基于成果导向的“矿物学”教学改革与效果评价

刘爱平，李虎杰，黄金川，李旭娟

西南科技大学 环境与资源学院，四川 绵阳 621010

一、引言

成果导向教育（Outcome Based Education，简称OBE），亦称能力导向教育、目标导向教育、需求导向教育，是一种以学生学习成果为导向的先进教育理念[1]。最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革。由美国学者 Spady W 1981年提出[2]，目前已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念。2016年6月2日，国际工程联盟大会《华盛顿协议》全票通过了中国的转正申请，中国成为第18个《华盛顿协议》正式成员。这标志着我国工程教育质量得到国际认可，工程教育国际化迈出重要步伐[3]。OBE成为我国工程教育专业认证的核心理念, 近年来，越来越多的高校开展了专业认证工作，OBE理念在人才培养[4]、课程体系研究[5]和专业教学改革[6]等方面的研究相对较多，在考试改革[7]、教学大纲编制[8]、课程结构调整[9]方面也有一定的研究。为了更好地将先进教学理念融入“矿物学”教学过程中，从地质工程专业2014级学生开始，笔者对“矿物学”课程教学方法做过一些改革，加大学生在教学过程中的参与度，提高学生的主观能动性，从考核情况来看，取得比较好的效果。

1978年，西南科技大学矿产普查与勘探专业开始本科招生，至今已有40年的历史，地质工程专业培养方案中“矿物学”为专业核心课程，共64学时，其中实验课24学时，是学习“晶体光学”和“岩石学”等后继课程的基础，在整个专业培养目标中占有重要的地位。作为多年从事“矿物学”教学工作的教师，笔者在系统学习我国工程教育专业认证思想和OBE理念的前提下，在总结已有教学经验的基础上，以我国工程教育专业认证的核心理念—OBE理念为指导，以课程目标的实现为中心，从教学内容设计、教学方法设计、教学全过程考核等多个方面进行该课程教学设计与实践，对改革效果进行分析与评价。旨在提高学生的学习兴趣、自主学习能力和系统鉴定矿物的技能；提高学生发现问题、分析问题和运用理论知识解决实际工程问题的能力；提高学生思维能力、表达能力、团结协作精神等综合素质；为学生今后成为优秀的地质类人才打下了坚实的第一步。

二、“矿物学”教学改革总体思路及教学内容设计

以学生为中心、以成果为导向是OBE教学理念的核心，综合课程特点、教学大纲和课程目标的要求，按照循序渐进的原则，将“矿物学”教学设计为基本理论知识、基本技能训练、综合应用能力训练和实践与创新能力提升四个课程目标层次，采用反向设计、正向实施的设计思路和实施步骤，改革总体思路见图1。

以OBE理念为指导，结合矿物学教学内容的特点，按照循序渐进的原则采用反向设计思想，以成果导向（产出需求）为目标对上述四个课程目标层次的教学内容进行设计，通过高质量完成各阶段教学内容来保障学习成果的实现。“矿物学”共64学时，其中理论教学40学时，课内实验教学24学时，开放实验2周，在所有专业课中学时数排第二。各课程目标层次中教学内容和学习成果要求的映射关系见表1。

三、“矿物学”教学方法设计与实践

OBE教学理念是：“教为不教，学为学会”[3]。教学原则是：“教之主体、目的、效果均在于学”。教学过程要解决的问题是如何有效地帮助学生取得教学目标要求的学习成果。笔者认为高校教育中的课程目标是通过“教”和“学”来实现的，“教”是教师如何帮助学生取得预期的学习成果，“学”是学生如何在有限的时间内取得预期的学习成果，从而获取更多的知识和技能。“教”和“学”的主体是不一样的。以实现课程目标为中心，结合课程特点、知识点特点和学生特点，对教学方法进行设计。通过精心设计教学方案，运用多样化的教学方法和手段，确保教学效果，最终实现课程教学目标。各课程目标层次采用的主要教学方法和手段，见图2。

