基于OBE理念的功能材料課程教學(xué)研究與實(shí)踐

摘要：為適應(yīng)新工科人才的培養(yǎng)要求，本文探索引入OBE理念，采用線上與線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式，對(duì)功能材料課程進(jìn)行教學(xué)改革研究與實(shí)踐，充分利用線上教學(xué)資源多，教學(xué)模式多樣的優(yōu)勢(shì)，在課程分析的基礎(chǔ)上，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，建立多渠道師生互動(dòng)平臺(tái)，提高學(xué)生參與度，突出學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位。確立多維教學(xué)評(píng)價(jià)體系，利用教學(xué)反饋對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行不斷改進(jìn)和優(yōu)化，提升教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE；混合式教學(xué)；功能材料與器件；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：TB"""""""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2025.06.083

當(dāng)前，我國(guó)正處在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、中國(guó)制造2025和“雙碳”目標(biāo)的重要節(jié)點(diǎn)，要求培養(yǎng)面向未來(lái)、面向新興產(chǎn)業(yè)、面向新經(jīng)濟(jì)形態(tài)，培養(yǎng)能夠適應(yīng)未來(lái)工程需求，具有國(guó)際視野和競(jìng)爭(zhēng)力的新工科人才[1-2]。"OBE（Outcome"Based"Education）理念又稱目標(biāo)導(dǎo)向教育、成果導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育，是一種以產(chǎn)出為目標(biāo)導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，采用逆向思維方式進(jìn)行課程體系建設(shè)的教育理念[3]。自20"世紀(jì)80"年代由美國(guó)學(xué)者Spady"首次提出后，很快被各國(guó)教育部門(mén)認(rèn)可，也成為我國(guó)教育部工程技術(shù)認(rèn)證的重要理念之一[4]。因此，基于OBE理念對(duì)現(xiàn)有課程進(jìn)行教學(xué)改革成為教學(xué)研究中的熱點(diǎn)。

功能材料與器件課程是面向材料類本科生的一門(mén)重要課程，主要講述功能材料的種類、性質(zhì)及其應(yīng)用，涉及知識(shí)點(diǎn)多，范圍廣，要求學(xué)生了解材料的屬性原理、組成結(jié)構(gòu)、制備方法、功能特點(diǎn)及器件應(yīng)用，為將來(lái)從事功能材料制備和器件制作相關(guān)產(chǎn)業(yè)打下基礎(chǔ)。通過(guò)學(xué)習(xí)，一方面要求學(xué)生具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，掌握功能材料研究的基本方法和技術(shù)手段；另一方面，更要培養(yǎng)學(xué)生廣闊的學(xué)習(xí)視野，引導(dǎo)學(xué)生建立對(duì)材料學(xué)科的整體認(rèn)知，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和進(jìn)行科學(xué)研究的能力。此外，功能材料作為材料產(chǎn)業(yè)的核心，是推動(dòng)新材料變革和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，也是突破眾多“卡脖子”難題的關(guān)鍵，這就對(duì)功能材料課程教學(xué)和人才培養(yǎng)提出了新的更高的要求[5]。課程在注重基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，更需要關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，使他們能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，用來(lái)發(fā)現(xiàn)和解決具體的工程技術(shù)問(wèn)題。因此，將以產(chǎn)出為導(dǎo)向的OBE理念引入功能材料與器件課程教學(xué)過(guò)程中，突出學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，結(jié)合線上和線下資源，采用混合教學(xué)模式，彌補(bǔ)以板書(shū)和面授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法在內(nèi)容和形式方面的不足，豐富教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)模式，建立師生實(shí)時(shí)溝通渠道，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)[6]。

