OBE理念下冶金工程試驗班學(xué)生的課程教學(xué)改革與實踐——以“冶金試驗研究方法”課程為例

楊喜云，王志興，喻萬景，楊娟

OBE理念下冶金工程試驗班學(xué)生的課程教學(xué)改革與實踐——以“冶金試驗研究方法”課程為例

楊喜云，王志興，喻萬景，楊娟

(中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院，湖南長沙，410083)

以“冶金試驗研究方法”課程為例，采用問卷調(diào)查的方法了解課程教學(xué)中存在的問題，并基于OBE教育理念進行教學(xué)改革與實踐，提升冶金工程試驗班學(xué)生的工程實踐能力和綜合素質(zhì)。首先從知識、能力和素質(zhì)三個方面確定教學(xué)目標(biāo)；其次反向設(shè)計教學(xué)策略，并整合教學(xué)內(nèi)容為三大板塊，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇合適的教學(xué)方法；再次優(yōu)化課程教學(xué)的考核方式和實踐教學(xué)，采用縱向評比和問卷調(diào)查評定課程教學(xué)目標(biāo)的達成情況；最后持續(xù)改進，提高教學(xué)質(zhì)量和效果。

教學(xué)改革；專業(yè)學(xué)位學(xué)生；問卷調(diào)查；“冶金試驗研究方法”課程

一、引言

OBE(outcome-based education)理念是成果導(dǎo)向教育的簡稱。它是以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)目標(biāo)的達成為導(dǎo)向的教育理念。該理念通過設(shè)定培養(yǎng)目標(biāo)，反向設(shè)計教學(xué)過程，最后制定教學(xué)評價體系，用于評定之前設(shè)定的培養(yǎng)目標(biāo)。這種教育理念有利于學(xué)生工程實踐能力和綜合素質(zhì)的提高，以及教育的持續(xù)改進[1-2]。

“走進企業(yè)，服務(wù)工程”是當(dāng)前國內(nèi)大學(xué)畢業(yè)生的主要就業(yè)方向，也是快速發(fā)展民族工業(yè)迫切需要高素質(zhì)人才的現(xiàn)實反映。近年來我國教育部大力推行“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，即“工程試驗班”，正是基于這種社會需求所開展的重大改革舉措。冶金工程是研究從礦石或二次資源中經(jīng)濟清潔提取金屬和化合物，以及制備特定性能材料的工程技術(shù)學(xué)科。該專業(yè)是一個工程實踐性非常強的工科專業(yè)，其培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)了解現(xiàn)代冶金和材料學(xué)科發(fā)展，具有堅實的自然科學(xué)基礎(chǔ)、良好的科學(xué)素養(yǎng)和人文社會科學(xué)知識，系統(tǒng)掌握冶金工程專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，善于應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，熟悉冶金工程新技術(shù)新工藝的發(fā)展要求，具有較強的創(chuàng)新意識和工程實踐能力，能在冶金工程及相關(guān)領(lǐng)域從事科研、生產(chǎn)、設(shè)計、教學(xué)、咨詢和管理工作的德、智、體全面發(fā)展的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。

“冶金試驗研究方法”是理論與實踐相結(jié)合的一門課程，主要介紹礦物加工與冶金過程中高溫冶金物理化學(xué)的基本實驗技能。冶金過程涉及氣、液、固三相基本物理性質(zhì)的測試方法以及化學(xué)平衡和冶金動力學(xué)研究方法。該課程實踐性強，技術(shù)性強，認知性強，對培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和解決復(fù)雜冶金工程問題的能力有重要作用。2012年以前，該課程是面向全體學(xué)生的專業(yè)選修課，自執(zhí)行2012年版培養(yǎng)方案以來，該課程是工程試驗班的專業(yè)必修課，自執(zhí)行2016年版培養(yǎng)方案以來，該課程是冶金工程的專業(yè)基礎(chǔ)課，并開設(shè)了相配套的實驗課程“冶金綜合實驗”，這都說明了這門課程在學(xué)生培養(yǎng)中起著重要的作用。但是在最近幾年的教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)，這門課的教學(xué)效果與預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)相差甚遠，學(xué)生不能很好地將課堂學(xué)到的知識運用到后續(xù)的工作中。如何提高這門課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)能夠解決復(fù)雜冶金工程問題的高素質(zhì)人才，已成為冶金工程專業(yè)卓越計劃教學(xué)關(guān)注的焦點問題。

