OBE 理念在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生踐行知行合一能力的應(yīng)用研究

●曹雅萍 韓海生 裴魏魏

高等教育已實現(xiàn)從“精英式”向“大眾化”的過渡，各高校對大學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量與要求日益升高。教育專業(yè)認(rèn)證改進機制趨于成熟，尤其在教育專業(yè)認(rèn)證培養(yǎng)上，既落實了高校通才教育、提供特定的教育技術(shù)環(huán)境，又為物理專才教育提供科技創(chuàng)新的空間。伴隨我國經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，社會經(jīng)濟發(fā)展迫切需要多類型、高質(zhì)量、具有實踐能力的應(yīng)用型人才[1]，這就要求高校不僅要注重大學(xué)生基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的學(xué)習(xí)能力，更需注重大學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。但現(xiàn)階段，高校關(guān)于大學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與落實、教育理念更新等仍存在許多待改進之處。本課題通過深入研究OBE 理念在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，以期改善高校大學(xué)生培養(yǎng)現(xiàn)狀，適應(yīng)社會與學(xué)生主體性發(fā)展，豐富其創(chuàng)新精神及實踐能力的培養(yǎng)路徑，進而推進高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程的開展，促進高校高等教育人才培養(yǎng)質(zhì)量的整體性提高。

一、OBE 理念內(nèi)涵及應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）OBE 理念內(nèi)涵

OBE 理念即成果導(dǎo)向教育理念。與傳統(tǒng)教育理念相比，OBE 理念是典型的以學(xué)生為中心、體現(xiàn)學(xué)生主體性的教育理念，并堅持實現(xiàn)由關(guān)注教師如何教學(xué)向關(guān)注學(xué)生主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榻逃诵腫2]，旨在學(xué)生從教學(xué)設(shè)計與教學(xué)活動實施過程中獲取預(yù)期的學(xué)習(xí)成果。主要突出在三個方面：一是教師明確學(xué)生取得怎樣的結(jié)果和取得此結(jié)果的原因；二是教師選用幫助學(xué)生有效取得學(xué)習(xí)成果的教學(xué)技巧；三是教師選定獲得教學(xué)成果的方法，以此建構(gòu)性地進行教學(xué)整體設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和核心素養(yǎng)，提升與保證學(xué)生實現(xiàn)預(yù)期結(jié)果的教學(xué)質(zhì)量。

（二）OBE 理念應(yīng)用現(xiàn)狀

在專業(yè)認(rèn)證要求高校人才培養(yǎng)理念快速變革的背景下，OBE 理念逐漸成為發(fā)展主流。國內(nèi)外學(xué)者與專家對此進行了大量的探討與研究，越來越多的國家和地區(qū)以此理念來重構(gòu)教與學(xué)。在我國主要對于OBE 理念的應(yīng)用方向研究聚焦在能否推行與如何推進OBE 理念兩個方面，并已開創(chuàng)了OBE 理念實踐性、彈性化且可持續(xù)性改革的先河[3]，在應(yīng)用過程中不僅能有效提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力，還能提高教師開展教育教學(xué)的積極性，同時改善高校人才培養(yǎng)的整體要求和質(zhì)量。但實際上，OBE 理念在高校中的應(yīng)用并未落實到位，教學(xué)理念認(rèn)知不夠清晰，秉持著應(yīng)用于教學(xué)的OBE 理念卻進行互動式教學(xué)的現(xiàn)狀依舊十分普遍，因此，進一步研究與改進OBE理念在高校中的應(yīng)用、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實踐能力，仍是教育教學(xué)中的關(guān)鍵性問題。

