基于OBE理念的《大学物理》课程的改革——以土木专业为例

吕 露

习近平总书记在党的十九大报告中提出：“创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑。”创新、发展靠什么，那么人才培养就势在必行[1]。大学物理是各高校工科类专业必修的公共课，对于各个工科专业的大学物理教学采用统一教学内容，就很容易导致“一锅端”的现象。为解决这一问题，不少高校引入“OBE”[2](Outcome Based Education，简称OBE)教育理念。OBE 是一种成果导向理念，它由Spady 等美国教育家在20世纪80年代初提出的，其遵循教学的反向设计，先设定于该课程要达到的预期目标，进而由教学设计反向设计教学过程和教学模式。本研究基于OBE 理念，对土木工程专业《大学物理》课程进行改革与建设，通过教学内容更新、教学方法和评价改革，助力高校培养应用型、创新性人才。

一、《大学物理》课程教学中存在的弊病

（一）教学内容过于陈旧

教材选自21世纪高等学校规划教材，由田永涛主编，其内容分为四篇，分别为宏观低速物体的运动规律、热学、电磁学和近代物理。教师结合学校办学方式及学生学习特点制定了相关教学大纲、教学进度、教案、讲义和课件，其中各工科专业所学大学物理与教学大纲一致，并没有凸显专业性特点。并且在课时上由48个课时缩减为32个课时，进一步限制了大学物理教学内容的伸展性及侧重性。本教材内容主要注重于知识的逻辑性、强调解题技巧，教师对教学内容的知识并未做相应的改革，因此教学内容过于陈旧。

（二）教学模式缺乏创新

传统的教学模式似乎根深蒂固于大部分教师的心中，对于教师来说，机械式的教学似乎更容易在课堂中进行发挥，或亦是教师最多借助多媒体及板书结合的形式进行知识的传输，而在此种情势下学生只能够变为被动地接受者。对于学生而言，经过高中物理的磨炼，物理知识本身学起来就比较难，况且还需要应用高等数学的微积分等知识去进一步理解相关概念。如果大学物理课堂还是这么枯燥的话，那么必然会导致学生对物理失去兴趣，对自己能学会物理知识失去信心，从而产生消极思想。这样相对单一的教学模式就会使得大学物理课程达不到拓展学生知识领域以及培养学生创新精神、创新能力的目标。

（三）教学评价相对单一

大学物理作为各工科专业的公共课，它可以为后续的专业课知识奠定基础。所以根据其特点本校在大学物理课程考核中是以期末闭卷的考试为主，考查方法比较单一，而且通过期末考试成绩很难反映学生知识掌握情况。而本校的大学物理教学评定主要由70%的期末卷面成绩和30%的平时成绩组成，其中30%的平时成绩又划分为70%的考勤、纪律、作业情况和30%的网络视频学习。教学评价相对来说比较单一，还是不能够全面的反映学生掌握知识的情况以及是否培养了学生的创新能力、科学素养。

二、基于OBE理念对《大学物理》课程的改进方案

目前，各大高校都在为各大专业寻求更为合适的大学物理教学方案，只为进一步提高学生的探索精神、科学素养和专业素养。为此需要适应高校的教学轨道，以促进大学物理课程与专业课相接轨，依据1981年Spady 提出的成果导向教育OBE，再结合《大学物理》课程的特点，将OBE 的反向教学理念与土木专业培养目标应用于大学物理教学中，以促进公共课与专业课相联系，改革内容如图1所示：

图1 基于OBE教学模式在《大学物理》课程——以土木专业为例的改革内容

（一）改革培养目标

以江西科技学院为例，学校工科类专业有土木、机械、材料、汽服、计算机、通信、网络、软件专业。高校的工科类专业需要先学习大学物理课程知识，并且将其作为学习专业课知识的基础。本研究以“土木”专业为例，对《大学物理》课程的培养目标进行改革。根据土木专业的培养特点以及大学物理知识体系，可以将《大学物理》知识分为通识模块、专业限选模块和学生任选模块，如下表1所示：

