新工科背景下基于OBE教育理念的“大学化学”课程教学改革

江 文

（重庆科技学院 化学化工学院，重庆 401331）

高校肩负着为社会输送人才的重要职责，关键在于如何让在校学生培养起工程思维和解决实际问题的能力，这是工程人才培养的核心任务[1]。随着新工科背景下工程技术领域的发展，工程人才的培养模式也面临着转型和升级的挑战。其中，OBE（Outcomes-Based Education）是一种以“达成”“结果”为导向的教育理念和模式。在进一步推进网络化和全球经济一体化的背景下，我国需要通过OBE 理念来指导高等教育变革，并以此推动高等教育的教学改革，这也是为了实现培育与国际市场接轨的创新型高素质工程人才的必然途径[2]。

OBE 的核心思想是“以学生的成果为中心”，即在教学过程中，将学生的评价转化为一系列预先确定的目标，并通过对达成这些目标的过程和结果进行评价，以确定学生的学习成果及获得的技能[3]。

作为高等教育中理工科非化学化工类专业必修的课程，“大学化学”主要涵盖了化学反应的基本原理及相关的基础技能。通过学习这门课程，学生可以认识到化学理论和技能在工程实际应用中扮演的角色，同时也可以利用现代科技把化学当中的理论和工程相联系，进而构筑起化学理论知识和工程之间的关系桥梁。“大学化学”教学的总体目标是要求学生在高中学习化学的基础上逐步深化理论，同时提高对当前学科的发展特点及其与其他专业领域之间的密切联系的认识，从而训练学生在工程实际中应用化学理论与方法开展问题分析与解决的能力。

但由于各地的初高中教师数量和水平不均及地理条件的不同，使得他们在步入高校后的化学基础知识参差不齐，存在明显的两极分化现象[4]。此外，在2019年开展第三次综合试验改革后，湖北、湖南、河北、广东和重庆等八个地区的高考采取了“3+1+2”的模式，化学随即变成了“政地生化”四门再选科目中的一门，而化学又是四门再选科目中难度最大的一门，因而较多学生弃选化学，这使得这部分学生在步入高校后，在化学方面的知识储备不足，影响后续“大学化学”课程的学习。“大学化学”课程虽然经过多年的教学发展，积累了丰富的经验和取得了显著的成效，但在教学实践中也发现一些问题。

1 “大学化学”教学中的问题

1.1 课程理论内容偏多，工程实践内容偏少

在教材方面，我校“大学化学”目前使用的是高等教育出版社出版的《普通化学》（第七版）。在授课中，需用32学时来讲解化学反应的基本原理（化学反应热效应、方向和程度、化学反应速率），溶液中的化学平衡（酸碱电离平衡、沉淀溶解平衡和氧化还原平衡），以及物质结构组成（原子结构及元素性质周期性、化学键与分子间相互作用力、晶体结构）等三部分的内容。这几部分内容抽象且理论知识较多，从而造成32学时的教学比较紧张，而且教学内容中工程实践方面的知识偏少，缺乏教学内容与工程实践的联系，导致学生所学到的理论知识与实际应用脱节。

1.2 授课手段单一

“大学化学”的授课方式基本是以教师主讲PPT为主，教学手段较为单一，师生互动较少，而且课程内容体系庞杂，知识理论性强、抽象难懂，学生由于缺乏前期化学知识的回顾而无法完成知识的衔接和融会贯通，学生学习积极性不高，感到课程比较枯燥乏味，致使教学质量难以达到预期目标，与新工科要求中对人才质量的培养产生了差距。

1.3 课程的考核方法陈旧

“大学化学”课程目前的考核评价方式是把平时成绩（占30%）和期末考试（占70%）综合考量在内。期末考试的题型主要有五种，包括选择题、填空题、判断题、简答题和计算题。尽管有多种题型，但大多数题目主要涉及的是概念和化学反应原理的阐释，总体而言与工程实践有着很大的区别。而平时成绩考核的则是学生的平时作业完成情况，以及上课的表现和出勤情况。总的来说，现阶段的课程考核方式主要是评估学生对理论知识的掌握情况，侧重于学生的记忆和理解能力，而无法有效衡量学生应用化学理论和技能解决工程问题的能力。这样，学生常常容易陷入应试心态，在考试时过分重视应付方法却忽略了知识点的实践应用，由此造成教学效果的明显下降。

2 以OBE 教育理念的“大学化学”教学改革

OBE 的理念是以学生为重心，以产出为指导，持续推进改革，它在教学过程中注重教学的目标、效果和结果，并强调学生的素质和技能的培养[5]。自2014年起，我国学者逐渐开始关注起了OBE 教育理念，并相继在化工原理、物理化学等课程中引入了它[6-7]。以OBE 理念为基础，通过对“大学化学”课程的教学目标和内容、教学模式与手段、课程考核方法等方面实施改革，能够激起学生的学习积极性，从而提高学生的工程意识，进而达到教学目标。

2.1 明确教学目标，突出教学内容

教学目标方面，首先要明确改革的初衷是基于学生的实际情况。传统的“大学化学”课程目标多注重学生对知识的掌握，而基于 OBE 教育理念的课程目标则更注重学生的学习成果和能力培养。因此，在OBE 的教育理念下，在“大学化学”课程的教学大纲中，要明确教学的目标和能力的基本要求，注重学生基础知识、创新能力与素养的综合发展，并突出以培养能力为中心的教学方向。而课程的知识框架体系则作为支撑，可减弱教学本身知识结构的封闭性和局限性，提高与其他课程的联系。知识点的整合，可以使学生掌握并关联相关课程的知识，从而有助于他们把所学的相关知识点有机融合，并在脑海中形成清晰、层次分明的知识框架，而不是简单的知识堆积。