二、OBE 理念的實施對教師與學(xué)生的要求

（一）教師要求

在基礎(chǔ)力學(xué)課程應(yīng)用中，OBE 理念要求教師關(guān)注學(xué)生行為或行為潛力的持久性變化，促進學(xué)生知識、能力與素養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展；教師要結(jié)合基礎(chǔ)力學(xué)課程培養(yǎng)目標(biāo)、充分考慮學(xué)生的個體差異，聚焦教學(xué)成果預(yù)建成果藍圖，實施實時動態(tài)調(diào)控進行意義教學(xué)。要求教師不僅保障全體學(xué)生在時間和資源上擁有達成最終物理學(xué)習(xí)成果的機會；還要將學(xué)習(xí)藍圖與意義學(xué)習(xí)，遷移學(xué)習(xí)及認(rèn)知構(gòu)建緊密聯(lián)系，并作為基礎(chǔ)力學(xué)課程教學(xué)、評價的設(shè)計與執(zhí)行的起點；以認(rèn)識的飛躍為過程，以能力與素心素養(yǎng)為目標(biāo)，全面提高學(xué)生對物理課程學(xué)習(xí)的期待值，并為鼓勵學(xué)生深度學(xué)習(xí)與思考制定各項挑戰(zhàn)性任務(wù)；此外，在課程設(shè)計或是課程評價方面，以充分展示學(xué)生學(xué)習(xí)成果為前提貫穿課堂始終，可有效幫助學(xué)生最終學(xué)習(xí)成果的實現(xiàn)。

（二）學(xué)生要求

OBE 尊循以學(xué)論教的原則，會學(xué)是核心；施教之功，貴在引路；要求學(xué)生在學(xué)習(xí)中善于發(fā)現(xiàn)問題與解決問題，在學(xué)習(xí)中學(xué)會自律，學(xué)會自學(xué)，學(xué)會理論指導(dǎo)實踐。OBE 強調(diào)個性化發(fā)展，學(xué)習(xí)過程中貫穿競爭理念，將學(xué)生與學(xué)生置于競爭關(guān)系，要求學(xué)生在合作中競爭，在競爭中合作探究，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)中學(xué)會溝通與合作；傳統(tǒng)教育割裂知識體系，弱化整體知識結(jié)構(gòu)，易出現(xiàn)“只見大樹不見森林”現(xiàn)象，OBE 強調(diào)知識的整合，要求學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)知識與觀念，學(xué)思維與方法，學(xué)歸納與演繹，學(xué)技能與應(yīng)用，學(xué)科學(xué)品質(zhì)與創(chuàng)新，各項學(xué)習(xí)內(nèi)容協(xié)同并進，相互融合，在反思中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中反思。主要強調(diào)學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)結(jié)果以及體現(xiàn)學(xué)生經(jīng)歷某階段的學(xué)習(xí)后可以觸及到的最大能力范疇等基本表現(xiàn)，且基礎(chǔ)力學(xué)課程一般利用既定標(biāo)準(zhǔn)來評價和判斷最終產(chǎn)出成果是否符合高質(zhì)量人才培養(yǎng)要求。一方面，OBE 理念下的高質(zhì)量人才培養(yǎng)與基礎(chǔ)力學(xué)課程中課程體系設(shè)計與實施要以支撐與保障成果達成為其導(dǎo)向，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)與發(fā)展關(guān)鍵能力及必備品格為主要宗旨；另一方面OBE 理念堅持以學(xué)生為重點聚焦對象，將人才質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)落實到基礎(chǔ)力學(xué)課程中人才培養(yǎng)與課程教學(xué)的主要環(huán)節(jié)之中，喚起學(xué)生主體的質(zhì)量意識與責(zé)任，形成自省、自律、自查和自糾的質(zhì)量自覺，并建立產(chǎn)出導(dǎo)向、學(xué)生中心、持續(xù)改進的質(zhì)量運行與保障機制[4]。

三、OBE 理念在基礎(chǔ)力學(xué)課程中的設(shè)計策略

輔以大學(xué)思政建設(shè)進行基礎(chǔ)力學(xué)課程設(shè)計，發(fā)揮學(xué)科育人價值，利于強化學(xué)生對OBE 理念的深入理解，注重力學(xué)課程實踐環(huán)節(jié)中能力的培養(yǎng)，使學(xué)生更好地進行有意義學(xué)習(xí)，同時對于夯實學(xué)生物理基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與物理核心素養(yǎng)以適應(yīng)新時代物理教育發(fā)展要求有著不可替代的作用。主要從教學(xué)課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、方案與評價四方面進行系統(tǒng)化設(shè)計。

