基于OBE理念的“高分子物理”课程教学改革

［摘 要］ 教育理念的变革是教育走向现代化的重要一环，教学重心从教师“教”为中心转变为学生“学”为中心，是教学改革的核心。“高分子物理”是高分子材料与工程专业的一门重要专业必修课，是研究高分子材料结构与性能之间关系的一门交叉学科，是高分子材料的重要组成部分。OBE理念背景下，基于成果导向教育思维，“高分子物理”的课程教学改革具有重要意义。结合贵阳学院该课程的教学特点和教学现状，依据OBE理念对相关教学内容改革进行了初探，旨在帮助学生提高学习积极性和学习效果。

［关键词］ 高分子物理；OBE理念；教学现状；教学改革

［基金项目］ 2021年度贵州省教育厅高等学校教学内容和课程体系改革项目“立足应用型人才培养的‘高分子物理’课程教学改革探索”（2021246）；2020年度贵州省教育厅创新群体项目“阻燃聚氧化乙烯复合电解质膜的界面调控及其锂离子电池的构筑与性能研究”（黔教合KY字2020024）

［作者简介］ 王 奎（1990—），男（穿青人），贵州贵阳人，博士，贵阳学院材料科学与工程学院副教授，主要从事高分子结构与性能研究；严 伟（1981—），男（黎族），贵州贵阳人，博士，贵阳学院材料科学与工程学院教授（通信作者），主要从事有机功能高分子材料研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）32-0078-04 ［收稿日期］ 2022-07-06

“高分子物理”课程是一门运用物理方法和数学公式研究高分子结构与性能关系的学科。该课程具有基本概念、公式多，难记忆易混淆等特点，加之教学改革大背景，课程学时的缩减，教学质量成为重要的挑战。时代在进步，教育必须面向现代化，为培育适应国家和社会发展的综合型人才，课程前沿的不断探索和教学改革势在必行。近年来，我国在研究和解决高分子物理的相关课题领域取得了一些喜人的成果：以高分子链单元的相互作用为出发点，特别是链单元间的相互吸引在凝聚态形成过程中的作用这一国际上独创的观点出发，纵贯聚合物的全部相态——聚合物溶液、非晶态、晶态和液晶态中［1-2］。此外，中国化学会高度重视高分子物理的教学改革，召开学术论文报告会、教学研讨班和组织教学会议专题。我国教育工作者也在高分子物理教材、教学研究和教研论文等诸多方面取得了显著的成绩。但“高分子物理”课程课时量少、内容庞杂难懂，加之学生基础水平参差不齐，传统的教学方法已不能很好地提高学生学习成果，导致学生对许多知识点无法理解和掌握，更谈不上应用。基于此，为提高教学效果和改善学生的学习成果，本文结合贵阳学院“高分子物理”课程的特点和现状，浅谈新工科背景下的OBE理念在“高分子物理”课程教学中的应用。

一、“高分子物理”课程的教学特点

高分子科学是一门新兴学科，新中国成立初期，我国高校没有开设高分子科学相关的教学。经过几十年的发展，我国高分子科学教学已逐步走向成熟，几乎所有高校的高分子材料科学与工程专业都开设了“高分子物理”课程。当前，“高分子物理”课程的特点主要包括：课时数少而信息量大，知识点较多，教学内容缺乏连贯性，对数学和物理的要求比较高，内容比较抽象，学习难度较大；高分子物理包含的理论内容繁多，其中包括高分子构象尺寸的推导、相分离的热力学和动力学、Flory-Huggins似晶格模型理论、自由体积理论、聚合物的粘弹性分析、橡胶弹性的热力学分析和统计理论、聚合物的断裂理论等。同时，与统计学、物理学、物理化学及仪器分析等多学科的交叉融合，有些内容尚不够系统和成熟，由于学时数有限，不能对课程进行全部详细讲解；“高分子物理”课程概念多、关系多、数学推导多，如采用传统的教学方法，只能是让学生被动地接受，没有时间看书和思考问题，更没时间着手去推导公式、演算例题。这就从根本上违反了实践出真知的原理，印象不可能深刻，结果必然是走马观花。“高分子物理”课的讲授强调基本概念、基本理论、基本计算的掌握，对于一些烦琐的数学推导注重基本思路、基本过程和基本结论，重在应用［3-4］。

