基于OBE理念的物理化学实验课程建设及教学方法设计*

谷龙艳，钞春英，葛素香，雷 岩，杨晓刚

(许昌学院，河南 许昌 461000)

传统教学是一种输入性教育，一个学校好不好，往往看学校的经费投入、师资队伍、办学条件、教学实施；一门课好不好，往往看老师的学历背景，老师的教学内容，教学讲义、教案，试卷批改等；而学生学得好不好，则以平时到课情况及试卷成绩为最终评价。这种输入型教育，是一种从上而下的教育方式，上到学校、教师，下到学生，是既定的模式化的教育教学方式。然而，当今社会高校毕业生的就业率一年低过一年，企业公司年年招人才，年年招不到人才，毕业生与企业之间的鸿沟日益凸显[1]。国内各大高校也在反思，高校的人才培养出现了什么问题，怎样培养出社会所需要的人才[2-3]，在不断的学习和改革中，迎来了OBE。

OBE是成果导向教育(Outcomes-Based Education)的简称，亦称能力导向教育[4]、目标导向教育[5]或需求导向教育[6]。OBE是一种“以学生为中心”的教育哲学[7]。在实践上，是一种聚焦于学生受教育后获得什么能力和能够做什么的培养模式。一切教育活动、教育过程和课程设计都是围绕实现预期的学习结构(Intended Learning Outcomes)[8]。OBE理念下的教学质量及评价以学生学习结果为唯一标准。该教育理念风靡欧美高等教育领域近三十年，取得了令人瞩目的成就，并逐渐为我国工程教育界所接受[9]。这种以学生学习能力为导向的教学体系，显然需要高校及教师群体摒弃“老师教什么，学生学什么”的传统观念，以“学生应该学什么，老师就该教什么”的教学理念指导高校教育教学体系的改革。为了迎接日益多样的社会人才需求的挑战，同时为了适应人们对教育投入的回报与实际产出的现实需要。用OBE理念引导高校教育教学改革，具有现实意义。

1 OBE理念在物理化学实验课中的应用基础

物理化学实验课属于许昌学院新材料与能源学院材料科学与工程专业、纳米材料与技术专业和新能源与器件专业必修的基础实验课。基于OBE理念的物理化学实验课程改革是由物理化学实验课的课程特点及教学现状决定的，同时具有应用的可行性。

1.1 物理化学实验课的课程特点及教学现状

(1) 理论性强

物理化学实验课从本质上说是对物理化学课程的补充，是验证理论知识的实验课程。在这个过程中，需要运用物理化学课程中学到的基本原理，同时通过实验的验证，增强学生对理论知识的理解和掌握。通过该课程的学习，理论联系实际，增进了学生对物理化学课程的理解，培养学生学习兴趣。

(2) 实践性强

该课程中，仪器使用多，实验步骤多。通过该课程让学生学会重要的物理化学参数(如温度、压力、电化学性质和光化学性质等)测定方法；掌握物理化学实验常用仪器的性能、原理、用途和使用方法。培养学生选择使用仪器设计实验的专业能力。对学生思维的条理性、对实验流程的把握、对新知识的消化接受能力、动手能力以及学习能力要求较高。

(3) 综合技能要求高

该课程数据处理多，物理化学理论知识的运用度较高。这就要求学生具有较高的理论知识的掌握度和较强的逻辑思考能力，具备一定的分析问题及解决问题的能力。

(4) 教学难度大，学生获得能力难把控

在前期的教学改革中，本课程从48个课时调整为32个课时，由3个学分调整为1.5个学分。课时和学分双双压缩的条件下，课堂教学过程往往处于流水式，学生对于相关实验内容的掌握和实验流程的熟悉寄托于课前预习，部分学生在实验细节及相关仪器的使用方面存在着问题，对实验开设的目的及实验原理理解不深刻。总体来说，该课程的教学难度大，学生对实验项目的完成度难预期，学生获得能力难把控。

1.2 OBE理念在物理化学实验课中应用的可行性

本课程采用由河南科学技术出版社出版的常照荣主编的《物理化学实验》教材，从课程内容上看，该课程包括绪论、基础和综合实验、研究与设计实验三个大的模块，层次递进。每个模块下面设实验子模块，例如基础综合实验部分中包括热力学、电化学、化学动力学、表面与胶体四个子模块23个基础实验项目和16个综合实验项目。该课程在教学上具有整体统一、单个独立、模块化特征，在课程设计及调整上具有灵活性。因此，将OBE理念融入到物理化学实验课程切入口相对较多，实施上做到整体布局，模块调整，单个设计。

物理化学实验课属于教学实践类课程，教学效果的反馈和学生评价的获取相较于理论课程更直接。学生在实验过程中，能更清楚的反应出学生的需求，更积极主动的获取学习成果。教师在授课过程中能有效地获得学生学习成果信息反馈，有利于教师迅速调整教学方式方法，对后续课程做相应的修改及完善。

笔者及其团队成员担任物理化学、物理化学实验课授课教师多年，具有一定的授课经验。但是，笔者在物化实验课授课过程中，深感OBE理念在体现不充分。教师愿意花时间和精力去备课、整理教案和讲义，总结授课过程中的学生对课堂的反馈信息，在“怎么教”的方面下大功夫，可是往往在学生“学习成果”方面无从下手，每节实验课，学生获得学习成果不可控，不能把握是否学生能够获得学习成果，更欠缺保障学生获得学习成果的有效的教学手段和方法。