（一）教學(xué)課程目標(biāo)設(shè)計，明確人才培養(yǎng)規(guī)格

與傳統(tǒng)課程相比OBE 理念下基礎(chǔ)力學(xué)課程遵循反向設(shè)計原則，由需求決定培養(yǎng)目標(biāo)，依據(jù)學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合畢業(yè)要求設(shè)計教學(xué)大綱，設(shè)計課程目標(biāo)，制定與此相應(yīng)的課程體系；OBE 理念置學(xué)生于能力設(shè)計與完成能力培養(yǎng)的整個閉環(huán)環(huán)境體系中，從而在最大程度上保證了課程目標(biāo)與結(jié)果的一致性。此外，作為教育專業(yè)認(rèn)證背景下的學(xué)科物理教學(xué)專業(yè)，其教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)重點在培養(yǎng)教育高質(zhì)量應(yīng)用型人才為己任，發(fā)揮大學(xué)生物理創(chuàng)新精神與實踐能力，結(jié)合學(xué)校實際情況和具體畢業(yè)要求進行課程目標(biāo)設(shè)計，使得學(xué)生掌握解決基礎(chǔ)力學(xué)領(lǐng)域中復(fù)雜問題的專業(yè)知識，及抽象思維、邏輯推理與適應(yīng)發(fā)展等專業(yè)能力，并能夠自主運用所掌握的分析與解決問題的方法來設(shè)計實驗、解釋數(shù)據(jù)、獲取合理有效的結(jié)論等，以逐漸明確人才培養(yǎng)規(guī)格。

（二）教學(xué)課程內(nèi)容設(shè)計，構(gòu)建能力導(dǎo)向框架

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的重點在于課程內(nèi)容的選擇與組織，OBE理念下尤其強調(diào)課程內(nèi)容廣度與深度的選擇，以及選定模塊內(nèi)容切分再組織，構(gòu)建能夠支撐專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的能力導(dǎo)向框架，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力與必備品格，以達成畢業(yè)要求。表現(xiàn)在各模塊內(nèi)容具體教學(xué)要求、呈現(xiàn)形態(tài)、呈現(xiàn)方式等相互關(guān)聯(lián)及緊扣課程目標(biāo)，使得課程目標(biāo)落實滲透完成，同時學(xué)生能夠在處理復(fù)雜問題時分層次、分項目進行分析處理與整體把控，從而構(gòu)建能力導(dǎo)向框架進行綁定設(shè)計，突出內(nèi)容的選擇多關(guān)注能力導(dǎo)向框架建模適應(yīng)性與復(fù)雜性等方面，落實基礎(chǔ)力學(xué)課程各項應(yīng)用能力的培養(yǎng)。此外，可采用多樣化設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的方法，反向組織與構(gòu)造課程內(nèi)容與素材使其案例化或項目化。

