健全综合评价，充分利用信息技术，提高教育评价的科学性、专业性、客观性”是对课程考核改革提出的具体指导意见。课程考核既要注重考查学生对知识的掌握和运用能力等显性指标，又要注重学生的创新能力、科学思维和质疑精神等隐性指标。因此，在课程建设中进行非标准化考核模式改革和探索是加强学生学业过程管理，提升课程教学质量的重要环节之一。
基础力学（理论力学、材料力学、工程力学等）作为工科专业核心基础课程，以力学基本理论为基础，以工程应用为重点，充分培养学生理论与实际相结合的能力、分析解决实际问题的能力，具有基础性与技术性双重属性，在机械、土木建筑、航空航天等许多工程技术领域中有着广泛应用[1-5]。目前国内多数高校基础力学课程普遍采用标准化考核模式，通过编制标准化试题、进行标准化考试、实施标准化评分与开展标准化分数转化四个环节结合占比较小的平时成绩对学生学业进行综合评价。考试虽然具有高效、客观公正等优点，但往往对平时成绩的考核重视不够，有些只是依据学生的考勤率以及上交作业为参考进行给分。这种情况下，容易出现学生课程学习过程中不努力，期末考试前死记硬背进行突击复习的问题，对于发掘学生潜能，调动学生学习热情进行深度学习，培养学生的创新能力非常不利。因此，面向从事基础力学教学的教师和学习基础力学的学生，探索新时代新阶段下的基础力学课程考核模式，对于提高课程的高阶性创新性挑战度，推动一流课程建设和提升人才培养质量具有重要意义。
相比于传统的标准化考核，非标准化考核更加强调学生的自主性、创新性、协同性与个性化学习，更加有利于引导学生实现价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的全面塑造。在加强课程思政建设的过程中，将非标准化考核融入课程的教学理念、教学内容、教学方法、教学手段、教学评价的全过程教学设计实施之中，贯穿课堂内外线上线下，是推动专业课程与课程思政同向同行深度融入的有效举措，是深化“全员育人、全过程育人、全方位育人”的重要方法。
非标准化考核不仅仅是非标准化考试，如编制多样化考试题型，提供多元性试题答案等，还要突出“学生中心”，注重激发学生的学习兴趣和潜能，将考核贯穿渗透到学生的整个课程学习过程之中，让学生更多地参与到教学环节中来，给学生更多的学习责任，从而推动教学从“教得好”向“学得好”转变。
非标准化考核模式应当具有多样性、创新性和灵活性。多样化的考核方式更加注重学生学习过程监测，比如：考勤、课堂发言提问、随堂测验、课后作业、线上线下讨论互动等，以考促学、以考辅教，激励学生主动学习、刻苦学习。创新性的考核方式更加注重学生的自主学习、主动思考、主动发现-提出-分析-解决问题，更有利于学生的创新能力和实践能力提升，比如：自命题、项目化研究、学生小讲堂等。创新性考核方式更加考验教师的教学能力水平，需要教师投入更多的教学时间，开展“一对一、一对多”的引导与跟踪，而不是上完课走人，师生两忘。灵活性的考核方式是指线上线下相结合、课堂内外相结合、平时与期中期末相结合、学生自评、生生互评与教师评价相结合等，全过程的课程学习记录更有利于培养学生的独立意识、创新思维和质疑精神。
结合基础力学课程特点与作者课程建设的教学资源，以“师生协同、知行合一、育教一体”为教学理念，结合线上线下教学，我们开展了将考核过程变成学习过程的非标准化考核模式设计，如图1所示。“师生协同”是以教师为主导、学生为主体，以“学”为中心，师生互动，调动教师的自主创新教学能力，提升学生积极参与学习的自主性，进而改变灌输式传统教学；
“知行合一”是指理论与实践相结合，开展基于问题和项目化教与学，且持续改进；
“育教一体”是指高质量教学与高水平育人同向同行，将课程思政建设深度融入到课程教学全过程。
图1 基础力学课程非标准化考核方式改革设计方案
设计过程从三个方面展开：（1）线上慕课和翻转课堂的学习，以学为中心，强调扎实基础掌握方法，强化学生的自主学习能力，独立思考，培养发现问题、提出问题的能力；
（2）线上线下混合式学习，强化师生互动师生协同，注重夯实基础高阶提升，培养分析问题、解决问题的能力；
（3）线下交流研讨互动学习，突出研教结合，让学生参与实验、科研项目、工程实践训练和科技竞赛中，培养学生解决复杂问题的能力、创新能力、实践能力和团队合作责任担当。
