基于OBE理念與雙PBL模式的混合式課程設計與實踐

徐錦泱 沈家欣 陳明

摘? 要：該文基于OBE理念和雙PBL教學模式，讓工程問題驅(qū)動學習和項目式教學貫穿混合式課程授課全過程，構(gòu)建以“學生為中心、成果為導向”的授課策略；應用“科研+教學”模式引入最新成果，培養(yǎng)學生高階學習能力，凸顯新工科產(chǎn)學研融合的課程設計理念和高階思維鍛煉；采用“課前、課堂、課后”三階段貫通模式進行課程教學設計，強化課程項目實施的全過程化，培養(yǎng)學生工程實踐能力和解決實際問題的能力，進而提高課程教學質(zhì)量。結(jié)果表明，基于OBE理念和雙PBL模式的混合式課程設計可有效提高學生學習的主動性與積極性，促進其高階思維鍛煉與科研能力培養(yǎng)，學生綜合素質(zhì)提升明顯，教學質(zhì)量得到大幅提高。

關(guān)鍵詞：OBE理念；雙PBL教學模式；混合式教學；課程設計；教學改革

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）32-0026-06

Abstract： This paper applies the OBE concept and the double PBL mode to allow the engineering problem-based and project-based learning to run through the entire blended teaching process， and constructs a "student-centered， result-oriented" teaching strategy. The "scientific research plus teaching" mode was used to introduce the latest academic achievements， cultivate students' advanced learning ability， and highlight the curriculum design concept of industry-education-research integration of "emerging engineering education" and high-order thinking training of students. The three-stage pattern of "before class， in class， after class" was adopted to design the course teaching， strengthen the whole process of the course project implementation， and cultivate students' abilities of engineering practice and solving practical problems， which improves the quality of the course teaching. The results show that the blended course design based on the OBE concept and the double PBL mode effectively improves students' learning initiative and enthusiasm， and promotes their higher-order thinking training and the cultivation of their scientific research ability. The comprehensive quality of students has been significantly enhanced， and the teaching quality has been greatly improved.

Keywords： OBE concept; double PBL mode; blended teaching; course design; teaching reform

基金項目：上海交通大學教學發(fā)展基金項目“基于OBE理念的ACTMT課程混合式教學改革與實踐研究”（CTLD21J0026）、“混合式教學模式下學生學習機制與效果評價研究”（CTLD22J0014）

第一作者簡介：徐錦泱（1987-），男，漢族，江蘇泰州人，工學博士，副教授，博士研究生導師。研究方向為先進制造技術(shù)。

當前，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，線上線下混合式教學在全國各大高校獲得了廣泛的應用，現(xiàn)已發(fā)展成為我國高等教育的主流教學模式[1-2]。為提高混合式教學質(zhì)量和學生學習自主性，OBE（Outcome-Based Education）理念和雙PBL（即Problem-Based Learning和Project-Based Learning）模式應運而生并在混合式課程設計與教學實踐中獲得青睞[3-4]。OBE理念又稱為成果導向教育理念或結(jié)果導向教育理念，其強調(diào)以“學生為中心、成果為導向”的教育模式，要求教學活動實現(xiàn)由“內(nèi)容為本”向“學生為本”的根本轉(zhuǎn)變，教育活動由“教師中心”向“學生中心”的轉(zhuǎn)移。該理念關(guān)注學生最后所取得的學習成果，因此要求課程教學目標要更明確，教學內(nèi)容更現(xiàn)實，教學方法更系統(tǒng)，考核方式更靈活[5-9]。OBE作為一種普實的教育理念，已在高等教育課程教學設計、體系建設、人才培養(yǎng)等方面取得了顯著成效。如鄧夕勝等[8]應用OBE理念將混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設計課程教學目標項目化，構(gòu)建了以項目驅(qū)動的全過程、多元化的考核模式，結(jié)果表明：該方法能夠顯著地調(diào)動學生的學習主動性，并極大地提升了課程教學質(zhì)量。王毓瑋等[10]基于OBE理念，以彈性波動力學為例，緊扣預期學習成果產(chǎn)出，建立了該課程完善的教學評價體系，結(jié)果表明：OBE理念的正確使用能夠有效地提升課程的授課質(zhì)量。

