OBE 理念在基础力学教学中培养学生践行知行合一能力的应用研究

●曹雅萍 韩海生 裴魏魏

高等教育已实现从“精英式”向“大众化”的过渡，各高校对大学生的培养质量与要求日益升高。教育专业认证改进机制趋于成熟，尤其在教育专业认证培养上，既落实了高校通才教育、提供特定的教育技术环境，又为物理专才教育提供科技创新的空间。伴随我国经济产业结构的调整，社会经济发展迫切需要多类型、高质量、具有实践能力的应用型人才[1]，这就要求高校不仅要注重大学生基础知识和专业知识的学习能力，更需注重大学生创新精神和实践能力的培养。但现阶段，高校关于大学生综合素质和创新能力的培养与落实、教育理念更新等仍存在许多待改进之处。本课题通过深入研究OBE 理念在基础力学教学中的应用，以期改善高校大学生培养现状，适应社会与学生主体性发展，丰富其创新精神及实践能力的培养路径，进而推进高校创新创业教育课程的开展，促进高校高等教育人才培养质量的整体性提高。

一、OBE 理念内涵及应用现状

（一）OBE 理念内涵

OBE 理念即成果导向教育理念。与传统教育理念相比，OBE 理念是典型的以学生为中心、体现学生主体性的教育理念，并坚持实现由关注教师如何教学向关注学生主动学习转变为教育核心[2]，旨在学生从教学设计与教学活动实施过程中获取预期的学习成果。主要突出在三个方面：一是教师明确学生取得怎样的结果和取得此结果的原因；二是教师选用帮助学生有效取得学习成果的教学技巧；三是教师选定获得教学成果的方法，以此建构性地进行教学整体设计，培养学生创新思维和核心素养，提升与保证学生实现预期结果的教学质量。

（二）OBE 理念应用现状

在专业认证要求高校人才培养理念快速变革的背景下，OBE 理念逐渐成为发展主流。国内外学者与专家对此进行了大量的探讨与研究，越来越多的国家和地区以此理念来重构教与学。在我国主要对于OBE 理念的应用方向研究聚焦在能否推行与如何推进OBE 理念两个方面，并已开创了OBE 理念实践性、弹性化且可持续性改革的先河[3]，在应用过程中不仅能有效提升学生的创新能力和实践能力，还能提高教师开展教育教学的积极性，同时改善高校人才培养的整体要求和质量。但实际上，OBE 理念在高校中的应用并未落实到位，教学理念认知不够清晰，秉持着应用于教学的OBE 理念却进行互动式教学的现状依旧十分普遍，因此，进一步研究与改进OBE理念在高校中的应用、培养学生创新思维和实践能力，仍是教育教学中的关键性问题。

二、OBE 理念的实施对教师与学生的要求

（一）教师要求

在基础力学课程应用中，OBE 理念要求教师关注学生行为或行为潜力的持久性变化，促进学生知识、能力与素养协调发展；教师要结合基础力学课程培养目标、充分考虑学生的个体差异，聚焦教学成果预建成果蓝图，实施实时动态调控进行意义教学。要求教师不仅保障全体学生在时间和资源上拥有达成最终物理学习成果的机会；还要将学习蓝图与意义学习，迁移学习及认知构建紧密联系，并作为基础力学课程教学、评价的设计与执行的起点；以认识的飞跃为过程，以能力与素心素养为目标，全面提高学生对物理课程学习的期待值，并为鼓励学生深度学习与思考制定各项挑战性任务；此外，在课程设计或是课程评价方面，以充分展示学生学习成果为前提贯穿课堂始终，可有效帮助学生最终学习成果的实现。

