基于OBE理念+案例教学模式在“无机材料科学基础”课程中教学改革尝试

＊张煜 聂登攀 杨敏 周兰

（1.贵州大学化学与化工学院 贵州 550025 2.贵州民族大学化学工程学院 贵州 550025）

1.“无机材料科学基础”课程教学改革的必要性

作为无机材料专业的一门应用基础课程，“无机材料科学基础”的教学内容涵盖了无机材料科学的各种基础理论，既包括材料的料热力学、动力学知识，又包括材料组成—结构—性能之间的相互关系和变化规律等知识，对先修课程的掌握程度要求比较高，理论性强，难度大。同时，随着课程体系的改革，知识量随着材料科学快速发展不断增加，课程面临教学内容不断扩展、更新和学时数不断缩减的矛盾，且日益加剧。

目前，“无机材料科学基础”课程的教学主体仍然是教师，学生则是教学活动的客体，“教师课堂讲授”的教学模式迫使教师主导和支配整个教学活动，学生则被动参与教学活动。主体与客体对立的教学模式存在一些问题：首先是其忽视了学生差异性，相同的教学内容和教学方式面对不同的教学对象，因此不能满足不同学生的需求，还会导致学生的学习兴趣和积极性下降。其次，被动学习，学生参与度低，同时由于学时的限制，教师主要采取灌输教学方式，课堂上都是老师在讲，这就影响知识传授效果，限制了学生探究和创新能力的发展。最重要的是在教学过程中，往往会遇到定位不清、学习目的不明确的学生，教师一味地讲解会使学生抓不到学习重点；更为严重的是部分同学因遇到一些晦涩难懂的新知识点而跟不上教学进度，逐渐产生了厌学的情绪，结果是简单的内容不夯实，重难点不肯动脑筋，日积月累，不懂的就越来越多，最后放弃学习。

基于此，在“无机材料科学基础”课程教学中引入一种新的教学模式，以学生为主体，问题为基础，教师为导向的学习方式，优化改革课教学模式，引导学生在自主探究中学习，锻炼学生分析问题和解决问题能力的培养，这也是提高人才培养质量的必然要求。

2.OBE与案例教学混合教学模式应用于“无机材料科学基础”课程的必要性

成果导向教育（Outcome-Based Education，以下简称OBE）是以学生为中心，以学习结果为导向的一种目标和需求导向型教学模式，是最早出现于澳大利亚和美国的基础教育改革的一种现代先进教学理念[1]。OBE教学理念要求学校和教师应该先明确学习成果，通过学习成果的反馈而改进原有的课程教学与课程设计，即教学设计和教学实施的目标是学生的学习成果，学习成果可配合多元弹性的个性化学习要求来完成，通过完成自我实现的挑战学习过程来完成，以达到提高毕业生达成能力的教学目的[2-3]。

案例教学是一种以实践为基础，在教师指导下，通过引导学生独立思考，达到教学目的的一种教学方法。教师可针对“无机材料科学基础”课程的某一章节的教学内容，选择具有代表性的案例并提出问题，学生根据案例类型自行进行分组组合，查阅资料并进行讨论，选出代表陈述小组讨论结果。教师对错误或不足的地方加以引导、点拨，提出自己的看法或补充意见。将抽象的理论与生动的教学案例结合，引导学生独立思考，培养学生运用所学知识综合分析问题的能力，同时增强学生与学生之间、教师与学生之间的交流能力，将枯燥乏味的课堂变得生动活泼[4]。

持续提升学生的学习成果是教学改革的目标，目标的达成依赖于课堂教学的设计师——教师，其教学设计的动力来源于学生和工程实践需求。通过OBE教学理念和案例教学两种理论的融合，既能够为学生创造多元、包容、开放的学习环境，又能够一定程度地激发学的生学习能动性，同时也促进教师的专业成长，提升“无机材料科学基础”课程的教学效果。

