基于OBE理念的物理化學實驗課程建設及教學方法設計*

谷龍艷，鈔春英，葛素香，雷 巖，楊曉剛

(許昌學院，河南 許昌 461000)

傳統教學是一種輸入性教育，一個學校好不好，往往看學校的經費投入、師資隊伍、辦學條件、教學實施；一門課好不好，往往看老師的學歷背景，老師的教學內容，教學講義、教案，試卷批改等；而學生學得好不好，則以平時到課情況及試卷成績為最終評價。這種輸入型教育，是一種從上而下的教育方式，上到學校、教師，下到學生，是既定的模式化的教育教學方式。然而，當今社會高校畢業生的就業率一年低過一年，企業公司年年招人才，年年招不到人才，畢業生與企業之間的鴻溝日益凸顯[1]。國內各大高校也在反思，高校的人才培養出現了什么問題，怎樣培養出社會所需要的人才[2-3]，在不斷的學習和改革中，迎來了OBE。

OBE是成果導向教育(Outcomes-Based Education)的簡稱，亦稱能力導向教育[4]、目標導向教育[5]或需求導向教育[6]。OBE是一種“以學生為中心”的教育哲學[7]。在實踐上，是一種聚焦于學生受教育后獲得什么能力和能夠做什么的培養模式。一切教育活動、教育過程和課程設計都是圍繞實現預期的學習結構(Intended Learning Outcomes)[8]。OBE理念下的教學質量及評價以學生學習結果為唯一標準。該教育理念風靡歐美高等教育領域近三十年，取得了令人矚目的成就，并逐漸為我國工程教育界所接受[9]。這種以學生學習能力為導向的教學體系，顯然需要高校及教師群體摒棄“老師教什么，學生學什么”的傳統觀念，以“學生應該學什么，老師就該教什么”的教學理念指導高校教育教學體系的改革。為了迎接日益多樣的社會人才需求的挑戰，同時為了適應人們對教育投入的回報與實際產出的現實需要。用OBE理念引導高校教育教學改革，具有現實意義。

1 OBE理念在物理化學實驗課中的應用基礎

物理化學實驗課屬于許昌學院新材料與能源學院材料科學與工程專業、納米材料與技術專業和新能源與器件專業必修的基礎實驗課。基于OBE理念的物理化學實驗課程改革是由物理化學實驗課的課程特點及教學現狀決定的，同時具有應用的可行性。

1.1 物理化學實驗課的課程特點及教學現狀

(1) 理論性強

物理化學實驗課從本質上說是對物理化學課程的補充，是驗證理論知識的實驗課程。在這個過程中，需要運用物理化學課程中學到的基本原理，同時通過實驗的驗證，增強學生對理論知識的理解和掌握。通過該課程的學習，理論聯系實際，增進了學生對物理化學課程的理解，培養學生學習興趣。

(2) 實踐性強

該課程中，儀器使用多，實驗步驟多。通過該課程讓學生學會重要的物理化學參數(如溫度、壓力、電化學性質和光化學性質等)測定方法；掌握物理化學實驗常用儀器的性能、原理、用途和使用方法。培養學生選擇使用儀器設計實驗的專業能力。對學生思維的條理性、對實驗流程的把握、對新知識的消化接受能力、動手能力以及學習能力要求較高。

(3) 綜合技能要求高

該課程數據處理多，物理化學理論知識的運用度較高。這就要求學生具有較高的理論知識的掌握度和較強的邏輯思考能力，具備一定的分析問題及解決問題的能力。

(4) 教學難度大，學生獲得能力難把控

在前期的教學改革中，本課程從48個課時調整為32個課時，由3個學分調整為1.5個學分。課時和學分雙雙壓縮的條件下，課堂教學過程往往處于流水式，學生對于相關實驗內容的掌握和實驗流程的熟悉寄托于課前預習，部分學生在實驗細節及相關儀器的使用方面存在著問題，對實驗開設的目的及實驗原理理解不深刻。總體來說，該課程的教學難度大，學生對實驗項目的完成度難預期，學生獲得能力難把控。

1.2 OBE理念在物理化學實驗課中應用的可行性

本課程采用由河南科學技術出版社出版的常照榮主編的《物理化學實驗》教材，從課程內容上看，該課程包括緒論、基礎和綜合實驗、研究與設計實驗三個大的模塊，層次遞進。每個模塊下面設實驗子模塊，例如基礎綜合實驗部分中包括熱力學、電化學、化學動力學、表面與膠體四個子模塊23個基礎實驗項目和16個綜合實驗項目。該課程在教學上具有整體統一、單個獨立、模塊化特征，在課程設計及調整上具有靈活性。因此，將OBE理念融入到物理化學實驗課程切入口相對較多，實施上做到整體布局，模塊調整，單個設計。

物理化學實驗課屬于教學實踐類課程，教學效果的反饋和學生評價的獲取相較于理論課程更直接。學生在實驗過程中，能更清楚的反應出學生的需求，更積極主動的獲取學習成果。教師在授課過程中能有效地獲得學生學習成果信息反饋，有利于教師迅速調整教學方式方法，對后續課程做相應的修改及完善。

筆者及其團隊成員擔任物理化學、物理化學實驗課授課教師多年，具有一定的授課經驗。但是，筆者在物化實驗課授課過程中，深感OBE理念在體現不充分。教師愿意花時間和精力去備課、整理教案和講義，總結授課過程中的學生對課堂的反饋信息，在“怎么教”的方面下大功夫，可是往往在學生“學習成果”方面無從下手，每節實驗課，學生獲得學習成果不可控，不能把握是否學生能夠獲得學習成果，更欠缺保障學生獲得學習成果的有效的教學手段和方法。

