基于OBE理念的混合式教學在“高分子材料成型工藝與設備”課程中的應用與實踐

羅叢叢，么冰，周俊，丁躍，董黎明，陳艷，李德玲

（徐州工程學院材料與化學工程學院，江蘇 徐州 221018）

以學生為中心、結果導向、反向設計的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認證的始終[1-2]。立足學校辦學定位和專業培養特色，基于OBE 理念的課堂設計是將學生作為中心，銜接結果導向、反向設計的核心要素，是實現應用型大學人才培養目標的基石，是教師課堂從被動到主動角色轉型的關鍵因素。近年來，基于OBE 理念的課程改革以及線上線下混合式教學設計已經成為一線教學的研究熱點。

“高分子材料成型工藝與設備”銜接理論教學、實訓過程與生產過程，是應用型人才培養過程中實現教師課堂角色轉換不可或缺的知識板塊[3-4]。然而，在實際教學中，該課程存在內容多、理論內容抽象難以理解、知識點分散、教學方式單一等問題，導致課程教學與崗位能力脫節。根據2015～2018 級畢業生從事高分子行業調查數據顯示，70%學生認為課堂教學知識點難以應用于實際工作崗位中。那么，如何促進學生專業應用能力與職業需求的有機結合，成為課程教學目標、教學手段的關鍵問題。

我校始終踐行“工學結合，理實一體”的培養特色。在此背景下，基于OBE理念，結合高分子材料與工程專業人才培養目標，以及本課程知識體系，以提高學生的生產實踐能力為目標，圍繞“預期學習成果-教育教學過程-學習產出評估”這條主線展開教學內容，通過見習-仿真-實踐教學相融合的教學模式，以期實現學生與企業的零對接，在此對本課程的教學設計及教學手段做一些初步探討。

1 基于OBE理念的混合式教學模式的構建

OBE理念是以預期學生產出為教學目標，反推出學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備”課程的教學質量，針對當前課程存在的內容多、理論內容抽象難以理解、知識點分散、教學方式單一等問題，采用見習-仿真-實踐相融合的混合式教學模式，將OBE教學理念運用到該課程中，提出構建基于OBE 理念為指導思想的“高分子材料成型工藝與設備”混合式教學模式，如圖1所示。

圖1 OBE理念下“高分子材料成型工藝與設備”混合式教學模式的構建

2 基于OBE理念的混合式教學模式的實踐

2.1 “高分子材料成型工藝與設備”預期學習產出的制定

OBE 理念中教學目標的制定是開展整個教學過程的首要關鍵環節[7]。綜合學校、學生及企業的意見，從專業知識、專業技能、專業素質三個方面制定適應“高分子材料成型工藝與設備”課程教學目標，如表1所示。

表1 “高分子材料成型工藝與設備”課程教學目標

2.2 “高分子材料成型工藝與設備”課程的教學過程

依據OBE 理念，“高分子材料成型工藝與設備”的教學過程要根據預期的學習產出而制定，在此基礎上不斷優化整個課程體系，充分利用各種課程資源，有效實現預期學習產出。

2.2.1 優化課程體系，構建OBE 理念下的模塊化知識結構體系

依據模塊化課程特點，結合教學目標，對“高分子材料成型工藝與設備”課程的知識體系進行修改，根據內容的相關性進行模塊化重組，構建適用于OBE 教學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備”的內容重構為纖維、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穿插于重構模塊中，突出知識板塊和技能板塊的學習和訓練。此外，在授課過程中教師還會將最新的研究成果和技術引入課堂中，使學生獲取的知識不再陳舊，適用于現代化的信息社會。

2.2.2 見習-仿真-實踐教學相融合的教學模式的實施

結合OBE 教育理念、高分子材料與工程專業人才培養目標和本課程自身特點[8-9]，以預期學習產出為目標，通過相融合的教學形式，以期實現預期的學習產出。

2.2.2.1 見習教學

見習教學是本課程一個非常重要的實踐性教學環節，在開展相應模塊教學時，先由指導老師帶學生去與本校簽約的定向實習基地實地參觀相應設備和生產線。通過了解實際工作條件、生產設備、運行管理等建立初步的工程概念，同時結合本校學生學情，由工程師為學生講解具體案例的生產工藝流程，以及從事該工作所需的專業知識和技能，同時拋出目前該工藝存在改進和生產過程中產品改性的難點，激發學生對高分子專業價值的認同感和身為本專業學生需解決實際問題的責任感。

