新工科背景下以成果为导向的“高分子物理”课程“4233”教学模式的探索与实践

摘"要：本文探究了“新工科”背景下将OBE理念融入“高分子物理”课程教学中，从课程框架、授课途径、教学内容和教学过程进行全方位改革，以小规模限制性在线课程（SPOC）为载体，融入BOPPPS模型，打造适合“高分子物理”课程的线上线下交互递进式“4233”教学模式。通过丰富多元的课程资源形式，激发和引导学生的学习兴趣，通过层次关联的课程知识体系，梳理和强化学生的思维方式，通过生动灵活的课程教学过程，培养与提高学生的综合能力。通过教学改革的实施，学生的学习成绩、解决工程问题的能力以及创新能力有了很大提升，有助于培养符合“新工科”要求的材料类创新型工程人才。

关键词：高分子物理；新工科；OBE；创新人才；教学改革

1"概述

为响应“互联网+”“一带一路”等国家政策计划，顺应国家人才需求，我国高等教育学校在努力探索新的人才培育模式过程中提出了“新工科”理念［1］。如何抓住新工科建设的契机，助推地方高校转型发展，怎样面对社会对高素质工科人才的需求，助推地方经济社会发展，已成为当下高校普遍关注的热点问题［2］。成果导向教育（OutcomeBased"Education，简称OBE，亦称能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育）于1981年由Spady等人提出［3］，倡导以教师预期学生的学习成果为导向，进行反向教学设计，促进学生达成学习成果，使学生具备社会发展所需要的能力［4］。

“高分子物理”课程是高等学校高分子材料科学与工程专业最重要的专业基础课程之一，是一门运用物理方法和数学公式研究高分子结构与性能关系的学科［5］。该课程内容庞杂，涉及面广，理论性强，基本概念多且抽象，且随着教学改革的推进，课程学时缩减，加之学生基础水平参差不齐，传统的教学方法无法保障学生的学习效果，导致学生对许多知识点不能理解和掌握，无法内化成自己的知识，更谈不上将理论知识应用到实践当中去［6］。将OBE理念融入“高分子物理”课程教学，可以改变传统教学模式下“高分子物理”课程“难教难学”的困境。从教学目标、教学模式及评价方式等方面进行改革与探索，以成果为导向培养学生的综合能力，有助于学生为毕业后从事高分子材料相关领域的设计、研发、加工等工作打下坚实的基础［7］。

2"课程改革具体措施

通过多举措并举，我们建立了高分子物理课程“4233”教学模式（如下图所示）。

高分子物理课程“4233”教学模式示意图

2.1"课程知识体系架构重整

按照课程核心主线“结构—分子运动—性能—应用”重新整合教材内容，帮助学生建立“高分子材料内部结构通过分子运动决定材料最终宏观性能”这一解决工程问题的逻辑思路。围绕课程主线建立课程框架的四个维度。

2.1.1"知识维度

对“高分子物理”基本理论知识进行系统梳理，包括高分子的结构、性能、分子运动等方面，确定学生在课程结束后应掌握的核心知识体系。制定详细的知识模块，每个模块对应特定的学习目标和成果要求，确保学生逐步建立起完整的高分子物理知识框架。

2.1.2"能力维度

着重培养学生分析问题和解决问题的能力。通过设置案例分析、问题求解等教学环节，让学生运用所学的高分子物理知识解决实际问题。提升学生的实验操作能力，安排相关实验课程，使学生亲身体验高分子材料的性能测试和分析过程，增强对理论知识的理解和应用能力。

2.1.3"素质维度

培养学生的科学素养和创新精神。在教学过程中，引导学生关注高分子物理领域的前沿研究动态，鼓励学生提出新的想法和观点。加强学生的团队合作能力和沟通能力，通过小组作业、项目讨论等活动，让学生学会与他人合作，共同完成学习任务。

2.1.4nbsp;价值维度

强调高分子物理知识在实际工程中的应用价值，使学生认识到所学知识对社会发展和产业进步的重要意义。培养学生的职业道德和社会责任感，引导学生在未来的工作中注重可持续发展和环境保护。

