基于OBE與PBL融合的教學改革研究與探索
——以普通物理課程為例

丁 云 高 雷 曹海霞 李成金 孫曉燕

(蘇州城市學院光學與電子信息學院 江蘇 蘇州 215000)

1 引言

2017年2月18日，教育部在復旦大學召開的高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會上，對新時期工程人才培養(yǎng)正式提出了“新工科”概念．新工科是科學、人文、工程，包括復合型、綜合性人才的培養(yǎng)，工程教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系，相互支撐，對工程教育的改革創(chuàng)新勢在必行．近年來，“雙一流”和新工科建設為人才培養(yǎng)提出了更為具體、更高標準的要求，新工科的人才培養(yǎng)，不只需要理工科知識，還需要學生在更廣泛的專業(yè)交叉和融合中學習，把傳統(tǒng)的被動接受式學習改為主動地探究體驗式學習，把單一的面對面教學轉變?yōu)榛旌鲜浇虒W，把以教師為中心的課堂轉變?yōu)橐詫W生為中心的課堂，關注點在學生的“學”，而非教師的“教”．這為普通物理教學帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)．

OBE(outcome based education)是基于成果導向的教育理念和教學方法．于20世紀80年代由美國人提出，隨后迅速流行于歐洲，而且廣泛應用于工程教育中．PBL教學方法，其全稱是“problem-based learning”，20世紀90年代開始就在歐美醫(yī)學相關專業(yè)普遍推廣起來．PBL是以問題為基礎的學習，由學習小組為單位，圍繞某一個具體問題進行討論，強調培養(yǎng)學生自學能力、實踐能力、團隊合作精神，體現(xiàn)了以人為本的教育理念．近年來，各高校教師在新的課程教學模式的改革之路上有著不斷的探索．例如文獻[1]以“測試技術”課程為例，進行了基于OBE理念的線上課程設計與探索．文獻[2]基于OBE，為學生設定清晰明確的層級性學習目標，總結了自己的翻轉課堂教學與學習設計．文獻[3]結合信號與系統(tǒng)課程介紹了PBL教學法結合線上線下教學，解決課程理論性強、難以理解的問題，幫助學生深度掌握課程知識．文獻[4]以武漢大學醫(yī)學部大三學生為研究對象，對比了“互聯(lián)網(wǎng)+PBL”與傳統(tǒng)PBL教學模式的優(yōu)劣．

普通物理是基礎課程，教學內容變化小，很容易造成教師講授沒有新意，學生沒有學習興趣．目前傳統(tǒng)的班級講授模式仍然是大學物理的常態(tài)，且由于教師、教室等教育資源短缺的情況，多采用大班教學，沿用傳統(tǒng)的教師講授式教學模式，無法照顧學生個性化學習需要．此外，在高等學?；A的教與學中，應該注重理論課程與實際生活、現(xiàn)代科技的緊密融合，學以致用，注重抽象理論知識的具體化以及學生學習興趣的培養(yǎng)．我們采用基于OBE與PBL融合的教學模式，結合線上線下混合式教學，幫助學生獲得實際問題、工程問題的分析能力和解決能力．此外為踐行新工科理念，本課程除了結合生活、生產(chǎn)及科研活動蘊含的物理學應用外，還適時地引導學生結合自己專業(yè)進行創(chuàng)新實驗項目設計與研究，貫徹學以致用、知行合一原則．

2 普通物理課程改革目標

普通物理課程開設在學生學習了高等數(shù)學，具備一定的微積分基礎知識之后．但是由于普通物理包含的內容抽象、復雜，傳統(tǒng)講授與多媒體放映結合的教學模式過于單一，學生理解難度大，同時本課程是理工科基礎課程，需要考慮與后續(xù)專業(yè)課程的結合，這就要求普通物理教學中注重演示實驗，注重緊密聯(lián)系生活、生產(chǎn)及科研活動中物理學的應用，聯(lián)系專業(yè)應用培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力．基于OBE與PBL融合的普通物理課程改革目標如下.