（三）教學(xué)考核方案設(shè)計，確立培養(yǎng)計劃實施路徑

教學(xué)考核方案設(shè)計在OBE 理念下立足于課程目標(biāo)，更加注重學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度與能力培養(yǎng)的考量，并將其作為評價學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)成果及是否達成課程目標(biāo)的依據(jù)，以此確定高質(zhì)量人才培養(yǎng)計劃的實施路徑。主要從兩層面進行考核方案設(shè)計，一是體現(xiàn)以學(xué)生為主體的過程性檢查與形成性評價相結(jié)合的考核方案設(shè)計。在物理課程實施過程中，較為關(guān)注學(xué)生每個階段性學(xué)習(xí)狀態(tài)與學(xué)習(xí)產(chǎn)出的情況，并及時調(diào)整以適應(yīng)學(xué)生過程性學(xué)習(xí)，漸進式地促進培養(yǎng)計劃達成；二是體現(xiàn)以學(xué)生整個階段學(xué)習(xí)成果為主的終結(jié)性評價考核方案設(shè)計。先根據(jù)不同考核項目的組成部分來判斷學(xué)生整個階段課程學(xué)習(xí)結(jié)束后的情況，考核是否能達到培養(yǎng)計劃與物理課程目標(biāo)所期望的學(xué)習(xí)成果，再根據(jù)其達成途徑或表現(xiàn)作用，詳細(xì)設(shè)計涵蓋考核載體、內(nèi)容、時間、頻度與詳細(xì)評分標(biāo)準(zhǔn)等明確的實踐操作方案，加強教學(xué)考核方案與課程目標(biāo)、培養(yǎng)計劃達成的一致性與關(guān)聯(lián)性。

（四）教學(xué)課程質(zhì)量評價設(shè)計，持續(xù)改進教學(xué)過程

OBE 理念下教學(xué)課程質(zhì)量評價設(shè)計需體現(xiàn)學(xué)生最終獲得的學(xué)習(xí)成果，評價由片面關(guān)注學(xué)生對課程專業(yè)知識的掌握轉(zhuǎn)向更加關(guān)注學(xué)生如何運用已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)分析與處理復(fù)雜物理實際問題，同時也更加關(guān)注學(xué)生創(chuàng)造性思維、分析綜合信息與策劃等高階能力運用情況的評價設(shè)計，充分考慮培養(yǎng)目標(biāo)、社會需求與學(xué)習(xí)成果間的聯(lián)系進行反向設(shè)計，形成評價—反饋—改進的內(nèi)外部閉環(huán)，持續(xù)改進教學(xué)過程。教學(xué)課程質(zhì)量評價設(shè)計的數(shù)據(jù)來源可根據(jù)學(xué)生考核產(chǎn)出或最終學(xué)習(xí)成果進行選擇，尤其是從學(xué)生自我體驗與主觀評價中所產(chǎn)出的相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析，運用定性與定量相結(jié)合的方式，來應(yīng)對已知與未知教學(xué)環(huán)境下問題與不足，實現(xiàn)教學(xué)改進持續(xù)化進程。

四、OBE 理念在基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)中的實施

本課題以剛體平面運動為例進行具體實施。剛體平面運動是基礎(chǔ)力學(xué)部分重點教學(xué)內(nèi)容，而平面運動不僅是剛體平動運動形式的延伸，還與后續(xù)轉(zhuǎn)動參照系內(nèi)容的學(xué)習(xí)相關(guān)聯(lián)，因此，如何以剛體運動為例將OBE 理念有效實施至關(guān)重要。

（一）設(shè)定課程目標(biāo)

OBE 理念的實施要求首先明確聚焦在學(xué)生通過剛體平面運動學(xué)習(xí)所取得最終的學(xué)習(xí)成果，并且保證將畢業(yè)要求與剛體平面運動課程目標(biāo)聚焦在這些學(xué)習(xí)成果上。

（二）課程思政引課

其次，輔以大學(xué)思政進行引課，結(jié)合情感、態(tài)度與價值觀等方面挖掘課程內(nèi)容，將價值育人融合在物理專業(yè)知識學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)訓(xùn)練過程中?？衫枚嗝襟w展示機械工人操作曲柄連桿機的工作過程，讓學(xué)生驚訝發(fā)現(xiàn)曲柄連桿機就是剛體平面運動的最好例證，物理融于生活中，培養(yǎng)學(xué)生探究興趣與科學(xué)精神的同時為掌握剛體的平面運動規(guī)律打下基礎(chǔ)。