雙PBL法強調(diào)基于問題導入的學習模式和項目式教學模式的有機結(jié)合，要求教學過程中以工程項目問題為核心規(guī)劃學習內(nèi)容，讓學生圍繞某一復雜的、多場景的、基于實際問題的項目進行問題的提出、討論和學習的過程，進而培養(yǎng)其自主學習和應用專業(yè)知識解決實際問題的能力。雙PBL的核心是以項目問題為中心，以項目實施為主體，教師則是過程引導者和結(jié)果評估者[11-12]。其與OBE理念的有機結(jié)合，將有望提高學生學習的目標性與主動性及應用專業(yè)知識解決實際問題的能力。

本文基于OBE理念和雙PBL模式，對所授本碩博貫通專業(yè)課程——Advanced Composites and Their Manufacturing Techniques進行教學設計與實踐，旨在通過OBE理念與雙PBL模式的結(jié)合應用，為高校混合式課程教學改革提供可借鑒的經(jīng)驗與方法。

一? 學情分析與現(xiàn)存問題

Advanced Composites and Their Manufacturing Techniques（以下簡稱“本課程”）（3學分/48學時）是一門面向機械類、能動類本碩博貫通專業(yè)課程。課程涉及大量的機械、力學、高分子化學領(lǐng)域的專業(yè)詞匯，對學生專業(yè)英文聽說讀寫能力要求較高，同時課程綜合性較強，與當前先進工程材料開發(fā)制造緊密結(jié)合，對學生靈活應用專業(yè)知識解決實際工程問題的要求較高。課程選課學生來自不同學歷層次和專業(yè)，大部分學生具備了課程所需的材料力學、制造技術(shù)基礎(chǔ)等專業(yè)知識，但少部分同學基礎(chǔ)較薄弱，且學生的英文水平參差不齊。學生的選課動機很明確，動手實踐意愿很強，但是他們的工程能力與實踐能力普遍較弱，亟待提高。

目前，本課程在教學過程中主要存在如下痛點問題亟待解決。

（一）? 課程理論知識多易枯燥，實踐環(huán)節(jié)少，學生主動學習意識淡薄，師生互動少

課程涉及大量的力學分析、數(shù)學計算與理論推導，缺乏有效的實踐教學的載體和實施方法，學生普遍感覺知識點學習枯燥，積極性難以調(diào)動，且處于被動接受一方，缺乏主動性與主角性，同時課堂上師生交流互動環(huán)節(jié)少。

（二）? 學生專業(yè)水平參差不齊，英文聽課理解差，綜合能力培養(yǎng)和高階思維鍛煉不足

本課程學生組成復雜，涉及跨專業(yè)、不同背景和不同學歷層次的生源，學生個體內(nèi)部的專業(yè)水平差異性導致英文授課效果不佳，且課程涉及大量跨專業(yè)高級詞匯，學生理解課程能力不足，部分學生出現(xiàn)厭學情緒。

（三）? 傳統(tǒng)課程考核模式過于單一，無法綜合評價學生在混合式教學模式下的學習效果

傳統(tǒng)的“平時成績+考試成績”的考核方式無法滿足對學生學習全過程的考核需求，不能準確考察學生對知識點的掌握情況及靈活應用理論知識解決實際問題的能力。

二? 混合式課程教學設計

本課程首先應用OBE理念對課程教學內(nèi)容、教學目標與考核方式進行優(yōu)化設計，重點突出以“學生為中心、成果為導向”的授課理念。OBE強調(diào)以學生為出發(fā)點的知識學習、能力培養(yǎng)與價值引領(lǐng)。為此對課程教學目標按照知識目標、能力目標和價值目標進行劃分，制定了的教學目標及對應的關(guān)鍵教學環(huán)節(jié)，見表1。

