基于OBE理念的物理化學實驗教學改革探索與實踐

蒙麗麗 李媛媛 李猛 朱汝葵

[關鍵詞] 物理化學實驗;課程思政;混合式教學;教學改革

[基金項目] 2020年度廣西壯族自治區教育廳自治區級“一流本科課程線上線下混合式一流課程‘物理化學實驗’”;2020年度南寧師范大學教學改革項目“基于‘兩性一度’的大學化學實驗課程評價實踐研究——以‘物理化學實驗’課程為例”（2020JGXO16）;2021年度南寧師范大學課程思政示范項目“物理化學實驗”;2021年度南寧師范大學課程思政示范課程教學團隊“‘物理化學實驗’課程教學團隊”

[作者簡介] 蒙麗麗（1972—），女，廣西上林人，博士，南寧師范大學化學與材料學院教授，碩士生導師，主要從事發光材料研究;李媛媛（1980—），女，黑龍江齊齊哈爾人，博士，南寧師范大學化學與材料學院講師，主要從事無機材料研究;朱汝葵（1970—），女，廣西玉林人，碩士，南寧師范大學化學與材料學院副教授（通信作者），碩士生導師，主要從事中學教育研究。

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）17-0121-04 [收稿日期] 2022-01-05

“物理化學實驗”課程是高等師范院校化學專業的核心課程，它將物理化學理論具體化、實踐化，屬于高階性實驗范疇，其在塑造學生價值理念、培養學生的科學素質和創新能力方面起著至關重要的作用。目標導向教育理念（Outcome Based Education， OBE）是以成果為目標導向，以學生為中心，采用逆向思維的方式來組織、實施和評價課程的理念。在普通高等學校師范類專業認證大背景下，如何基于OBE理念在“物理化學實驗”課程中貫徹“學生中心、產出導向、持續改進”的方針，不斷提高師范生培養質量，是新時期化學專業師范教育面臨的關鍵問題。

根據《教育部關于印發〈普通高等學校師范類專業認證實施辦法（暫行）〉的通知》和《教育部關于印發〈高等學校課程思政建設指導綱要〉的通知》，化學專業是要培養具有政治認同、社會責任、家國情懷的“有理想信念、有道德情操、有扎實學識、有仁愛之心”的化學教師。“物理化學實驗”課程是實現專業培養目標的課程載體，它面對的是師范教育中的微觀問題，要解決的是培養目標落地的問題。

現階段，我國大多數高校沿用注入式物理化學實驗教學模式。劉瑩[1]提出了考核重心向平時成績遷移來全面培養學生的創造性;陳素艷[2]提出了物理化學實驗教學評價參與實驗過程的各個環節;陳修文[3]構建了以成果為導向的物理化學實驗評價體系。以上教學改革增強了物理化學實驗的教學效果。教學中如何堅持立德樹人的理念，堅持“兩性一度”的標準，創新實驗課程的人才培養模式仍是亟待解決的問題。

作為西部師范類院校，我校主要是為少數民族地區培養服務于基礎教育的師范生。針對師范生“踐行師德、學會教學、學會育人、學會發展”的畢業要求和我校學生實際，對化學專業的“物理化學實驗”課程進行了教學改革。

一、基于OBE理念的物理化學實驗內容的改革和實踐

本科教學應該堅持“以本為本”，做到“四個回歸”。“物理化學實驗”課程既要關注“教學”，又要腳踏實地地關注“教育”。物理化學實驗內容是實現上述目標的實踐類課程載體，該課程內容在OBE理念下的重新構建是關鍵環節。基于我校為少數民族地區培養服務于基礎教育的化學師范生的目標，主要在以下幾方面對課程內容進行了改革。

1.建立以課程思政引領的物理化學實驗內容體系，在實驗課程中突出立德樹人的目標。“培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人”是教育的根本問題，立德樹人的成效是檢驗高校一切工作的根本標準。化學專業的課程思政要注重學生科學思維方法的訓練和科學倫理的教育，培養學生具備探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感。

