孫月梅 俞成濤 朱小芹 眭永興 袁麗 胡益豐

摘 ?要：為了使大學物理教學更好地適應新工科建設，我們嘗試將成果導向教育理念（Outcome-based education，OBE）引入到大學物理課程教學改革實踐中。文章研究了基于OBE基本思想對大學物理課程教學進行改革的方案，提出了一系列大學物理課程教學改革的基本措施，并總結了其在課程教學的實施中取得的一些成效。

關鍵詞：成果導向教育理念（OBE）;大學物理;教學改革

中圖分類號：G642 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：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

大學物理是研究物質的基本結構、相互作用和物質普遍運動規(guī)律的學科，是理工科專業(yè)的必修基礎課程。大學物理課程的教學內容、研究和解決問題的思維方法，對培養(yǎng)學生科學的思維能力和探索精神都是非常重要的。2017年以來，為應對新一輪科技革命與產業(yè)變革，支撐服務“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”[1]，并發(fā)布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》。這意味著高等院校需要調整相應的課程從而更加注重學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，大學物理課程的教學改革必然也在其中。當前大學物理教學中存在的主要問題包括：第一，教學課時縮減導致教學內容多限于經典物理學部分，與現代科學技術的發(fā)展不相適應;第二，教學手段與教學形式單一，偏重于教師主導型的課內講授具體知識內容的教學模式，而對學生是否能夠掌握知識內容背后的分析處理問題的方法上重視程度不夠，學生的實踐應用能力不能得到充分的鍛煉;第三，師資有限導致相近專業(yè)合班教學，不同專業(yè)同一考核方式“一刀切”，評價手段單一，致使基礎較好與基礎較差的學生都不能得到相應的學習機會[2]。因此，為適應新工科的建設及現代科技的發(fā)展需求，引入新的教育理念對大學物理課程進行教學改革十分必要且勢在必行。成果導向教育理念（Outcome-based education，OBE）是20世紀90年代發(fā)展起來的一種目標導向的教育模式[3-5]。該模式以學生學習產出為導向，代表了目前國際工程教育領域的主流思想，也是教學改革的前沿方向。如何將OBE理念融入于大學物理教學改革中，對于培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，深化高校教育綜合改革具有重要的意義。

一、OBE教育理念與大學物理教學目標

OBE教育模式要求教育者先規(guī)劃學生畢業(yè)時應達到的能力和水平要求，然后以這些預期目標為導向設計適宜的教育活動來保證學生達到要求。實施OBE教育模式主要分四個步驟：定義學習產出、實現學習產出、評估學習產出、總結和改進學習產出。它要求學生能通過可鍛煉其思考、質疑、研究、決定和呈現能力的任務。例如讓學生提出任務建議、完成策劃方案、組織開展研究和進行總結陳述報告等。從而培養(yǎng)出學生的創(chuàng)造性思維、分析和綜合信息等實踐能力。根據OBE教育理念及其實施過程，每個專業(yè)都需要根據國家和社會發(fā)展、行業(yè)產業(yè)發(fā)展、學校定位及發(fā)展、學生個人發(fā)展等的需求來確定專業(yè)的“培養(yǎng)目標”。

大學物理是一門核心基礎課，按內容可分為力學、熱學、光學、電磁學、近代物理等，按教學方式可分為理論教學與實驗教學。教學內容與各行各業(yè)息息相關。其課程中涉及到的物理思想，定律、定理，問題的處理方法，物理常量的測量等形成了完備的理論體系，對學生實踐能力的培養(yǎng)具有重要的作用。大學物理教學的目標，一方面是為學生打好必要的物理學基礎，另一方面是培養(yǎng)學生學習科學的思維和研究問題的方法，從而為學生從事專業(yè)學習打下基礎。這與OBE教育理念是相通的。因此以OBE教育理念為基礎來尋求并設計大學物理課程的教學改革方案將是一個具有重要意義的有效途徑。

