孙月梅 俞成涛 朱小芹 眭永兴 袁丽 胡益丰

摘  要：为了使大学物理教学更好地适应新工科建设，我们尝试将成果导向教育理念（Outcome-based education，OBE）引入到大学物理课程教学改革实践中。文章研究了基于OBE基本思想对大学物理课程教学进行改革的方案，提出了一系列大学物理课程教学改革的基本措施，并总结了其在课程教学的实施中取得的一些成效。

关键词：成果导向教育理念（OBE）;大学物理;教学改革

中图分类号：G642         文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2019）20-0134-04

Abstract： In order to make college physics course better adapt to new engineering and technical disciplines， we try to introduce Outcome-based Education（OBE） into the teaching reform of college physics. The reform plan for college physics course based on the idea of OBE has been studied， a series of implementation measures have been proposed， and some achievements obtained in the implementation of curriculum teaching have been summarized.

Keywords： Outcome-based education （OBE）; College Physics; teaching reform

大学物理是研究物质的基本结构、相互作用和物质普遍运动规律的学科，是理工科专业的必修基础课程。大学物理课程的教学内容、研究和解决问题的思维方法，对培养学生科学的思维能力和探索精神都是非常重要的。2017年以来，为应对新一轮科技革命与产业变革，支撑服务“中国制造2025”等国家战略，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”[1]，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》。这意味着高等院校需要调整相应的课程从而更加注重学生实践创新能力的培养，大学物理课程的教学改革必然也在其中。当前大学物理教学中存在的主要问题包括：第一，教学课时缩减导致教学内容多限于经典物理学部分，与现代科学技术的发展不相适应;第二，教学手段与教学形式单一，偏重于教师主导型的课内讲授具体知识内容的教學模式，而对学生是否能够掌握知识内容背后的分析处理问题的方法上重视程度不够，学生的实践应用能力不能得到充分的锻炼;第三，师资有限导致相近专业合班教学，不同专业同一考核方式“一刀切”，评价手段单一，致使基础较好与基础较差的学生都不能得到相应的学习机会[2]。因此，为适应新工科的建设及现代科技的发展需求，引入新的教育理念对大学物理课程进行教学改革十分必要且势在必行。成果导向教育理念（Outcome-based education，OBE）是20世纪90年代发展起来的一种目标导向的教育模式[3-5]。该模式以学生学习产出为导向，代表了目前国际工程教育领域的主流思想，也是教学改革的前沿方向。如何将OBE理念融入于大学物理教学改革中，对于培养学生的实践创新能力，深化高校教育综合改革具有重要的意义。

一、OBE教育理念与大学物理教学目标

OBE教育模式要求教育者先规划学生毕业时应达到的能力和水平要求，然后以这些预期目标为导向设计适宜的教育活动来保证学生达到要求。实施OBE教育模式主要分四个步骤：定义学习产出、实现学习产出、评估学习产出、总结和改进学习产出。它要求学生能通过可锻炼其思考、质疑、研究、决定和呈现能力的任务。例如让学生提出任务建议、完成策划方案、组织开展研究和进行总结陈述报告等。从而培养出学生的创造性思维、分析和综合信息等实践能力。根据OBE教育理念及其实施过程，每个专业都需要根据国家和社会发展、行业产业发展、学校定位及发展、学生个人发展等的需求来确定专业的“培养目标”。

大学物理是一门核心基础课，按内容可分为力学、热学、光学、电磁学、近代物理等，按教学方式可分为理论教学与实验教学。教学内容与各行各业息息相关。其课程中涉及到的物理思想，定律、定理，问题的处理方法，物理常量的测量等形成了完备的理论体系，对学生实践能力的培养具有重要的作用。大学物理教学的目标，一方面是为学生打好必要的物理学基础，另一方面是培养学生学习科学的思维和研究问题的方法，从而为学生从事专业学习打下基础。这与OBE教育理念是相通的。因此以OBE教育理念为基础来寻求并设计大学物理课程的教学改革方案将是一个具有重要意义的有效途径。

