OBE理念與模擬實驗相結(jié)合的教學(xué)改革探索

于萬里

[摘要]將模擬實驗與OBE相結(jié)合的教育理念引入到了《寶石學(xué)概論》的教學(xué)活動中，按照這種教學(xué)理念制定了反饋式教學(xué)大綱，采用多種方式收集了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并將學(xué)習(xí)效果作為反饋信息輸入到下一輪的教學(xué)計劃中。在教學(xué)方法上，將模擬實驗引進了課堂教學(xué)。通過分析給出的實際測量數(shù)據(jù)，學(xué)生對實驗原理有了更深入的理解，提高了綜合分析能力。兩年多教學(xué)改革實踐的結(jié)果表明，采用模擬實驗與OBE相結(jié)合的教學(xué)理念，將傳統(tǒng)的以教師為中心轉(zhuǎn)向了以學(xué)生為中心，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與學(xué)習(xí)效果。

[關(guān)鍵詞]OBE教學(xué)理念；模擬實驗；寶石學(xué)；教學(xué)改革

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]10054634（2017）050085050引言

OBE（outcomebased education）教育理念是基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的一種教育模式，也被稱為成果導(dǎo)向教育。OBE模式以學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果即有效產(chǎn)出為目標，可以從學(xué)習(xí)產(chǎn)出的定義、實現(xiàn)、評估和使用4個步驟來實施，是設(shè)計、實施、組織、運行、評價教學(xué)活動的一種行之有效的教育范式。為了實現(xiàn)預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出，教學(xué)計劃、課程內(nèi)容都需按照反饋式的模式進行設(shè)計[13]。

1994年，美國學(xué)者斯拜迪（Spady W G）在《基于產(chǎn)出的教育模式，爭議與答案》一書中把OBE定義為“基于結(jié)果的教育意味著教育系統(tǒng)中的每個環(huán)節(jié)都圍繞著一個根本的目標，讓所有學(xué)生在完成他們的學(xué)習(xí)經(jīng)歷后都能獲得成功”。他認為，OBE實現(xiàn)了教育范式的轉(zhuǎn)換，學(xué)生學(xué)到了什么和是否成功，遠比怎樣學(xué)習(xí)和什么時候?qū)W習(xí)更為重要[4]。此后，西澳大利亞州的教育部門和其他學(xué)者也紛紛給出了自己的定義[5]。雖然不同學(xué)者對定義的描述有所不同，但都有一個共同的特點：在OBE教育理念中，教育者必須對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)束后應(yīng)達到的能力及水平目標有清晰的構(gòu)想，然后設(shè)計適宜的教育結(jié)構(gòu)來保證學(xué)生達到這些預(yù)期目標。OBE教育理念把學(xué)習(xí)產(chǎn)出而非教科書或教師經(jīng)驗作為驅(qū)動教育系統(tǒng)運作的動力，這同傳統(tǒng)的內(nèi)容驅(qū)動和重視投入的教育理念形成了鮮明的對比。從這個意義上說，OBE教育模式可被認為是一種教育范式的革新。

OBE教育的理念不僅適用于學(xué)院、學(xué)科、專業(yè)或課程群的系統(tǒng)設(shè)計和安排[69]，也同樣適用于單門課程的教學(xué)[1014]。筆者將OBE教育理念應(yīng)用到了單門選修課程寶石學(xué)概論的教學(xué)當(dāng)中。寶石學(xué)是一門實踐性很強的工程類學(xué)科。學(xué)生在學(xué)習(xí)寶石學(xué)學(xué)科時，只有通過觀察、分析大量的寶石標本，才能切實掌握寶石學(xué)的內(nèi)容。要開設(shè)寶石學(xué)實驗課，需要使用多種精密儀器和寶石標本。由于寶石標本體積小、價值高，容易損壞、遺落，因此，寶石學(xué)概論課程安排實驗課很難實現(xiàn)。怎樣來彌補缺少實驗課的不足呢？作者通過兩年多的教學(xué)實踐，將模擬實驗引入到了寶石學(xué)概論的課堂教學(xué)中，并與OBE教育理念相結(jié)合，取得了良好的教學(xué)效果。