本文以“冶金試驗研究方法”課程為例，采用問卷調(diào)查的方法了解教學(xué)中存在的問題，并基于OBE教育理念，對“冶金試驗研究方法”課程進行教學(xué)改革，從知識、能力和素質(zhì)三個方面確定教學(xué)目標(biāo)，然后反向設(shè)計教學(xué)過程，按照模塊整合教學(xué)內(nèi)容、策劃教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，建立與課程目標(biāo)相對應(yīng)的考核方式和內(nèi)容。該課程改革旨在提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，研究能力和綜合素質(zhì)，達到預(yù)定的課程目標(biāo)。

二、傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

課程重要，但學(xué)習(xí)效果不佳，為了探究原因，筆者對2016—2019年在中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院修完了“冶金試驗研究方法”課程的150名學(xué)生展開了問卷調(diào)查，以期了解當(dāng)前教師的教學(xué)情況、學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以及教學(xué)中存在的問題，部分結(jié)果見表1。

表1 “冶金試驗研究方法”課程學(xué)習(xí)情況的調(diào)查問卷

1.該課程學(xué)習(xí)興趣的主要影響因素?人數(shù)(個)百分比(%) A 教學(xué)內(nèi)容5033.33 B 教學(xué)方式128.00 C 創(chuàng)新項目需求5738.00 D 學(xué)分壓力3120.67 2.目前老師的教學(xué)方式? A 授課式教學(xué)，老師精講，學(xué)生聽8657.33 B 老師講重點，其他自學(xué)2416.00 C案例互動式教學(xué)，以解惑為主，課后需要大量時間自主學(xué)習(xí)4026.67 3. 該課程對科研是否有幫助，教學(xué)效果如何? A 效果好，幫助大6744.67 B 效果一般，有一定的幫助7550.00 C 效果差，幫助少85.33 4. 該課程教學(xué)中存在的主要問題? A 實際例子太少4026.67 B 實驗操作的機會少7852.00 C 教學(xué)內(nèi)容太多D 教學(xué)方式需要改進201213.338.00 5. 喜歡的課程考核方式? A 學(xué)生專題匯報1610.67 B 閉卷考試3624.00 C 開卷考試8556.67 D 開卷與閉卷結(jié)合138.67

從表1可以看出，大部分學(xué)生認為影響學(xué)習(xí)興趣的主要原因為項目需求及教學(xué)內(nèi)容，這說明學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)具體、明確。該課程為多名教師教學(xué)，但是老師們?nèi)圆捎脗鹘y(tǒng)的授課式方法教學(xué)，老師精講，學(xué)生聽，大部分學(xué)生反映教學(xué)效果一般，實驗操作機會少，案例少，對大四的科研幫助有限。多數(shù)學(xué)生喜歡開卷考核的方式。因此，“冶金試驗研究方法”課程的教學(xué)改革勢在必行，教學(xué)內(nèi)容的組織應(yīng)與學(xué)生的科研需求緊密銜接，多引用案例，合理利用現(xiàn)行的教學(xué)條件，給每位學(xué)生實驗操作的機會，采用多元的考核方式，這樣才能提高教學(xué)效果。

三、OBE理念下課程體系優(yōu)化改革框架

在OBE理念的支持下，改革“冶金試驗研究方法”課程的教學(xué)模式，應(yīng)從教會學(xué)生知識和能力轉(zhuǎn)變?yōu)樽寣W(xué)生獲得知識和能力，教師應(yīng)從教授和指導(dǎo)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)和啟發(fā)為主[3]。提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣，而不是應(yīng)付學(xué)分要求。教學(xué)改革應(yīng)立足于提升學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜冶金工程問題的能力和綜合能力；從教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法和考核方式四個方面展開；及時開展問卷調(diào)查，收集反饋信息，了解改革的成效。