“課程思政”是對課程深層次的改革要求，是賦予課程之“魂”的舉措。“物理化學實驗”課程思政目標是注重學思結合、知行統一，增強學生勇于探索的創新精神，以及善于解決問題的實踐能力。為實現上述目標，我們深挖“物理化學實驗”課程相對應的思政元素，在日常實驗課程教學中將思政元素融入其中，避免專業教育和思想政治教育“兩張皮”，實現課程思政的本質作用，達到“課程承載思政、思政寓于課程”的“潤物細無聲”的效果。

我校“物理化學實驗”課程包含化學熱力學實驗、化學動力學實驗、電化學實驗、界面與膠體化學實驗、結構化學實驗和綜合性實驗設計六大部分內容。其中化學熱力學和化學動力學實驗是對基本原理和定律的驗證性實驗，與物理化學發展史緊密相連，學生在實驗過程中可以深入體會科學家的奇思妙想、失敗與成功的經驗，感受知識的傳承與發展過程，并學會如何運用批判性思維方法;電化學實驗部分與現實應用緊密，既可以聯系實際應用理解其相關原理，又可以介紹其最新研究成果;界面與膠體化學實驗部分的相關實驗理論可以解釋新冠檢測試劑盒的原理，培養學生的家國情懷和擔當精神;結構化學實驗部分充分體現了微觀結構決定宏觀性質的科學道理，使學生知道認識事物要看其本質的哲學道理，同時體會從量變到質變的哲學思想;科學綜合性實驗設計主要培養學生的創新意識和善于解決問題的實踐能力。在問題導向的引領下，我們建立了融合價值觀的物理化學實驗內容，通過著力點精準把控，實現“課程承載思政、思政寓于課程”。在實驗課堂中，結合思政元素，我們重視培養學生立志扎根少數民族地區基礎教育事業，具有教書育人的使命感和責任感，實現少數民族地區師范院校物理化學實驗課程的高階性。

2.建立線上課程內容，為學生提供自主選擇的物理化學實驗線上內容。物理化學實驗是借助物理學相關的測試儀器測定物理量，通過數學手段對實驗數據進行處理，來驗證物理化學相關理論的實驗課程。因此，物理化學實驗所涉及的儀器設備較多，儀器原理復雜，操作難度大，學生在實驗過程中會因不了解儀器性能而影響實驗效果。雖然我校在前期教學改革中在課前向學生提供相關實驗儀器設備的操作文本資料，幫助其進行課前預習，但由于缺乏直觀的感受，效果并不理想。隨著現代教學技術的發展，通過微課教學向學生傳授知識已成為現實。作為師范類本科院校，充分利用現代教學手段，改變傳統教學模式，不僅是教學的需求，也為學生日后的教學工作起到引領和示范的作用。傳統實驗課堂中的實驗理論基礎及操作過程所涉及的是實驗課程的事實性知識和理論性知識，該部分很多相關內容可以通過線上輔助教學完成。我校進行了微課教學內容制作，包括物理化學實驗操作過程中相關實驗安全問題、實驗數據處理方法、實驗儀器設備的原理講解，以及相關實驗儀器設備的操作和不同的實驗項目實驗操作過程的微視頻等。以上教學內容供學生線上自主學習，學生可以根據自身情況，選擇性地開展相關內容的學習，實現以學生為中心的個性化教學。