3.OBE与案例教学混合模式教学改革的实施

(1)选取典型案例

课程教学改革的方式方法取决于课程自身的特点，采用OBE理念深化教学改革尤其如此，作为无机非金属材料工程专业的核心课程、主干课程，“无机材料科学基础”课程的教学效果对学生的知识结构、后续专业课的学习具有持续影响[5-6]。因此，本课程教学目的重在培养学生对基础知识的灵活应用能力，培养学生运用基础理论分析问题、解决问题的能力，力求学生对基础理论和专业知识体系的掌握程度达到作为工程技术人员、作为无机材料科学研究人员的基本要求，而案例教学是达到这一基本要求的途径之一。

选择适当的教学案例是案例教学的关键，案例首先具有典型性、真实性、实用性、完整性、启发性等特点，既能覆盖足够多的知识点，又不能过于复杂而超出学生所学知识范围，还能提供足够的研讨与思维空间。因此，教师对典型案例的选择要优先考虑与“无机材料科学基础”课程的相关性、适应性与正确性，在教科书以外的文献中寻找具有一定的代表性案例，例如：可选择以纳米陶瓷的烧结作为“烧结过程”的案例，一方面因为纳米陶瓷作为新型陶瓷材料具有极大应用潜力，近20年来一直是陶瓷行业研究的热点，目前依然有很多问题有待进一步解决，对于这样的前沿课题学生很容易产生兴趣和热情；另一方面该案例涉及的知识点包括烧结、显微结构、致密化、晶粒生长等，与本课程教学内容紧密联系。

(2)以问题为导向进行案例分析讨论

针对选取的特征案例，教师根据案例可能涉及到的某个章节的知识点以及教学的重点、难点教学内容作为学习任务布置给学生，让学生在课前学习教材相关内容，并通过学校图书馆查阅大量的论文、参考书等学习材料的学习，对教学大纲要求的基本知识点有初步的认识。教师有针对性地设计几个问题，学生根据自己的实际情况选择任务并进行分组，通过线上平台教学视频、网络资源等学习途径对教师提出的问题进行分组讨论、学习。课堂讲授的宝贵时间主要用于听取学生的发言，发言要求控制时间，讲解要点，发言学生代表要在规定的时间内陈述清楚本小组的观点，其他组员可以进行补充，每个案例的分析最好能听取到每个小组的意见，也可以辩论的形式进行各小组之间的讨论。学生在讨论中学习，对知识点的理解更为通透，教师需帮助学生对知识点信息进行组织，正确引导学生分析案例，对问题集中的难点、重点进行纠正，剖析讲解，构建系统的知识框架概念。

(3)教师总结与点评

本课程的出发点和最终归宿始终是培养学生的能力和素质，扎实的理论学习是提升学生能力和素质的基础，系统的、完整的理论知识的学习是不容忽视的，否则学生的能力和素质提升只能是一句空话。因此，案例教学中小组讨论发言之后，教师对学生正确的点评和引导是课堂教授的一个重要环节，教师点评中将基础知识点融汇于其中，并对重点、难点知识进行剖析，结合案例分析提出正确、合理的解释，让学生用心体会自己观点的对错以及局限性，学生在实践中体验、在不断的试错纠错中理解、掌握必须的理论知识，在互动讨论中加深对知识点的理解、认识以及灵活运用。需要注意的是，对学生积极参与讨论的情况给予肯定是教师进行点评的前提，否则会打击学生的学习热情，教师点评的重点是学生解答问题的思路及论证分析，对于没有标准答案的问题，教师可提出供学生参考的指导性意见。

在此过程中，教师自身要储备一定广度和深度的理论知识，需要投入更多的时间和精力对“无机材料科学基础”课程的教学目标进行整合、对教学内容、教学过程进行组织和策划，才能最大限度激发学生学习的兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力，从而改善本课程的教学效果，提高教学质量。