表1 基于OBE教学模式的《大学物理》知识体系的分类

根据知识模块体系的分类，再依据土木专业的培养目标，了解土木专业对物理知识的需求，以及适当地压缩与土木专业相关度小的知识的课时，增加与土木专业衔接度大的知识的课时，进而拓展大学物理教学内容的广度、深度、难度。最终使课堂突出土木专业的特色，达到最好的教学效果。

就比如本校土木专业的学生安排在大一下学期及大二上学期学习大学物理这门课程，学完本门课程后即在后续学习学科专业基础课和专业必修课程，这些课程主要有：工程力学、结构力学、土木工程材料、土木工程测量、土力学与地基基础、荷载与结构设计方法等课程。从学科专业基础课和专业必修课来看，对于土木专业学生的大学物理课程需要在知识体系中增加学习力学、光学知识的课时，特别是刚体的转动这块知识点与专业课衔接非常紧密，这将对学生后续学习工程力学等专业知识打下坚实的基础[4]。

（二）改革教学活动

成果导向OBE教育理念强调学生作为教学活动的主体，教师作为主导的课堂教学。而研究发现，现今的各类教学活动仍然是传统教学模式占主要地位。传统的教学模式是教师作为整个课堂的引导者，全程给学生灌输知识，过于重视教师的教，忽略学生的主体地位，学生只能一味地被动地接受知识，这样所培养出来的学生缺少灵动性。所以高校大学物理课堂模式需要进行改变，即转变为翻转课堂教学模式。翻转课堂教学模式（flipped classroom）是把传统教学模式的课上课下教学内容翻转过来[3]，也就是学生通过自主学习的方式利用课余时间完成相关知识内容的学习，再者在课堂上与教师进行互动交流、解答疑惑、讨论汇报，教师对学生的汇报再做出相应的建议，从而使学生达到更好的学习效果。

针对于大学物理课程和土木专业的学生，基于OBE理念的翻转课堂教学实施方案主要分为三个阶段：课前准备阶段、课中教学阶段、课后评价阶段。其中围绕“土木”专业的学生，教师首先在课前准备阶段制作微课视频以及分布相关课堂教学任务，要求学生在已建好的超星平台课程中进行自主学习，其次在课中教学阶段学生根据在教学内容中所遇见的教学疑点进行探讨，并且汇报探讨结果，任课教师在此基础上对学生的质疑问题进行指点教学，最后教师在课后评价阶段根据学生的学习情况布置相应的测评，并且对于学生的学习情况进行分析，发现教学中存在的问题，然后再进一步对教学进行改进，从而达到最好的教学效果。那么具体的基于OBE理念的翻转课堂教学实施如图2所示：

图2 基于OBE理念的翻转课堂教学实施方案

（三）改革评价方式

根据OBE 理念，课程评价应该贯穿于整个教学过程中，本校大学物理课程教学评价仅仅根据期末成绩、考勤、作业、网课来进行评定。教学评价体系还不够完善，这样会导致教师片面的了解学生知识的掌握情况。因此结合本校及大学物理课程的特点，拟具体部分内容的课程评价方式如图3所示：

图3 基于OBE教学模式的《大学物理》课程评价方式

从以上课程评价方式中增加了对不同知识模块进行了不同的考查，对于通识模块采用统一的闭卷考试和基础作业来评定学生掌握知识的情况；对于专业限学模块采用小组谈论研究报告，这样可以更加全面的学习大学物理知识，将物理知识与专业知识相接轨；对于学生任选模块采取了专题小论文的形式，这样做的目的是可以拓展及延伸物理知识，与生活实际相结合将其应用于后续专业课学习，为其打下基垫。从而教师可以全面的了解大学物理课程是否让学生在知识层面、能力层面、精神层面有更高的提升。