基于OBE理念的混合式教學(xué)在“高分子材料成型工藝與設(shè)備”課程中的應(yīng)用與實踐

羅叢叢，么冰，周俊，丁躍，董黎明，陳艷，李德玲

（徐州工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，江蘇 徐州 221018）

以學(xué)生為中心、結(jié)果導(dǎo)向、反向設(shè)計的OBE理念是我國高等工程教育改革實踐的精髓，貫穿于工程教育專業(yè)認(rèn)證的始終[1-2]。立足學(xué)校辦學(xué)定位和專業(yè)培養(yǎng)特色，基于OBE 理念的課堂設(shè)計是將學(xué)生作為中心，銜接結(jié)果導(dǎo)向、反向設(shè)計的核心要素，是實現(xiàn)應(yīng)用型大學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)的基石，是教師課堂從被動到主動角色轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素。近年來，基于OBE 理念的課程改革以及線上線下混合式教學(xué)設(shè)計已經(jīng)成為一線教學(xué)的研究熱點(diǎn)。

“高分子材料成型工藝與設(shè)備”銜接理論教學(xué)、實訓(xùn)過程與生產(chǎn)過程，是應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中實現(xiàn)教師課堂角色轉(zhuǎn)換不可或缺的知識板塊[3-4]。然而，在實際教學(xué)中，該課程存在內(nèi)容多、理論內(nèi)容抽象難以理解、知識點(diǎn)分散、教學(xué)方式單一等問題，導(dǎo)致課程教學(xué)與崗位能力脫節(jié)。根據(jù)2015～2018 級畢業(yè)生從事高分子行業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，70%學(xué)生認(rèn)為課堂教學(xué)知識點(diǎn)難以應(yīng)用于實際工作崗位中。那么，如何促進(jìn)學(xué)生專業(yè)應(yīng)用能力與職業(yè)需求的有機(jī)結(jié)合，成為課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)手段的關(guān)鍵問題。

我校始終踐行“工學(xué)結(jié)合，理實一體”的培養(yǎng)特色。在此背景下，基于OBE理念，結(jié)合高分子材料與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，以及本課程知識體系，以提高學(xué)生的生產(chǎn)實踐能力為目標(biāo)，圍繞“預(yù)期學(xué)習(xí)成果-教育教學(xué)過程-學(xué)習(xí)產(chǎn)出評估”這條主線展開教學(xué)內(nèi)容，通過見習(xí)-仿真-實踐教學(xué)相融合的教學(xué)模式，以期實現(xiàn)學(xué)生與企業(yè)的零對接，在此對本課程的教學(xué)設(shè)計及教學(xué)手段做一些初步探討。

1 基于OBE理念的混合式教學(xué)模式的構(gòu)建

OBE理念是以預(yù)期學(xué)生產(chǎn)出為教學(xué)目標(biāo)，反推出學(xué)生需要掌握的知識和技能[5-6]。為提升“高分子材料成型工藝與設(shè)備”課程的教學(xué)質(zhì)量，針對當(dāng)前課程存在的內(nèi)容多、理論內(nèi)容抽象難以理解、知識點(diǎn)分散、教學(xué)方式單一等問題，采用見習(xí)-仿真-實踐相融合的混合式教學(xué)模式，將OBE教學(xué)理念運(yùn)用到該課程中，提出構(gòu)建基于OBE 理念為指導(dǎo)思想的“高分子材料成型工藝與設(shè)備”混合式教學(xué)模式，如圖1所示。

圖1 OBE理念下“高分子材料成型工藝與設(shè)備”混合式教學(xué)模式的構(gòu)建

2 基于OBE理念的混合式教學(xué)模式的實踐

2.1 “高分子材料成型工藝與設(shè)備”預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出的制定

OBE 理念中教學(xué)目標(biāo)的制定是開展整個教學(xué)過程的首要關(guān)鍵環(huán)節(jié)[7]。綜合學(xué)校、學(xué)生及企業(yè)的意見，從專業(yè)知識、專業(yè)技能、專業(yè)素質(zhì)三個方面制定適應(yīng)“高分子材料成型工藝與設(shè)備”課程教學(xué)目標(biāo)，如表1所示。

表1 “高分子材料成型工藝與設(shè)備”課程教學(xué)目標(biāo)

2.2 “高分子材料成型工藝與設(shè)備”課程的教學(xué)過程

依據(jù)OBE 理念，“高分子材料成型工藝與設(shè)備”的教學(xué)過程要根據(jù)預(yù)期的學(xué)習(xí)產(chǎn)出而制定，在此基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化整個課程體系，充分利用各種課程資源，有效實現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出。