其中課程目標1屬于知識目標，重點讓學生掌握復合材料的基本定義、概念、分類和內(nèi)涵及其在工業(yè)領(lǐng)域的應用，其教學環(huán)節(jié)涉及授課、小組討論、課外作業(yè)和實踐調(diào)研；課程目標2同屬于知識目標，重點讓學生掌握復合材料的一般制備工藝與成型原理，其教學環(huán)節(jié)涉及授課、小組討論、課外作業(yè)和實踐調(diào)研；課程目標3和4亦屬于知識目標，要求學生掌握復合材料各向異性彈性力學知識及復合材料切削加工機理與分層損傷抑制策略，其教學環(huán)節(jié)涉及授課、案例分析、課外作業(yè)等；課程目標5—7屬于能力目標，其教學環(huán)節(jié)涉及授課、案例分析、建模仿真、大作業(yè)等；課程目標8和9屬于價值目標，重點培養(yǎng)學生感知復合材料的多樣性、先進性與功能性以及培養(yǎng)其勇攀高峰、熱愛科學、爭做大國工匠的精神，其教學環(huán)節(jié)主要包括課堂討論、實踐調(diào)研、大作業(yè)和答辯。通過以上課程目標的細化及相應的教學環(huán)節(jié)設計，重點實現(xiàn)以“學生為中心、目標培養(yǎng)為導向”的育人理念，進而達到“知識-能力-價值”全面提升的教學效果。

此外，基于OBE理念構(gòu)建了本課程全過程、多元化考核方案，見表2。該考核體系從學生學習參與度、知識體系構(gòu)建與應用能力、素質(zhì)拓展及綜合考核方面評價學生的學習效果，力求將考核貫穿于教學的全過程，促使學生逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習的主體，達到對學生學習客觀評價的目的。學習參與度主要考察學生在課程學習全過程的參與程度，是評價學生從被動學習到主動學習的重要指標，其通過自主學習質(zhì)量測試、課堂學習效果測試、課后作業(yè)、項目大作業(yè)完成情況來進行全面考核。知識體系構(gòu)建與應用能力主要考核學生對課程知識點的掌握與應用水平，涉及應用案例分析、力學建模與仿真、項目大作業(yè)等評價方面。

項目大作業(yè)要求學生就選取的復合材料典型工程應用案例問題，完成結(jié)構(gòu)設計、受力分析、有限元建模仿真與加工機理分析等，并將設計成果進行PPT匯報，同學和教師對成果進行討論。大作業(yè)的設置主要以實際工程案例為基礎(chǔ)讓學生鞏固課程教學內(nèi)容，靈活應用課程所學知識解決實際工程問題。素質(zhì)拓展重點考查學生終身學習的能力，以復合材料工程應用案例為切入點，讓學生就某個熱點研究問題進行深入探討，學生在完成任務過程中主動利用學校的各種資源查閱相關(guān)科技文獻，并完成匯報、討論與質(zhì)疑環(huán)節(jié)。學生完成這些工作，就必須在研究中學習，逐步掌握發(fā)現(xiàn)問題、制定研究目標和研究內(nèi)容、確定研究技術(shù)路線等科研能力，逐步培養(yǎng)其科研興趣。最后，通過項目口頭答辯與評審的方式培養(yǎng)學生的英文表達能力，并實現(xiàn)知識的綜合應用與素質(zhì)拓展。最后的綜合考核則重點考察學生掌握本門課程專業(yè)知識與理論的程度。此外，將表2所列考核方式與表1所構(gòu)建的課程授課目標結(jié)合起來，可對本課程目標考核環(huán)節(jié)進行歸納與統(tǒng)計，獲得如圖1所示的針對課程9大教學目標的考核明細。由圖1可見，本課程教學目標考核主要包括作業(yè)（占30%）、討論（占10%）、答辯（占30%）和考試（占30%），其既包含過程化考核內(nèi)容，亦包含終結(jié)性考核內(nèi)容，故可全面地對學生的學習效果進行綜合化評價，并同時實現(xiàn)了考核指標的多元化。

