基于OBE理念的专业课程教学改革与实践

-以《无机非金属材料工学》为例

         郭启龙, 魏相君, 曹万智, 王  璟, 王秀芳 

(西北民族大学 土木工程学院，甘肃 兰州 730124)

［摘  要］为响应工程认证对学生终身学习能力的培养，改善学生在教学过程中学习兴趣不高、参与度低的情况。本文首先根据调查问卷分析了当前《无机非金属材料工学》课程存在的主要问题，在OBE教育理念指导下，对课程进行了教学大纲、教学内容、教学模式、学习成果评价四个方面的改革，优化整合课程内容，以学生为中心，丰富学生的学习方式，激发学生的学习热情，引导学生自主学习，重视过程性成果的评价与考核，促使课程目标达成度稳步提升，实现与工程认证需求相符合。

［关键词］OBE理念；无机金属材料工学；教学改革

［基金项目］2019年西北民族大学教育教学改革研究项目-“互联网+”时代基于OBE理念的专业课程互动式、翻转式教学改革—以《无机非金属材料工学》为例（2019XJJG-45）；2020年甘肃省高等教育教学成果培育项目-“互联网+”时代基于OBE理念的专业课程互动式、翻转式教学改革—以《无机非金属材料工学》为例（2020GSJXCGPY-03）；2019年西北民族大学教育教学改革研究项目-无机非金属材料工程专业校企联合培养模式的探索与实践（2019XJJG-43）。

［作者简介］郭启龙，（1986-），男，甘肃徽县人，博士，西北民族大学土木工程学院，副教授，研究方向：陶瓷增韧、固体废弃物资源化利用。

［中图分类号］ V254.2 ［文献标识码］ A

OBE，即成果导向教育，围绕以学生获得的学习成果为导向的教学理念，在教学过程中摒弃过去以教师和课本为主体，更加关注学生的学习过程和学习成果，培养学生主动学习的能力，并不断地在反馈中形成可持续改进的机制^[1-4]。要实现以成果为导向的教育模式，需要建立以学为中心的教学体制，这样就要求教师不断创新，拓展思路，改革教学方式，向以学为中心的教学课堂转变，改变教学评价，充分调动学生学习的积极性，注重培养学生解决复杂工程问题的能力。

1. 基于OBE理念的课程调查与教学现状分析

开课前，根据教学改革所涉及的内容设计问卷，基于雨课堂平台完成本次调查问卷，共有55位同学完成，占上课人数的90%。根据调查问卷统计数据及近几年的授课经验，总结了本课程教学过程中存在的问题。

（1）大部分学生的学习习惯不好，超过50%学生不能做到课前预习和课后复习，课后作业不能高质量独立完成，有部分学生直接抄同学或网上的答案，达不到学习要求。

（2）大部分学生认为课堂互动对于学习效果较好，但教学方式只是单一地对学生进行“知识的灌输”，课堂教学内容相对单一枯燥，缺乏最新的相关发展动态；学生普遍反映整体课堂互动交流较少，与老师的交流途径太少。

（3）大部分学生对翻转课堂的教学模式并不了解，但是期待“自主学习、合作交流、小组展示”的课堂教学方式，增加课堂的趣味性，激发学习积极性。

（4）考核方式过于单一，学生在考试前只复习课堂上经常讲解的难点或重点，即可通过考试甚至获得高分，这就造成大部分有用的内容平时根本不会去学习和了解，考前突击、考后忘记的不良学习氛围，不能真实地反映学生的学习效果，也不利于教师随时掌握学生的学习情况。

因此，为了提升学生主动学习的积极性，改善教学效果，在本课程教改中引入OBE理念，在课堂教学中以学生为中心，以产出为导向，增加反馈机制，培养学生思考和解决问题的能力，最终实现以成果为导向的教学模式改革。

2. 基于OBE理念的课程改革措施与实践

2.1 教学大纲的修改

本校无机非金属工程专业立足于民族地区和工程一线发展需求，旨在培养具有不断适应社会经济和专业发展的应用型专业人才，培养的学生大多在无机非金属材料领域发展，特别是在建筑材料领域从事生产经营、质量检测、科研开发、工程应用和生产管理等工作，因此看重学生的理论联系实际，分析、解决复杂工程问题的能力。

