OBE 理念在基礎力學教學中培養學生踐行知行合一能力的應用研究

●曹雅萍 韓海生 裴魏魏

高等教育已實現從“精英式”向“大眾化”的過渡，各高校對大學生的培養質量與要求日益升高。教育專業認證改進機制趨于成熟，尤其在教育專業認證培養上，既落實了高校通才教育、提供特定的教育技術環境，又為物理專才教育提供科技創新的空間。伴隨我國經濟產業結構的調整，社會經濟發展迫切需要多類型、高質量、具有實踐能力的應用型人才[1]，這就要求高校不僅要注重大學生基礎知識和專業知識的學習能力，更需注重大學生創新精神和實踐能力的培養。但現階段，高校關于大學生綜合素質和創新能力的培養與落實、教育理念更新等仍存在許多待改進之處。本課題通過深入研究OBE 理念在基礎力學教學中的應用，以期改善高校大學生培養現狀，適應社會與學生主體性發展，豐富其創新精神及實踐能力的培養路徑，進而推進高校創新創業教育課程的開展，促進高校高等教育人才培養質量的整體性提高。

一、OBE 理念內涵及應用現狀

（一）OBE 理念內涵

OBE 理念即成果導向教育理念。與傳統教育理念相比，OBE 理念是典型的以學生為中心、體現學生主體性的教育理念，并堅持實現由關注教師如何教學向關注學生主動學習轉變為教育核心[2]，旨在學生從教學設計與教學活動實施過程中獲取預期的學習成果。主要突出在三個方面：一是教師明確學生取得怎樣的結果和取得此結果的原因；二是教師選用幫助學生有效取得學習成果的教學技巧；三是教師選定獲得教學成果的方法，以此建構性地進行教學整體設計，培養學生創新思維和核心素養，提升與保證學生實現預期結果的教學質量。

（二）OBE 理念應用現狀

在專業認證要求高校人才培養理念快速變革的背景下，OBE 理念逐漸成為發展主流。國內外學者與專家對此進行了大量的探討與研究，越來越多的國家和地區以此理念來重構教與學。在我國主要對于OBE 理念的應用方向研究聚焦在能否推行與如何推進OBE 理念兩個方面，并已開創了OBE 理念實踐性、彈性化且可持續性改革的先河[3]，在應用過程中不僅能有效提升學生的創新能力和實踐能力，還能提高教師開展教育教學的積極性，同時改善高校人才培養的整體要求和質量。但實際上，OBE 理念在高校中的應用并未落實到位，教學理念認知不夠清晰，秉持著應用于教學的OBE 理念卻進行互動式教學的現狀依舊十分普遍，因此，進一步研究與改進OBE理念在高校中的應用、培養學生創新思維和實踐能力，仍是教育教學中的關鍵性問題。

二、OBE 理念的實施對教師與學生的要求

（一）教師要求

在基礎力學課程應用中，OBE 理念要求教師關注學生行為或行為潛力的持久性變化，促進學生知識、能力與素養協調發展；教師要結合基礎力學課程培養目標、充分考慮學生的個體差異，聚焦教學成果預建成果藍圖，實施實時動態調控進行意義教學。要求教師不僅保障全體學生在時間和資源上擁有達成最終物理學習成果的機會；還要將學習藍圖與意義學習，遷移學習及認知構建緊密聯系，并作為基礎力學課程教學、評價的設計與執行的起點；以認識的飛躍為過程，以能力與素心素養為目標，全面提高學生對物理課程學習的期待值，并為鼓勵學生深度學習與思考制定各項挑戰性任務；此外，在課程設計或是課程評價方面，以充分展示學生學習成果為前提貫穿課堂始終，可有效幫助學生最終學習成果的實現。