基于雙PBL模式，讓工程問題驅(qū)動學習和項目式教學貫穿課程授課全過程，并結(jié)合課程教學內(nèi)容和目標按照“課前、課堂、課后”三階段貫通進行教學設計，構(gòu)建如圖2所示的混合式教學模式，強化課程項目實施的全過程化，凸顯新工科產(chǎn)學研融合的課程設計理念與高階思維鍛煉，培養(yǎng)學生工程實踐能力和解決實際問題的能力，進而提高課程教學質(zhì)量。

（一）? 課前階段：自主學習+項目引入+文獻調(diào)研+在線測驗

課前首先建立CANVAS線上課程平臺，并對學生進行混合式教學培訓，創(chuàng)建課程學生名單及訪問權(quán)限。學生在CANVAS平臺注冊，進入平臺進行課程學習，課程開始之前通過課程介紹、教學計劃、教學內(nèi)容等，對所學知識進行系統(tǒng)了解，課程介紹模塊起到了先行組織者的作用，讓學生對整門課程有一個全面的認識，在心中對新知識建立概念，促使有意義學習的產(chǎn)生。

同時，在每次課前將下次課的導學視頻、導學專業(yè)詞匯、導學文獻和課件PPT等素材上傳至課程CANVAS平臺，供學生線上自主學習使用?；谛鹿た评砟睿瑧秒pPBL法構(gòu)建“以產(chǎn)業(yè)需求為導向、學科交叉融合”的項目式教學模式并貫穿課程授課全過程。開課前首先與課程合作企業(yè)共同確定若干復合材料應用案例問題，其問題素材包含科研項目問題和工程應用案例問題，課前安排學生組隊選題，并以小組形式進行任務分工，開展文獻調(diào)研、實施方案制定、建模仿真分析及加工制作等活動，其項目實施過程貫穿課程教學全過程，進而強化學生高效掌握課程知識和應用專業(yè)知識解決實際問題的能力。此外，每次課前安排學生以小組形式就某一知識點開展文獻調(diào)研，制作演講PPT，準備課堂上交流匯報的素材。最后，課前安排一定量的線上測驗題，考察學生自主學習時的知識點掌握情況，進而為課堂講授內(nèi)容設計提供指導。

（二）? 課堂階段：案例講授+成果引入+課堂思政+項目研討+課堂測驗

課堂中應用問題引導式教學方式對課程單元中的重難點內(nèi)容進行講解，并結(jié)合課前學生測驗完成情況，有針對性地對學生自主學習時未掌握的知識點進行剖析與闡述，積極將團隊最新科研成果融入教學案例中，助力高階課堂教學，培養(yǎng)學生高階思維能力，同時積極引入課程思政元素（表3），幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養(yǎng)其勇于創(chuàng)新、敢為人先的科學精神。針對課前學生線上測驗錯題和某些工程案例，合理安排小組討論與匯報，提高學生自主學習的積極性；同時，不定期地安排各小組就課前選定的項目問題，進行進展匯報與交流，并安排助教根據(jù)每次匯報小組互評與小組成績，折算每位學生的項目匯報成績；此外，授課過程中就某些知識點進行隨機提問，考察學生課堂學習效果并提高課堂的活躍性。授課快結(jié)束時，安排5～10分鐘的隨堂測驗，重點考察學生本次課學習目標的達成情況。

（三）? 課后階段：課后測驗+大作業(yè)+實踐調(diào)研+問卷反饋

課后通過每次課的復習測驗題、課后作業(yè)、總結(jié)語音等方式來鞏固學生對知識點的掌握及促進課程目標的達成。根據(jù)課程項目實施進展階段，合理安排課外合作企業(yè)實踐調(diào)研活動和建模仿真實驗，強化學生應用課程專業(yè)知識解決實際問題的能力，并推動課程項目的順利實施。同時，安排一定量的課程大作業(yè)，讓學生以小組形式就某一復合材料工程應用案例進行調(diào)研分析，以提高學生應用專業(yè)知識解決實際問題的能力。最后，通過課后的問卷調(diào)研來收集學生對本次課的教學反饋，為課程教學方式與模式的動態(tài)調(diào)整提供指導。