(一)以學(xué)生綜合能力為導(dǎo)向的教學(xué)目標(biāo)

課程既定的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握各種冶金研究過程中的基本方法、基本技能以及必要的基礎(chǔ)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生分析實驗結(jié)果的能力，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。學(xué)生處于一種程序式、按部就班的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)生只是掌握了研究方法和實驗內(nèi)容，不能綜合運用，尤其是面對復(fù)雜的科研或工程項目時，學(xué)生需要掌握并運用綜合知識。這種被動式的學(xué)習(xí)使學(xué)生既難以領(lǐng)悟測試技術(shù)的內(nèi)涵，也難以熟練掌握和靈活運用這些知識。

課程應(yīng)該滿足行業(yè)的需求，以學(xué)生專業(yè)能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，提出學(xué)生知識、能力和素質(zhì)的具體要求，根據(jù)課程目標(biāo)反向設(shè)計教學(xué)過程，建立教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法與教學(xué)目標(biāo)的矩陣，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的按部就班的教學(xué)模式[4]。

(二)以學(xué)生冶金工程實踐能力和研究能力為重心的教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的安排應(yīng)打破以教材為基礎(chǔ)，教學(xué)改革應(yīng)該做到有教材，但不唯教材，教材只是參考書而已；能夠查閱文獻或者調(diào)研相關(guān)老師的研究成果，尤其是一些轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的科研成果，以科研成果為案例，深度剖析。課堂教學(xué)與實驗教學(xué)緊密銜接，實現(xiàn)從理論到實際操作，然后到工程項目實踐的過渡。

(三)激發(fā)認知內(nèi)驅(qū)力的教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)方法是教師在臺上充當(dāng)演講者，灌輸知識，學(xué)生在臺下充當(dāng)觀眾，被動接受知識。老師與學(xué)生之間的互動交流單一，主要是教師提問，學(xué)生回答，課堂氣氛不活躍。在教學(xué)改革中，貫徹OBE教育理念，以學(xué)生為中心，以課程目標(biāo)為導(dǎo)向，課堂教學(xué)注重激發(fā)學(xué)生的認知內(nèi)驅(qū)力，教學(xué)形式靈活多樣，選擇案例教學(xué)法、探究式教學(xué)法、教學(xué)研討法，啟發(fā)式教學(xué)，將多種方法靈活運用到課堂教學(xué)中[5]。

實驗實踐環(huán)節(jié)在培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、觀察能力、分析能力、解決問題能力、創(chuàng)新能力方面具有重要意義[6]。實驗教學(xué)不再是傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，而是將學(xué)生分成幾個小組，以小組為單位進行實驗，實驗內(nèi)容每組也不盡相同，每個學(xué)生都需要自己動手操作，實驗完成后，分析實驗數(shù)據(jù)，完成實驗報告。通過實驗報告，老師了解學(xué)生是否能運用學(xué)習(xí)過的知識解決實際問題，分析試驗過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，是否達成了課程設(shè)定的目標(biāo)。

(四)改革考核方法，激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)

教學(xué)內(nèi)容的組織和教學(xué)方法的選擇最終是為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的知識、能力和綜合素質(zhì)，達成教學(xué)目標(biāo)。傳統(tǒng)的考核方式采用二元式，平時考勤占30%，閉卷考試占70%，不能全面反映教學(xué)目標(biāo)的達成情況。建立多元式的考核方式，建立以課程目標(biāo)為核心的學(xué)習(xí)效果評估體系，多方面評價。對比學(xué)習(xí)效果評估結(jié)果與設(shè)定的課程教學(xué)目標(biāo)，了解課程目標(biāo)是否達成以及存在的問題，在后續(xù)的教學(xué)中持續(xù)改進。

四、OBE理念下課程教學(xué)改革實踐

根據(jù)OBE理念的原則和步驟，先從知識、能力和素質(zhì)三方面確定課程教學(xué)目標(biāo)，然后反向設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇合適的教學(xué)方法；改革考核方式，建立學(xué)習(xí)效果的評價制度，最后根據(jù)評價的結(jié)果評定教學(xué)目標(biāo)的達成情況。