2.2"线上课程资源分类完善

利用学习通平台搭建“高分子物理”SPOC课程，建立线上课程资源库，包括“视频资源库”“案例库”“资料库”“习题库”等，学生可以根据自己的学习进度和需求，自主选择学习内容和时间。开展在线讨论和答疑活动，教师及时解答学生的问题，促进学生之间的交流和互动；进行在线测试和作业提交，及时了解学生的学习情况，为教学调整提供依据。

2.3"教学过程设计双向闭环

我们在授课过程中突出课程知识点的最终实际应用，以“结构—分子运动—性能—应用”为主线设计教学过程。

2.3.1"正向闭环（“结构→分子运动→性能→应用”）

强化学生对高分子合成、加工、性能及应用的内在关联的认识、理解和应用，培养学生的发散型逻辑思维，使学生能够从高分子结构出发，分析在不同加工工艺的条件下，能够获得怎样不同的材料性能，进而联系实际应用需求，推测不同性能的材料可以应用于哪些领域和场景。

2.3.2"逆向闭环（“结构←分子运动←性能←应用”）

根据材料的实际应用场景，引出材料应该具有怎样的性能，之后根据材料性能进行溯源，剖析材料内部结构是怎样的，利用逆向思维将课本上枯燥的理论知识转变为形象化的实际问题，激发学生为解决实际应用问题和工程问题而独立思考的主观能动性。

2.4"课程思政元素融入课程

“高分子物理”课程是高分子专业的核心专业基础课，课程的核心育人目标是为我国高分子材料及其相关领域培养德才兼备的合格专业人才［8］。我们从哲学思想、文化内涵和价值理念三个维度挖掘科学人物、科学故事、科技前沿等具体元素，使学生树立正确的人生观、世界观和价值观。培养学生家国情怀、科技报国、团队协作的精神，求真务实的工作作风，积极践行社会主义核心价值观，以哲明人、以文育人、以德塑人，落实立德树人［9］。

2.5"科教深度融合点亮课堂

在教学改革中，我们强化“科教融合”，积极推进“以赛促学、以研促教”，带领学生进行科研探索以及参加各类学科竞赛活动，在2020年第十二届“挑战杯”大学生创业计划竞赛中获得省级一等奖3项，2023年第十二届“创青春”中国青年创新创业大赛比赛中获得省级一等奖1项，2024年第十四届“挑战杯”大学生创业计划竞赛中获得省级一等奖1项、二等奖1项，2024年中国国际大学生创新大赛中获得省级铜奖2项；带领学生积极申报“大学生创新训练计划项目”，获批2024年省级立项项目2项。在学科竞赛备赛过程中，引导学生利用课程所学知识解决实验过程以及项目研究过程中遇到的专业问题，实现“知行合一”，同时将学科竞赛作为实际案例融入课堂教学中，启发学生面对实际工程问题以及科研问题时如何独立思考，学会创新并提出解决方案，帮助学生完成知识的内化，实现学有所用，点亮课堂。

3"课程改革成效

3.1"课程资源形式——对学生学习兴趣的激发与引导

在新工科背景下，高校人才培养的任务是培养工程实践能力强、创新思维能力强，且具备个人竞争力的高素质应用型创新人才。然而，在有限的课时里很难通过传统教学方式使学生充分理解和内化课程知识，转化为自己的知识体系［10］，更谈不上锻炼学生将课程知识灵活应用于解决实际工程问题的能力。线上教学资源的融入极大地提高了教学过程的灵活性，可以弥补课堂教学时间不足的缺陷。通过丰富的线上课程资源，可以激发学生的学习兴趣，提高学生对高分子领域认知的深度和广度充分调动学生在“高分子物理”课程学习过程中的主动性，丰富学生的知识储备与专业视野。

3.2"课程知识体系——对学生思维方式的梳理与强化

近年来，在“厚基础、宽口径、强能力、高素质”原则的指导下，课程的教学以“学生能力培养为目标”替代了“知识传授为目标”［11］，注重培养学生解决复杂工程问题的思维能力。由于受学时限制，课堂讲授往往疲于知识点的讲解，课程内容受限于教材，缺少实际工程的应用，造成学生的学习主动性低、专业实践能力和创新能力薄弱，最终导致培养出的学生无法适应社会对人才的需求［12］。我们围绕“结构—分子运动—性能—应用”的主线构建课程知识体系，融入相关课程的知识，通过多学科、多课程、多层次课程知识的融入，引导学生学以致用、融会贯通，帮助学生挖掘自己感兴趣的研究方向，培养其工程思维和创新思维。