三? 課程改革評價與成效

（一）? 教改評價

通過線上線下混合式教學模式的實施，學生學習參與度與積極性顯著提高，學生對課程知識點的梳理、歸納能力明顯提升，學生的素質(zhì)拓展能力明顯提高，學生掌握的英文專業(yè)詞匯量急劇上升且英文聽說讀寫能力得到大幅提高。課程在聽課學生中獲得一致好評，學生普遍認為基于OBE理念和雙PBL模式的混合式教學方式使得其學習積極性更高，師生互動更頻繁，更能較好地掌握學習目標。如圖3所示，在25份有效調(diào)查問卷中，92%的學生認為混合式教學激發(fā)了其學習積極性和主動性，且大部分同學對混合式教學的學習效果表示滿意，其中88%的學生愿意參加到混合式教學課程中，92%的學生認為混合式教學對自己的學習有幫助。

（二）? 教改成效

1? 新工科理念+“項目式”教學顯著提高學生學習主動性和積極性

基于新工科理念和PBL模式的實施，讓課程項目制作貫穿學生學習的全過程，變傳統(tǒng)灌輸式、被動式學習為主動學習，讓每位學生積極參與到應用課程專業(yè)知識解決實際問題的過程中來，學生的參與度得到顯著提高。此外，基于OBE理念將課程內(nèi)容、教學目標與考核方式進行優(yōu)化設計，構(gòu)建了以“學生為中心、成果為導向”的授課策略及線上線下充分融合的混合式教學模式，使得學生能夠充分理解各個教學環(huán)節(jié)的目的，學生的積極性明顯調(diào)動起來，學生參與熱情較高，學習主動性增強，對知識的鞏固與應用得到明顯的鍛煉，學生完成課程學習目標后，普遍感到學習更加有目的性。

2? OBE理念讓教學反饋更加及時，教學質(zhì)量顯著提高

應用OBE理念對課程教學內(nèi)容、教學目標與考核方式進行了細化，并構(gòu)建了包含過程性和終結(jié)性評價指標的混合式教學效果多元化評價體系，使得學生在“課前-課堂-課后”教學活動的各個階段，都要完成預定的目標考核，進而使得教師能夠及時、準確地掌握學生各階段的學習狀態(tài)，清楚學生學習中遇到的困難，進而能及時調(diào)整教學方法，解決教學中遇到的實際問題，使教學質(zhì)量得到不斷提升。

3? “科研+教學”模式促進學生高階思維鍛煉和科研能力培養(yǎng)

通過“科研+教學”模式在課堂授課過程中積極引入本團隊在復合材料加工中的最新科研成果，讓學生了解最新的學術(shù)前沿，并在掌握課堂知識的基礎(chǔ)之上能力能夠得到進一步的升華和進階，促進新舊知識的融合，進一步加深其對課程知識點的理解，促進其高階思維鍛煉并培養(yǎng)其對科學研究的興趣。通過與上一年度比較，本年度學生的課后作業(yè)完成質(zhì)量明顯提高，平均達到了A-級別。

4? “問題驅(qū)動+項目式”雙PBL教學模式促進學生綜合素質(zhì)拓展能力提升

基于雙PBL問題引導與項目式教學模式的實施，學生通過專題討論、實踐調(diào)研、項目制作及答辯匯報等環(huán)節(jié)的訓練，其查閱文獻、加工文獻的能力、英文溝通與表達能力、應用理論知識解決實際工程問題的能力得到極大的提升，學生的綜合素質(zhì)提升明顯，教學效果顯著。本學期混合式教學模式下學生的最終課程成績與上一屆傳統(tǒng)教學模式下學生成績相比有明顯提升，且高分（大于等于90分）學生比例也遠高于傳統(tǒng)教學班級。