1"功能材料課程現(xiàn)狀

功能材料與器件是我校材料化學(xué)專業(yè)本科學(xué)生的一門(mén)專業(yè)必修課。在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)和材料分析測(cè)試技術(shù)等化學(xué)和材料類主干課程，已經(jīng)掌握化學(xué)和材料類相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。該課程教學(xué)以利用板書(shū)和多媒體口頭講授為主，教學(xué)形式較為單一，學(xué)生課堂參與度不高，被動(dòng)接受課本理論知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容較為陳舊，無(wú)法滿足學(xué)生對(duì)新知識(shí)和前沿新技術(shù)的客觀需求，也缺少與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系。另一方面，功能材料與器件課程的知識(shí)面廣，涉及的材料種類多，性能各異，應(yīng)用也很廣泛，學(xué)生需要短時(shí)間內(nèi)接受碎片化的知識(shí)點(diǎn)并將其系統(tǒng)組合形成知識(shí)鏈條，使學(xué)生學(xué)習(xí)較為吃力，很難將基礎(chǔ)概念、材料特點(diǎn)以及應(yīng)用領(lǐng)域聯(lián)系起來(lái)。同時(shí)，學(xué)生和教師在課前、課中和課后缺少有效的溝通，隨著課程的進(jìn)行，知識(shí)消化難度增大，學(xué)生逐漸失去學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性降低，使得教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)效果都不理想。此外，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)方式也比較單一，通常是以出勤、課堂回答問(wèn)題情況和作業(yè)作為平時(shí)成績(jī)，結(jié)合期末考試成績(jī)分別占不同比重的形式計(jì)算綜合成績(jī)，作為學(xué)生的最終課程成績(jī)。這樣的考核方式難以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也難以對(duì)學(xué)生實(shí)際掌握知識(shí)的情況進(jìn)行客觀和有效的評(píng)價(jià)。

2"基于OBE理念的功能材料與器件課程實(shí)踐方案

2.1"確立教學(xué)目標(biāo)

OBE"理念是以學(xué)生為中心的目標(biāo)導(dǎo)向型教育，與傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)確定方式不同。在教學(xué)目標(biāo)的確定之前，首先需要明確學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中需要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)和具備的專業(yè)能力，在此基礎(chǔ)上，以產(chǎn)業(yè)需求和行業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，結(jié)合培養(yǎng)大綱，教學(xué)目標(biāo)設(shè)定包括以下3個(gè)方面。

（1）知識(shí)目標(biāo)：材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生有一定的化學(xué)和材料基礎(chǔ)，本課程要求學(xué)生能夠運(yùn)用化學(xué)知識(shí)，解決材料制備工藝、成分分析和性能測(cè)試等相關(guān)問(wèn)題，因此教學(xué)目標(biāo)側(cè)重于材料的制備及表征，包括掌握材料的制備方法，能夠運(yùn)用材料和化學(xué)相關(guān)知識(shí)優(yōu)化制備工藝和流程；知道材料的分類與結(jié)構(gòu)特征，掌握不同功能材料的表征方法，了解材料微觀結(jié)構(gòu)和組成與器件性能之間的關(guān)系。

（2）能力目標(biāo)：根據(jù)實(shí)際情況，解決研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中遇到的機(jī)理、工藝和表征等問(wèn)題，結(jié)合相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課，擁有動(dòng)手和實(shí)踐操作能力，從而對(duì)材料性能與制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。

（3）素質(zhì)目標(biāo)：具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感，能夠利用線上和線下資源，查閱文獻(xiàn)，就功能材料專業(yè)問(wèn)題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，了解功能材料與器件發(fā)展對(duì)社會(huì)進(jìn)步的影響。

2.2"優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

對(duì)于材料化學(xué)專業(yè)來(lái)說(shuō)，功能材料與器件課程是化學(xué)和材料科學(xué)基礎(chǔ)理論課的延伸，課程安排上學(xué)時(shí)不多，無(wú)法通過(guò)課堂教學(xué)對(duì)功能材料進(jìn)行全面的學(xué)習(xí)，需要通過(guò)合理的設(shè)置，優(yōu)化課程內(nèi)容，突出重點(diǎn)，理清知識(shí)脈絡(luò)。河南理工大學(xué)作為省屬特色骨干大學(xué)，主要服務(wù)于地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展。經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)研，在充分了解省內(nèi)企業(yè)功能材料模塊發(fā)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生就業(yè)和繼續(xù)攻讀碩士研究生情況，對(duì)功能材料教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行專題分類，主要分為無(wú)機(jī)納米材料、有機(jī)高分子材料、智能材料、光電功能與信息材料和新能源材料專題，在各專題下設(shè)置不同項(xiàng)目模塊。無(wú)機(jī)納米材料主要學(xué)習(xí)納米的概念、特性和應(yīng)用，使學(xué)生掌握納米材料的制備方法、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)，知道通過(guò)改變材料粒徑、形貌和堆積結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)材料的性能與功能的調(diào)控，從而深入理解納米材料制備工藝與材料性能和應(yīng)用之間的關(guān)系。有機(jī)高分子材料講述高分子的基本概念、成型加工及應(yīng)用，使學(xué)生掌握基本的高分子材料知識(shí)，以及塑料、纖維等常見(jiàn)高分子材料的分類和制備方法。智能材料是功能領(lǐng)域的新秀，引領(lǐng)材料發(fā)展的新趨勢(shì)，通過(guò)學(xué)習(xí)典型智能材料的特征與功能，使學(xué)生理解智能感知材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，激發(fā)他們對(duì)材料學(xué)習(xí)的興趣。光電功能與信息材料主要涉及發(fā)光材料和半導(dǎo)體材料及其器件，通過(guò)照明材料、發(fā)光材料和柔性顯示器件的學(xué)習(xí)，使學(xué)生更加深入了解功能材料在生活中的應(yīng)用，切實(shí)感受功能發(fā)展對(duì)人們生活的影響。能源是人類發(fā)展必須面臨的重大挑戰(zhàn)，碳達(dá)峰、碳中和的國(guó)家戰(zhàn)略也對(duì)新能源的發(fā)展的提出了更高的要求，新能源材料專題主要以目前比較成熟的鋰離子電池材料和太陽(yáng)能電池材料為主，在與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)對(duì)接的同時(shí)，補(bǔ)充講述燃料電池材料、氫能源材料和熱電材料等，使學(xué)生了解新能源材料的發(fā)展。