(1)理解知識.全面和深入學習力學、熱學、電磁學、波動光學和近代物理的基本理論，能用自己的語言描述基本物理原理．廣泛了解物理的生活應用、工程應用和現(xiàn)代物理發(fā)展中的前沿問題，能分析其中的基本原理．

(2)掌握方法.能用科學的思想分析問題，明確物理情境，理解物理過程．獲得以科學的思想方法認識自然現(xiàn)象的能力．

(3)提升素養(yǎng).知悉物理學史，理解物理學發(fā)展的一般規(guī)律，實驗與理論相互促進的關系，形成唯物史觀．

(4)培養(yǎng)能力.能自主完成學習任務；能參與小組討論并與團隊成員有效合作；能參與課題匯報、討論；能客觀評價同學表現(xiàn)；掌握基本的查閱文獻、撰寫論文能力．實現(xiàn)“知識傳授+能力培養(yǎng)+價值引領”的高階目標．

3 課程教學改革理念及思路

(1)注重學生自主學習能力的提升

普通物理課程在線教學資源豐富，使學生自主學習有依托、有抓手．依托中國大學慕課平臺，同時利用雨課堂、QQ群等信息化平臺開展教學，覆蓋課前、課中與課后3個教學環(huán)節(jié)，教學活動和學習評價有依據(jù)．

(2)教學目標旨在培養(yǎng)學生能力、素養(yǎng)

課程內容設計除基本的知識點外，還包含物理學史追溯、創(chuàng)新性演示實驗、物理知識的前沿應用等，營造生動、直觀的教學環(huán)境，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，增強學生分析問題和解決問題的能力，進而培養(yǎng)學生的高階思維能力和創(chuàng)新能力．

(3)實現(xiàn)“課程思政”與教學內容的有機融合

基于立德樹人，發(fā)掘課程內容中所蘊含的求實精神、科學的世界觀、工匠精神、創(chuàng)新意識、科學美感和社會主義核心價值觀，充分激發(fā)學生學習的內在動機，鼓勵學生自覺探索新知，增強學生學好專業(yè)知識，為投身祖國建設夯實基礎的責任感．

(4)改革考核方式，促進學生的自主學習

基于OBE理念改革普通物理考核體制，完善形成性、多元化評價體系的構建，引導并培養(yǎng)學生平時的深度學習習慣和能力．

4 課程教學改革方法及途徑

4.1 依托在線課程資源 實施翻轉課堂教學

我們提前錄制了微課程，包括重難點、例題講解和習題講解，使學生在線自學以及課后練習有依托、有抓手．利用雨課堂發(fā)布預習內容并進行線上答疑交流．在課程中實施翻轉課堂教學，通過小組研討與師生互動，實現(xiàn)師生之間的共享、共鳴、共情，共進步，雙教雙學同頻共振，教師的作用體現(xiàn)為積極引導和帶動學生進行自主學習和探究，有效促進學生對知識點進行整合和吸收．

線下我們采用翻轉課堂，具體的實施方案為：

(1)依托中國大學慕課平臺提供線上慕課.

(2)學生分為A、B兩大組，每大組再分為若干個小組，每小組成員5～6人．

(3)本課程每周4課時，分兩次進行．A、B兩組交替進行線上學習和線下研討，即教師每次上課只面對一個大組學生，借助“雨課堂”線下管理記錄學生平時上課的學習態(tài)度與課堂活躍度．

4.2 基于PBL教學方法 線下課堂內容有深度也有廣度

普通物理課程整體教學內容設計旨在教會學生物理學是什么(基礎內容)、學好物理能做什么(技術應用)以及團隊協(xié)作能力、人文素質和科學精神(個人層面)．

教學導入過程中引入相關知識點的前沿應用，剖析相關領域涉及的物理思想和方法，激發(fā)學生的學習興趣．注重演示實驗，同時課堂討論中剖析往屆學生參加省級、國家級物理創(chuàng)新實驗作品大賽的得獎作品，與教學內容緊密結合，營造生動、直觀、真實的教學環(huán)境．這些作品中的一部分是將定性實驗提升為定量實驗．一方面，引導學生用自己的專業(yè)知識和技能解決實際問題；另一方面，啟發(fā)學生從定性到定量的科學發(fā)展方向．課堂教學中本課程注重知識內容的實際應用，設計相關的小組討論題，包括小實驗的設計、生活中物理現(xiàn)象的解釋等，引導學生應用專業(yè)知識技術，解決實際問題，發(fā)展創(chuàng)新能力．

強化課后延伸拓展功能．為了培養(yǎng)學生開闊的學術視野和敏銳的學術洞察力，采取“課題作業(yè)”+“創(chuàng)新實驗項目”的鍛煉方式，使學生課余忙起來，充實起來．課題作業(yè)由5～6人組成小組，對教師布置的小課題進行文獻查閱，撰寫報告．創(chuàng)新實驗項目加強學生的研究性學習，一定程度上鍛煉了學生運用知識的實踐能力、合作能力和創(chuàng)新能力．

4.3 “課程思政”與教學內容的有機融合

通過整合專業(yè)知識與思政元素，從以下6個方面貫徹立德樹人的理念.