1OBE理念的引入

將OBE理念引入到寶石學(xué)概論的教學(xué)中，首先要確定學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，即成果目標，并將這一目標作為OBE教學(xué)方法的反饋輸入信息[15]。如果是新開課或者開課較少，學(xué)生的學(xué)習(xí)成果需要根據(jù)教學(xué)大綱及教學(xué)經(jīng)驗預(yù)先確定。如果課程已經(jīng)講授過，則可以總結(jié)、收集前期學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)效果，根據(jù)前期的學(xué)習(xí)成果，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法。由于《寶石學(xué)概論》課程已經(jīng)開設(shè)多年，往屆學(xué)生的學(xué)習(xí)成果可以作為本屆學(xué)生改進教學(xué)方法的輸入，本屆學(xué)生的學(xué)習(xí)成果則可以作為下一次開設(shè)本課程的反饋輸入。這樣持續(xù)下去，就能夠使學(xué)生的學(xué)習(xí)成果不斷地得到提高。

根據(jù)往屆學(xué)生本課程的學(xué)習(xí)成果及對教學(xué)內(nèi)容掌握的情況，筆者于2014年首次將OBE理念引入到了寶石學(xué)概論教學(xué)中，并確定了三點學(xué)習(xí)成果目標。（1）知識目標：基本理解寶石學(xué)的基本理論和基礎(chǔ)知識；（2）技能目標：理解常規(guī)研究方法的原理，了解其他研究方法；（3）能力目標：能夠利用基本理論、基礎(chǔ)知識和基本方法對未知的常見寶石進行簡單分析。本課是選修課，因此對學(xué)生的要求比必修課有所降低，許多必修課中要求掌握的內(nèi)容在選修課中被降為基本掌握、基本理解、基本了解。以其中一個具體目標——“珠寶玉石的常規(guī)檢測方法”為例，在必修課中是要求掌握的內(nèi)容。在選修課中，這一具體目標在未引入OBE教學(xué)理念和模擬實驗方法時定為基本理解。在引入了OBE教學(xué)理念和模擬實驗以后，由于加強了實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生對學(xué)習(xí)目標的掌握程度也得到逐步提高。

2模擬實驗引入課堂教學(xué)

為實現(xiàn)這三點學(xué)習(xí)成果目標，筆者修改了本課程的教學(xué)大綱。為達到預(yù)定的教學(xué)成果目標，在修訂后的教學(xué)大綱中，修改了教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法。其中，教學(xué)方法中改動較大的是在課堂教學(xué)中引入了模擬實驗。在會計類和貿(mào)易類的課堂教學(xué)中，采用模擬實驗相對較多[1619]，但在工科教學(xué)中采用的很少[20]。寶石學(xué)開設(shè)實驗課需要為學(xué)生準備寶石標本和儀器設(shè)備。由于寶石標本價格比較昂貴，容易遺落、損壞，檢測儀器也比較精密嬌貴，因此，盡管寶石學(xué)的實踐性很強，在寶石學(xué)選修課中開設(shè)實驗課還是很難實現(xiàn)。

為了將模擬實驗引入到課堂教學(xué)，教師需要在上課之前，將模擬實驗的內(nèi)容在實驗室實際操作完成。將實驗過程、設(shè)備環(huán)境和測試結(jié)果記錄下來，讓學(xué)生在課堂上結(jié)合實驗過程，分析測試的數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。比如，在進行寶石密度測試的模擬實驗前，需要選出寶石樣品，在實驗室用天平分別稱量出其在空氣中和水中的質(zhì)量，并記錄下測試時的環(huán)境溫度。學(xué)生在進行模擬實驗時，根據(jù)測試的數(shù)據(jù)，計算出寶石的密度，并根據(jù)實驗環(huán)境的記錄溫度，對所計算的密度進行修正。得到寶石樣品的密度值之后，要求學(xué)生根據(jù)寶石的密度值，查閱寶石密度檢索表，初步推斷所測寶石的種屬。