基于上述对学生能力培养的要求及工程教育专业认证标准重新修订本课程教学大纲。除了包涵既往教学大纲的项目外，依据课程对毕业要求的支撑，重新确立了本课程的教学目标，明确了本课程支撑哪些毕业要求并简述拟达到的特定教学目标。通过本课程的学习，使学生能够掌握无机非金属材料的基本概念、基本理论、组成设计与制备原理、生产过程及其共性与个性、结构与性能，系统构建无机非金属材料工艺知识体系，具备能够完成新材料、新技术和新设备设计工作能力的应用型专业人才。

本课程以林宗寿等人编写的《无机非金属材料工学》的教材为基础，删减和重组了某些章节内容，重构课程结构，在原教学大纲基础上按章节、知识点进行了修订，优化整合授课内容，增加了实际工程案例讲解和分析讨论环节，基于OBE理念，还特别增设了学生自学讲解环节，实现以学生为中心、以成果为导向，最终获得终身学习的能力。

2.2 课堂教学模式改革

第一、整合教学内容、优化教学环节。我校该专业的毕业生大部分在中建、中铁、中交、建材制造及检测等单位就业，从事建筑材料及制品、建筑功能材料等的制备、实验检测及质量控制、技术管理的毕业生占本专业毕业生总数的70%以上。因此，教学过程中筛选了与土木工程、建材制造等领域相关的工程案例，对实际工程案例的剖析过程不仅促进学生对基本理论的理解，而且让学生掌握了所讲授的内容在工程实践中的应用，做到理论联系实际，从而激发学生的学习兴趣，提高课堂教学质量。

随着科学技术的迅速发展和产业结构的调整，本课程内容要紧跟新材料、新工艺和新技术的发展步伐，优化课程内容，则需要把目前最新技术、方法和学科前沿动态以及教师研究的科研成果，有机地融入本课程的授课内容中，拓宽了教学内容。例如，将再生骨料混凝土、机制砂混凝土、新型胶凝材料、高温结构陶瓷和功能梯度材料等新型材料的制备原理和生产技术、性能特点等引入到课程教学，不仅提高学生学习兴趣、拓宽知识面，而且为学生今后深造和就业打下基础。

传统无机非金属材料生产过程中能源消耗高、环境污染严重等问题，为此，在教学内容上增加了大气污染与防治、工业废渣综合利用、绿色建材生产及新型球磨工艺等，通过工程案例讲解、学生课前自学和PPT汇报等形式，让学生认识到生产工艺水平直接影响污染物的排放，利用现代化技术手段如何更好地降低和治理环境污染等，培养学生具有能源和资源、环境保护和人类命运共同体意识，真正认识到“青山绿水就是金山银山”的道理。

第二、以学生为中心、优化教学方法。根据学生的自主学习情况和课前任务完成情况，在教学过程中，采用翻转课堂、头脑风暴和分组讨论等多种教学模式。通过学生自学汇报、交流讨论和案例分析等具体情况，掌握学生容易出错的地方并针对性的进行讲解。比如，在学习“粉粒体的制备”这一章时，课前布置了有关的学习内容，如：粉体制备决定粉体的显微结构，如：形状、粒度、粒度分布、比表面积等性质？那么要采用什么工艺和技术呢？会选择什么样的设备？请结合这一主题，任意选择某一工艺过程详细介绍。每个学习小组通过讨论确定何种粉粒体制备工艺，由组长分配任务，每位同学各自查阅资料，最终讨论汇总形成PPT演讲文稿；教师利用网络平台（QQ、微信等）和课外时间给予必要的辅导。在课堂上，每个小组根据自己的准备内容轮流进行讲解，每组由一位学生主讲，同组其他同学补充，每组分享结束后，其他同学可以提问，由分享组同学作答；最后教师根据学生的讲解进行点评和补充。通过PPT讲解、分组讨论培养学生的团队协作精神，沟通交流能力，增加了学习主动性和积极性。