(一)以學(xué)生為中心，從知識、能力和素質(zhì)三方面確定教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)冶金工程卓越計劃學(xué)生的培養(yǎng)方案，“冶金試驗研究方法”為專業(yè)基礎(chǔ)課，是掌握冶金試驗基本知識和實驗技能的必修環(huán)節(jié)，是提升科研工作能力的核心支撐，也是提升溝通和交流能力、團隊協(xié)作意識的重要途徑。因此，將教學(xué)目標(biāo)分解成知識、能力和素質(zhì)三個方面。知識目標(biāo)：要求學(xué)生掌握冶金試驗研究的基本方法、基本技能和基本理論。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生掌握分析和解決問題的基本能力，以及利用現(xiàn)代辦公軟件處理數(shù)據(jù)的能力。素質(zhì)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生團隊合作和溝通交流的能力，提高學(xué)生科研創(chuàng)新素質(zhì)，通過課外練習(xí)提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識。

(二)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，以板塊模式整合教學(xué)內(nèi)容，分類選擇教學(xué)方法

圖1是OBE理念下的“冶金試驗研究方法”課程改革實施方案。冶金過程研究基本技能板塊包括試驗設(shè)計、高溫的獲得與測量，保溫材料和耐火材料，氣體的凈化與制備，真空技術(shù)。此模塊主要是介紹基本概念，基礎(chǔ)知識，如介紹正交試驗設(shè)計及數(shù)據(jù)分析、高溫爐的特點、熱電偶種類及測溫原理、氣體的凈化方法等。高溫獲得有1個實驗，而高溫爐是冶金工程專業(yè)科研工作經(jīng)常使用的設(shè)備，氣體是冶金試驗需要的反應(yīng)原料和介質(zhì)，學(xué)生對這些內(nèi)容非常熟悉，在平常的實習(xí)和課程學(xué)習(xí)中經(jīng)常碰到，可以開展廣泛的討論和交流。選擇的教學(xué)方法為多途徑教學(xué)互動，案例教學(xué)和研討教學(xué)，對應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)為A1、A3、B1、B2、C1、C3。

圖1 OBE理念下的“冶金試驗研究方法”課程改革實施方案

溶液和粉體性質(zhì)測定板塊包括溶液的密度、黏度和表面張力測定，粉體粒度、比表面積、振實密度和流動性的測定。每個物理性質(zhì)詳細講授不同的測試方法和測試原理、試驗過程以及數(shù)據(jù)的分析處理，其中溶液的黏度、表面張力，粉體的粒度和比表面積安排了實驗。此部分的教學(xué)內(nèi)容多而雜，課時較少，但這些性質(zhì)是科研工作經(jīng)常需要測試的指標(biāo)，為了使繁雜的內(nèi)容簡單呈現(xiàn)，需要精心策劃教學(xué)內(nèi)容和案例，多歸納總結(jié)?？蛇x擇的教學(xué)方法為案例教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)和混合式教學(xué)，對應(yīng)教學(xué)目標(biāo)為A1、A2、A3、B1、B2、C1、C2。

冶金過程的物理化學(xué)研究板塊包括化學(xué)平衡的建立、冶金動力學(xué)模型的建立、測量動力學(xué)參數(shù)的基本原理、測量步驟以及所使用的儀器、固體電解質(zhì)電池的原理和應(yīng)用。這部分內(nèi)容主要介紹原理，是物理化學(xué)知識的遞進，同時應(yīng)用數(shù)學(xué)函數(shù)處理，難度大，為了使深奧難懂的內(nèi)容以深入淺出的形式呈現(xiàn)，需要精心準備教學(xué)內(nèi)容和案例，精心策劃教學(xué)方法，學(xué)生要溫故而知新。可以采納的教學(xué)方法為混合授課法和啟發(fā)式教學(xué)，對應(yīng)教學(xué)目標(biāo)為A1、A3、B1、B2、C3。

