基于成果導向教育理念的專業課程教學改革探討
——以“材料物理性能”為例

胡 勇 鄭建軍 郭 琦 宗朔通 趙新新

（太原科技大學材料科學與工程學院 山西·太原 030024）

為了提高我國的工程教育質量，同時也為了讓我國的工程技術人員在國際相關專業領域獲得從事工程工作的學術資格，我國于2006年開始工程教育專業認證的試點工作，并于2016年正式加入《華盛頓協議》。隨著工程教育專業認證工作的持續推進，越來越多高校的教學水平和學生培養質量不斷提高。在這種背景下，太原科技大學材料科學與工程專業也積極開展了工程教育專業認證的申請和自評工作，并于2020年10月完成了專家進校考查。

為了保證工程教育認證的順利開展，專業教師必須理解培養目標、畢業要求、課程體系以及課程目標之間的相互關系。從教學設計的角度來看，培養目標決定畢業要求，畢業要求決定課程體系和課程目標；從教學實施的角度來看，課程目標決定畢業要求的達成情況，畢業要求決定培養目標的達成情況。在上述關系中，課程目標的達成情況是基礎，而它又取決于課程的教學質量。因此，如何提高課程教學質量就是工程教育認證各個環節的重中之重。

1981年，Spady第一次提出了成果導向教育（簡稱OBE，是Outcome-BasedEducation的英文縮寫）理念。OBE理念經過幾十年的發展，逐漸形成了一套完整的理論體系，并成為了《華盛頓協議》的核心理念和工程教育認證的“靈魂”。

OBE關注的是學生通過學習所獲得的成果。這就要求教師在教學過程中考慮以下四個問題：（1）學生學習這門課程要取得哪些成果？（2）學生為什么要取得這些成果？（3）教師怎么幫助學生取得這些成果？（4）教師怎么知道學生是否取得了這些成果？

由此可見，OBE理念不同于傳統的教學理念。OBE以學生需求和能力培養作為導向，以學生為中心，強調學生學得怎么樣；傳統教學以教材內容或課程內容為導向，以教師為中心，強調教師教的怎么樣。也就是說，傳統的教學模式，無論從教學大綱、教學內容，還是教學方法、考核方式，都沒有很好地體現OBE理念。為了更好地將OBE理念貫穿到教學的各個環節，太原科技大學材料科學與工程專業對課程教學進行了一系列改革，并取得了一定的成效。下面，文章將以“材料物理性能”為例，來具體說明課程教學改革的主要內容。

1 課程基本情況

《材料物理性能》是材料科學與工程專業的一門學科基礎課，主要闡述材料物理性能的基本概念、理論假設、變化規律、影響因素以及不同物理性能之間的關系，旨在使學生盡可能地從微觀機制角度理解材料物理性能，進而為具有特殊物理性能的新材料開發和現有材料的物理性能優化提供理論基礎。根據太原科技大學材料科學與工程專業的人才培養定位，本課程的教學內容主要包括材料的電、磁、熱學性能以及彈性與滯彈性等方面的知識。

2 課程教學改革的主要內容

2.1 教學大綱的修訂

原有教學大綱在制定過程中，課程目標主要取決于教學內容，基本不考慮與畢業要求指標點之間的對應關系，并且在“課程目標評價方法”部分也沒有明確考核環節、分值及成績比例，這就導致教師無法對學生的學習成果進行準確判斷。為此，根據培養方案中課程支撐矩陣，并結合課程內容和教學目標（學習成果），任課教師在大綱修訂過程中，對課程目標重新進行了凝煉，并與畢業要求指標點一一對應。修訂后的課程目標分別為：（1）掌握主要物理性能的基本概念、物理本質以及性能指標的工程意義，并可用于對材料領域相關工程問題的分析；（2）能認識到材料的不同物理性能與材料成分、結構、組織之間的對應關系，了解不同物理性能之間的關聯性，可采用多種物理性能對材料成分、結構、組織進行表征；（3）基于物理性能測試的實驗原理以及物理性能與材料結構之間的對應關系，能夠對材料物理性能的影響因素進行分析，并提出改善材料物理性能的合理方案。這三個課程目標分別與畢業要求指標點1.3、2.2和4.1一一對應。同時，新大綱以表格的形式展示了“課程目標評價方法”的內容，不僅將每個考核環節及其對應的分值、成績比例詳細列出，而且還列出了畢業要求指標點所占比例，使整個課程目標評價的內容和比例一目了然。