此外，在课堂上开展了“头脑风暴”活动，事先不告诉学生活动的内容。活动以学习小组为单位，组长负责全组讨论交流活动，另设记录员1名负责讨论时记录内容，最后经过全组成员的交流讨论形成最终的分享文稿；每小组推荐一位发言人，将该小组汇总的内容分享给大家；分享结束后，各小组根据分享内容进行交流互动，各抒己见，最后教师对分享的重点内容进行讲解。例如，在学习“水泥”这一章节时，开展了一次以“如何提高水泥的质量、产量，和降低水泥生产的能耗？”为主题的头脑风暴活动，通过本次活动使教师了解学生的知识掌握情况，学生检验了自我的学习效果，同时做到了理论联系实际，使学习过程不再枯燥，培养学生的团队合作意识和自主学习能力。

第三、利用现代化网络工具，加强师生交流沟通。在教学过程中，建立了课程讨论QQ群，除了发布课程内容相关的通知消息外，还利用讨论群随时随地回答学生的提问，使得交流不受时间空间限制。在实施过程中发现，线上交流拉进老师与学生的距离，使得师生间的交流更加便捷，学生随时随地提问问题，老师也能够及时给予解答，而且那些课堂上比较沉默的学生也会积极参与到问题的讨论中。

本课程的课后作业通过雨课堂发布，学生也在雨课堂提交，教师在批改时不受时间空间的限制，而且能针对性的指出每位学生的错误，并提出修改意见。此外，雨课堂还可以布置客观类型（选择题、填空题等）的作业，系统自动批改，标准答案随即给出，有利于学生发现问题并纠正错误。学生提交作业时若遇到不会的或不懂的，可以标注出来或在留言区说明，教师可以及时掌握，并在留言区或作业批改中给予讲解，这样增加了师生间交流互动方式，改变了传统提交纸质作业批改反馈慢的问题，调动了学习主动性和兴趣。

2.3 优化评价体系

在本课程中，采取了过程性考核方式对学生的学习效果进行多角度考察和督促，根据学生在不同方面的表现给予评价，形成强调过程的课程学习考核激励模式，调动学生对学习过程的参与热情，改变了全靠考前突击的不良学习氛围，也有利于教师在教学过程中随时掌握学生的学习情况。因此，本课程的考核方式采取了平时成绩占40 %和期末闭卷考试占60 %相结合的评价方式。其中，平时成绩的评定依据主要以出勤率、课堂表现、课后作业、PPT汇报、“头脑风暴”表现，课程小论文等给出，每个平时成绩的评分依据占有不同的比例，从而体现每个同学的平时成绩。

期末闭卷部分考试内容，以“教学大纲”为准绳，考核学生对基本理论知识的掌握、理解、应用和综合能力，强调以应用为目的，以能力为重点，因此，本课程期末考试试卷，除了以基本概念、工艺原理和性能的题型外，还增加了主观题的数量并以实践案例为导向，主要考查学生综合运用知识的能力，例如，节能减排和应对气候变化已经成为我国当前经济社会发展的一项重要而紧迫的任务，试从水泥角度介绍你的认识或提出你的设想等，由此可综合反映学生对所学知识的掌握情况，运用知识的能力以及发散思维能力，解决复杂工程问题的能力，改变了传统考试通过死记硬背就可以达到很好的效果。

3. 教学改革活动实施效果调查与分析

本课程以授课学生为调查对象，根据一个学期（54学时）的教学实践，通过雨课堂发布调查问卷，调研学生对OBE理念的教学改革的满意度及评价。从调研结果中得知，66%的学生对于OBE理念的教学改革比较满意，71%的学生认为教学改革有助于提升学习主动性，78%的学生认为教学改革有助于专业知识的学习，73%的学生认为教学改革有助于课前预习，说明基于OBE理念的翻转课堂和课堂讨论等教学方式得到多数学生的认可。