4.“无机材料科学基础”课程混合教学模式改革中的困境与建议

(1)困境分析

①OBE与案例教学相结合教学模式具有一定的局限性。两种教学模式相结合的切入点在于案例的选择，这是引导学生自主学习的敲门砖。能够覆盖足够多的知识点，提供足够的研讨与思维空间，这是案例选择的前提，另一方面还要求案例具有真实性、典型性、完整性、启发性、实用性又不能过于复杂而大大超出学生所学的知识范围。但是，真实案例很难都具备以上两点的要求，例如：案例通常会有某些知识点遗漏，无法完全包涵本课程所有的知识点[7]。

②学生参与的积极性不高。OBE理念的课堂教学设计重点关注师生怎样协同努力使学生达到最终的预期成果，但是大部分学生学习时对教师的依赖程度比较大，自从上小学以来所经历的教育模式都是被动学习，一旦提出要求学生发挥其主体作用，对于自主提出问题、分析问题和解决问题的学习模式难以适应，学生参与的积极性不高[8]。另外，学生的基础理论知识储备和认知能力还比较弱，没有达到一定的水平，难以入状态进入自由讨论过程中去，整体学习效率自然不高，学习效果也没达到预期要求。

③反馈和评价形式化。案例问题讨论后的教师以及同学之间互评内容，这种反馈评价具有巨大的诱导作用，对学生有直接刺激效应，学生在进行本课程学习后的成就感和巅峰体验都可以通过评价过程得以体现，但是具体实施过程中因为诸多原因导致评价过程趋于形式，学生学习效果并未从评价中得以提升，还一定程度打击学生的学习热情，即通过评价预期达成的反馈效果差。

(2)若干建议

①选择高质量的案例。“无机材料科学基础”课程中的案例其实不少，但大多数案例都只是简化了的实验过程或结果，仅仅是为了说明某一观点，实验条件被忽视或省略了，而且各案例之间都是孤立的，彼此之间很少存在联系，缺乏完整性。因此，高质量的案例选择或设计不仅需要教师付出较多的精力和时间去搜集、筛选，并结合与本课程相关的各种资料进行整理和完善，这也是对教师是否具备丰富的专业理论知识和教学组织能力的一种考察，教师教学工作开展具有一定的挑战性[9]。另外，案例的选择还需要充分考虑学生现有的知识水平以及可接受能力，选择案例要能够引起学生的兴趣，案例涉及的问题要与教学内容和教学目标相一致。

②充分调动学生的积极性。教学改革主要目的是把学生吸引到教学中来，这首先要求教师对学生有足够的耐心，针对学生快慢不一的学习进度、参差不齐的学习兴趣、千奇百怪的学习错误，教师都要努力做到包容。其次要多鼓励学生，鼓励学生敢于面对自己的错误，勇于改正；鼓励学生选择适合自己的学习方式；鼓励学生去发现问题、分析问题、解决问题，以此来培养学生的学习兴趣，激发学生潜在的学习能力，以提高本课程的教学质量。

③加强反馈评价，建立评价标准和体系。过程评价是“以教为中心”向“以学为中心”的教学改革中重要的一个环节，仅仅根据一次考试的成绩来评定的单一评价方式必须改革，平时成绩所占比重需大幅提高。因为平时成绩是学生在学习过程中自主学习、持续学习和创新学习的具体体现，既包括学生的阶段性静态表现，也包括学生自身的进步和成长等动态进程。因此，必须建立OBE与案例教学模式相适应的评价标准和体系，通过对学生问题的反馈及评价，将学生学习过程中体现的学习态度、学习能力量化成具体分数，再加上最终的课程考试分数一同纳入评价的标准中。

5.结论

OBE教学理念注重对预期学习效果的把握，明确了以学生学习成果为导向的教学目标，案例教学强调把学习设置到复杂的、有意义并且相对真实的热点问题情境中，两种理论相结合的教学模式充分体现了以学生为中心的教学理念，这种“以学生为主体”转变是提升学生多方面能力的有效手段，教学质量整体提高；同时，教学模式的改变对一线教师的教学水平体也提出更高的要求，这也是实现社会对具有高度科学素养和人文素养人才培养的一个重要环节。