结合学生线上线下三方面的学习过程，将考核内容、考核方式和考核成效细化量化。考核试题结合基础力学课程的知识点、思政点、能力点设计，尽量减少重复记忆性试题，避免给学生徒增学习压力。考核观测点注重从视频观看度、视频纠错、提出新问题、问题参与度、作业完成度、课堂出勤率、课堂活跃度、随堂测验完成度、力学实验完成度、自命题作业完成度、科研论文创新度、小组协同度等角度对学生学习过程进行综合考核，量化记录学生个性化学习情况，真实地反映学生的课堂表现和课下学习活动，进而引导学生关注点从期末考试一考定音转向平时的学习行为和学习习惯表现，让学生积极参与到课堂教学的全过程中来，从根本上将被动听课转变为主动学习。
基础力学课程非标准化考核的教学设计，要提升考核的真实有效性与客观公平性，这与教师的专业水平、思维水平和教学水平以及教学投入是息息相关的。因此，要做好非标准化考核的教学设计，先要做好师资队伍的教学能力提升。
3.1 非标准化考核改革实施情况
基础力学课程作为学校工科专业的专业技术基础课程，是学生掌握专业知识技能必修的重要课程，是人才培养教学体系中的重要枢纽与节点。笔者结合地方高校的办学地位和专业特色，结合当代大学生的成长特点、学习习惯、思维能力等，以学生的学习成效为目标，融合应用现代信息技术，结合课程思政建设，深入开展了以学生为中心的非标准化考核改革。提出和推行应用了3W1H（What？ Why？Where？How？即是什么？为什么？应用在哪儿？怎么用？）发现知识法和 3S（ study independently, seminar,scientific research，即自学、研讨、科学研究）自主学习模式等[6-9]，实行启发式教学、引导学生自主学习，形成学习的内驱力，提升课程的教学质量和育人质量。
在非标准化考核改革实践中，我们既要侧重学生对于知识方法的学习应用实践，更要注重学生创新思维、人文情怀、科学精神等方面的熏陶培养。因此，在各课程（工程力学、理论力学、材料力学）保留期末试卷考核方式的基础上，增加了学习态度、课后作业、随堂测试、问题研讨、自命题试卷、科研项目训练、实验实践等七个方面的平时成绩，使得考核内容更加灵活多样。即使采用期末试卷考核方式时，其中也增加了非标准化考核试题。表1给出了北京工业大学工科专业基础力学非标准化考核模式实践情况，标注了各环节达到的最大教学难度。尽管面向不同专业的课程学时不同，但各门课程已经将期末成绩全部下调至70%以下，大部分在60%，突出了非标准化考核，注重教学过程中的教学成效。
表1 北京工业大学工科专业基础力学非标准化考核模式
根据表1中列出的情况，具体实施过程如下。
（1）学习态度是对学生的出勤率、问题参与度、课堂活跃度、线上学习情况进行综合评价。借助大学慕课、学习通、智慧树以及课程教学过程记录进行实时考察，教师可利用信息化手段进行签到点名和提问。
（2）课后作业是结合线上线下作业进行评价。作业设置依据教材设置必做和选做题目，同时增加一些课后思考题、开放性作业、文献阅读、画知识体系思维导图等，主要检测学生对课程知识点的掌握及拓展情况，可直接反映学生的学习状态、认真程度以及遵循学术规范情况。
（3）随堂测试通常针对课程的重点难点和关键点问题设置测试环节，考察学生的学习成效，以便于了解学生学习的薄弱环节或者知识盲区，加强教师的针对性讲解，当然也是对学生出勤情况的检查。比如基本概念的阐述、基本方法的运用等，具体如画刚体系受力图、科氏加速度计算、确定刚体平面运动速度瞬心、刚体系动量动量矩动能计算、快速画剪力弯矩图、计算一点的主应力与最大剪应力、进行组合变形强度校核等等。随堂测试题目形式可多样，但难度要适中，这一测试也可以借助学习通、雨课堂等进行抢答或随机点名，老师通过后台掌握情况。
（4）问题研讨由教师设置阶梯式问题，循序渐进由易到难，引导学生主动思考、深度学习，培养质疑创新能力。比如：在讲授弯曲内力的章节时，让学生研讨“只给定梁的剪力图能不能确定梁的受力？能不能确定梁的支承性质与支承位置？答案是否具有唯一性？由给定的剪力图能否确定弯矩图？答案是否唯一？”。在讲授点的合成运动章节时，让学生研讨“动点动系选择的原则是什么？结合工程案例进行对比分析？普通车床和五轴联动数控车床切削工件时动点动系怎么选？动点对多个动系如何求解绝对速度和绝对加速度？”等等，一些问题点来源于《力学与实践》的论文[10-12]。