2.2.1 優(yōu)化課程體系，構(gòu)建OBE 理念下的模塊化知識結(jié)構(gòu)體系

依據(jù)模塊化課程特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，對“高分子材料成型工藝與設(shè)備”課程的知識體系進(jìn)行修改，根據(jù)內(nèi)容的相關(guān)性進(jìn)行模塊化重組，構(gòu)建適用于OBE 教學(xué)理念的完整模塊化知識體系。整個“高分子材料成型工藝與設(shè)備”的內(nèi)容重構(gòu)為纖維、塑料、橡膠、涂料和粘合劑、功能高分子材料等模塊，原先知識體系中的聚合物流體的制備、混合、流變性等共性知識點(diǎn)穿插于重構(gòu)模塊中，突出知識板塊和技能板塊的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。此外，在授課過程中教師還會將最新的研究成果和技術(shù)引入課堂中，使學(xué)生獲取的知識不再陳舊，適用于現(xiàn)代化的信息社會。

2.2.2 見習(xí)-仿真-實踐教學(xué)相融合的教學(xué)模式的實施

結(jié)合OBE 教育理念、高分子材料與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和本課程自身特點(diǎn)[8-9]，以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為目標(biāo)，通過相融合的教學(xué)形式，以期實現(xiàn)預(yù)期的學(xué)習(xí)產(chǎn)出。

2.2.2.1 見習(xí)教學(xué)

見習(xí)教學(xué)是本課程一個非常重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，在開展相應(yīng)模塊教學(xué)時，先由指導(dǎo)老師帶學(xué)生去與本校簽約的定向?qū)嵙?xí)基地實地參觀相應(yīng)設(shè)備和生產(chǎn)線。通過了解實際工作條件、生產(chǎn)設(shè)備、運(yùn)行管理等建立初步的工程概念，同時結(jié)合本校學(xué)生學(xué)情，由工程師為學(xué)生講解具體案例的生產(chǎn)工藝流程，以及從事該工作所需的專業(yè)知識和技能，同時拋出目前該工藝存在改進(jìn)和生產(chǎn)過程中產(chǎn)品改性的難點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生對高分子專業(yè)價值的認(rèn)同感和身為本專業(yè)學(xué)生需解決實際問題的責(zé)任感。

2.2.2.2仿真教學(xué)

高分子成型設(shè)備龐大，學(xué)生在不熟悉的情況下動手操作，危險性較大。高分子材料專業(yè)學(xué)生赴成型加工生產(chǎn)車間進(jìn)行生產(chǎn)見習(xí)時，通過參觀車間設(shè)備及工藝流程，已對生產(chǎn)設(shè)備有了初步認(rèn)識。仿真教學(xué)的開展安排在見習(xí)環(huán)節(jié)之后，以仿真教學(xué)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺為主，聯(lián)合“學(xué)習(xí)通”、慕課等多種教學(xué)資源，在理論知識的授課過程中配合虛擬仿真動畫演示，實現(xiàn)傳統(tǒng)課堂中面對面課堂教學(xué)模式與虛擬仿真教學(xué)模式的有效結(jié)合，保障學(xué)生的人身安全和學(xué)習(xí)效果。預(yù)習(xí)主要以學(xué)生看線上短視頻資源為主，通過線上資源基本能夠?qū)崿F(xiàn)對知識點(diǎn)的簡單理解和記憶，這為理論授課中對知識點(diǎn)的應(yīng)用和實踐提供了保障。仿真教學(xué)階段依據(jù)加拿大教師技能培訓(xùn)工作坊創(chuàng)建的BOPPPS教學(xué)模式[10]，同時結(jié)合“高分子材料成型工藝與設(shè)備”課程具體內(nèi)容，對本課程進(jìn)行了設(shè)計和嘗試，具體見表2、表3。

表2 基于BOPPPS模式的仿真教學(xué)設(shè)計（以擠出成型為例）

表3 實驗設(shè)計（以擠出成型為例）

（1）導(dǎo)入階段

課堂導(dǎo)入如同架設(shè)在教師和學(xué)生間的第一座橋梁，巧妙導(dǎo)入有利于調(diào)動學(xué)生的求知欲和興趣。另外，課堂導(dǎo)入還有承上啟下的作用，即對上節(jié)課的知識點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)回顧，同時引入新知識點(diǎn)?？傊实膶?dǎo)入是課堂講授成功的一半。作者通過在“高分子材料成型工藝與設(shè)備”課程中的探索，總結(jié)了幾項導(dǎo)入方法，例如：在講纖維的成型工藝與設(shè)備時，通過高性能纖維在醫(yī)療和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用實例展開講解，比如高性能碳纖維具備優(yōu)良的X射線穿透力，可應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備來保證檢測結(jié)果。通過纖維在醫(yī)療和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的家國情懷和科研精神，引導(dǎo)學(xué)生勇于擔(dān)當(dāng)，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感。再比如介紹塑料的成型工藝與設(shè)備時，從生活中常見的生活物品出發(fā)，比如飲料瓶、塑料薄膜、吸管、塑料袋等，引出不同塑料管材、線材、棒材、異型材的成型工藝，進(jìn)而剖析設(shè)備構(gòu)造；也可以從新聞時事出發(fā)導(dǎo)入，比如微塑料污染到可降解塑料的開發(fā)生產(chǎn)，再到可降解塑料生產(chǎn)工藝及所需設(shè)備。