（二）学生要求

OBE 尊循以学论教的原则，会学是核心；施教之功，贵在引路；要求学生在学习中善于发现问题与解决问题，在学习中学会自律，学会自学，学会理论指导实践。OBE 强调个性化发展，学习过程中贯穿竞争理念，将学生与学生置于竞争关系，要求学生在合作中竞争，在竞争中合作探究，要求学生在学习中学会沟通与合作；传统教育割裂知识体系，弱化整体知识结构，易出现“只见大树不见森林”现象，OBE 强调知识的整合，要求学生明确学习目标，学知识与观念，学思维与方法，学归纳与演绎，学技能与应用，学科学品质与创新，各项学习内容协同并进，相互融合，在反思中学习，在学习中反思。主要强调学生最终取得的学习结果以及体现学生经历某阶段的学习后可以触及到的最大能力范畴等基本表现，且基础力学课程一般利用既定标准来评价和判断最终产出成果是否符合高质量人才培养要求。一方面，OBE 理念下的高质量人才培养与基础力学课程中课程体系设计与实施要以支撑与保障成果达成为其导向，以学生自主学习与发展关键能力及必备品格为主要宗旨；另一方面OBE 理念坚持以学生为重点聚焦对象，将人才质量标准落实到基础力学课程中人才培养与课程教学的主要环节之中，唤起学生主体的质量意识与责任，形成自省、自律、自查和自纠的质量自觉，并建立产出导向、学生中心、持续改进的质量运行与保障机制[4]。

三、OBE 理念在基础力学课程中的设计策略

辅以大学思政建设进行基础力学课程设计，发挥学科育人价值，利于强化学生对OBE 理念的深入理解，注重力学课程实践环节中能力的培养，使学生更好地进行有意义学习，同时对于夯实学生物理基础知识、培养学生创新思维与物理核心素养以适应新时代物理教育发展要求有着不可替代的作用。主要从教学课程目标、课程内容、方案与评价四方面进行系统化设计。

（一）教学课程目标设计，明确人才培养规格

与传统课程相比OBE 理念下基础力学课程遵循反向设计原则，由需求决定培养目标，依据学科培养目标，结合毕业要求设计教学大纲，设计课程目标，制定与此相应的课程体系；OBE 理念置学生于能力设计与完成能力培养的整个闭环环境体系中，从而在最大程度上保证了课程目标与结果的一致性。此外，作为教育专业认证背景下的学科物理教学专业，其教学培养目标重点在培养教育高质量应用型人才为己任，发挥大学生物理创新精神与实践能力，结合学校实际情况和具体毕业要求进行课程目标设计，使得学生掌握解决基础力学领域中复杂问题的专业知识，及抽象思维、逻辑推理与适应发展等专业能力，并能够自主运用所掌握的分析与解决问题的方法来设计实验、解释数据、获取合理有效的结论等，以逐渐明确人才培养规格。

（二）教学课程内容设计，构建能力导向框架

教学内容设计的重点在于课程内容的选择与组织，OBE理念下尤其强调课程内容广度与深度的选择，以及选定模块内容切分再组织，构建能够支撑专业培养目标的能力导向框架，发展学生创新能力与必备品格，以达成毕业要求。表现在各模块内容具体教学要求、呈现形态、呈现方式等相互关联及紧扣课程目标，使得课程目标落实渗透完成，同时学生能够在处理复杂问题时分层次、分项目进行分析处理与整体把控，从而构建能力导向框架进行绑定设计，突出内容的选择多关注能力导向框架建模适应性与复杂性等方面，落实基础力学课程各项应用能力的培养。此外，可采用多样化设计教学内容的方法，反向组织与构造课程内容与素材使其案例化或项目化。

（三）教学考核方案设计，确立培养计划实施路径

教学考核方案设计在OBE 理念下立足于课程目标，更加注重学生学习态度与能力培养的考量，并将其作为评价学生最终取得的学习成果及是否达成课程目标的依据，以此确定高质量人才培养计划的实施路径。主要从两层面进行考核方案设计，一是体现以学生为主体的过程性检查与形成性评价相结合的考核方案设计。在物理课程实施过程中，较为关注学生每个阶段性学习状态与学习产出的情况，并及时调整以适应学生过程性学习，渐进式地促进培养计划达成；二是体现以学生整个阶段学习成果为主的终结性评价考核方案设计。先根据不同考核项目的组成部分来判断学生整个阶段课程学习结束后的情况，考核是否能达到培养计划与物理课程目标所期望的学习成果，再根据其达成途径或表现作用，详细设计涵盖考核载体、内容、时间、频度与详细评分标准等明确的实践操作方案，加强教学考核方案与课程目标、培养计划达成的一致性与关联性。