（5）自命题试卷主要考核学生对知识体系的构建情况，通常在完成相关联的多章节教学内容之后设置。学生通过查阅资料，结合教材、习题集以及工程实例进行自主命题，并给出解答过程。图2给出了理论力学在静力学、运动学部分教学中自命题试卷的要求。自命题试卷格式规范要求需要给定撰写模板，评判标准根据自命题的形式、内容、难度复杂度等指标进行批阅。
图2 自命题试卷要求范例
（6）科研训练、学生小讲堂主要考核学生创新应用、团队协作能力以及解决复杂问题的能力，根据给定的科研训练项目或者自选题开展，通过“查阅文献-选题-理论分析与实验-撰写论文-大会报告”5个环节开展考核。该考核方式作者教学团队已经坚持实施了10多年，对于学生的自主、合作、探究、创新方面均有良好的促进作用[13]。
（7）实验实践主要考核学生的动手实践能力，结合基础型、综合型和创新型实验，借助工程力学国家级实验教学示范中心的平台，按照“开题报告-开题答辩-实际实验-考核验收”4个环节进行实验考核。鼓励学生动手制作重大工程的“微缩版模型”进行实验研究，为学生的实践创新、科技竞赛奠定良好的基础。
（8）理论考核主要考核学生全面掌握知识点、构建知识体系情况，特别是对于课程的核心知识、重点难点掌握情况。考核题型涉及判断题、选择题、填空题、计算题和非标准化试题等。非标准化试题设置“有核心无边界”的开放性问题，答案不唯一，提升学生多元化明辨思维能力。如规定一个工程背景或工程事件，由学生自行建模、自行解答，自证其合理性，强调学生的创新性和工程实践能力培养。图3给出了基础力学课程中非标准化试题的部分试题情况。
图3 基础力学课程理论考核非标准化试题实例
在实际教学过程中，非标准化考核的实施须以推动学生的深度学习为中心，深度融入到课堂教学过程之中，使学生汲取力学知识之博、领悟力学方法之妙，感受力学思维之美，激发学习热情，形成学习内驱力，进而迸发出更多创新思想火花。
3.2 考核方式改革成效与学生反映
基础力学课程通过近3年线上线下混合式多元化的非标准化考核实施，取得了一定的教学成效。（1）学情满意度高。调查问卷显示，95%以上的学生认可非标准化考核模式，92%的学生认为自己的自主学习能力提高了，学习态度端正了，激发了学习动力。（2）学生优秀率高。学生综合成绩呈正态分布，两极分化情况减少，不及格率明显降低。相比于没有实施非标准化考核时的情况，学生综合成绩提升了近12%，吸引了大批学生报考力学专业研究生。（3）学生课堂参与度高。课堂气氛活跃，“低头族”现象减少，学生讨论发言比较积极主动，提升了课堂效能。（4）学生创新活力增强。过去3 年内，以基础力学科研项目和实验研究课题为基础，本科生参加“星火基金”、“挑战杯”、“大创项目”等各类科研竞赛90余项，获全国周培源大学生力学竞赛奖项等奖励10余项，本科生以第1作者发表论文30余篇。（5）学生与督导专家对任课教师评价高。在学校评教系统中，基础力学教学团队教师评教优秀率达到了80%以上。有学生留言：“老师的课改变了我的人生方向，开阔了我的视野，让我做人做事更加踏实肯干积极努力，引导我更加多维看世界。”“老师的课极大地锻炼了我们自主解决问题的能力，课堂知识量大，丰富充实，采取多种考核方式，学到更多知识，同时增强了自己的动手能力和创新能力”等等。
作者教学团队作为国家级基础力学教学团队，近年获得了国家级一流课程，国家级课程思政示范课程、教学团队等，针对基础力学课程非标准化考核模式进行了一系列改革探索与实践，取得了一定成效。这些考核模式和方法可以推广到力学类其他课程或者工科类专业基础课程中去应用和借鉴。在实践运用过程中，我们深刻体会到：（1）非标准化考核要反复研究，精心设计，不可以“想怎么考核就怎么考核”，要符合学术规范，要有命题标准与答案，具有专业性、可操作性；
（2）非标准化考核要根据课程难易程度、学生整体学习情况以及专业学科情况进行动态调整，要有灵活的反馈机制，不能僵化，不能一成不变；
（3）非标准化考核是师生协同发展共同进步的过程，也是进行课程思政建设的一部分，通过非标准化考核的改革探索，将课程教与学形成一个相互促进、相互检验、相辅相成的教学活动闭环，更有利于提高教学质量和育人质量。