二、“高分子物理”课程的教学现状

（一）教师现状

首先，教学时长和教学内容之间存在矛盾，“高分子物理”课程内容较多，重点和难点较多，加之课程教学改革对课时数量的相对缩减，使得“高分子物理”教学过程中出现教师讲解快了学生跟不上，知识点讲解不深入；讲解慢了知识点讲解不完，完不成系统的教学工作的现象。目前，我校材料科学与工程专业“高分子物理”课程总学时为72，教学内容较难，记忆点较多，教学内容包括高分子链结构和凝聚态结构，高分子的运动和转变，聚合物的黏弹性能、流变性能和力学性能等。“高分子物理”课程与物理和数学学科密切相关，物理和数学知识又是学生最头疼的学科，较多的基本概念和复杂的公式交错，教学难度较大。本专业教师在教学过程中往往还需要给学生温习相关的物理知识和数学知识。其次，教学方法和传统的纯板书教学模式相比，多媒体教学成为主要的教学手段，线上线下教学也逐渐流行起来。相较于传统全部板书式的教学，多媒体教学使教师授课变得很轻松，多媒体辅助在一定程度上降低了教师上课的难度。但是，多媒体教学使部分教师照着PPT念，教学过程基本不板书或很少板书，有的板书极不规范也不系统，想到什么就写什么。部分教师对相关知识点研读不够，教学过程缺乏思考，教学不够深入，课堂上把知识点讲解完，没有足够的时间和学生进行必要的互动。最后，教师对学科前沿知识点的学习不够，部分教师的PPT多年不变，每年的授课内容几乎一模一样，缺乏对内容的更新。因此，学校鼓励本专业讲授“高分子物理”课程的教师要学习学科前沿知识，花更多的精力去做科学研究，多参加与专业相关的学术研究活动，更好地把握学科发展方向，定时召集教研室教师集体讨论“高分子物理”课程教学方法，更新教学内容，提高授课教师的教学技能。

（二）学生现状

随着办学规模的不断扩大，贵州省的高等教育也在不断进步，扩招十多年来，为国家和地区培养了大批优秀的人才。但是，相比于办学规模的提升，学生的整体学习效果和发达地区相比仍有差距。我校为贵州省内省市共建的本科院校，学生对“高分子物理”课程的学习现状主要包括以下三方面：一是部分学生基础薄弱，主要体现在对基础的知识不能理解，比如不能理解简单的数学公式和物理模型，在学习“高分子物理”课程理论和公式的时候还需要重新去学习基础的数学和物理知识。这样，学习的难度加大，短时间内不能掌握新的知识点，使得心有余而力不足，跟不上教学进度。二是学生的学习主动性不够强烈，部分学生有高中毕业就“解放”了的思想，认为在大学里面学习已经不是主要目标了，常常课前不预习，课上不学习，一节课下来书本上没有做任何标记，加之课后的学习情况通常不会更乐观，这样学习效果就会很差。很多知识点需要授课教师反复讲解学生才能理解，如果学生不预习，课上又不能集中注意力，学习效果就如同走马观花，学习内容似是而非，最后什么都没学到。三是“高分子物理”课程里有许多知识点是贯穿始终的，部分学生具有畏难情绪，有破罐子破摔的思想，克服困难的勇气不足，如果重点和难点不能攻克，选择躲避，最后就会导致恶性循环，许多知识点不能掌握。因此，对“高分子物理”课程的改革十分有必要，树立成果导向教育理念，将传统的以教师“教”为中心转变为以学生“学”为中心，对培育适应国家和地区发展的优秀人才具有重要意义。

三、“新工科”背景下的OBE理念

时代在进步，教育理念在变革，在新一轮科技产业变革推动下，教育部积极推进新工科建设，全力探索形成领跑全球工程教育的中国教育模式、中国教育经验，培养对我国和社会发展有用的新型复合人才。OBE（Outcome-based Education）理念是在新工科背景下产生的一种以学习效果为导向的教育理念，强调知行合一，主要包括以下几个方面［5-6］。