（二）學生要求

OBE 尊循以學論教的原則，會學是核心；施教之功，貴在引路；要求學生在學習中善于發現問題與解決問題，在學習中學會自律，學會自學，學會理論指導實踐。OBE 強調個性化發展，學習過程中貫穿競爭理念，將學生與學生置于競爭關系，要求學生在合作中競爭，在競爭中合作探究，要求學生在學習中學會溝通與合作；傳統教育割裂知識體系，弱化整體知識結構，易出現“只見大樹不見森林”現象，OBE 強調知識的整合，要求學生明確學習目標，學知識與觀念，學思維與方法，學歸納與演繹，學技能與應用，學科學品質與創新，各項學習內容協同并進，相互融合，在反思中學習，在學習中反思。主要強調學生最終取得的學習結果以及體現學生經歷某階段的學習后可以觸及到的最大能力范疇等基本表現，且基礎力學課程一般利用既定標準來評價和判斷最終產出成果是否符合高質量人才培養要求。一方面，OBE 理念下的高質量人才培養與基礎力學課程中課程體系設計與實施要以支撐與保障成果達成為其導向，以學生自主學習與發展關鍵能力及必備品格為主要宗旨；另一方面OBE 理念堅持以學生為重點聚焦對象，將人才質量標準落實到基礎力學課程中人才培養與課程教學的主要環節之中，喚起學生主體的質量意識與責任，形成自省、自律、自查和自糾的質量自覺，并建立產出導向、學生中心、持續改進的質量運行與保障機制[4]。

三、OBE 理念在基礎力學課程中的設計策略

輔以大學思政建設進行基礎力學課程設計，發揮學科育人價值，利于強化學生對OBE 理念的深入理解，注重力學課程實踐環節中能力的培養，使學生更好地進行有意義學習，同時對于夯實學生物理基礎知識、培養學生創新思維與物理核心素養以適應新時代物理教育發展要求有著不可替代的作用。主要從教學課程目標、課程內容、方案與評價四方面進行系統化設計。

（一）教學課程目標設計，明確人才培養規格

與傳統課程相比OBE 理念下基礎力學課程遵循反向設計原則，由需求決定培養目標，依據學科培養目標，結合畢業要求設計教學大綱，設計課程目標，制定與此相應的課程體系；OBE 理念置學生于能力設計與完成能力培養的整個閉環環境體系中，從而在最大程度上保證了課程目標與結果的一致性。此外，作為教育專業認證背景下的學科物理教學專業，其教學培養目標重點在培養教育高質量應用型人才為己任，發揮大學生物理創新精神與實踐能力，結合學校實際情況和具體畢業要求進行課程目標設計，使得學生掌握解決基礎力學領域中復雜問題的專業知識，及抽象思維、邏輯推理與適應發展等專業能力，并能夠自主運用所掌握的分析與解決問題的方法來設計實驗、解釋數據、獲取合理有效的結論等，以逐漸明確人才培養規格。

（二）教學課程內容設計，構建能力導向框架

教學內容設計的重點在于課程內容的選擇與組織，OBE理念下尤其強調課程內容廣度與深度的選擇，以及選定模塊內容切分再組織，構建能夠支撐專業培養目標的能力導向框架，發展學生創新能力與必備品格，以達成畢業要求。表現在各模塊內容具體教學要求、呈現形態、呈現方式等相互關聯及緊扣課程目標，使得課程目標落實滲透完成，同時學生能夠在處理復雜問題時分層次、分項目進行分析處理與整體把控，從而構建能力導向框架進行綁定設計，突出內容的選擇多關注能力導向框架建模適應性與復雜性等方面，落實基礎力學課程各項應用能力的培養。此外，可采用多樣化設計教學內容的方法，反向組織與構造課程內容與素材使其案例化或項目化。

（三）教學考核方案設計，確立培養計劃實施路徑

教學考核方案設計在OBE 理念下立足于課程目標，更加注重學生學習態度與能力培養的考量，并將其作為評價學生最終取得的學習成果及是否達成課程目標的依據，以此確定高質量人才培養計劃的實施路徑。主要從兩層面進行考核方案設計，一是體現以學生為主體的過程性檢查與形成性評價相結合的考核方案設計。在物理課程實施過程中，較為關注學生每個階段性學習狀態與學習產出的情況，并及時調整以適應學生過程性學習，漸進式地促進培養計劃達成；二是體現以學生整個階段學習成果為主的終結性評價考核方案設計。先根據不同考核項目的組成部分來判斷學生整個階段課程學習結束后的情況，考核是否能達到培養計劃與物理課程目標所期望的學習成果，再根據其達成途徑或表現作用，詳細設計涵蓋考核載體、內容、時間、頻度與詳細評分標準等明確的實踐操作方案，加強教學考核方案與課程目標、培養計劃達成的一致性與關聯性。