2.2.2.2仿真教學

高分子成型設備龐大，學生在不熟悉的情況下動手操作，危險性較大。高分子材料專業學生赴成型加工生產車間進行生產見習時，通過參觀車間設備及工藝流程，已對生產設備有了初步認識。仿真教學的開展安排在見習環節之后，以仿真教學網絡學習平臺為主，聯合“學習通”、慕課等多種教學資源，在理論知識的授課過程中配合虛擬仿真動畫演示，實現傳統課堂中面對面課堂教學模式與虛擬仿真教學模式的有效結合，保障學生的人身安全和學習效果。預習主要以學生看線上短視頻資源為主，通過線上資源基本能夠實現對知識點的簡單理解和記憶，這為理論授課中對知識點的應用和實踐提供了保障。仿真教學階段依據加拿大教師技能培訓工作坊創建的BOPPPS教學模式[10]，同時結合“高分子材料成型工藝與設備”課程具體內容，對本課程進行了設計和嘗試，具體見表2、表3。

表2 基于BOPPPS模式的仿真教學設計（以擠出成型為例）

表3 實驗設計（以擠出成型為例）

（1）導入階段

課堂導入如同架設在教師和學生間的第一座橋梁，巧妙導入有利于調動學生的求知欲和興趣。另外，課堂導入還有承上啟下的作用，即對上節課的知識點進行總結回顧，同時引入新知識點?？傊?，精彩的導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備”課程中的探索，總結了幾項導入方法，例如：在講纖維的成型工藝與設備時，通過高性能纖維在醫療和航空航天領域的應用實例展開講解，比如高性能碳纖維具備優良的X射線穿透力，可應用于醫療設備來保證檢測結果。通過纖維在醫療和航空航天領域的應用，激發學生的家國情懷和科研精神，引導學生勇于擔當，增強學生的社會責任感。再比如介紹塑料的成型工藝與設備時，從生活中常見的生活物品出發，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，進而剖析設備構造；也可以從新聞時事出發導入，比如微塑料污染到可降解塑料的開發生產，再到可降解塑料生產工藝及所需設備。

（2）目標階段

教學目標的設定是教師能否激發學生產生情感共鳴的關鍵，因此，在開展授課內容前，應明確告知學生即將要學到什么，重點內容是什么，如何學習等，比如，“掌握塑料擠出成型定義”的課堂目標，應細節化制定為“掌握擠出成型定義的三個要點”，即能否舉例日常生活用品中哪些是擠出成型產品；判斷打包帶、網、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等。

（3）前測階段

以產出為導向，教學設計能夠滿足學生需求，需要教師了解學生的認知情況，圍繞學生開展細致詳實的授課內容。作者利用“學習通”平臺提供的在線測試功能，針對授課內容編寫對應的前測試題進行摸底測試，通過后臺統計結果，及時調整授課思路，同時課堂前測也能有效監督學生的線上預習成效。

（4）參與式學習階段

參與式學習階段是整個授課階段最重要的一部分，是決定授課質量的關鍵。虛擬仿真實驗教學是教育信息化的一個有效手段。本課程依托徐州工程學院虛擬仿真實驗中心開展。仿真教學模式能夠有效解決學生學習效率低下、現場教學風險高等缺陷，而且還能極大拓寬學生的學習空間，豐富學習模式，提升學習興趣。本階段的仿真教學采用翻轉課堂教學模式進行，學生以小組為單位講解仿真課程內容，同時結合仿真講解其設備構造、設備工作原理以及生產影響因素控制。