（一）OBE理念的需求

我们想让学生取得什么样的学习成果以及为什么要取得该学习成果，教师通过教学反馈以及大数据分析手段，精准掌握学生的需求并做出相应的教学设计。

（二）OBE理念的过程

如何让学生取得该学习成果，通过对教学内容和教学环节设计、对课程体系建设的有效管理，提高教学质量，使学生达到预期的教学成果。

（三）OBE理念的评价

通过学生的学习成果和表现评价学生的学习情况以及教学设计是否满足教育需求。OBE理念以学生为中心，不强调学生学习的方法和学习时间，重点考查学生的学习成果，让学生了解自己掌握和应用知识的能力。OBE理念通过如何保障学生取得对应的学习成果，进行不断的教学评价和改进，从而实现教学内容、教学环节、课程体系的不断革新。

四、基于OBE理念的“高分子物理”课程教学初探

（一）课程体系设计

结合我校材料科学与工程专业学生现有的知识储备，以想要学生学到什么为起点，开发立体化教学包，循序渐进，实现基于OBE理念的课程体系建设。立体化教学包中包括课程方案、学习指导、电子教案、教学素材资料库及试题库系统等，以提高相关知识点的学习效果为目的，注重与实践相结合，在有限的学时内提高“高分子物理”课程的教学质量和教学效果，推动该门课程的教学改革。课程方案包括以下几个方面。

1.教学指导。教学指导包括高分子物理学习导言、教学提示、学习提示，做好开学第一课，目标是建立以学生“学”为中心的教学方案和教学过程。

2.学习指导。学习指导以章为单位设置，包括：要学什么，为什么学，如何学习，重点、难点剖析，如何用等，让学生明白相关章节的学习目标和学习思路，有的放矢，做好对应的预习。

3.电子教案。弥补现有电子教案将教案搬到屏幕上的不足，运用动画技术及实例使教学课件的设置符合学生的认识规律和思维过程，易于师生互动，设计有效的师生互动环节，调动学生参与到教学过程中来。

4.增加实践环节。通过专业实验课设计和到企事业单位学习，加强相关知识点的学习和应用，培养学生将理论学习与实践相结合的能力，增强学生对所学知识点的复习和巩固，更好地激发学生的学习积极性和开拓创新能力。

（二）教学模式改进

传统的教学模式以教师“教”为中心，OBE教育理念以学生“学”为中心，如何帮助学生进行有效学习成为关键。传统的教学模式注重教会学生知识点，OBE教育理念注重知行合一，注重不断开拓创新，避免教学过程中照本宣科的现象。因此在本专业的“高分子物理”课程授课中，课堂教学举一反三，增加课堂讨论，加强实验互动，教师通过形式多样的课堂讨论，循循诱导学生开拓思维，踊跃参与讨论，从而提高学生分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新思维能力。教学模式主要包括以下几个方面。

1.教师设疑，学生回答。为了提高课堂讨论的效果，教师必须事先设计好课堂讨论方案，并把课堂讨论的安排纳入教学计划中，使课堂讨论有计划、有目的地进行。

2.学生提问，教师解答。教师一定要做好充分准备，采取让学生提问、教师解答的形式，提高学生对未知的探索潜力和举一反三的能力。

3.部分学生提问，其他学生解答。课堂讨论可以采取部分学生提问，其他学生解答的形式。教师在引导学生独立思考的基础上开展经常性的讨论和交流活动，使学生在发表自己的观点和意见的同时倾听他人的观点，并进行客观的比较和鉴别，对同一问题、同一事物从不同的侧面、不同的视角进行认识，克服独立个体在思考过程中的片面性和局限性。鉴于此，在OBE教学理念指引下，该课程的任课教师鼓励那些基础较好、领悟能力较强的学生去对学到的知识进行更深层次的总结和延伸。

（三）课程体系评价和优化

传统的教学评价缺乏持续改进的功能，往往只能停留在评价阶段，对后续的改进缺乏有效的指导监督。OBE教育理念强调教学质量管理体系要形成“闭环”，即反馈信息能得到及时有效的响应和改进，从而实现良性循环，提高学生学习成果。课程体系评价主要包括以下两个方面。