(1)求實精神.通過物理學基本概念、基本定理和基本理論的產(chǎn)生和發(fā)展過程，培養(yǎng)學生追求真理的勇氣、嚴謹求實的科學態(tài)度和刻苦鉆研的作風．

(2)科學的世界觀.學習物理學的研究方法、物理學史和科學家的成長歷程，形成科學的世界觀．

(3)工匠精神.通過物理學知識涉及的生產(chǎn)、生活實際，特別是大國重器、科學重器的介紹，充分激發(fā)學生學習的內在動機，培養(yǎng)學生解決工程問題的能力，為相關領域培育技術骨干．

(4)創(chuàng)新意識.激發(fā)學生求知熱情，培養(yǎng)探索精神、創(chuàng)新欲望，有敢于挑戰(zhàn)舊觀念的創(chuàng)新意識．

(5)科學美感.引導學生認識物理學的均衡對稱、和諧統(tǒng)籌，培養(yǎng)學生科學的審美觀．

(6)社會主義核心價值觀.增強法治意識、國家安全、愛國主義情懷，增強學生綜合素養(yǎng)，增強學生學好專業(yè)知識、為投身祖國建設夯實基礎的責任感．

4.4 改變考核方式 促進學生的自主學習

基于OBE理念，本課程采取形成性評價方法，科學評定課程學習成績．課程總評成績由在線學習部分10%+課堂討論(雨課堂大數(shù)據(jù)和隨堂討論)20%+課題作業(yè)10%+創(chuàng)新實驗項目10%+期中成績20%+期末成績30%．具體成績考評細則如表1所示.

表1 普通物理2課程成績考評細則

續(xù)表1

5 課程教學改革創(chuàng)新特色

自從開展基于OBE與PBL融合的教學模式以來，我們不斷更新和完善課程內容，確保學生學習效果持續(xù)提升．即加強師生、生生之間的及時交流探討，也切實提高了學生課程知識的掌握效果．教學設計如圖1所示，整個教學過程圍繞課程目標形成線上學習、線下講授和研討、課后完成課題作業(yè)、進行知識拓展和探究創(chuàng)新的創(chuàng)新型閉環(huán)．課程改革的創(chuàng)新特色主要體現(xiàn)在以下4個方面.

圖1 普通物理教學設計

(1)學生從被動的學習轉為自主、個性化的主動學習

學生按照教師給出的預習作業(yè)，觀看對應慕課視頻后，課堂研討積極參與．課后通過在線互動、課題作業(yè)交流以及課程創(chuàng)新實驗作品指導，深度學習效果好．

(2)教學目標從知識傳授轉變?yōu)槟芰μ嵘?/p>

通過多元化的學習活動，提升學生未來發(fā)展所需要的多種能力．包括自主學習能力、團隊協(xié)作能力、分析評價能力、論文撰寫能力、表達思辨能力．

(3)學習活動體現(xiàn)“學生主體、教師組織、增強互動、共同開展”理念

線上學習環(huán)節(jié)體現(xiàn)了學生與教學資源的互動；小組討論、課堂討論、課題作業(yè)互評、實驗作品設計與制作體現(xiàn)了學生與學生之間的互動；課堂討論、教師批改預習作業(yè)并布置課堂討論、教師批改作業(yè)并交流反饋、教師在線和面對面答疑等體現(xiàn)了教師與學生的互動．整個學習活動的設計使學生真正地忙起來，動起來，學起來，從而培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和高階思維能力．

(4)課程從結果性考試變?yōu)樾纬尚栽u價

本課程的考核方式提供了多元化和階段性的反饋，幫助學生了解自己的學習進展，調整自己的學習行為．

6 總結

本文以普通物理課程為例，闡述了新工科背景下普通物理教學改革實踐與探索．普通物理課程改革基于OBE教育理念，在線上線下混合式教學中將課程思政與PBL教學法有機融合，課程內容上注重線下教學的廣度與深度，注重緊密聯(lián)系生活、生產(chǎn)及科研活動中物理學的應用，同時引導學生根據(jù)自己專業(yè)進行創(chuàng)新項目實踐，貫徹學以致用、知行合一原則．教學過程中注重學生多種能力的培養(yǎng)，并采取雨課堂等現(xiàn)代信息技術手段開展課堂教學活動和學習評價，加強引導學生深度學習，形成了良好的教學生態(tài)．