將模擬實驗引入到課堂教學(xué)的初期，模擬實驗次數(shù)較少。比如，2014年第一次將模擬實驗引入到課堂教學(xué)時，只進行了4次模擬實驗。模擬實驗引入課堂教學(xué)后，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了提升，縮短了理論和實際的距離，提高了學(xué)習(xí)效果。經(jīng)過2014～2015年兩年的實踐與摸索，模擬實驗的內(nèi)容與次數(shù)得到了調(diào)整。2016年，本課程的模擬實驗次數(shù)固定在了10次左右，穿插于課堂授課過程中。模擬實驗的內(nèi)容和所屬章節(jié)具體如表1所示。endprint

第一類模擬實驗是在介紹實驗方法后，給出實驗數(shù)據(jù)，學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行分析，得出實驗結(jié)論。這類模擬實驗?zāi)芗由顚W(xué)生對知識目標和技能目標的理解，對能力目標的提高也有很大的促進作用。以模擬實驗3為例，模擬實驗3安排在介紹了折射率的測定原理和方法之后。測定寶石折射率時，不僅僅只測得了寶石的折射率和雙折射率值，還要根據(jù)測得的折射率值來分析寶石的均非性、軸性和光性的正負，可以獲得寶石很豐富的信息。如果沒有實驗，學(xué)生很難掌握折射率的測量和分析方法。在模擬實驗3中，給出了轉(zhuǎn)動寶石1周測得的8組折射率數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)包括兩個折射率值。如果所有8組折射率值不變，可以確定寶石是均質(zhì)體，否則為非均質(zhì)體。如果各組的折射率值有變化，可以分別比較8組數(shù)據(jù)的大值和小值。如果大值和小值中有一組不變，可以確定寶石為中級晶族，其中大值變、小值不變者為正光性，小值變、大值不變者為負光性。如果大值和小值都變，則為低級晶族。要確定低級晶族寶石光性的正負，就要分析大值和小值變化的范圍。如果大值變化范圍大，為正光性，小值變化范圍大則為負光性。在模擬實驗中，雖然學(xué)生并沒有實際操作折射儀測量寶石的折射率，但是得到了所有實測數(shù)據(jù)。學(xué)生體驗了實驗的關(guān)鍵過程，對折射率的測定和分析得到了很好的理解和掌握。在這10次模擬實驗中，2、3、4是第一類模擬實驗。在進行這類模擬實驗時，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣比沒有進行模擬實驗時有明顯提高，對實驗過程有了身臨其境的感覺。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，加深了對原理的理解。

模擬實驗1和實驗5是第二類模擬實驗，即綜合模擬實驗。實驗時教師把各種測試結(jié)果提供給學(xué)生，學(xué)生通過綜合分析判斷，得出實驗結(jié)論，從而提高了對技能目標和能力目標的掌握和理解。以模擬實驗5為例。模擬實驗5是在學(xué)生學(xué)完了寶石學(xué)基礎(chǔ)和鑒定方法部分安排的一次模擬實驗。模擬實驗中給出了兩種寶石的實際測量結(jié)果。這些測量結(jié)果有些是測量數(shù)據(jù)，有些是在實驗過程中所觀察到的實驗現(xiàn)象的描述。比如，測量結(jié)果中折射率、質(zhì)量、水中的質(zhì)量等是使用儀器測得的數(shù)據(jù)，可見光譜、紫外熒光、均非性、多色性、摩氏硬度等是觀測到的實驗現(xiàn)象的描述。學(xué)生要根據(jù)這些實測結(jié)果，結(jié)合樣品的照片，利用各種檢索工具表，通過綜合分析，得出這兩種寶石的可能種屬，并寫出主要依據(jù)。綜合分析這些實驗數(shù)據(jù)，學(xué)生不僅大大提高了學(xué)習(xí)興趣，也使學(xué)生對寶石測試過程有了比較深刻的體驗。通過綜合分析測試數(shù)據(jù)，提高了學(xué)生利用各種檢索工具進行綜合分析的能力。