1.安全意識。在利用多媒體展示機械工人操作曲柄連桿機的工作過程中，主要以知識為基礎(chǔ)，注重正確引導(dǎo)學(xué)生在生活和工作中對生產(chǎn)機器、實驗器材等進行安全操作，積極向?qū)W生普及正確機械安全操作流程，提升學(xué)生安全風(fēng)險認(rèn)知，利于學(xué)生在良好的教學(xué)氛圍下培養(yǎng)操作安全意識。

2.探究意識。橫向引入軸對稱圖形與中心對稱圖形幾何描述，由教師引導(dǎo)、學(xué)生自主進行實驗，由圖形、點、映射描述點的搬動與反射變化形成代數(shù)描述建構(gòu)，使得學(xué)生從特殊到一般，經(jīng)過自主探究抽象歸納出剛體平面運動基本概述，即剛體平面運動在運動過程中，剛體上任一點到某一固定平面的距離始終保持不變，且具有剛體上任一點都在與該固定平面平行的某一平面內(nèi)運動這一典型特征。加強學(xué)生知識間的橫向聯(lián)系，增加物理知識的創(chuàng)造性和探索性，多渠道培養(yǎng)學(xué)生解決問題的跨學(xué)科交叉融合思維和實踐創(chuàng)新能力。

（三）師生互動式教學(xué)

充分考慮學(xué)生個體差異，突出學(xué)生的主體參與性地位，通過師生互動教學(xué)，以更加彈性的方式滿足學(xué)生個性化要求?？蓪⑴c曲柄連桿機相關(guān)例題進行比較作為師生互動教學(xué)的載體，如將曲柄連桿機構(gòu)中連桿AB 的運動與行星輪運轉(zhuǎn)中動齒輪運動、沿直線軌道滾動的輪子運動，進行師生互動。教師可進行積極引導(dǎo)提問：仔細(xì)觀察各機器運動過程，同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)哪些特點？有的學(xué)生可能會認(rèn)為圖片上三個機器的運動都不是沿著同一方向的平移，也有可能部分學(xué)生會認(rèn)為圖片上三個機器運動都不是繞著某個固定點運動。學(xué)生們會各抒己見進行發(fā)言或與某位同學(xué)持有相同觀點，教師需在尊重學(xué)生個性化發(fā)展前提下與學(xué)生進行互動，同時給與肯定或鼓勵，積極構(gòu)建多元理解的學(xué)習(xí)氛圍，再將學(xué)生回答的答案進行歸納：由圖可知，這三類機器的運動即不沿同一方向的平移又不繞某固定點作定軸，它們運動是轉(zhuǎn)動并在其自身平面內(nèi)的運動，由此再次加深剛體運動的定義。

（四）驗證學(xué)生課程目標(biāo)達成

制定挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)過程，以驗證學(xué)生課程目標(biāo)的達成，提高期待并鼓勵進一步學(xué)習(xí)?？赏ㄟ^剛體平面運動方程來驗證學(xué)生課程目標(biāo)的達成情況。設(shè)剛體作平面運動，某一固定平面為P0 過剛體上M 點作一個與固定平面P0 相平行的平面P，在剛體上截出一個平面圖形S，平面圖形S 內(nèi)各點的運動是在哪里運動？使學(xué)生利用剛體平面運動定義來解答：平面圖形S內(nèi)各點的運動均在平面P 內(nèi)運動。隨即過M 點作與固定平面P0 相垂直的直線段M1M2，直線段M1M2 的運動為平移，其上各點的運動又有什么特點？可得出結(jié)論：均與M 點的運動相同。因此剛體作平面運動時，只需研究平面圖形S 在其自身平面P 內(nèi)的運動即可。

進一步對學(xué)生提高期待值，提問如何確實得出平面圖形S的運動方程，即剛體平面運動方程，引發(fā)學(xué)生深度思考，進一步驗證學(xué)生課程目標(biāo)的達成?？赏ㄟ^在平面圖形S 內(nèi)建立平面直角坐標(biāo)系oxy，來確定平面圖形S 的位置。為確定平面圖形S 的位置只需確定其上任意直線段AB 的位置，線段AB 的位置可由點A 的坐標(biāo)和線段AB 與x 軸或者與y 軸的夾角來確定，即得出平面圖形S 的運動方程。