（四）教学课程质量评价设计，持续改进教学过程

OBE 理念下教学课程质量评价设计需体现学生最终获得的学习成果，评价由片面关注学生对课程专业知识的掌握转向更加关注学生如何运用已有认知结构分析与处理复杂物理实际问题，同时也更加关注学生创造性思维、分析综合信息与策划等高阶能力运用情况的评价设计，充分考虑培养目标、社会需求与学习成果间的联系进行反向设计，形成评价—反馈—改进的内外部闭环，持续改进教学过程。教学课程质量评价设计的数据来源可根据学生考核产出或最终学习成果进行选择，尤其是从学生自我体验与主观评价中所产出的相关数据进行分析，运用定性与定量相结合的方式，来应对已知与未知教学环境下问题与不足，实现教学改进持续化进程。

四、OBE 理念在基础力学教学中的实施

本课题以刚体平面运动为例进行具体实施。刚体平面运动是基础力学部分重点教学内容，而平面运动不仅是刚体平动运动形式的延伸，还与后续转动参照系内容的学习相关联，因此，如何以刚体运动为例将OBE 理念有效实施至关重要。

（一）设定课程目标

OBE 理念的实施要求首先明确聚焦在学生通过刚体平面运动学习所取得最终的学习成果，并且保证将毕业要求与刚体平面运动课程目标聚焦在这些学习成果上。

（二）课程思政引课

其次，辅以大学思政进行引课，结合情感、态度与价值观等方面挖掘课程内容，将价值育人融合在物理专业知识学习和能力培养训练过程中。可利用多媒体展示机械工人操作曲柄连杆机的工作过程，让学生惊讶发现曲柄连杆机就是刚体平面运动的最好例证，物理融于生活中，培养学生探究兴趣与科学精神的同时为掌握刚体的平面运动规律打下基础。

1.安全意识。在利用多媒体展示机械工人操作曲柄连杆机的工作过程中，主要以知识为基础，注重正确引导学生在生活和工作中对生产机器、实验器材等进行安全操作，积极向学生普及正确机械安全操作流程，提升学生安全风险认知，利于学生在良好的教学氛围下培养操作安全意识。

2.探究意识。横向引入轴对称图形与中心对称图形几何描述，由教师引导、学生自主进行实验，由图形、点、映射描述点的搬动与反射变化形成代数描述建构，使得学生从特殊到一般，经过自主探究抽象归纳出刚体平面运动基本概述，即刚体平面运动在运动过程中，刚体上任一点到某一固定平面的距离始终保持不变，且具有刚体上任一点都在与该固定平面平行的某一平面内运动这一典型特征。加强学生知识间的横向联系，增加物理知识的创造性和探索性，多渠道培养学生解决问题的跨学科交叉融合思维和实践创新能力。

（三）师生互动式教学

充分考虑学生个体差异，突出学生的主体参与性地位，通过师生互动教学，以更加弹性的方式满足学生个性化要求。可将与曲柄连杆机相关例题进行比较作为师生互动教学的载体，如将曲柄连杆机构中连杆AB 的运动与行星轮运转中动齿轮运动、沿直线轨道滚动的轮子运动，进行师生互动。教师可进行积极引导提问：仔细观察各机器运动过程，同学们可以发现哪些特点？有的学生可能会认为图片上三个机器的运动都不是沿着同一方向的平移，也有可能部分学生会认为图片上三个机器运动都不是绕着某个固定点运动。学生们会各抒己见进行发言或与某位同学持有相同观点，教师需在尊重学生个性化发展前提下与学生进行互动，同时给与肯定或鼓励，积极构建多元理解的学习氛围，再将学生回答的答案进行归纳：由图可知，这三类机器的运动即不沿同一方向的平移又不绕某固定点作定轴，它们运动是转动并在其自身平面内的运动，由此再次加深刚体运动的定义。