（2）目標(biāo)階段

教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定是教師能否激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生情感共鳴的關(guān)鍵，因此，在開展授課內(nèi)容前，應(yīng)明確告知學(xué)生即將要學(xué)到什么，重點(diǎn)內(nèi)容是什么，如何學(xué)習(xí)等，比如，“掌握塑料擠出成型定義”的課堂目標(biāo)，應(yīng)細(xì)節(jié)化制定為“掌握擠出成型定義的三個要點(diǎn)”，即能否舉例日常生活用品中哪些是擠出成型產(chǎn)品；判斷打包帶、網(wǎng)、薄膜、電線電纜包覆物等哪些能采用擠出成型工藝制備；擠出成型工藝有哪些特點(diǎn)等。

（3）前測階段

以產(chǎn)出為導(dǎo)向，教學(xué)設(shè)計能夠滿足學(xué)生需求，需要教師了解學(xué)生的認(rèn)知情況，圍繞學(xué)生開展細(xì)致詳實的授課內(nèi)容。作者利用“學(xué)習(xí)通”平臺提供的在線測試功能，針對授課內(nèi)容編寫對應(yīng)的前測試題進(jìn)行摸底測試，通過后臺統(tǒng)計結(jié)果，及時調(diào)整授課思路，同時課堂前測也能有效監(jiān)督學(xué)生的線上預(yù)習(xí)成效。

（4）參與式學(xué)習(xí)階段

參與式學(xué)習(xí)階段是整個授課階段最重要的一部分，是決定授課質(zhì)量的關(guān)鍵。虛擬仿真實驗教學(xué)是教育信息化的一個有效手段。本課程依托徐州工程學(xué)院虛擬仿真實驗中心開展。仿真教學(xué)模式能夠有效解決學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下、現(xiàn)場教學(xué)風(fēng)險高等缺陷，而且還能極大拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，豐富學(xué)習(xí)模式，提升學(xué)習(xí)興趣。本階段的仿真教學(xué)采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行，學(xué)生以小組為單位講解仿真課程內(nèi)容，同時結(jié)合仿真講解其設(shè)備構(gòu)造、設(shè)備工作原理以及生產(chǎn)影響因素控制。

（5）后測階段

由于該課程實操性較強(qiáng)，后測階段一般采取學(xué)生實操練習(xí)來進(jìn)行。一般情況下，匯報小組成員對匯報內(nèi)容較為熟悉，由匯報小組設(shè)置問題障礙，其他組成員根據(jù)問題分析討論解決方案。學(xué)生之間的互動比單純的教師“填鴨式”授課更容易接受，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高，課堂氣氛更為活躍。通過該階段的實施統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，學(xué)生設(shè)立的問題一般都是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過設(shè)立并解決問題的形式開展后測，學(xué)生認(rèn)可度較高，對知識的靈活運(yùn)用性較強(qiáng)。本階段的測試評分可作為衡量學(xué)生課內(nèi)學(xué)習(xí)效果的評價指標(biāo)。

（6）總結(jié)階段

課堂總結(jié)是加深記憶、清晰脈絡(luò)的過程，也是對本節(jié)課內(nèi)容查缺補(bǔ)漏、反復(fù)溫習(xí)的過程。本階段由任課教師帶領(lǐng)學(xué)生一起總結(jié)并整合教學(xué)內(nèi)容，同時也為下節(jié)課的開展做鋪墊，布置課后作業(yè)及預(yù)習(xí)內(nèi)容。

（7）實踐教學(xué)

通過見習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生已初步對成型加工大型儀器設(shè)備有了一定認(rèn)知，然后通過仿真理論授課環(huán)節(jié)的展開，最后開展實踐教學(xué)。該實踐環(huán)節(jié)在高分子成型加工實驗室進(jìn)行，主要鍛煉學(xué)生的動手、動腦能力，以達(dá)到初步掌握高分子材料加工基本知識和基本檢測的技能，同時了解各種高分子材料加工設(shè)備的使用特點(diǎn)，為今后從事相關(guān)專業(yè)工作打下堅實基礎(chǔ)。