2 基于OBE理念的物理化學實驗課的課程建設

物理化學實驗課是材料類本科大一學生基礎實驗類課程，對學生的綜合能力要求高，從理論到實踐到綜合能力方面，能夠鍛煉學生。但是，教學難度大，學生獲得能力難把控。因此，基于成果導向的物理化學實驗課，在課程建設上主要有以下三個方面內容。

2.1 重新梳理課程培養目標

物理化學實驗課的課程建設從培養目標和社會需求進行梳理。弄清楚社會需要什么樣的人才，回答“我們要學生學習什么、掌握什么？我們為什么要學生學習這些內容”的問題。我院基礎教研室聯合材料科學與工程專業教研室、納米材料與技術教研室、新能源與器件教研室，共同開展我院人才培養方案的修訂工作。通過廣泛調研和反復論證，以國家發展及行業發展需求為指導，結合中國工程教育專業認證協會修訂的《工程教育認證標準》的需要，修定了我院學生培養目標和畢業要求，明確了物理化學實驗課為培養掌握材料制備、結構表征與性能測試能力等專業基礎知識的應用型人才做支撐，其教學活動與畢業要求中度關聯，梳理了物理化學實驗課的預期學習成果。

2.2 反向構建物理化學實驗課程體系

抓住學生在物理化學實驗課中應獲得什么樣的學習成果。根據學生學習成果為出發點，反向構建物理化學實驗課程體系，回答“我們如何幫助學生取得這些學習成果”。以保證學生學習目標達成為導向，配備相應的師資和實驗室，設置物化實驗課教學計劃。物理化學實驗全體任課教師修訂物理化學實驗課的教學大綱，設計演示性、驗證性、綜合性和設計性四大實驗模塊，甄選實驗項目13項。然后，圍繞學生知識、能力和素質達到既定成果修訂授課講義、教案，設計教學過程，并將其應用于物理化學實驗課的教學過程中。采用上述手段來幫助學生有效地獲得學習成果。為了達到學習結果，本課程在多個新材料新能源專業領域(鋰電、太陽能、催化等)和不同學校(浙江大學、武漢大學、鄭州大學等)之間進行交流學習。

2.3 建立持續改進的評價機制

以學生學習結果為唯一標準，修改單一的以分數為參考的教學評價，弱化考試成績對最終成績的影響，增加教學過程評價，建立持續改進的過程評價機制。回答“我們如何有效地知道學生取得這些學習結果”。我們將學習評定分為四大塊：(1)課前預習，主要內容包括實驗目的和原理、實驗儀器及操作、所用試劑及其物化性質、實驗步驟、實驗中的注意事項等。(2)學習過程評價，主要包括學生學習態度、出勤情況、掌握儀器操作及實驗技能程度、思考問題和解決問題能力、科學素養等作為參考，同時輔以課堂表現和實驗完成度，建立全面完整的可持續改進的過程評價。(3)實驗報告，主要考查學生記錄實際實驗步驟、原始數據能力，實驗現象分析和歸納、數據處理能力，書寫規范、完整的實驗報告的能力。(4)期末考試，由實驗理論和實驗操作兩部分組成，建立完整的客觀的考試規范和評分標準。

3 成果導向型物理化學實驗教學方法設計

重視課前預習，設置10～15道題的預習問卷，問卷內容包括實驗原理、實驗步驟及內容、實驗儀器操作、實驗注意事項和思考題。教師可以充分利用學生課余時間，借用移動互聯的學習平臺(超星、智慧樹、微信、qq等)，以預習打卡的形式完成預習，提高學生的主動學習的積極性和參與度，并掌握學生預習情況。在物理化學實驗課授課過程中，以學生為中心，根據人才培養方案和教學計劃，分模塊的設計教學過程。以1～2個實例介紹不同實驗項目相關的國家和行業需求及技能要求提高學生主動學習的積極性。融入不同的儀器操作和實驗技能內容，考查學生掌握儀器操作及實驗技能程度。課堂上設置實驗問題，開展實驗流程小組討論，考查學生課堂表現情況。學生的做與教師的教同步進行，以學生不斷反饋為驅動，師生共同解決實驗問題，激發學生的思考問題和解決問題的能力。同時，根據學生的反饋，教師隨堂改進教學方法，建立起可持續改進的課堂教學方法。課后，根據學生實驗操作和課堂表現，掌握學生取得這些學習結果的程度，總結教學經驗。探究并優化成果導向性物理化學實驗課的教育教學方法，做到隨堂調整、實時能改、課課優化，以保障學生更有效地取得這些學習成果。物理化學實驗課結課后，總結物化實驗課程在應用成果導向教育教學過程中的經驗，探究成果導向性教育理念下，形成一套“有效地保障學生取得學習成果”的物理化學實驗課程的教育教學方法。

4 基于OBE理念的物理化學實驗課程改革的實施效果

以結果為導向的教育教學理念，強調的是“產出”，而不是“輸入”。以培養國家和行業需要的人才為標準，讓高校組織成果導向的教學過程，最后讓畢業學生與社會直接對話。由社會和家長方對高校的教學效果進行反饋，以此形成一個由社會-高校-家長三方合力，和諧發展的良性循環。本課程根據學生的學習階段和學習特點，學生在物理化學實驗課中的學習成果需支撐畢業生具有適應社會發展的能力，落腳點仍然在人才培養上。基于成果導向型的物理化學實驗課的課程建設和教學方式方法的優化始終堅持培養國家和行業發展需要的應用型人才。