（四）验证学生课程目标达成

制定挑战性的学习过程，以验证学生课程目标的达成，提高期待并鼓励进一步学习。可通过刚体平面运动方程来验证学生课程目标的达成情况。设刚体作平面运动，某一固定平面为P0 过刚体上M 点作一个与固定平面P0 相平行的平面P，在刚体上截出一个平面图形S，平面图形S 内各点的运动是在哪里运动？使学生利用刚体平面运动定义来解答：平面图形S内各点的运动均在平面P 内运动。随即过M 点作与固定平面P0 相垂直的直线段M1M2，直线段M1M2 的运动为平移，其上各点的运动又有什么特点？可得出结论：均与M 点的运动相同。因此刚体作平面运动时，只需研究平面图形S 在其自身平面P 内的运动即可。

进一步对学生提高期待值，提问如何确实得出平面图形S的运动方程，即刚体平面运动方程，引发学生深度思考，进一步验证学生课程目标的达成。可通过在平面图形S 内建立平面直角坐标系oxy，来确定平面图形S 的位置。为确定平面图形S 的位置只需确定其上任意直线段AB 的位置，线段AB 的位置可由点A 的坐标和线段AB 与x 轴或者与y 轴的夹角来确定，即得出平面图形S 的运动方程。

（五）课后反思与考评

进行课程反思，反思在刚体平面运动教学中教学目标的设置是否恰当；反思教学环节与时间安排设置是否合理；反思物理问题设置是否科学；反思学生获得新知识、能力与素养是否达成最终的学习结果等。根据遵循知识、能力、价值与社会需要等原则建立学生考核评价机制，刚体平面运动教学可采用以过程性检查与形成性评价为主的学生考核机制，可从学生考勤、参与教学活动情况、回答问题频率、课堂解题过程、重要知识点掌握与运用等方面考评，制定详细评分标准，以OBE理念下最终获得与学习成果相关的课程目标为主要标准，利于及时调整学生阶段性学习状态与学习产出，同时激励学生过程学习以及正确认识和评价自我，持续改进教学实施过程。

（六）课堂延伸与预留思考

最后，进行课堂延伸与预留教学思考题，鼓励学生创新思维与进行实践，更加有效地协助学生成功学习，以达成最终学习结果。可将刚体平面运动分解的过程作为课堂延伸，由上图可引导学生发现平面图形S 运动可以看作随着基点的平移和绕基点转动的合成来解决平面图形内各点的速度和加速度等问题，并通过例题探究基点选择特点：基点选择是任意的，平面图形随着基点平移的速度和加速度与基点的选择有关以及平面图形绕基点转动的角速度和角加速度与基点的选择无关。基于学生实际知识水平、认知能力与知识结构，预留与刚体平面图形特征、方程与基点相关思考题，既利于让学生在解决问题的过程中深化对所学新内容的理解和掌握，也能为学习下一小节求平面图形内各点速度的基点法做充分准备，更加有效地帮助学生最终学习成果的实现。

五、结语

当前，OBE 理念理论体系已趋于成熟，同时应用于各类领域呈现渗透化与多样化发展趋势，如何将OBE 理念应用于高校教学逐渐成为近几年物理学科教学的研究热点。以刚体平面运动课程设计为例从课程思政引课到课上创建竞争环境中，师生互动，生生互动相融合，在探究中思索，在思索中探究，从课上探究延伸到课外探究，整个教学过程可测可评，不仅使得学生系统掌握专业知识、技能与专业能力，发展大学生的关键能力和必备品格，也可及时考评进行教学质量改进和教学结构调整，利于提高学生创新能力与实践能力，并且根据毕业要求与课程目标真正培养出物理学科应用型人才，从整体上保证了物理教学质量。