二、OBE理念下的大学物理教学改革探索

（一）协同制定教学大纲，确定学习成果

大学物理作为自然科学的基础，各理工科专业的专业知识中都要涉及到物理学相关内容，且不同专业所需物理知识的侧重点各不相同，如果学生没有良好的物理基础，则会在专业课程的学习中遇到困难。传统教育将教学单元分为一个个孤立的课程教学，承担每门课程教学任务的教师独立开展教学工作，很少顾及不同课程教学之间的协同效应。OBE强调教学的协同性，为了让学生在毕业时能够达到最终培养目标，要求每一名承担课程教学的教师进行长期沟通、协同合作，来设计和实施课程教学及评价。对于各个专业要制订差别化的授课实施计划和教学大纲。即要求大学物理课程的教学大纲须由专业课教师和大学物理教师共同确定，要求制定者必须熟悉该专业的培养计划、该专业所学的全部课程，由此来调整大学物理课在该专业的授课计划，根据专业特点对不同内容体现教学侧重，为后续专业课程的学习做好必要的理论铺垫。

为了协同工作的顺利进行，可建立针对不同专业类别的优秀教学研讨团队，基于OBE教育理念沟通探讨该专业学生的最终学习目标，并将最终学习目标转换成恰当的绩效指标。最终学习目标的确定要充分考虑政府、学校、用人单位、学生、教师和学生家长等相关者的要求与期望。本着为最终学习目标服务的原则，调整教学内容，选择适当的教材，完成教学大纲的制定。这样既可以解决课时缩减而没有办法面面俱到的问题，也可以增强基础课程与专业学习的联系。例如对机械、汽车工程专业，可以安排增加刚体的运动和力的杠杆部分内容的学时，把发动机的工作原理与电磁感应定律相结合;对材料、化工专业，可以安排增加能带结构和量子效应部分内容的学时，把光谱学与光学知识相结合，对现今科学前沿的研究方法进行介绍;对电子、通信技术专业，可以安排增加热学和电磁波的传播部分内容的学时，将常用的家电如冰箱、空调的工作原理与热学知识相结合，将各种信号控制系统与电磁波的知识相结合，等等。这就要求教师一方面要具备专业方面的理论知识，了解学生毕业后所要从事的工作领域和专业方向;另一方面，也需要教师具有相关的实验和实践经验，参与专业的教学实习和生产实习等活动。协同教学需要学校各单位部门相互沟通辅助才能达到较好的效果，从而有效提高教学质量。

基于以上理论，我们尝试建立了针对功能材料专业的教学研讨团队，其人员包括大学物理教师2名、专业课教师3名、学工处管理学生就业人员2名、学生5名及学生家长5名。结合对用人单位及政府政策的相关调研工作，共同探讨并制定了针对我校功能材料专业学生的教学大纲。表1列举了针对功能材料专业学生开设的大学物理课程的部分预期学习产出。

（二）采用研究型教学模式，确定课程实施方案

OBE教育理念特别强调采用研究型教学模式，即能力导向教学模式，强调学生学到什么和能做什么，重视产出与能力，鼓励批判性思考、推理、评论、反馈和行动[3]。

大学扩招让更多的人有机会接受到高等教育，为提高国民基本素质做出了巨大的贡献，但与此同时，在师资增长速度较慢的情况下，对高校的教學工作安排提出了更高的要求。大学物理课程是理工科学生的必修基础课，面对的学生多，师资压力较大，基本都是采用相近专业合班教学。大班教学，学生较多，对教师课堂管理能力要求高，课后作业批改与辅导的压力大。传统教育通常采用教师课堂上按教学大纲和教学进度讲授知识点的灌输型教学模式，强调教师教了什么，重视知识的获得和整理，而与学生的沟通较少，不太关心学生学到了什么，无法实现因材施教、因人施教。该模式对学生的实践创新能力的培养效果十分有限。同时当前高中教育中，有很多地方的学生甚至没有选修物理课程，因此学生物理基础参差不齐，教学效果下降。对优秀的学生和基础较差的学生都没有办法较好的兼顾。因此，基于OBE理念我们可以从以下几个方面尝试对大学物理教学进行改革。