图1 “矿物学”教学改革总体思路

表1 各教学层次教学内容与学习成果的映射关系

图2 各课程目标层次采用的主要教学方法和手段

1．语言传递信息式和“翻转”式教学（基本理论知识）

（1） 语言传递信息式教学。教师为主导，包括讲授法、讨论法、提问法、启发式、谈话法，主要用于理论性强、较抽象、推理分析和设计计算较多的课程教学中。

讲授法：借助图片、动画、模型、实物、视频等教学资源及道具。抽象的理论到具体模型或实物，使枯燥的理论变得生动形象。遵循由抽象到具体、由基本理论到实际应用、由浅到深的教学规律。比如：结晶学基础的理论很抽象，单形、聚形和晶体结构模型等教学道具的应用可使抽象的晶体结构变得具体、直观；实现由微观到宏观的认识转变。

课堂提问、讨论、启发等：借助图片、动画、数据、视频等，结合知识点和学生听课状态和效果，围绕课程目标的实现灵活选用。以巩固知识点、提高学生学习兴趣、引导学生积极思考。

（2）“翻转”式教学。“以学生为中心”和“双中心”，如“翻转”式课堂。学生围绕指定任务，借助丰富的网络资源，进行自学，课堂教学主要围绕学生学习过程中存在的问题进行，实现了灌输课堂向对话课堂的转变。教师的角色得到转换，实现翻转课堂教学模式。如：自然元素大类矿物中石墨和金刚石部分的内容可交给学生查阅资料、对比掌握这两种矿物的主要鉴定特征。提高了学生的自主学习意识，对学生终身学习能力的提升具有很好的作用。

2．实践训练式教学（基本技能训练）

学生为主体，教师指导。主要包括演示法、同步操作法。

（1）演示法。教师演示，学生观摩，学生操作，教师现场随时指导。如晶体对称和单形认识实验中，对称要素的寻找、晶体定向。

（2）同步操作法。教师边操作、边讲解，学生边听、边操作、边思考 ，教师现场随时指导。如矿物形态和物理性质实验课中，观察描述方法和技能的介绍（刻硬度、划条痕、试剂的使用等）。

3．综合训练式教学（综合应用能力训练）

以学生为中心。巩固矿物形态和物理性质观察描述方法，掌握系统鉴定各大类矿物的方法、技能和步骤。通过实例导入式教学，使学生加深对理论知识的理解，并应用于实际问题的解决过程中。

（1） 综合实验法。在学生初步掌握矿物鉴定的方法和技能的基础上进行，通过仔细观察矿物宏观特征（可借助简单工具，如小刀、条痕板等）对各大类矿物进行系统鉴定。

（2） 实例导入式教学。如引入湖南桃林铅锌矿（该矿床中闪锌矿划分为三个世代），帮助学生理解矿物的世代和矿物的标型特征，意识到矿物的成因、共生组合在矿物鉴定中的重要性。

4．能力和素质培养式教学（实践与创新能力提升）

以学生为中心。教师针对课程目标下达具体任务。培养学生独立思考、团结协作精神、沟通能力、自主学习能力。

（1）任务驱动式教学。

准备没有标签的矿物标本（包括各大类主要矿物种），以小组为单位，在一定时间内将矿物标本归入其所属大类、类或亚类（硅酸盐），鉴定各标本上主要矿物的名称，教师核实，并随机抽问学生。

（2）自主学习式教学（课程拓展）。

课内实验结束后，为学生提供两周的开放实验，学生可以根据自己前期实验内容的学习效果自主选择时间进行复习巩固，教师适时辅导答疑。教师提出和课程内容相关的科学研究热点问题，指导学生通过查阅资料来完成。培养学生科学兴趣、终身学习能力和综合素质。如石墨烯的发现过程性能及其应用；粘土矿物及其在土壤修复、污水处理等方面的应用等等。

在OBE理念指导下，以课程目标实现为中心，结合课程特点和知识点特点，采用多样化教学方法和手段，并加强形成性评价及时掌握学生学习过程中存在的问题，灵活调整教学方法，实现由“重学轻思”到“学思结合”，“你应学”到“我要学”，“知识”课堂到“能力”课堂的转变，达成课程教学目标。