2.3 OBE教學(xué)模式效果反饋

以往屆采用傳統(tǒng)面對面教學(xué)的授課班級為對照，對采用基于OBE理念的見習(xí)-仿真-實踐混合式教學(xué)模式的班級學(xué)生的期末成績進(jìn)行對比分析，同時對混合式教學(xué)班級發(fā)放問卷調(diào)查，調(diào)查問卷內(nèi)容主要涉及學(xué)生學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果的評價。另外，企業(yè)用人單位的反饋及意見同時納入基于OBE教學(xué)模式的效果評價。通過學(xué)生期末成績、學(xué)習(xí)過程及成效問卷調(diào)查、企業(yè)用人反饋三方面來評價基于OBE理念的教學(xué)改革成效。

2.3.1 期末成績分析

為了全面分析基于OBE 理念的混合式教學(xué)模式的教學(xué)效果，在該課程結(jié)束后對學(xué)生進(jìn)行期末測試。以2017和2018級高分子材料與工程專業(yè)學(xué)生作為研究對象開展了基于OBE 理念的混合式教學(xué)，以2015 和2016級學(xué)生作為對比參照對象進(jìn)行分析研究。期末成績分布如圖2所示。

圖2 學(xué)生期末成績對比圖

由圖2可知，四個年級學(xué)生期末成績均呈現(xiàn)正態(tài)分布。由表4的統(tǒng)計分析結(jié)果可以看出，基于OBE理念的2017和2018級學(xué)生考試優(yōu)秀率（90分以上為優(yōu)秀）和良好率（80～90分之間為良好）明顯高于參照班級，這說明基于OBE理念的混合式教學(xué)模式有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，班級達(dá)到良好以上人員明顯增多。從不及格情況來看，2018級學(xué)生明顯降低，這可能與教師連續(xù)實施兩輪混合式教學(xué)后經(jīng)驗提升有關(guān)。從學(xué)生的平均成績也可以看出，混合式教學(xué)模式有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，更好地促使學(xué)生掌握高分子材料成型加工相關(guān)專業(yè)知識。

表4 成績統(tǒng)計分析

2.3.2 學(xué)生問卷調(diào)查

為了更好地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，分別在開課前后向?qū)W生發(fā)布了相同題目的問卷調(diào)查，如表5所示。由表5 可知，學(xué)生在基于OBE 理念的混合式教學(xué)模式開展后，在學(xué)習(xí)興趣、自學(xué)能力、知識掌握牢固程度等方面均有一定程度的提高。題目1、2、9 主要考查學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，OBE 教學(xué)理念是以產(chǎn)出為導(dǎo)向，能夠讓學(xué)生清楚地明白學(xué)習(xí)的價值所在，通過有目的的學(xué)習(xí)，可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。題目3、4、5、7 主要反映學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，通過分析開課前后數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，基于OBE 理念混合式教學(xué)模式有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及主動性。題目8 和10 主要涉及學(xué)生對學(xué)習(xí)成績影響因素的判斷，經(jīng)過混合式教學(xué)，學(xué)生對以產(chǎn)出為導(dǎo)向的混合式教學(xué)方式認(rèn)可度普遍提高。

表5 學(xué)生問卷調(diào)查各題目選擇人數(shù)比例（%）

2.3.3 企業(yè)用人反饋

以產(chǎn)出為導(dǎo)向的OBE 教學(xué)理念從社會需求出發(fā)，注重學(xué)生自身能力水平的提高，因此企業(yè)用人單位的反饋對教學(xué)效果的評價至關(guān)重要。經(jīng)過對江蘇省內(nèi)定向合作企業(yè)跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)企業(yè)用人單位對2017 級學(xué)生知識儲備程度評價明顯提高，同時也對2018 級學(xué)生定向?qū)嵙?xí)單位做了調(diào)研，企業(yè)認(rèn)可度提高，普遍反映學(xué)生基本功扎實，這說明基于OBE 理念的混合式教學(xué)有助于提升學(xué)生分析解決實際問題的能力。

3 結(jié)束語

“高分子材料成型工藝與設(shè)備”作為應(yīng)用型高分子材料與工程專業(yè)的核心課程，結(jié)合學(xué)校課程建設(shè)的要求、學(xué)生學(xué)習(xí)本課程建議以及企業(yè)用人反饋等，進(jìn)一步推進(jìn)相關(guān)教學(xué)改革，通過完善見習(xí)內(nèi)容、仿真教學(xué)制作、在線網(wǎng)站建設(shè)等方式，適應(yīng)社會對人才培養(yǎng)的需求。在今后的教學(xué)工作中我們將繼續(xù)堅持以產(chǎn)出為導(dǎo)向的OBE教學(xué)理念，以生為本，不斷推進(jìn)教學(xué)改革，完善各個環(huán)節(jié)的教學(xué)方法和手段，為社會培養(yǎng)高分子行業(yè)應(yīng)用型人才做出不懈的努力。