（四）教學課程質量評價設計，持續改進教學過程

OBE 理念下教學課程質量評價設計需體現學生最終獲得的學習成果，評價由片面關注學生對課程專業知識的掌握轉向更加關注學生如何運用已有認知結構分析與處理復雜物理實際問題，同時也更加關注學生創造性思維、分析綜合信息與策劃等高階能力運用情況的評價設計，充分考慮培養目標、社會需求與學習成果間的聯系進行反向設計，形成評價—反饋—改進的內外部閉環，持續改進教學過程。教學課程質量評價設計的數據來源可根據學生考核產出或最終學習成果進行選擇，尤其是從學生自我體驗與主觀評價中所產出的相關數據進行分析，運用定性與定量相結合的方式，來應對已知與未知教學環境下問題與不足，實現教學改進持續化進程。

四、OBE 理念在基礎力學教學中的實施

本課題以剛體平面運動為例進行具體實施。剛體平面運動是基礎力學部分重點教學內容，而平面運動不僅是剛體平動運動形式的延伸，還與后續轉動參照系內容的學習相關聯，因此，如何以剛體運動為例將OBE 理念有效實施至關重要。

（一）設定課程目標

OBE 理念的實施要求首先明確聚焦在學生通過剛體平面運動學習所取得最終的學習成果，并且保證將畢業要求與剛體平面運動課程目標聚焦在這些學習成果上。

（二）課程思政引課

其次，輔以大學思政進行引課，結合情感、態度與價值觀等方面挖掘課程內容，將價值育人融合在物理專業知識學習和能力培養訓練過程中。可利用多媒體展示機械工人操作曲柄連桿機的工作過程，讓學生驚訝發現曲柄連桿機就是剛體平面運動的最好例證，物理融于生活中，培養學生探究興趣與科學精神的同時為掌握剛體的平面運動規律打下基礎。

1.安全意識。在利用多媒體展示機械工人操作曲柄連桿機的工作過程中，主要以知識為基礎，注重正確引導學生在生活和工作中對生產機器、實驗器材等進行安全操作，積極向學生普及正確機械安全操作流程，提升學生安全風險認知，利于學生在良好的教學氛圍下培養操作安全意識。

2.探究意識。橫向引入軸對稱圖形與中心對稱圖形幾何描述，由教師引導、學生自主進行實驗，由圖形、點、映射描述點的搬動與反射變化形成代數描述建構，使得學生從特殊到一般，經過自主探究抽象歸納出剛體平面運動基本概述，即剛體平面運動在運動過程中，剛體上任一點到某一固定平面的距離始終保持不變，且具有剛體上任一點都在與該固定平面平行的某一平面內運動這一典型特征。加強學生知識間的橫向聯系，增加物理知識的創造性和探索性，多渠道培養學生解決問題的跨學科交叉融合思維和實踐創新能力。

（三）師生互動式教學

充分考慮學生個體差異，突出學生的主體參與性地位，通過師生互動教學，以更加彈性的方式滿足學生個性化要求。可將與曲柄連桿機相關例題進行比較作為師生互動教學的載體，如將曲柄連桿機構中連桿AB 的運動與行星輪運轉中動齒輪運動、沿直線軌道滾動的輪子運動，進行師生互動。教師可進行積極引導提問：仔細觀察各機器運動過程，同學們可以發現哪些特點？有的學生可能會認為圖片上三個機器的運動都不是沿著同一方向的平移，也有可能部分學生會認為圖片上三個機器運動都不是繞著某個固定點運動。學生們會各抒己見進行發言或與某位同學持有相同觀點，教師需在尊重學生個性化發展前提下與學生進行互動，同時給與肯定或鼓勵，積極構建多元理解的學習氛圍，再將學生回答的答案進行歸納：由圖可知，這三類機器的運動即不沿同一方向的平移又不繞某固定點作定軸，它們運動是轉動并在其自身平面內的運動，由此再次加深剛體運動的定義。

