新工科背景下基于OBE理念的材料制备新技术翻转课堂教学设计研究

姬帅 李勇 刘忠军

摘  要 为了提高材料制备新技术这门课程的教学质量，提升学生在课堂上的学习主观能动性，实践基于OBE理念的翻转课堂教学模式。该教学模式端正了学生的学习态度，激发了学生的自主学习与深度学习，树立了学生的学习自信，同时提升了教师的课堂组织能力和专业素质，对金属材料工程专业开展教学创新改革具有借鉴作用。

关键词 OBE理念;材料制备新技术;翻转课堂;教学设计;教学改革;自主学习;深度学习

中图分类号：G642    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）24-0131-04

Research on Flipped Classroom Teaching Design of New Mate-rial Preparation Technology based on OBE Theory in New Engi-neering Backgroud//JI Shuai， LI Yong， LIU Zhongjun

Abstract In order to improve the teaching quality of new material preparation technology and promoting students participation in class.Based on OBE theory， flipped classroom teaching mode was carried on， which the way to stimulate the students autonomous learning， correct the students learning attitude， inspire the students depth learning， set up the students learning confidence， and also enhance the classroom organization ability and the professional quality for the teacher. This teaching model could be a reference for the major of metal materials engineering on the innovation of teaching reform.

Key words outcome-based education theory; new technology of materials preparation; flipped classroom; teaching design; teaching  reform; autonomous learning; depth learning

1 前言

在新工科背景下的工程教育专业认证精神的指引下，越来越多的工科专业的教育管理者和教育工作者更加重视教育信息现代化方面的工作。翻转课堂这一相对崭新的授课方式改变了传统的授课模式，让教学核心由教师转变成学生，迎合了工程教育专业认证的OBE理念，同时为课堂教学改革提供了一种可参考的方式[1]。西安石油大学材料学院的金属材料工程专业正在申请工程教育专业认证，在“以学生为中心”为核心的OBE理念指引下，材料制备新技术课程翻转课堂的积极运行，符合当前教学改革的大趋势，是该专业课程进行教学模式改革的试点之一。

2 研究基础理论

OBE理念  OBE（Outcome-based Education）理念即作成果产出导向教育理念，突出以学生为中心，在实践环节始终贯彻“以学生为中心”，同时注重教育组织过程中的所有细节，以成果产出为导向，及时收集学生的反馈，以持续改进为保障，让学生在完成学习过程后都能取得合格的学习成果。OBE理念的内涵可以概括为以下几个方面[2-6]。

1）OBE理念强调每位学生都能通过学习获得能力上的提升，即所有学生都能在学习上获得成功，进而现阶段相对成功的学习成果会促进下一阶段的学习。

2）OBE理念突出个性化评价，根据每个学生的个体差异和目标追求，制定个性化的评价等级，从而准确掌握学生的学习状态，对教学进行及时改进。

3）OBE理念彰显精熟内容，教学评价应以每位学生均能精熟内容为前提，不唯一区别于学生的能力差异与高低;及时给每位学生提供适宜的学习机会，他们都能达成预期的学习成果。

4）OBE理念强调绩效责任，学校比学生更应该为学习成效承担责任，并且需要提供具体的评价及改进的依据与措施。

5）OBE理念重在能力本位，教育应当提升学生适应未来生存或生活的能力，教育目标應列出具体的核心能力，每一个核心能力应具有明确的要求，每个要求应具有详细的课程目标对应。

翻转课堂  翻转课堂（Flipped Classroom or Inverted

Classroom），通常也称作颠倒课堂，是指重新调整课堂内的时间分布和课堂外的内容分布，通过角色转换将学习的主动权和决定权由授课教师转移到学生的一种崭新的授课方式。在翻转课堂教学模式下，利用课堂内的有限时间，学生能够更加高效地专注于设定项目的学习，从而获得更深层次的理解，进而提升学习效率、提高自身能力;教师不再占用课堂的宝贵时间来单纯地讲授知识信息，这些信息在课前阶段需要学生主动完成自主学习。学生可以通过观看视频、阅读电子书或文献、自学课件等方式完成，还能与别的学生进行讨论交流，能灵活查阅个人所需要的材料[7-9]。教师也能有更多的时间与每个学生进行联系，持续对学生进行交流和追踪，对学生的学习状态进行实时掌握。这样交流的内容更加具体，不仅提高了交流效率，能够针对性地提高学生的学习效率，而且有助于教学相长。