2 基于OBE理念的物理化学实验课的课程建设

物理化学实验课是材料类本科大一学生基础实验类课程，对学生的综合能力要求高，从理论到实践到综合能力方面，能够锻炼学生。但是，教学难度大，学生获得能力难把控。因此，基于成果导向的物理化学实验课，在课程建设上主要有以下三个方面内容。

2.1 重新梳理课程培养目标

物理化学实验课的课程建设从培养目标和社会需求进行梳理。弄清楚社会需要什么样的人才，回答“我们要学生学习什么、掌握什么？我们为什么要学生学习这些内容”的问题。我院基础教研室联合材料科学与工程专业教研室、纳米材料与技术教研室、新能源与器件教研室，共同开展我院人才培养方案的修订工作。通过广泛调研和反复论证，以国家发展及行业发展需求为指导，结合中国工程教育专业认证协会修订的《工程教育认证标准》的需要，修定了我院学生培养目标和毕业要求，明确了物理化学实验课为培养掌握材料制备、结构表征与性能测试能力等专业基础知识的应用型人才做支撑，其教学活动与毕业要求中度关联，梳理了物理化学实验课的预期学习成果。

2.2 反向构建物理化学实验课程体系

抓住学生在物理化学实验课中应获得什么样的学习成果。根据学生学习成果为出发点，反向构建物理化学实验课程体系，回答“我们如何帮助学生取得这些学习成果”。以保证学生学习目标达成为导向，配备相应的师资和实验室，设置物化实验课教学计划。物理化学实验全体任课教师修订物理化学实验课的教学大纲，设计演示性、验证性、综合性和设计性四大实验模块，甄选实验项目13项。然后，围绕学生知识、能力和素质达到既定成果修订授课讲义、教案，设计教学过程，并将其应用于物理化学实验课的教学过程中。采用上述手段来帮助学生有效地获得学习成果。为了达到学习结果，本课程在多个新材料新能源专业领域(锂电、太阳能、催化等)和不同学校(浙江大学、武汉大学、郑州大学等)之间进行交流学习。

2.3 建立持续改进的评价机制

以学生学习结果为唯一标准，修改单一的以分数为参考的教学评价，弱化考试成绩对最终成绩的影响，增加教学过程评价，建立持续改进的过程评价机制。回答“我们如何有效地知道学生取得这些学习结果”。我们将学习评定分为四大块：(1)课前预习，主要内容包括实验目的和原理、实验仪器及操作、所用试剂及其物化性质、实验步骤、实验中的注意事项等。(2)学习过程评价，主要包括学生学习态度、出勤情况、掌握仪器操作及实验技能程度、思考问题和解决问题能力、科学素养等作为参考，同时辅以课堂表现和实验完成度，建立全面完整的可持续改进的过程评价。(3)实验报告，主要考查学生记录实际实验步骤、原始数据能力，实验现象分析和归纳、数据处理能力，书写规范、完整的实验报告的能力。(4)期末考试，由实验理论和实验操作两部分组成，建立完整的客观的考试规范和评分标准。

3 成果导向型物理化学实验教学方法设计

重视课前预习，设置10～15道题的预习问卷，问卷内容包括实验原理、实验步骤及内容、实验仪器操作、实验注意事项和思考题。教师可以充分利用学生课余时间，借用移动互联的学习平台(超星、智慧树、微信、qq等)，以预习打卡的形式完成预习，提高学生的主动学习的积极性和参与度，并掌握学生预习情况。在物理化学实验课授课过程中，以学生为中心，根据人才培养方案和教学计划，分模块的设计教学过程。以1～2个实例介绍不同实验项目相关的国家和行业需求及技能要求提高学生主动学习的积极性。融入不同的仪器操作和实验技能内容，考查学生掌握仪器操作及实验技能程度。课堂上设置实验问题，开展实验流程小组讨论，考查学生课堂表现情况。学生的做与教师的教同步进行，以学生不断反馈为驱动，师生共同解决实验问题，激发学生的思考问题和解决问题的能力。同时，根据学生的反馈，教师随堂改进教学方法，建立起可持续改进的课堂教学方法。课后，根据学生实验操作和课堂表现，掌握学生取得这些学习结果的程度，总结教学经验。探究并优化成果导向性物理化学实验课的教育教学方法，做到随堂调整、实时能改、课课优化，以保障学生更有效地取得这些学习成果。物理化学实验课结课后，总结物化实验课程在应用成果导向教育教学过程中的经验，探究成果导向性教育理念下，形成一套“有效地保障学生取得学习成果”的物理化学实验课程的教育教学方法。

4 基于OBE理念的物理化学实验课程改革的实施效果

以结果为导向的教育教学理念，强调的是“产出”，而不是“输入”。以培养国家和行业需要的人才为标准，让高校组织成果导向的教学过程，最后让毕业学生与社会直接对话。由社会和家长方对高校的教学效果进行反馈，以此形成一个由社会-高校-家长三方合力，和谐发展的良性循环。本课程根据学生的学习阶段和学习特点，学生在物理化学实验课中的学习成果需支撑毕业生具有适应社会发展的能力，落脚点仍然在人才培养上。基于成果导向型的物理化学实验课的课程建设和教学方式方法的优化始终坚持培养国家和行业发展需要的应用型人才。