另外，為了響應黨中央和教育部提出的“把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設”的號召，新大綱深入挖掘了《材料物理性能》中的思政元素，并將其作為課堂教學的內容寫入大綱。在教學過程中適時引入與材料物理性能相關的新聞時事、著名科學家的故事等等，有利于培養學生祖國至上的愛國情懷以及堅韌不拔、嚴謹求實的科學精神，并樹立為了祖國的繁榮昌盛努力學習和工作的人生理想。比如，在“超導材料”部分內容的講授過程中，播放《趙忠賢“超導超人”》的視頻，讓學生們了解超導材料研發過程的同時，也有利于學生樹立正確的人生觀和價值觀，培養堅韌不拔、嚴謹求實的科學精神；在“滯彈性與內耗”部分內容的講授過程中，穿插講述我國著名材料科學家葛庭燧院士的人生故事，培養學生們的愛國情懷，樹立為了祖國的繁榮昌盛努力學習和工作的人生理想。

2.2 教學內容的調整

為了進一步加強對學生實踐能力的培養，專業將《材料物理性能》和《材料力學性能》的課內實驗組合，開設了一門新的實驗課程——《材料性能學實驗》。這不僅有利于增強學生動手實踐的能力，而且還使課程目標（學習成果）更加明確。比如，原來的包含課內實驗的《材料物理性能》有5個課程目標，分別對應畢業要求指標點1.3、2.2、4.1、4.2和5.2。一門課程支撐的畢業要求指標點過多，給實際教學活動的組織實施帶來困難，也可能影響課程目標的達成。修改后的《材料物理性能》有三個課程目標（詳見2.1節），分別對應畢業要求指標點1.3、2.2和4.1；《材料性能學實驗》有兩個課程目標分別為：（1）能夠基于材料力學性能和材料物理性能的基本原理和科學方法，根據實驗方案構建實驗系統，安全開展實驗，正確采集實驗數據。（2）能夠選擇合適的儀器設備對材料的力學性能和物理性能進行檢測，正確分析實驗結果。這兩個課程目標與畢業要求指標4.2和5.2一一對應。《材料性能學實驗》的開設，有利于學生進一步理解和掌握課堂的理論教學內容，加強基本技能的訓練，也有利于培養學生的動手能力、觀察分析問題的能力和嚴謹的科學態度，縮短理論與實際的距離。通過這樣的調整，學生不僅很容易明白學習《材料物理性能》可以取得哪些學習成果，而且也可以明白為什么要取得這些學習成果。

2.3 教學方法的改革

傳統的教學方式多為教師上面講、學生下面聽；教師在講臺上兢兢業業，學生在下面昏昏欲睡。雖然教師完全按照教學大綱開展教學，但由于教學內容理論性較強，教學方式單一，很難吸引學生的學習興趣和注意力。為此，教師根據教學內容，適時引入工程案例，將課本上的理論知識與生產實踐相結合，并采用課堂提問的方式要求學生挖掘工程案例中的理論知識，進而舉一反三，把理論知識應用到更多的工程實踐領域。比如，在講解“能帶理論”內容時，要求學生分別畫出金屬材料、半導體和絕緣體的能帶結構，并舉例說明這三種能帶結構分別適用于哪些材料。同時，為了培養學生的自主學習能力和團隊合作精神，要求學生以小組為單位，根據每章的教學內容，通過查找文獻完成相應PPT的制作和匯報。為了保證PPT匯報評分的客觀性，任課教師提前給出評分標準，并邀請5名同學作為評委。整個匯報過程中，教師只對PPT的制作和匯報進行點評，不參與評分。另外，為了加強學生對教學內容的掌握，提高課堂學習的積極性和注意，教師利用“學習通”網站對學生進行隨堂測驗。這樣不僅可以減少教師批閱作業的工作量，也有利于學生了解自己在各個階段的學習效果。通過這些措施，學生對教學內容的掌握程度顯著提高（取得了學習成果）。

2.4 考核方式的改革

原有的課程考核采用期末閉卷考試和平時成績相結合的方式進行，期末考試成績占80%，平時成績占20%。由于原有期末試卷中的題目與課程目標沒有明確的對應關系，并且平時成績主要由學生的出勤率、課堂表現決定，所以教師只是大致了解學生的學習情況，無法準確判斷學生課程目標的達成情況。為此，教師對考核方式進行了如下改革：（1）采用多種考核方式，包括期末考試、PPT匯報、隨堂測驗等；（2）最終考核成績由期末考試成績（70%）、PPT匯報成績（15%）、隨堂測驗成績（15%）按比例綜合得出；（3）考核方式與課程目標建立了明確的對應關系。通過考核方式的上述改革，期末考試結束后，教師可以通過計算每個學生或全體學生的課程目標達成情況評價值，明確知道學生是否取得了學習成果，從而為后續課堂教學的持續改進提供依據。

3 結論

文章以材料科學與工程專業的專業課程"材料物理性能"為例，基于成果導向教育理念對其課程教學進行了一系列改革，使OBE理念深入到教學的各個環節，激發了學生學習的主觀能動性，培養了學生的團隊合作意識，提高了學生理論聯系實際的能力，實現了課堂教學從“以教師為中心”到“以學生為中心”的轉變和教學質量的提升。