此外，在進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)講授的同時(shí)，在教學(xué)過(guò)程中融入課程思政元素，結(jié)合我國(guó)在特種功能材料、光電信息材料和新能源材料等功能材料領(lǐng)域的創(chuàng)新成就與突破進(jìn)展，將求真務(wù)實(shí)、自立自強(qiáng)和勇攀高峰的科研精神潛移默化地傳遞給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的榮譽(yù)感和使命感。

2.3"豐富教學(xué)模式

功能材料與器件是一門(mén)理論知識(shí)、實(shí)踐課程與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的知識(shí)體系，是化學(xué)和材料基礎(chǔ)理論課程的綜合運(yùn)用。OBE理念要求以學(xué)生為中心，注重學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用。目前電子產(chǎn)品在輔助學(xué)生自我學(xué)習(xí)的實(shí)踐中非常普遍，同時(shí)，獲取知識(shí)的方法和途徑也更加便捷與多樣，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以獲得非常豐富和前沿的信息資源，使用線上與線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式，可以利用學(xué)生對(duì)電子產(chǎn)品接受度高的優(yōu)勢(shì)，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。課程開(kāi)始之前，教師將課程相關(guān)的文獻(xiàn)資料、音頻和視頻內(nèi)容推薦給學(xué)生，并設(shè)定預(yù)習(xí)目標(biāo)。將學(xué)生分成若干個(gè)小組，根據(jù)教師布置的課程任務(wù)和課程學(xué)習(xí)主題，包括：主題討論、頭腦風(fēng)暴和問(wèn)題探究等，利用“大學(xué)慕課”“超星課堂”和“云班課”等線上平臺(tái)進(jìn)行預(yù)習(xí)，思考課前問(wèn)題，對(duì)教學(xué)內(nèi)容有初步的了解。課堂教學(xué)首先依據(jù)預(yù)習(xí)內(nèi)容，利用問(wèn)題教學(xué)法引入教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)模式仍然以PPT多媒體教學(xué)為主，呈現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，使用示意圖和動(dòng)畫(huà)對(duì)其進(jìn)行形象化解釋，對(duì)于重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，進(jìn)一步使用板書(shū)進(jìn)行強(qiáng)化，提高學(xué)生的接受程度，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握。最后對(duì)預(yù)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行反饋，結(jié)合課堂知識(shí)，分小組對(duì)課前主題進(jìn)行討論，以觀點(diǎn)闡述、PPT和視頻的方式在課堂上進(jìn)行展示，教師利用提問(wèn)的形式和學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，對(duì)于學(xué)生的答案進(jìn)行評(píng)價(jià)，推薦優(yōu)秀作品上傳線上平臺(tái)。課堂上靈活采用翻轉(zhuǎn)課堂、任務(wù)教學(xué)法和問(wèn)題教學(xué)法等，提高學(xué)生參與度，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主導(dǎo)地位，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，讓學(xué)生在互動(dòng)中思考，在思考中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中提高，全面提升教學(xué)效果。課后，教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生掌握情況，將課程課外學(xué)習(xí)資料和課后作業(yè)上傳線上平臺(tái)，設(shè)置提交方式和截止時(shí)間，并對(duì)作業(yè)完成情況進(jìn)行線上反饋。