二、OBE理念下的大學物理教學改革探索

（一）協同制定教學大綱，確定學習成果

大學物理作為自然科學的基礎，各理工科專業(yè)的專業(yè)知識中都要涉及到物理學相關內容，且不同專業(yè)所需物理知識的側重點各不相同，如果學生沒有良好的物理基礎，則會在專業(yè)課程的學習中遇到困難。傳統(tǒng)教育將教學單元分為一個個孤立的課程教學，承擔每門課程教學任務的教師獨立開展教學工作，很少顧及不同課程教學之間的協同效應。OBE強調教學的協同性，為了讓學生在畢業(yè)時能夠達到最終培養(yǎng)目標，要求每一名承擔課程教學的教師進行長期溝通、協同合作，來設計和實施課程教學及評價。對于各個專業(yè)要制訂差別化的授課實施計劃和教學大綱。即要求大學物理課程的教學大綱須由專業(yè)課教師和大學物理教師共同確定，要求制定者必須熟悉該專業(yè)的培養(yǎng)計劃、該專業(yè)所學的全部課程，由此來調整大學物理課在該專業(yè)的授課計劃，根據專業(yè)特點對不同內容體現教學側重，為后續(xù)專業(yè)課程的學習做好必要的理論鋪墊。

為了協同工作的順利進行，可建立針對不同專業(yè)類別的優(yōu)秀教學研討團隊，基于OBE教育理念溝通探討該專業(yè)學生的最終學習目標，并將最終學習目標轉換成恰當的績效指標。最終學習目標的確定要充分考慮政府、學校、用人單位、學生、教師和學生家長等相關者的要求與期望。本著為最終學習目標服務的原則，調整教學內容，選擇適當的教材，完成教學大綱的制定。這樣既可以解決課時縮減而沒有辦法面面俱到的問題，也可以增強基礎課程與專業(yè)學習的聯系。例如對機械、汽車工程專業(yè)，可以安排增加剛體的運動和力的杠桿部分內容的學時，把發(fā)動機的工作原理與電磁感應定律相結合;對材料、化工專業(yè)，可以安排增加能帶結構和量子效應部分內容的學時，把光譜學與光學知識相結合，對現今科學前沿的研究方法進行介紹;對電子、通信技術專業(yè)，可以安排增加熱學和電磁波的傳播部分內容的學時，將常用的家電如冰箱、空調的工作原理與熱學知識相結合，將各種信號控制系統(tǒng)與電磁波的知識相結合，等等。這就要求教師一方面要具備專業(yè)方面的理論知識，了解學生畢業(yè)后所要從事的工作領域和專業(yè)方向;另一方面，也需要教師具有相關的實驗和實踐經驗，參與專業(yè)的教學實習和生產實習等活動。協同教學需要學校各單位部門相互溝通輔助才能達到較好的效果，從而有效提高教學質量。

基于以上理論，我們嘗試建立了針對功能材料專業(yè)的教學研討團隊，其人員包括大學物理教師2名、專業(yè)課教師3名、學工處管理學生就業(yè)人員2名、學生5名及學生家長5名。結合對用人單位及政府政策的相關調研工作，共同探討并制定了針對我校功能材料專業(yè)學生的教學大綱。表1列舉了針對功能材料專業(yè)學生開設的大學物理課程的部分預期學習產出。

（二）采用研究型教學模式，確定課程實施方案

OBE教育理念特別強調采用研究型教學模式，即能力導向教學模式，強調學生學到什么和能做什么，重視產出與能力，鼓勵批判性思考、推理、評論、反饋和行動[3]。

大學擴招讓更多的人有機會接受到高等教育，為提高國民基本素質做出了巨大的貢獻，但與此同時，在師資增長速度較慢的情況下，對高校的教學工作安排提出了更高的要求。大學物理課程是理工科學生的必修基礎課，面對的學生多，師資壓力較大，基本都是采用相近專業(yè)合班教學。大班教學，學生較多，對教師課堂管理能力要求高，課后作業(yè)批改與輔導的壓力大。傳統(tǒng)教育通常采用教師課堂上按教學大綱和教學進度講授知識點的灌輸型教學模式，強調教師教了什么，重視知識的獲得和整理，而與學生的溝通較少，不太關心學生學到了什么，無法實現因材施教、因人施教。該模式對學生的實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)效果十分有限。同時當前高中教育中，有很多地方的學生甚至沒有選修物理課程，因此學生物理基礎參差不齊，教學效果下降。對優(yōu)秀的學生和基礎較差的學生都沒有辦法較好的兼顧。因此，基于OBE理念我們可以從以下幾個方面嘗試對大學物理教學進行改革。