1. 组建学习小组，分层制定教学方案

在本专业既定教学大纲的基础上，教师可通过摸底教学阶段将所在班级的学生按基础分层次组建学习小组[6-8]。对于不同基础层次的学生小组提出相应水平的教学要求，因材施教。组内实行组长负责制，有效利用课前课后时间组织组员对课程内容进行预习复习，并及时与教师沟通组内各组员的学习情况。这样有利于教师准确把握每名学生的学习轨迹，及时把握每个人的基础、目标和学习进程。同时可在阶段性考核后结合学生的近期学习情况和自身要求对分组情况进行一定的调整，以达到对不同层次的学生，按照不同的要求，提供不同的学习机会，让每个学生都能有所收获，加强学习信心。例如将学生根据自身水平分成A、B、C三个层次。对于基础较好的A层次学生，除了一些课程巩固类的教学问题之外，可尝试布置一些开放性的问题，以锻炼学生开拓创新的能力;对于基础中等的B层次学生，可适当提高巩固类的教学问题比例，让其打稳基础，更进一步，为其可以从简单问题的处理迈向复杂问题的处理做好准备;对于基础较差的C层次学生，主要任务在于加强物理概念、规律以及处理问题的方法的训练，逐步提高其独立解决物理问题的意识和能力，为日后的专业课学习打下基础。将学生放置在一起按不同层次进行教学，既可以让各层次的学生能力得到锻炼，也可通过交流展示阶段，让层次暂时较低的学生接触到较高水平的学习目标，开阔视野，对其起到一定的激励作用，有利于提高学生学习的整体水平。但要做到这一点，就要求教师对教学内容有深入地了解，才能将每部分知识点细化为难易程度适当地适合不同层次学生学习地具体任务，对教师合理组织教学活动的能力也有较高的要求。

2. 课堂教学与互联网教学相结合，扩大学习机会

有效利用课堂教学时间。由于课时限制及不同专业的教学侧重点不同，在现有教材中有些章节内容会被打乱重新整合，如何合理使用教材与教学多媒体课件开展教学是非常重要的。（1）教师可在每个章节具体内容教学开始之前，结合教材将该章节中会讲到的知识内容做出一个框架，把其中涉及到的重要物理问题和学习之后需要学生掌握的技能要求提出，便于学生预习。（2）在课程具体内容的教学中，多媒体课件内容要紧密结合教材，深挖教材中值得思考的问题，着重于激发学生提问、思考，引导学生构思拟解决问题或验证原理的初步方案;此外，通过采集多媒体素材及相关演示仪器，充实相关实例，实现全方位、立体化的教学。（3）适当设置课后任务，由学生小组合作讨论完成，主要任务是让学生通过讨论沟通加强对所学知识的进一步理解，并结合课上提出的问题和初步方案而进行资料查阅，拓展认知面，完善初步方案的同时尝试将所学到的处理该问题的原理、方法应用到专业相关的实际问题中，并思考现有方法可能出现的不足及改善措施。

充分利用课后学习时间。OBE强调扩大机会，扩大意味着改进学习内容、学习方式与学习时间等，而非仅仅延长学习时间。为了帮助学生更好地消化吸收课堂内容，可以开展网络辅助教学。（1）在课堂中，通过多媒体技术实现对大学物理教学信息的收集、传输、共享。教师可将教学计划、教学视频等相关资料上传到网络教学平台，对学生实施网络教学，以此弥补传统课堂教学无法解决的教学时数不足等问题，有效拓宽学生课外学习的空间。（2）在网络教学平台上，除了授课内容，还应专门开辟讨论与答疑空间，让学生可以将学习中产生的疑问在线展开讨论，加强交流之外还能及时准确的将学习问题反馈给教师，帮助教师更加明确课后辅导答疑的方向，改进教学。（3）在网络教学平台上，引入一些国内外的大学物理精品课程和一些优秀的大学物理教学短片，如“慕课”与“微课”等。“慕课”与“微课”的引入不仅可以给学生提供聆听高水平专家的授课机会，调动学生积极性，激发学习热情，也可以为教师提供学习机会，开拓视野，提高授课水平，从而提高大学物理课程的教学质量。表2列举了针对功能材料专业学生开设的大学物理课程的部分章节的课程实施方案。