如今的互联网时代，最有效的学习方法是学会寻找答案的资源，同时对信息进行筛选与整合，而不仅仅只对信息停留在背诵、记忆、理解和运用的阶段。现在的学习过程起源于对信息的筛选，应该先去评价和分析，最后再进行针对性记忆与理解。而教学过程也不应该只是对知识信息的背诵、记忆和理解，而是应该让学生把更多的时间和精力投入到完成相对更加复杂的认知型任务上。经历了这个过程，深度学习才会发生，而发生深度学习后，学生才能有效提高自身的能力。

翻转课堂就是这样一种新的学习形式，它通过现代信息存储和播放形式，把相关教学内容的传授进行筛选和压缩，让学生在课堂之外根据自身的个性化提前进行学习，然后把课堂的有限时间充分用来给学生做更多的讨论和交流，以此来检验自学的效果和通过团队协作来解决更难的问题，进而让学生进入深度学习阶段，通过完成深度学习来提高自身的能力。通过翻转课堂模式的教学，可以让大部分学生积极主动参与课堂的互动学习，教师则有了更多的空间和时间对学生加以了解，可以更加有针对性地辅导和帮助学生成为更好的学习者。

3 基于OBE理念的翻转课堂教学设计：以材料制备新技术课程为例

实施材料制备新技术课程教学模式改革，在金属材料工程专业培养方案与教学大纲要求的基础上针对该课程的特点并充分发挥OBE理念和结合翻转课堂的优势，加强与学生的沟通，并对日常的教学过程及环节进行细化，把每一学时的授课内容进行阶段性划分，充分调动学生的主观能动性，具体体现在课前认知学习、课上互动学习和课后深度学习三个不同的阶段。基于专业教育工程认证的OBE理念，就是以学生为中心，以解决问题为目的，以成果为导向，努力实现学生知识自我构筑系统化的教学目标，提升学生的自主学习能力和自我管理能力，通过完成学习目标，最终提高学生的综合能力。基于OBE理念的翻转课堂教学设计流程如图1所示。

课前认知学习阶段  以材料制备新技术课程中的“快速凝固技术”为例，以教学大纲为依据，针对该章节的学时分配，教师指出该章节的学习重点、难点、教学内容及要求，如表1所示。同时，教师在课前需要制作紧扣教学目标的教学视频、教学课件等学习资料，并提出明确的学习任务;学生在自学视频或课件之后，需要完成教师布置的课前任务。课前任务要充分考虑不同程度学生的实际情况，对课前任务进行层次划分。如任务可以分为必做和选做两个部分：必做任务部分能够体现完成教学目标中的要求，而选作任务部分可以为兴趣所在或学有余力的学生扩大自己的知识面和开展深度学习提供帮助。此外，教师可以结合互联网利用现代教育技术的便利，鼓励加强学生之间以及师生之间的网络互动，以达到在课前认知学习过程中帮助学生答疑解惑或辅助学生更好掌握该章节基本知识的目的。

课上互动学习阶段  授课教师通过统计和分析学生完成课前认知学习过程中的任务情况，以此来了解学生对该章节基本知識的掌握情况。在翻转课堂上，教师可以根据课前学生的学习情况，归纳出几类问题，针对性地开展与教学内容相关的话题讨论。课堂上交流必须要做到以学生为中心，教师只是起到发起者、组织者和引导者的作用，积极引导、发散思维，多鼓励学生发言交流;同时要尊重学生的差异性，对于不同性格特点的学生采取不同的方法（例如：针对有些外语优秀的学生，可以多鼓励他们采用英语制作演示PPT;对于兴趣在科研方面的、参加校内某些科研创新小组的学生，在讨论过程中可以多举一些科研实例或调研的科研最新动态，可以帮助学生从外文数据库下载文献等）。教师要注意观察学生在翻转课堂过程中的表现，有针对性地做一些记录。

对学生进行小组划分更多是根据学生的特点与承担角色进行组合，即有利于内部的团队协作，而不是根据学号机械式地划分。同时，划分的小组成员人数要根据讨论任务的需求来制定，要确保每一位学生在小组或团队中都能根据自己的能力特点承担不同的角色，突出自身的优势及彰显能力个性。基于此，教师要能够更多地启发、鼓励学生参与讨论与交流活动。古希腊思想家苏格拉底说：“教育不是灌输，而是点燃火焰。”让学生通过学习付出后参与讨论过程，他们表达出自己的观点之后收获的喜悦是点燃求知欲望的火焰。也许学生的表现没有预期的那样理想，教师也必须要有耐心，及时对学生进行引导，要相信学生的自学能力、协调能力和表达能力。同时，阶段性对课堂教学设计及时地进行反思和调整。翻转课堂的互动学习流程如图2所示。