（五）課后反思與考評

進行課程反思，反思在剛體平面運動教學(xué)中教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置是否恰當(dāng)；反思教學(xué)環(huán)節(jié)與時間安排設(shè)置是否合理；反思物理問題設(shè)置是否科學(xué)；反思學(xué)生獲得新知識、能力與素養(yǎng)是否達成最終的學(xué)習(xí)結(jié)果等。根據(jù)遵循知識、能力、價值與社會需要等原則建立學(xué)生考核評價機制，剛體平面運動教學(xué)可采用以過程性檢查與形成性評價為主的學(xué)生考核機制，可從學(xué)生考勤、參與教學(xué)活動情況、回答問題頻率、課堂解題過程、重要知識點掌握與運用等方面考評，制定詳細(xì)評分標(biāo)準(zhǔn)，以O(shè)BE理念下最終獲得與學(xué)習(xí)成果相關(guān)的課程目標(biāo)為主要標(biāo)準(zhǔn)，利于及時調(diào)整學(xué)生階段性學(xué)習(xí)狀態(tài)與學(xué)習(xí)產(chǎn)出，同時激勵學(xué)生過程學(xué)習(xí)以及正確認(rèn)識和評價自我，持續(xù)改進教學(xué)實施過程。

（六）課堂延伸與預(yù)留思考

最后，進行課堂延伸與預(yù)留教學(xué)思考題，鼓勵學(xué)生創(chuàng)新思維與進行實踐，更加有效地協(xié)助學(xué)生成功學(xué)習(xí)，以達成最終學(xué)習(xí)結(jié)果?？蓪傮w平面運動分解的過程作為課堂延伸，由上圖可引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)平面圖形S 運動可以看作隨著基點的平移和繞基點轉(zhuǎn)動的合成來解決平面圖形內(nèi)各點的速度和加速度等問題，并通過例題探究基點選擇特點：基點選擇是任意的，平面圖形隨著基點平移的速度和加速度與基點的選擇有關(guān)以及平面圖形繞基點轉(zhuǎn)動的角速度和角加速度與基點的選擇無關(guān)。基于學(xué)生實際知識水平、認(rèn)知能力與知識結(jié)構(gòu)，預(yù)留與剛體平面圖形特征、方程與基點相關(guān)思考題，既利于讓學(xué)生在解決問題的過程中深化對所學(xué)新內(nèi)容的理解和掌握，也能為學(xué)習(xí)下一小節(jié)求平面圖形內(nèi)各點速度的基點法做充分準(zhǔn)備，更加有效地幫助學(xué)生最終學(xué)習(xí)成果的實現(xiàn)。

五、結(jié)語

當(dāng)前，OBE 理念理論體系已趨于成熟，同時應(yīng)用于各類領(lǐng)域呈現(xiàn)滲透化與多樣化發(fā)展趨勢，如何將OBE 理念應(yīng)用于高校教學(xué)逐漸成為近幾年物理學(xué)科教學(xué)的研究熱點。以剛體平面運動課程設(shè)計為例從課程思政引課到課上創(chuàng)建競爭環(huán)境中，師生互動，生生互動相融合，在探究中思索，在思索中探究，從課上探究延伸到課外探究，整個教學(xué)過程可測可評，不僅使得學(xué)生系統(tǒng)掌握專業(yè)知識、技能與專業(yè)能力，發(fā)展大學(xué)生的關(guān)鍵能力和必備品格，也可及時考評進行教學(xué)質(zhì)量改進和教學(xué)結(jié)構(gòu)調(diào)整，利于提高學(xué)生創(chuàng)新能力與實踐能力，并且根據(jù)畢業(yè)要求與課程目標(biāo)真正培養(yǎng)出物理學(xué)科應(yīng)用型人才，從整體上保證了物理教學(xué)質(zhì)量。