四、教学全过程考核方案

“矿物学”课程考核采用结构评分，由课外作业（10%）、实验成绩（30%）和期末闭卷考试（60%）共三部分组成。其中实验成绩具体为：平时实验报告（12次，5%）+讨论和总结（小组为单元，5%）+实验考试（占20%），实验考试给一次补考机会。实验考试单项不合格的学生无法参加期末闭卷考试。强调理论知识学习的同时，加强学生对矿物形态、物理性质的观察描述能力和肉眼系统鉴定矿物能力的考核。避免学生在完成实验报告过程中过分依赖教材和指导书，而忽略知识的内化和实际能力的提高。对2017级学生“矿物学”教学考核在原有考核方式基础上降低平时实验报告成绩，增加课程综合性实验和平时讨论环节成绩。要求学生实验教学目标平均达成度（实验成绩/30）大于0.75，课程目标平均达成度大于0.75。

五、教学考核结果与效果评价

1.效果评价

在OBE理念指导下，教学效果评价可按评价主体、评价层次、评价方法、评价作用类型等进行分类。笔者主要以评价主体分别介绍，并将具体评价的内容进行综合。按评价主体分为教师对学生评价和学生对教师评价。

在教师对学生学习效果评价中将形成性评价和终结性评价相结合，主要采用定量评价法（或称量化研究法）进行。形成性评价占课程总成绩的20%，包括学生课外作业（13次，取平均值，10%）；平时实验报告（12次，取平均值，5%）；实验课小组讨论和总结（小组为单元，12次，取平均值，5%）。终结性评价由形成性评价（20%）+实验期末考试（笔试，一对一面试，占20%）和课程期末闭卷考试（60%）共三部分组成。近两年“矿物学”课程通过率、优良率、课程目标达成度等，详见表2。

由表2可以看出，相对于2016级、2017级学生“矿物学”课程考核和实验考核结果的通过率、达成度均有明显提高，2017级实验考试补考为1.4%(仅1人)。因实验考核不合格不能参与期末考试，所以学生对实验环节更加重视，实验考核达成度平均大于等于0.9，明显高于0.75的目标达成度。

该课程评价体系中学生对教师的评价主要包括学生评教结果和教师教学获奖等几个方面来体现。从2014级到2017级学生评教结果可知：学生对教师教学评价在91.2～95.1分之间，且呈现逐年上升趋势，课程主讲教师近五年获学校教学方面奖励共四次。说明学生对教师的教学方法有较高的认可度。

2.总结、反思与持续改进

OBE教育具有持续改进的特征，即对教学方法和手段、学习成果的考核方案、评价体系等应进行持续改进。通过学习效果评价，分析课程目标总体达成度、各教学层次目标的达成度，寻找短板，分析原因，提出持续改进措施。如2017级矿物学课程总达成度为0.81，基本理论知识、基本技能训练和综合应用能力训练的达成度分别为0.74、0.86和0.94，基本理论知识教学是明显的短板。通过与学生交流、自我反思，原因主要有以下几个方面：学生在知识运用方面的热情较高，对记忆性较强的知识学习相对被动；在教学要求方面，明确提出实验考核不合格的学生不能参加期末理论考试，这也是课程目标达成度最高的原因之一；理论知识教学过程中学生的参与度低。改进措施：在2018级该课程的教学过程中应对纠正学生重实践轻理论的思想；加强基本理论知识的教学，根据学生听课状态适时调整教学方法；提高学生在理论教学过程中的参与度；每次课前上次课内容回顾环节可由学生自我主持完成；作业讲解可由作业完成情况好的同学来完成；加强学生对学生（包括自己和他人）的评价。通过多种激励措施，鼓励学生参与教学，提高学生学习的主观能动性。

表2 近两年“矿物学”课程考核结果与效果评价

六、结语

将OBE理念运用于“矿物学”课程教学过程中，以课程目标实现为中心，逐步实现了教学过程中由教师为主体向学生为主体的转变。通过教学内容、教学方法的设计和考核方案和评价体系的构建，课程总体达成度明显高于考核要求，学生对教师的教学方法和教学投入予以了肯定，总体上取得了很好的效果。教学过程中及时掌握学生学习效果、随时注意学生学习状态。加强引导，激发学生的学习热情和潜力，使学生成为学习的主角，将“以本为本”和“以学生为中心”落到实处。