课后深度学习阶段  OBE理念强调以学生为中心，评价机制中对学生学习效果和能力培养的各方面均要求达标，翻转课堂也非常强调学生学习效果。因此，通过课前学习和课上交流两个环节之后，趁热打铁，加强学生的学习效果，鼓励学生能够进入深度学习，以此来完善整个学习阶段。教师可以通过解决具体问题或者进行相关学习内容的展示等方法，让学生加深对学习内容的掌握和运用;也可以给学生分享超出内容目标要求20%～30%的学习资料，以此来激励学生进入深度学习。要注意不要违反科学的学习规律，要科学评估学生的学习效果，根据学生的表现情况，主动分析并思考学生取得学习成果的缘由和学习出现问题的原因[10]。

课后巩固既是学生的学习任务，也是教师反思教学的要求，依据OBE理念，以持续改进为保障。教学过程是所有参与者的活动过程，每个成员均需要进行反思，持续改进的初始阶段由“反思”活动构成，通过上述活动进而进入持续改进阶段。

持续改进措施  在材料制备新技术教学实践过程中，采用基于OBE理念的翻转课堂教学设计授课模式，突出以学生为中心，充分发挥学生的主观能动性，促进自学，同时锻炼学生之间的相互协作，让学生更加深刻地认识到自身的特点及性格在团队中适合承担什么样的角色，为毕业之后进入社会在工作中承担角色、展现能力特色进行历练。为了更好地激发学生的创造力，更好地锻炼学生的表达能力和实践动手能力，以此来提高学生的综合能力，在翻转课堂上要充分发挥翻转课堂教室的硬件配置，充分地利用互联网上的资源，让学生有更多的渠道去借鉴名校的精品课程。教师在课前对学习资料进行筛选整合，同时在课后针对某些兴趣在该领域的学生，要因材施教式地帮助他们进行深度学习，扩大自己的知识面和构建系统的知识结构体系。教师可以分享一些更加有难度的资料或帮助学生加入学校内的相关科研团队进行历练，采取这样的方式以满足学生个性化的需求。

互联网上的资源相对较多，而课前学生接收了教师上传的教学视频、课件等资源，因此有一部分学生只关注教师提供的学习资源，在一定程度上不利于主动搜集信息能力的锻炼。同时，在翻转课堂过程中，个别学生的参与度不够，学习的主动性及自觉性欠缺等，这些因素导致学生的学习长时间停留在低阶思维层次的浅层学习，缺少对知识信息主动搜索、探究、迁移、联想、应用等步骤，更谈不上创新、开拓，缺少后续持续学习的过程，难以达到深度学习的目标，进而难以提升综合能力。

针对上述问题，教师应对翻转课堂的因素细节进行持续改进，同时思考学生个性化差异及学生学习潜力的激发。比如不受教学班型及学生人数的制约，在翻转课堂实施之前，教师通过平时的观察罗列出几个学习积极性强烈的学生作为构成讨论小组的核心成员，让核心成员根据自身渴望完成任务的程度及个性展示去构建讨论小组，每个小组人员个数灵活，而不是由教师随机或随意制定。这样的好处是有利于学生之间互相了解、深度合作，同时有利于提高教师对班级学生学习效果掌控的准确性，可以提高翻转课堂的有效性。

在改进过程中同时对考核機制进行创新与改革，帮助更多学生进行深度学习，以此来提高学生的学习质量，提升学生的能力。在考核机制中提高课堂表现、讨论小组任务完成及课后拓展所占的比例，减少期末考试所占的比例，调整期末考试试题的类型，紧密结合OBE理念，消除单一的记忆性知识点考查方式，以知识点应用考查和学生的能力展现为主;同时增加实验所占的比例，强调学生动手能力的体现，即对学生的考核方式更多依据过程评价，而不只是最后的期末考试卷面成绩。拓展多元化的考核机制，将学生参加相关的社团活动、科研活动、创新小组活动等加入考核范围，考核评价模式更加偏重于学生的个性能力发挥，更加偏重于过程性的参与及任务的承担，弱化对结果的侧重。

4 结语

采用基于OBE理念的翻转课堂教学设计的授课模式，对材料制备新技术课程进行教学实践创新，开展课前认知学习、课上互动学习、课后深度学习三个不同阶段的教学活动，可以充分激发学生的主观能动性，让学生在学习过程中实现复杂问题简单化、抽象问题形象化、记忆问题理解化，化解学习难点、历练动手能力、促进团队协作，有利于提高学生的信息整合能力、自主学习能力、自主探究能力、应用创新能力及自我管理能力。笔者通过研究OBE理念，并将之应用在所承担的课程教学中，对考核方式进行改进，提升了课堂组织能力和专业素质，极大程度上改善了学生的课堂参与度。该教学模式符合新工科背景下的专业改革趋势，对金属材料工程专业进行教学改革具有一定的借鉴作用。

参考文献

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