(三)合理安排實踐教學(xué)，與課堂教學(xué)相輔相成

在重點學(xué)科和國家工程實驗中心平臺建設(shè)的基礎(chǔ)上，中南大學(xué)冶金工程專業(yè)建立了本科試驗教學(xué)中心，為課程實踐教學(xué)提供了保障。由于修課的人數(shù)多，每種儀器只有1臺套，原來5~6人為一個小組，只有1個學(xué)生有動手操作的機會，其余只能觀摩。改革之后，儀器全天開放，在課堂中講解儀器的操作要領(lǐng)，學(xué)生進入實驗室直接操作，每組選一個組長，老師對組長進行培訓(xùn)，等組長熟悉了之后，組長充當(dāng)老師。另外，課堂講完一種方法后，立即安排實踐教學(xué)，讓學(xué)生親身體會參數(shù)的設(shè)定和結(jié)果的分析，能及時將理論轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`，同時在下一次的課堂復(fù)習(xí)中，與實踐內(nèi)容緊密結(jié)合，達到實踐教學(xué)與課堂教學(xué)相輔相成的效果。最后，多名老師交替上實驗課，保證儀器交錯使用，提高工作效率。

(四)以教學(xué)目標(biāo)達成為準則，改革課程教學(xué)的考核方式

在現(xiàn)有的二元考核方式的基礎(chǔ)上，增設(shè)專題匯報，讓同學(xué)參與評價，可以起到學(xué)生之間的相互促進作用，提高團隊合作能力和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。強調(diào)過程考核，弱化筆試的比重，采用多元化的考核方式，課堂表現(xiàn)和平時作業(yè)占30%，專題匯報占20%，筆試占50%。每個階段的評分細則與教學(xué)目標(biāo)一一對應(yīng)，并提前公布。在實驗教學(xué)的考核中，儀器連續(xù)開放，學(xué)生根據(jù)自己的時間預(yù)約考試，可以多次參考，以最好成績作為最終成績，取代傳統(tǒng)的一錘定音。

(五)評定教學(xué)目標(biāo)的達成情況，制定持續(xù)改進機制

采用縱向評價和問卷調(diào)查來評價教學(xué)效果?？v向評價立足于每學(xué)年學(xué)生的考核成績和作業(yè)完成情況，對比歷年學(xué)生的情況；同時發(fā)放調(diào)查問卷，深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、主動性和科研能力、團隊協(xié)作能力、發(fā)表論文的數(shù)量和檔次、攻讀博士的人數(shù)等方面的實際情況。根據(jù)縱向?qū)Ρ鹊慕Y(jié)果和調(diào)查的情況，評定教學(xué)目標(biāo)的達成情況，有針對性地提出改進的措施，持續(xù)改進，實現(xiàn)教學(xué)改革的良性循環(huán)。

五、結(jié)語

將OBE教學(xué)理念引入“冶金試驗研究方法”課程教學(xué)是一次積極的嘗試，以期提高學(xué)生的工程實踐能力和科研能力。本文先從知識、能力、素質(zhì)三方面確定教學(xué)目標(biāo)，反向設(shè)計整合教學(xué)內(nèi)容為三大板塊，選擇相配套的教學(xué)方法，合理安排實踐教學(xué)，改革傳統(tǒng)的考核方式，建立學(xué)習(xí)效果的評價制度，最后評定課程教學(xué)目標(biāo)的達成情況，并持續(xù)改進。通過3年的教學(xué)改革與探索，對比發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的試驗?zāi)芰?、?shù)據(jù)處理能力與綜合素質(zhì)都有明顯提高，本科畢業(yè)論文的質(zhì)量有較大提升，就讀研究生的人數(shù)增加，達成了預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。

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[6] 仉毅,孫慧芝.基于OBE的實驗實踐環(huán)節(jié)教學(xué)方法改革的探索[J].黑龍江教育,2018(9):10-11.

2019-02-25；

2019-05-05

湖南省學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革研究重點項目“基于OBE理念的冶金工程專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式研究與實踐”(JG2018A004)

楊喜云(1974—)，女，湖南邵東人，中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院教授，主要研究方向：冶金工程，聯(lián)系郵箱：yxy7412@csu.edu.cn

G642.0

A

1674-893X(2019)04?0119?04

[編輯：胡興華]