85%的学生认为教学改革能够增强课堂互动交流，说明翻转课堂和“头脑风暴”等形式的教学改革对于活跃课堂气氛和促进课堂效果具有重要作用。71%的学生认为教学改革更有利于基础知识的深入掌握，61%的学生认为教学改革有助于增加学生合作学习能力，66%的学生认为教学改革后学习效果较好，66%的学生认为教学改革提高了学生自身的能力和素养，说明教学改革能够培养学生分析和解决问题的能力，充分调动学生的主观能动性和创造性，也提高了学生的团队协作精神。此外，学生也给出了一些评价，如本课程给我们带来了很独特的体验，激发了我们自主学习的能力，并且积极性都很高，交流讨论的声音多了，说闲话的声音小了，上课注意力更加集中；汇报PPT可以锻炼每个同学，提高了自身的表达能力，给了我们很好的锻炼机会，提高了交流沟通能力，明白了团队协作的重要性，增加了集体荣誉感和自我成就感；有助于做到预习，巩固知识，加深对专业知识的掌握等。

但同时，调查发现约30%左右的学生认为教学改革满意度、提升学习兴趣和增加学习主动性效果一般，对于团队协作能力、学习效果和能力素养的提高仍有超过30%的学生认为效果一般，尤其是40%学生认为教学改革促进学生积极参与到课堂讨论中的效果一般，说明基于OBE理念的教学改革在这些方面还需要进行探索改进。此外，学生对于教学改革也提出了一些建议和意见，如小组内分工不明确，有些人不积极参与；建议以个人为单位开展，更加调动学生的积极性；多增加一些课本外的知识等，对于我们进一步探索基于OBE理念的教学改革具有重要的参考意义。

4. 结束语

以OBE理念为导向，分析《无机非金属材料工学》教学的现状及存在的问题，对课程进行了综合改革，修订教学大纲，优化整合课程内容，创新完善教学方式，改善细化考核评价，使学生掌握了无机非金属材料生产过程原理、生产原料、工艺、设备及材料性质等，构建了无机非金属材料在合成-制备-加工-使用过程中的相互关系，充分调动了学生的学习积极性和兴趣，增加了学生的课程参与度，加强了师生交流互动，学习效果得到了显著改进，达到了教学大纲设定的教学目标，实现教学的可持续发展。

[参考文献]

[1] 李志义, 朱泓, 刘志军, 等. 用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J]. 高等工程教育研究, 2014, (2): 29-35.

[2] 宋晓岚, 金胜明, 许向阳, 等. 基于OBE 理念的“无机材料科学基础”课程教学设计与课堂文化建设[J]. 创新与创业教育,  2018,  (4): 87-92.

[3] 刘长海, 杨燕, 陈智栋. 基于OBE 教育理念的材料科学基础课程教学改革探究[J]. 教育教学论坛, 2018, (22):116-117.

[4] 郭启龙, 魏相君, 曹万智, 等. 基于翻转课堂的《无机非金属材料工学》课程教学改革与实践[J]. 西北民族大学学报（自然科学版）,  2020,  (120): 80-84.

Teaching reform and practice of “Inorganic Nonmetallic Materials Technology” based on OBE idea

GUO Qi-long, WEI Xiang-jun, CAO Wan-zhi, WANG Hong-zhen, WANG Jing, WANG Xiu-fang

（School of Civil Engineering Northwest Minzu University, Gansu 730124, China）

Abstract: In order to respond to the cultivation of students' lifelong learning ability by engineering certification, the situation of low learning interest and low participation of students in the teaching process can be improved. This paper firstly analyzes the current main issues existing in the class of the inorganic non-metallic materials engineering according to the questionnaire. Under the conduction of the OBE's idea, four aspects including course syllabus, teaching content, teaching mode, learning achievement evaluation are reformed. The course contents are optimized the integrated. Focusing on students, it is to enrich students' learning methods, stimulate their enthusiasm for learning, and guide students to learn independently. Furthermore, it is to recognize the evaluation and assessment of process results, gradually realize the steady improvement of the degree of achievement of the course objectives, and achieve compliance with the requirements of engineering certification.

Key words: OBE idea; Inorganic nonmetallic materials technology; Teaching reform