教学内容方面，则是需要强调课程主线和逻辑顺序，改善课程内容的编排，将与高中内容相近的知识点排在前面，然后由浅入深。另外，在教学内容中增加一些实用的基础教学知识和实际工程案例，以凸显课程内容与工程实践的联系，并培养学生处理复杂工程问题的能力。此外，在教学内容中还需与时俱进，在教学中增加反映学科前沿和国内外重大成果的内容，从而提高课程的科学和高阶性。教师还可以将自己的科研成果应用到教学中，通过科研回馈教学，并将实践融入教学过程中。例如，在讲述“化学平衡的移动”这一章节时，可以引出这样的工程案例，“合成氨工业中，定期对原料进行驰放气是什么原因？”将化学平衡移动的知识与实际操作联系起来，从而激发学生积极思考，以凸显课程内容与实际应用之间的关联。

2.2 改革教学手段，达成预期产出

传统的课堂教学主要是以灌输的教学模式，而在OBE 的教育理念下，需采用问题导向式、探讨式、翻转课堂等多种教学方法，并结合使用雨课堂等多种信息化工具，以提高学生上课的积极性。建立一个能够逐渐提高学生学习效果的教学模式，即利用案例逐步引导，让学生进行案例的研究和自主探索，分析不同案例，从而提高学生的能力和素质的培养，另外，还可以将专业知识的深入理解与思政教育相融合，使学生可以充分地运用辩证唯物主义的观点剖析和解决问题，有助于他们形成正确的人生价值观和科学发展观。如此，学生就可以把零碎的知识点和方法有机融合，并系统化，从而逐步上升到方法论层面。例如，在讲到“氧化还原平衡”这一章节的内容时，可以提出这样的导入式的问题，“氧化还原平衡的知识在我国制造业的应用有哪些？”在授课过程中，教师即可针对这个问题，首先讲授氧化还原平衡知识与电化学的联系，并根据国家“双碳”目标的重大战略，讲授电化学在实现“双碳”目标中的重要作用，帮助学生树立科学发展的新理念。

2.3 改革考核方式，构建多维测评方法

OBE 理念要求对学生进行全面评价，评价内容和方式要多样化，评价范围涵盖学生的知识、能力和创新性等几个方面，不再只关注最后一次期末考试，而是强调过程的连续性和多样性考核[8]。

基于OBE 理念，在“大学化学”课程的考核中，以灵活多样的过程评价进行考核，通过使用多样化的方式，如章节测验、课堂问答和课程作业等，以及多种信息化手段，如超星学习通和雨课堂，对学生的学习成果进行及时反馈和动态评价。改革之后，会对学生的平时成绩进行更加多样的考核，首先是课堂出勤（占比10%），包括课堂的随机点名和平台的签到；然后是课堂上的表现（占比50%），主要包括两部分，一是考核学生在课堂上的课堂表现及对课堂章节测验的参与情况（占比40%），二是学生参与工程案例的讨论情况（占比10%）；最后是课后作业（占比40%），主要反映线下作业的完成情况。其中的课程章节测验，教师可以通过“学习通”等工具在授课期间实时发布，“学习通”随后即可统计学生的完成情况，方便教师了解学生的知识掌握情况。随后，教师再针对学生的完成情况进行讲解，及时纠正学生出错较多的地方，从而提高学生学习的效率。课后，再利用“学习通”开展调查，可以要求学生自我评估学习目标的实现程度，以及评估知识、能力和情感目标的达成情况，再请学生评价授课情况并提出建议。这样，对于掌握学生在各阶段的学习状况，以及在今后的课程中及时改进教学方法都是有益的。

对于期末考试的内容，为了更好地适应新工科人才培养的需求，在期末考试的内容中，添加一些工程实践案例，以考查学生处理工程问题的能力。例如，可以出这样一道工程实践的题目，“某沿海炼化厂在生产运输过程中会产生大量船舶清仓水、顶管作业水、污油罐切水等特殊点源含油污水，目前工厂采用常规生化处理方法来处理上述油污废水，但效果较差，能否结合所学的氧化还原平衡的知识，给该厂提出相应的处理建议？”通过对课程考核方法的改革，可以多维度地评估学生对理论知识的掌握情况、分析处理复杂工程问题的能力，从而提升学生的学习效果。

通过该方案，对汽服2022级的“大学化学”课程进行改革，并与未改革前汽服2021级同学的成绩进行对比，汽服2021级是在2022年开设的“大学化学”课程，开班人数72人，汽服2022级是在2023年开设的课程，开班人数63人，两个学期学生的成绩分布如图1所示，可以看到，改革后，学生的学习效果有了显著提升，汽服2022级学生的平均分从59提升到了69分，中位数也从61增加到了72分，与实施前相比有了明显提高。由此数据可看出，基于OBE 教育理念的课程教学改革，既强化了学生的中心地位，又提升了学生的学习效果。

图1 两个学期“大学化学”课程的学生成绩分布

3 结束语

结合“大学化学”课程目前存在的教学内容偏理论、授课手段单一和课程考核方式陈旧等问题，提出基于OBE 教育理念对该课程进行改革，通过优化和改革“大学化学”课程教学内容和目标、教学手段和方法、教学考核方法等，旨在提高教学质量和学生的学习效率。实践证明，将OBE 理念与“大学化学”课程有机融合后，学生的学习效率和分析解决工程问题的能力均得到了提升。