3.將科研與教學緊密結合，提升學生的教研能力，培養學生的創新精神。根據教育部《關于一流本科課程建設的實施意見》，本科教學內容應該體現前沿性與時代性，應及時將學術研究、科技發展前沿成果引入課程。唯有讓學生與學術研究、科技發展前沿成果接觸，學生才能緊跟當今的創新主題，激發創新意識，才能在今后的基礎教學工作中培養學生的創新意識。基于以上，物理化學實驗教學可從以下幾方面培養學生的創新意識：首先，在物理化學實驗教學中，根據具體實驗項目將科技發展成果引入課程，如在電泳實驗教學中介紹新型冠狀病毒檢測試劑盒的研究進展，讓學生感悟科學技術對防疫的貢獻。其次，物理化學實驗教學團隊教師將吸收學生參與相關科研課題作為常態化的教學內容，學生參與團隊教師主持的國家級或省部級項目，加深對所學物理化學實驗相關理論的理解，進一步提升學生對實驗數據處理及解釋的能力。最后，物理化學實驗教學團隊通過指導學生申報各類大學生創新創業項目來提高學生的邏輯思維能力和文字表達能力，為學生今后的教研生涯打下基礎。通過大學生創新創業項目的鍛煉，學生的專業素養、創新能力得到了顯著提升，學生在“互聯網+”大學生創新創業大賽中取得了較好的成績。近三年來，獲國家級、省級獎勵20余項。另外，我們嘗試在經典的物理化學實驗中加入自選內容，同時提供學生根據實驗項目進行自主設計實驗的機會，從而不斷提升學生的教研能力，培養學生的創新精神。

二、基于OBE理念的物理化學實驗教學方法的改革與實踐

高質量的教育依靠高質量的教師隊伍。習近平總書記曾經寄語廣大教師要“不忘立德樹人初心，牢記為黨育人、為國育才使命，積極探索新時代教育教學方法，不斷提升教書育人本領，為培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人作出新的更大貢獻。”[4]“物理化學實驗”課程作為師范類本科院校的專業核心課程，通過不斷探索新的教學方法，為基礎教育培養合格的化學教師。

1.建設靈活多樣的物理化學實驗課程思政教學模式。課程思政是傳統教學的改革升華，靈活多樣的課程思政教學模式是提高學生學習興趣的手段，讓學生真正入耳、入腦、入心。為了實現“物理化學實驗”課程思政“潤物細無聲”的效果，在教學模式上主要采用以下幾種方法：通過線上課程提供與具體實驗內容有關聯的科學家人物故事或相關實驗改革鏈接，為學生提供可自由選擇了解的內容;通過線下課堂學生分享自主查閱的與實驗項目相關的事件或人物，經教師指導起到觸動學生心靈的作用;通過提交的實驗報告中的體會與反思，可使學生深入理解相關的思政元素;通過教師對學生實驗報告中的體會與反思的批閱，起到精準“滴灌”的作用。

2.充分發揮線上線下混合式課堂優勢，大力推進現代信息技術與物理化學實驗教學的深度融合。“物理化學實驗”課程利用MOOC國家精品課程的SPOC教學模式，將錄制的校本視頻資料上傳到線上具體實驗項目中，學生通過校本視頻的線上學習，深入理解并完成個性化的預習報告，帶著問題進入實驗線下課堂。線上課程不僅使學生能做到線下有目的地實驗，同時在線下實驗中有充足的時間思考、驗證自己的猜想，既提高了學生的自主學習能力，還能激發學生的思辨思維。線上線下混合式的“物理化學實驗”課程杜絕了信息技術應用的簡單化和形式化，取得了實實在在的效果，深受學生的認可。

3.強化實驗課堂設計，改革教學方法，讓課堂活起來。針對物理化學實驗課堂中學生被動接受的問題，我校進行了物理化學實驗探究型教學方法研究，把主動權交給學生。學生完成線上課程中的思考題，進入線下實驗課堂。小組成員通過討論分析實驗設計思路，開始小組合作實驗。在此過程中，教師處于協助地位，對于學生提出的實驗改進方案提出指導性建議，讓學生討論并確定實驗方案，不斷提高學生自主改進實驗的能力，同時學生交流與溝通能力、合作與協同能力也得到了強化。實驗結束后，師生再次分析討論實驗設計的思路，分享實驗過程的收獲和教訓，不斷提升學生的創新精神，以及善于解決問題的實踐能力。通過上述課堂教學改革，學生主動解決問題的能力增強了，課后能夠主動學習并正確使用相關制圖軟件，對物理化學實驗數據進行表格、線圖等形式的正確處理，并能在實驗報告的反思部分運用物理化學實驗理論去嘗試性地解釋中學化學教學中的相關知識。