1. 組建學習小組，分層制定教學方案

在本專業(yè)既定教學大綱的基礎上，教師可通過摸底教學階段將所在班級的學生按基礎分層次組建學習小組[6-8]。對于不同基礎層次的學生小組提出相應水平的教學要求，因材施教。組內實行組長負責制，有效利用課前課后時間組織組員對課程內容進行預習復習，并及時與教師溝通組內各組員的學習情況。這樣有利于教師準確把握每名學生的學習軌跡，及時把握每個人的基礎、目標和學習進程。同時可在階段性考核后結合學生的近期學習情況和自身要求對分組情況進行一定的調整，以達到對不同層次的學生，按照不同的要求，提供不同的學習機會，讓每個學生都能有所收獲，加強學習信心。例如將學生根據自身水平分成A、B、C三個層次。對于基礎較好的A層次學生，除了一些課程鞏固類的教學問題之外，可嘗試布置一些開放性的問題，以鍛煉學生開拓創(chuàng)新的能力;對于基礎中等的B層次學生，可適當提高鞏固類的教學問題比例，讓其打穩(wěn)基礎，更進一步，為其可以從簡單問題的處理邁向復雜問題的處理做好準備;對于基礎較差的C層次學生，主要任務在于加強物理概念、規(guī)律以及處理問題的方法的訓練，逐步提高其獨立解決物理問題的意識和能力，為日后的專業(yè)課學習打下基礎。將學生放置在一起按不同層次進行教學，既可以讓各層次的學生能力得到鍛煉，也可通過交流展示階段，讓層次暫時較低的學生接觸到較高水平的學習目標，開闊視野，對其起到一定的激勵作用，有利于提高學生學習的整體水平。但要做到這一點，就要求教師對教學內容有深入地了解，才能將每部分知識點細化為難易程度適當地適合不同層次學生學習地具體任務，對教師合理組織教學活動的能力也有較高的要求。

2. 課堂教學與互聯網教學相結合，擴大學習機會

有效利用課堂教學時間。由于課時限制及不同專業(yè)的教學側重點不同，在現有教材中有些章節(jié)內容會被打亂重新整合，如何合理使用教材與教學多媒體課件開展教學是非常重要的。（1）教師可在每個章節(jié)具體內容教學開始之前，結合教材將該章節(jié)中會講到的知識內容做出一個框架，把其中涉及到的重要物理問題和學習之后需要學生掌握的技能要求提出，便于學生預習。（2）在課程具體內容的教學中，多媒體課件內容要緊密結合教材，深挖教材中值得思考的問題，著重于激發(fā)學生提問、思考，引導學生構思擬解決問題或驗證原理的初步方案;此外，通過采集多媒體素材及相關演示儀器，充實相關實例，實現全方位、立體化的教學。（3）適當設置課后任務，由學生小組合作討論完成，主要任務是讓學生通過討論溝通加強對所學知識的進一步理解，并結合課上提出的問題和初步方案而進行資料查閱，拓展認知面，完善初步方案的同時嘗試將所學到的處理該問題的原理、方法應用到專業(yè)相關的實際問題中，并思考現有方法可能出現的不足及改善措施。

充分利用課后學習時間。OBE強調擴大機會，擴大意味著改進學習內容、學習方式與學習時間等，而非僅僅延長學習時間。為了幫助學生更好地消化吸收課堂內容，可以開展網絡輔助教學。（1）在課堂中，通過多媒體技術實現對大學物理教學信息的收集、傳輸、共享。教師可將教學計劃、教學視頻等相關資料上傳到網絡教學平臺，對學生實施網絡教學，以此彌補傳統(tǒng)課堂教學無法解決的教學時數不足等問題，有效拓寬學生課外學習的空間。（2）在網絡教學平臺上，除了授課內容，還應專門開辟討論與答疑空間，讓學生可以將學習中產生的疑問在線展開討論，加強交流之外還能及時準確的將學習問題反饋給教師，幫助教師更加明確課后輔導答疑的方向，改進教學。（3）在網絡教學平臺上，引入一些國內外的大學物理精品課程和一些優(yōu)秀的大學物理教學短片，如“慕課”與“微課”等?！澳秸n”與“微課”的引入不僅可以給學生提供聆聽高水平專家的授課機會，調動學生積極性，激發(fā)學習熱情，也可以為教師提供學習機會，開拓視野，提高授課水平，從而提高大學物理課程的教學質量。表2列舉了針對功能材料專業(yè)學生開設的大學物理課程的部分章節(jié)的課程實施方案。