四? 結(jié)束語

本文針對混合式教學過程中的痛點問題，以所授本碩博貫通專業(yè)課程為例，開展了基于OBE理念和雙PBL模式的混合式課程設計與實踐，構(gòu)建了以問題驅(qū)動和項目式教學相結(jié)合的混合式授課策略，形成了包含過程性和終結(jié)性評價指標的混合式教學模式下學生學習效果多元化評價體系，并顯著提高了學生的學習積極性和教學質(zhì)量，其課改教學特色主要體現(xiàn)在如下幾方面。

1）基于OBE理念，完成了課程教學內(nèi)容、教學目標和考核指標的優(yōu)化設計，構(gòu)建了包含過程性評價指標和終結(jié)性評價指標的混合式教學模式下學生學習效果多元化評價體系。

2）結(jié)合新工科理念，課程講授中積極引入神舟十五號載人飛船、C919國產(chǎn)大飛機等大國重器中先進復合材料應用與開發(fā)等思政元素，幫助學生塑造正確的世界觀、人生觀與價值觀，實現(xiàn)價值引領(lǐng)和培養(yǎng)愛國主義。

3）“科研+教學”模式助力高階課堂教學，通過將本團隊在復合材料加工中的最新研究成果引入課堂教學，提高了學生高階學習能力及對科研的興趣。

4）基于雙PBL模式，提出以“工程問題導入+案例講授+實踐調(diào)研+項目式制作”四位一體的混合式強化學習過程，強調(diào)課程知識與實際應用場景的有機結(jié)合，強化了學生應用課程理論知識解決實際工程問題的能力。

參考文獻：

[1] 周艷梅.促進大學生深度學習的混合式教學設計與應用研究[D].長沙：湖南大學，2018.

[2] 徐錦泱，劉松愷，夏天成，等.混合式教學模式下學生學習效果分析研究[J].高教學刊，2021，7（15）：77-79，83.

[3] 李孟倩，汪金花，韓秀麗.基于OBE理念的PBL教學法多元化考核方法探索——以“遙感原理與應用”課程為例[J].黑龍江教育（理論與實踐），2023（8）：1-5.

[4] 楊昱，許潔.OBE&PBL應用于“食品分析”實驗課的探索[J].食品工業(yè)，2023，44（7）：245-247.

[5] 成卓韋，吳石金，陳建孟.OBE理念下“3-3-3”融合的新型培養(yǎng)模式——地方高校環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系構(gòu)建與實踐[J].浙江工業(yè)大學學報（社會科學版），2016，15（4）：452-458.

[6] 王貴成，夏玉顏，蔡錦超.成果導向教育模式及其借鑒[J].當代教育論壇，2009，8（12）：17-19.

[7] 劉建平，賈致榮，師郡.基于OBE教育理念的混合課程教學改革——以混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設計課程為例[J].高等建筑教育，2018，27（6）：87-92.

[8] 鄧夕勝，李翠翠，楊靜.基于OBE理念的混凝土與砌體結(jié)構(gòu)設計課程教學改革與實踐[J].高教學刊，2021，7（19）：130-133.

[9] 郭瑾.基于OBE教育理念的《油層物理》應用型課程教學改革[J].高教學刊，2019，5（10）：133-135.

[10] 王毓瑋，尹成，趙虎，等.基于OBE理念的金課建設探索與實踐——以彈性波動力學課程為例[J].高教學刊，2021，7（19）：93-97.

[11] 高佳，呂曉，宋戈.基于PBL模式的“文獻檢索”課程教學改革研究[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2023（7）：66-68.

[12] 劉天澤.PBL在基礎(chǔ)醫(yī)學教學中的評價與改進[J].黑龍江醫(yī)學，2023，47（14）：1733-1735.