3.3"课程教学过程——对学生综合能力的培养与提高

“新工科”背景下，高校要培养社会发展所需要的复合型应用创新人才就必须改革传统教学模式，重新建立课程评价标准，由原先“简单粗暴”的“唯分论”转变为注重对学生学习过程考核。我们借助学习通在线教学平台，动态跟踪学生的学习情况，从网络教学资源的自主学习、项目案例的分析讨论、工程问题的解决方案、小组活动、线上测试等多方面教学任务的完成情况，综合评价学生的学习态度、实践能力、团队合作、工程思维以及创新意识等综合素质。帮助学生从被动学习转变为主动探索，从单学科封闭式学习转变为多学科融合式学习，从简单记忆到综合运用所学知识解决实际应用问题和工程问题，使学生的知识结构和水平得以提高，创新能力和综合素质得以发展。

结语

我们在“高分子物理”课程教学中融入OBE理念，打造新工科背景下适合“高分子物理”课程教学的“4233”教学模式，重新整合与架构课程知识体系，围绕“结构—分子运动—性能—应用”重构《高分子物理》教材脉络，构建和完善课程资源库，通过线上教学与线下教学相结合的途径，强化基于BOPPPS模型的“课前—课中—课后”进阶式、参与式、闭环式教学过程。在教学过程中，我们遵循以学生为主体、以成果为导向的教学理念，培养学生解决实际应用问题与工程问题的能力，帮助学生确立清晰的学习目标和学习方向，培养其利用高分子物理知识解决生产生活中的实际问题以及复杂的工程问题的能力，锻炼其科研思维与工程思维，助力培养材料类创新型工程人才。同时，该教学模式可作为“材料分析测试方法”“聚合物共混改性原理”等其他材料类工科课程教学改革的参考模式。

参考文献：

［1］谭德新，宁明月，王艳丽，等.“新工科”背景下基于OBE模式的高分子物理课程群建设研究［J］.教育现代化，2019，6（53）：124125.

［2］刘巧宾.新工科教育理念下高分子物理教学分析：评《高分子物理》［J］.塑料工业，2022，50（01）：170.

［3］桑雨露.基于成果导向教育的初级汉语口语课教学设计与实践［D］.杭州：浙江科技大学，2024.

［4］夏益青，盛玉萍，于永启，等.“双一流”背景下基于OBE理念的《高分子物理》课程教学改革的探索［J］.高分子通报，2022（11）：132136.

［5］李振华，沈雷.“科教深度融合”的高分子物理教学探索与实践［J］.高分子通报，2023，36（12）：17401744.

［6］王奎，黄伟江，严伟.基于OBE理念的“高分子物理”课程教学改革［J］.教育教学论坛，2023（32）：7881.

［7］邓萌，方征平，闫红强，等.“互联网+”背景下高分子物理线上/线下混合课程建设实践［J］.高分子通报，2022（04）：8488.

［8］刘丽莉，代波，马雪，等.“高分子物理”课程思政教学设计与实践［J］.教育教学论坛，2023（27）：4952.

［9］高宁，王喜忠.全面把握《高等学校课程思政建设指导纲要》的理论性、整体性和系统性［J］.中国大学教学，2020（09）：1722.

［10］艾娇艳，刘保华，宋丽娜，等.工程教育背景下《高分子物理》线上线下混合式双语课程建设探索［J］.高分子通报，2024，37（04）：557563.

［11］郭桂珍，杨海英，鱼银虎，等.基于“SPOC翻转课堂”的《高分子物理》教学研究与实践［J］.高分子通报，2024，37（08）：11401146.

［12］陈成群，游名花，陈红.基于抛锚式教学模式的“高分子化学与物理”课程教学改革［J］.安徽化工，2020，46（04）：133135+138.

项目基金：河北省高等教育教学改革研究与实践项目“地方公费师范生实践教学体系建设——以化学专业公费师范生为例”（2023GJJG569）；唐山师范学院教育教学改革研究项目“新工科背景下以成果为导向的《高分子物理》课程‘4233’教学模式的探索与实践”（2024JG31）

*通讯作者：罗宝晶（1988—"），女，汉族，山东滨州人，博士，讲师，研究方向：高分子材料结构与性能调控、可降解高分子材料等。