（四）驗證學生課程目標達成

制定挑戰性的學習過程，以驗證學生課程目標的達成，提高期待并鼓勵進一步學習。可通過剛體平面運動方程來驗證學生課程目標的達成情況。設剛體作平面運動，某一固定平面為P0 過剛體上M 點作一個與固定平面P0 相平行的平面P，在剛體上截出一個平面圖形S，平面圖形S 內各點的運動是在哪里運動？使學生利用剛體平面運動定義來解答：平面圖形S內各點的運動均在平面P 內運動。隨即過M 點作與固定平面P0 相垂直的直線段M1M2，直線段M1M2 的運動為平移，其上各點的運動又有什么特點？可得出結論：均與M 點的運動相同。因此剛體作平面運動時，只需研究平面圖形S 在其自身平面P 內的運動即可。

進一步對學生提高期待值，提問如何確實得出平面圖形S的運動方程，即剛體平面運動方程，引發學生深度思考，進一步驗證學生課程目標的達成。可通過在平面圖形S 內建立平面直角坐標系oxy，來確定平面圖形S 的位置。為確定平面圖形S 的位置只需確定其上任意直線段AB 的位置，線段AB 的位置可由點A 的坐標和線段AB 與x 軸或者與y 軸的夾角來確定，即得出平面圖形S 的運動方程。

（五）課后反思與考評

進行課程反思，反思在剛體平面運動教學中教學目標的設置是否恰當；反思教學環節與時間安排設置是否合理；反思物理問題設置是否科學；反思學生獲得新知識、能力與素養是否達成最終的學習結果等。根據遵循知識、能力、價值與社會需要等原則建立學生考核評價機制，剛體平面運動教學可采用以過程性檢查與形成性評價為主的學生考核機制，可從學生考勤、參與教學活動情況、回答問題頻率、課堂解題過程、重要知識點掌握與運用等方面考評，制定詳細評分標準，以OBE理念下最終獲得與學習成果相關的課程目標為主要標準，利于及時調整學生階段性學習狀態與學習產出，同時激勵學生過程學習以及正確認識和評價自我，持續改進教學實施過程。

（六）課堂延伸與預留思考

最后，進行課堂延伸與預留教學思考題，鼓勵學生創新思維與進行實踐，更加有效地協助學生成功學習，以達成最終學習結果。可將剛體平面運動分解的過程作為課堂延伸，由上圖可引導學生發現平面圖形S 運動可以看作隨著基點的平移和繞基點轉動的合成來解決平面圖形內各點的速度和加速度等問題，并通過例題探究基點選擇特點：基點選擇是任意的，平面圖形隨著基點平移的速度和加速度與基點的選擇有關以及平面圖形繞基點轉動的角速度和角加速度與基點的選擇無關。基于學生實際知識水平、認知能力與知識結構，預留與剛體平面圖形特征、方程與基點相關思考題，既利于讓學生在解決問題的過程中深化對所學新內容的理解和掌握，也能為學習下一小節求平面圖形內各點速度的基點法做充分準備，更加有效地幫助學生最終學習成果的實現。

五、結語

當前，OBE 理念理論體系已趨于成熟，同時應用于各類領域呈現滲透化與多樣化發展趨勢，如何將OBE 理念應用于高校教學逐漸成為近幾年物理學科教學的研究熱點。以剛體平面運動課程設計為例從課程思政引課到課上創建競爭環境中，師生互動，生生互動相融合，在探究中思索，在思索中探究，從課上探究延伸到課外探究，整個教學過程可測可評，不僅使得學生系統掌握專業知識、技能與專業能力，發展大學生的關鍵能力和必備品格，也可及時考評進行教學質量改進和教學結構調整，利于提高學生創新能力與實踐能力，并且根據畢業要求與課程目標真正培養出物理學科應用型人才，從整體上保證了物理教學質量。