2.4"創(chuàng)新評(píng)價(jià)體系

以學(xué)生為中心的OBE教學(xué)理念，突出了學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體地位，多樣的教學(xué)內(nèi)容和靈活的混合教學(xué)模式提高了學(xué)生的參與度，為全面評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果奠定了基礎(chǔ)。功能材料與器件課程對(duì)學(xué)生課前、課中和期末3個(gè)階段的表現(xiàn)進(jìn)行全方位評(píng)價(jià)，平時(shí)綜合表現(xiàn)成績(jī)占比40%，期末考試成績(jī)占60%。平時(shí)綜合表現(xiàn)主要分為課前預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)幾個(gè)方面。在課前準(zhǔn)備階段，教師將預(yù)習(xí)資料上傳線上平臺(tái)，并發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生對(duì)預(yù)習(xí)資料進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)于不解的問(wèn)題可以根據(jù)提示，利用網(wǎng)絡(luò)電子資源進(jìn)行答案檢索，也可以在線上平臺(tái)與同學(xué)和老師進(jìn)行交流。教師在線實(shí)時(shí)查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，比如資料學(xué)習(xí)時(shí)間，學(xué)習(xí)進(jìn)度和線上互動(dòng)內(nèi)容等，對(duì)學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況進(jìn)行記錄和評(píng)價(jià)。在課堂教學(xué)時(shí)，結(jié)合課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容對(duì)預(yù)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行針對(duì)性講解，對(duì)重、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行課堂討論，借用文獻(xiàn)資料和生活案例，使用圖片、動(dòng)畫(huà)和視頻等學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的形式，使學(xué)生加深對(duì)相關(guān)問(wèn)題的理解與掌握。課堂互動(dòng)過(guò)程中學(xué)生回答問(wèn)題，小組討論與陳述，以及對(duì)課前預(yù)習(xí)內(nèi)容的講解、展示都是評(píng)價(jià)體系的一部分。教師對(duì)各環(huán)節(jié)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定，將其作為平時(shí)成績(jī)的一部分；線下對(duì)學(xué)生作業(yè)完成情況進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定，也作為平時(shí)成績(jī)的一部分。課后期末考試時(shí)，將課前預(yù)期內(nèi)容、課堂討論的知識(shí)點(diǎn)和章節(jié)重點(diǎn)、難點(diǎn)都融入試卷中，為對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行綜合考核。

2.5"注重教學(xué)反饋

教學(xué)改革的目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握，提高教學(xué)質(zhì)量?；贠BE理念的教學(xué)改革從教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)模式圍繞學(xué)生進(jìn)行，教學(xué)模式的實(shí)施與改進(jìn)效果也需學(xué)生反饋，因此采用改革—反饋—優(yōu)化的方式循環(huán)往復(fù)，根據(jù)課堂效果、作業(yè)情況和學(xué)生線上/線下反饋，圍繞教學(xué)目標(biāo)對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行不斷改進(jìn)與優(yōu)化。通過(guò)評(píng)價(jià)可以了解到學(xué)生對(duì)線上/線下混合教學(xué)模式的接受情況，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，跟蹤記錄教學(xué)改革過(guò)程中存在的問(wèn)題與不足，對(duì)其進(jìn)行診斷分析，提出合理解決辦法，揚(yáng)長(zhǎng)避短，完善之后的教學(xué)活動(dòng)，從而課程教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)。

3"結(jié)論

高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展對(duì)高效畢業(yè)生的綜合素質(zhì)要求越來(lái)越高，需不斷探索和創(chuàng)新新型教學(xué)模式，適應(yīng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)要求。對(duì)以基本產(chǎn)出為導(dǎo)向的OBE理念進(jìn)行課程改革，要以學(xué)生為中心，通過(guò)線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué)，持續(xù)更新，不斷優(yōu)化課程知識(shí)體系，豐富教學(xué)模式，突出學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，在課前預(yù)習(xí)，課堂任務(wù)講解和自選課題的完成過(guò)程中，將理論知識(shí)學(xué)以致用，解決實(shí)際生活中的問(wèn)題，使學(xué)生有更多的參與感與獲得感，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)其綜合素質(zhì)的提升，為日后的就業(yè)和發(fā)展提供支撐與保障。

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