（三）建立多元和梯次的评价标准，持续改进教学

教学考核是教学活动的一个重要环节，在教学中起着导向性作用。OBE的教学评价聚焦在学习成果上，而不是在教学内容以及学习时间、 学习方式上。采用多元和梯次的评价标准，根据每个学生能达到教育要求的程度，进行针对性评价，通过对学生学习状态的明确掌握，为学校和教师改进教学提供参考。传统教育将学生每次学习的结果都累积起来，用平均结果代表最终成果。这样，学生某一次不成功的学习，就会影响其最终成果。OBE聚焦的是学生达成的最终成果，学生某一次不成功的学习，只作为改进教学的依据，不带入其最终成果。成果不仅是学生所知，所了解的内容，还包括能应用于实际的能力，以及可能涉及的价值观或其他情感因素，如团队合作能力等。我们在大学物理课程考核中借鉴了OBE理念的评价规范并结合目前实际开展的情况制定了如表3所示的针对功能材料专业学生开设的大学物理课程的课程学习评价体系。

三、OBE理念下大学物理教学改革成效

我们将基于OBE理念制定的大学物理课程实施方案和评价体系应用于教学实践中，收到了一定的教学效果，主要表现在以下几方面：（1） 学生对课程的认识度有所提高。通过向学生展示每部分课程内容的框架体系、课程内容与自身专业学习的关联性以及学习之后应达到的预期目标，使学生充分了解了本课程对未来职业能力的支撑作用。学生参与学习的主动性有所提高。（2）学习效果有较大提升。首先，学生对课程中涉及到的理论知识掌握程度大幅度提升，并对知识背后的处理物理问题的思维、方法也有所领悟。80%以上的学生可以对考核过程中提出的基本物理问题进行准确的分析、处理，给出最终的结果，并对其中的物理思想进行清晰的阐述。其次，从对实践能力和创新能力的考核结果来看，学生的实践和创新能力也有较好的表现。50%以上的学生可将课程中学到的知识用于日常生活中的具体问题的分析，给出合理的结果。20%的学生还可将视野拓展到对一些科技前沿中的物理问题进行分析，提出一些自己的想法。（3）团队合作能力得到有效锻炼。通过小组讨论与评价体系的改革，让学生认识到了团队合作的重要性。相互讨论既加深了学生对知识内容本身的理解，同时也扩展了小组成员思考问题的角度，学生完成团队任务的参与度得到了提高。总之，在采用研究型教学模式和新的评价体系的基础上，不同层次的学生得到了相应的学习机会，能力都有所提高，最终综合考评成绩全部合格，大大提升了学生继续学习的信心和兴趣。

同时，在实施过程中也暴露出了一些问题：（1）教学内容选择问题。在实践能力和创新能力的培养中，所选定的教学内容与教材基础内容的关联性不够强，难易程度的把握不到位，使得部分同学觉得压力较大，产生了畏难情绪。（2）学生小组讨论过程中教师引导能力问题。在小组讨论的过程中发现有的小组大部分讨论是围绕少数几名同学进行的，能做出独立性发言的只有少数同学。教师在引导讨论方向和及时给予补充和拓展上把握的还不够娴熟。这些问题的出现可能是因为教师对学生自身的发展规律了解的还不够深入，自身对知识的融会贯通能力也有待进一步提升。由此，教学改革需要建设配套的学术支持体系，完善教师的培训和激励机制。

四、结束语

为适应新形势下的教学要求，大学物理教学要做到与时俱进，真正为专业课学习服务，为锻炼学生的实践能力及其日后的职业发展做出实际贡献。OBE以学习成果为导向，倡导教育者协同合作探索新型教学模式，倡导教师主导学生合作学习，以能力培养为目标，强调學生学到什么和能做什么，鼓励批判性思考、推理、评论、反馈和行动。OBE理念下的大学物理改革只是一个探索性的方向，具体在实施过程中会出现的一些新问题，需要广大教育工作者们共同努力去探索改进方案。

参考文献：

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