（三）建立多元和梯次的評價標準，持續(xù)改進教學

教學考核是教學活動的一個重要環(huán)節(jié)，在教學中起著導向性作用。OBE的教學評價聚焦在學習成果上，而不是在教學內容以及學習時間、 學習方式上。采用多元和梯次的評價標準，根據每個學生能達到教育要求的程度，進行針對性評價，通過對學生學習狀態(tài)的明確掌握，為學校和教師改進教學提供參考。傳統(tǒng)教育將學生每次學習的結果都累積起來，用平均結果代表最終成果。這樣，學生某一次不成功的學習，就會影響其最終成果。OBE聚焦的是學生達成的最終成果，學生某一次不成功的學習，只作為改進教學的依據，不帶入其最終成果。成果不僅是學生所知，所了解的內容，還包括能應用于實際的能力，以及可能涉及的價值觀或其他情感因素，如團隊合作能力等。我們在大學物理課程考核中借鑒了OBE理念的評價規(guī)范并結合目前實際開展的情況制定了如表3所示的針對功能材料專業(yè)學生開設的大學物理課程的課程學習評價體系。

三、OBE理念下大學物理教學改革成效

我們將基于OBE理念制定的大學物理課程實施方案和評價體系應用于教學實踐中，收到了一定的教學效果，主要表現在以下幾方面：（1） 學生對課程的認識度有所提高。通過向學生展示每部分課程內容的框架體系、課程內容與自身專業(yè)學習的關聯性以及學習之后應達到的預期目標，使學生充分了解了本課程對未來職業(yè)能力的支撐作用。學生參與學習的主動性有所提高。（2）學習效果有較大提升。首先，學生對課程中涉及到的理論知識掌握程度大幅度提升，并對知識背后的處理物理問題的思維、方法也有所領悟。80%以上的學生可以對考核過程中提出的基本物理問題進行準確的分析、處理，給出最終的結果，并對其中的物理思想進行清晰的闡述。其次，從對實踐能力和創(chuàng)新能力的考核結果來看，學生的實踐和創(chuàng)新能力也有較好的表現。50%以上的學生可將課程中學到的知識用于日常生活中的具體問題的分析，給出合理的結果。20%的學生還可將視野拓展到對一些科技前沿中的物理問題進行分析，提出一些自己的想法。（3）團隊合作能力得到有效鍛煉。通過小組討論與評價體系的改革，讓學生認識到了團隊合作的重要性。相互討論既加深了學生對知識內容本身的理解，同時也擴展了小組成員思考問題的角度，學生完成團隊任務的參與度得到了提高?？傊诓捎醚芯啃徒虒W模式和新的評價體系的基礎上，不同層次的學生得到了相應的學習機會，能力都有所提高，最終綜合考評成績全部合格，大大提升了學生繼續(xù)學習的信心和興趣。

同時，在實施過程中也暴露出了一些問題：（1）教學內容選擇問題。在實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，所選定的教學內容與教材基礎內容的關聯性不夠強，難易程度的把握不到位，使得部分同學覺得壓力較大，產生了畏難情緒。（2）學生小組討論過程中教師引導能力問題。在小組討論的過程中發(fā)現有的小組大部分討論是圍繞少數幾名同學進行的，能做出獨立性發(fā)言的只有少數同學。教師在引導討論方向和及時給予補充和拓展上把握的還不夠嫻熟。這些問題的出現可能是因為教師對學生自身的發(fā)展規(guī)律了解的還不夠深入，自身對知識的融會貫通能力也有待進一步提升。由此，教學改革需要建設配套的學術支持體系，完善教師的培訓和激勵機制。

四、結束語

為適應新形勢下的教學要求，大學物理教學要做到與時俱進，真正為專業(yè)課學習服務，為鍛煉學生的實踐能力及其日后的職業(yè)發(fā)展做出實際貢獻。OBE以學習成果為導向，倡導教育者協同合作探索新型教學模式，倡導教師主導學生合作學習，以能力培養(yǎng)為目標，強調學生學到什么和能做什么，鼓勵批判性思考、推理、評論、反饋和行動。OBE理念下的大學物理改革只是一個探索性的方向，具體在實施過程中會出現的一些新問題，需要廣大教育工作者們共同努力去探索改進方案。

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