（5）后測階段

由于該課程實操性較強，后測階段一般采取學生實操練習來進行。一般情況下，匯報小組成員對匯報內容較為熟悉，由匯報小組設置問題障礙，其他組成員根據問題分析討論解決方案。學生之間的互動比單純的教師“填鴨式”授課更容易接受，學生學習興趣高，課堂氣氛更為活躍。通過該階段的實施統計發現，學生設立的問題一般都是本節課的重點和難點，通過設立并解決問題的形式開展后測，學生認可度較高，對知識的靈活運用性較強。本階段的測試評分可作為衡量學生課內學習效果的評價指標。

（6）總結階段

課堂總結是加深記憶、清晰脈絡的過程，也是對本節課內容查缺補漏、反復溫習的過程。本階段由任課教師帶領學生一起總結并整合教學內容，同時也為下節課的開展做鋪墊，布置課后作業及預習內容。

（7）實踐教學

通過見習教學環節，學生已初步對成型加工大型儀器設備有了一定認知，然后通過仿真理論授課環節的展開，最后開展實踐教學。該實踐環節在高分子成型加工實驗室進行，主要鍛煉學生的動手、動腦能力，以達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備的使用特點，為今后從事相關專業工作打下堅實基礎。

2.3 OBE教學模式效果反饋

以往屆采用傳統面對面教學的授課班級為對照，對采用基于OBE理念的見習-仿真-實踐混合式教學模式的班級學生的期末成績進行對比分析，同時對混合式教學班級發放問卷調查，調查問卷內容主要涉及學生學習過程和學習效果的評價。另外，企業用人單位的反饋及意見同時納入基于OBE教學模式的效果評價。通過學生期末成績、學習過程及成效問卷調查、企業用人反饋三方面來評價基于OBE理念的教學改革成效。

2.3.1 期末成績分析

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

圖2 學生期末成績對比圖

由圖2可知，四個年級學生期末成績均呈現正態分布。由表4的統計分析結果可以看出，基于OBE理念的2017和2018級學生考試優秀率（90分以上為優秀）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理念的混合式教學模式有助于提高學生的學習興趣，班級達到良好以上人員明顯增多。從不及格情況來看，2018級學生明顯降低，這可能與教師連續實施兩輪混合式教學后經驗提升有關。從學生的平均成績也可以看出，混合式教學模式有助于提升學生的學習成績，更好地促使學生掌握高分子材料成型加工相關專業知識。

表4 成績統計分析

2.3.2 學生問卷調查

為了更好地掌握學生的學習效果，分別在開課前后向學生發布了相同題目的問卷調查，如表5所示。由表5 可知，學生在基于OBE 理念的混合式教學模式開展后，在學習興趣、自學能力、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 主要考查學生自主學習的能力，OBE 教學理念是以產出為導向，能夠讓學生清楚地明白學習的價值所在，通過有目的的學習，可以有效提升學生的學習效率。題目3、4、5、7 主要反映學生學習興趣和學習主動性，通過分析開課前后數據發現，基于OBE 理念混合式教學模式有助于提升學生的學習興趣及主動性。題目8 和10 主要涉及學生對學習成績影響因素的判斷，經過混合式教學，學生對以產出為導向的混合式教學方式認可度普遍提高。

表5 學生問卷調查各題目選擇人數比例（%）

2.3.3 企業用人反饋

以產出為導向的OBE 教學理念從社會需求出發，注重學生自身能力水平的提高，因此企業用人單位的反饋對教學效果的評價至關重要。經過對江蘇省內定向合作企業跟蹤調查，發現企業用人單位對2017 級學生知識儲備程度評價明顯提高，同時也對2018 級學生定向實習單位做了調研，企業認可度提高，普遍反映學生基本功扎實，這說明基于OBE 理念的混合式教學有助于提升學生分析解決實際問題的能力。

3 結束語

“高分子材料成型工藝與設備”作為應用型高分子材料與工程專業的核心課程，結合學校課程建設的要求、學生學習本課程建議以及企業用人反饋等，進一步推進相關教學改革，通過完善見習內容、仿真教學制作、在線網站建設等方式，適應社會對人才培養的需求。在今后的教學工作中我們將繼續堅持以產出為導向的OBE教學理念，以生為本，不斷推進教學改革，完善各個環節的教學方法和手段，為社會培養高分子行業應用型人才做出不懈的努力。