三、基于OBE理念的物理化學實驗考核方法的改革與實踐

物理化學實驗考核方法要依據一定的考核理念，采用必要的方法、途徑對學生的課程學習效果做出判斷。考核結果將為該實驗課程理念與結構的反思、課程目標合理性與達成度的關系、課程設置與培養目標的一致性提供參考依據。基于我校化學專業的培養目標，物理化學實驗考核要突出評價學生在課程思政理念下，“學會教學”“學會育人”“學會發展”的能力，同時為學生今后成為優秀教師不斷改進評價方法和手段。

“物理化學實驗”課程在考核方法上重視學生學習過程的考核，強調學生“物理化學實驗”課程學習的主動性和自覺性。作為線上線下混合式的實驗課程，通過線上課程學習考核學生的主動性和參與度，線下的實驗課堂是對學生素質養成、學習能力、團隊合作、溝通水平、創新思維的考核。線上課程學習考核包括實驗慕課學習情況、實驗相關文獻查閱和歸納總結能力、實驗的原理表述情況，以及對儀器、藥品性能的了解程度、預習報告個性化的完成情況，該部分考核占最終考核成績的12%。線下學習考核包括按時出勤率、化學實驗操作參與度、與他人合作和交流溝通的能力、觀察和記錄化學實驗現象的準確度、偶發的實驗問題的處理能力、實驗習慣情況和實驗過程的興趣水平，該部分考核占最終考核成績的30%。以上評價通過線上課程數據和線下師生間的口頭交流、書面交流、學生自我評價、教師的觀察記錄、小組相互評價和學生進行自我評價與反思等多個維度來完成。同時，通過學生提交的實驗報告進行效果檢測評價，該部分考核占最終考核成績的18%。期末考試是以過程評價為主的物理化學實驗考核，占最終考核成績的40%。

結語

根據培養目標進行“物理化學實驗”課程的教學改革是提高學生培養質量的關鍵環節，如何充分發揮課程思政的育人功能和拓展線上線下混合式教學的優勢，是物理化學實驗教學改革中必須不斷探索的內容。OBE理念下的線上線下混合式物理化學實驗課程改革能充分發揮學生的學習主動性，實現以學生為中心的實驗教學。該改革與實踐成果為本科院校實驗類一流課程建設提供了有效參考。

參考文獻

[1]劉瑩，馬麗華.物理化學實驗課程考核方式的改革與探索[J].實驗科學與技術，2016，14（6）：180-181+204.

[2]陳素艷，林鄭忠，歐光南.物理化學實驗量化評價體系的構建[J].實驗研究與探索，2019，38（4）：179-183.

[3]陳修文，李亦彪，陳路，等.構建以成果為導向的物理化學實驗評價體系[J].科技創新導報，2019，16（14）：228-229.

[4]不忘立德樹人初心，牢記為黨育人、為國育才使命[EB/OL].（2020-09-10）[2021-12-26].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1677425177570919189&wfr=spider&for=pc.

Abstract： According to the training needs of normal students in ethnic areas， exploration and practice of “Physical Chemistry Experiment” teaching reform based on OBE idea are made to change the existing problems of the course. We have reformed and practiced the contents， teaching methods and assessment methods of physical chemistry experiments， and explored the ideological and political teaching mode of online and offline mixed “Physical Chemistry Experiment”. This teaching reform under the OBE idea can give full play to students’ learning initiative and realize student-centered “Physical Chemistry Experiment” teaching. Its practical results may provide reference for the teaching reform of experimental courses in colleges and universities.?

Key words： Physical Chemistry Experiment; curriculum ideological and political education; mixed teaching; teaching reform