其余模擬實驗為第三類，即應(yīng)用模擬實驗。這類模擬實驗是將通論中介紹的理論與方法綜合運用到具體寶石中，使學(xué)生更好地掌握知識目標、技能目標和能力目標。模擬實驗6安排在鉆石分級內(nèi)容介紹完之后。實驗中給出了16顆鉆石的照片。學(xué)生觀察這些照片可以獲得鉆石的切工種類、鉆石的顏色等信息。模擬實驗要求學(xué)生根據(jù)這16顆鉆石的切工和顏色，判斷哪些鉆石適合進行4C分級，哪些鉆石不適合，并說出理由。盡管此次模擬實驗并不復(fù)雜，沒有要求對鉆石顏色和凈度進行分級，但是結(jié)果并不理想。這次模擬實驗讓學(xué)生對鉆石分級的條件有了更深刻的理解。

教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與教學(xué)方法的改進，對實現(xiàn)學(xué)習(xí)成果目標起到了促進與保證的作用。為實現(xiàn)本課程OBE教學(xué)理念的改革，教師在教學(xué)中實施了OBE的教改方案。為保證模擬實驗的實施，在教學(xué)大綱中調(diào)整了教學(xué)學(xué)時的分配，減少了講課學(xué)時數(shù)，增加了模擬實驗時間與學(xué)生分析、解決問題的內(nèi)容，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)更多地轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與熱情。

3學(xué)習(xí)成績的評估

學(xué)習(xí)成績的評估是OBE教學(xué)改革中非常重要的環(huán)節(jié)。本次教學(xué)改革改變了傳統(tǒng)的成績評定方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績由以下三部分組成：（1）第一部分是學(xué)生的平時表現(xiàn)，占總成績的5%，要求學(xué)生參與課程的所有環(huán)節(jié)并簽到，不得缺勤；每缺勤一次扣1分；無故缺勤5次者，取消本門課程的考核資格。（2）第二部分是模擬實驗成績。計劃進行10次模擬實驗，每個學(xué)生有3次需要遞交實驗報告，每份模擬實驗報告滿分10分，3次模擬實驗滿分30分。模擬實驗成績占總成績的30%。（3）第三部分為結(jié)課考試成績，占總成績的65%。由于增加了平時成績和模擬實驗成績的比重，不再由一次考試定終身，使總成績能更全面地反映出學(xué)生對學(xué)習(xí)成果目標的實現(xiàn)情況。

4學(xué)習(xí)效果的調(diào)查

OBE教育理念一個非常重要的特點是將學(xué)生學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)效果作為教師教學(xué)的輸入信息，反饋到下一輪的教學(xué)輸入中，以持續(xù)不斷地提高學(xué)習(xí)效果。筆者采用了多種方法來收集學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的效果，比如通過學(xué)生干部收集學(xué)生的反饋意見、通過主管學(xué)生工作的輔導(dǎo)員收集反饋意見、通過教務(wù)處了解學(xué)生的反饋意見等，其中使用較多的是以下三種方法。

4.1教師課下與學(xué)生的直接交流

通過與學(xué)生交談，了解到學(xué)生學(xué)習(xí)的感受和體會。比如，在介紹寶石的顏色成因部分時，需要一些過渡元素電子dd躍遷的知識。通過課下與學(xué)生交談，了解到部分文科學(xué)生由于高考時不考這部分內(nèi)容，因此不具備這些知識。針對這種情況，教師及時調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容，也為下次教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整提供了依據(jù)。

4.2網(wǎng)站和郵箱收集

教師把網(wǎng)站和郵箱提供給學(xué)生，學(xué)生可以隨時對課程提出意見和建議。學(xué)完了本課程的學(xué)生，包括已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生，在工作中遇到各種實際問題時，對這門課程的學(xué)習(xí)成果會有更深刻的體會。比如，有的學(xué)生對寶石專業(yè)很感興趣，打算畢業(yè)后報考寶石專業(yè)的研究生，為本課程的講授內(nèi)容和方法提出了很好的意見和建議。

4.3通過微信和QQ群收集

微信和QQ是很受廣大學(xué)生喜愛的通訊手段。筆者建立了寶石學(xué)概論課程的QQ群和微信群，學(xué)生可以在群中自由發(fā)表意見和建議。

5結(jié)束語

本項教學(xué)改革已經(jīng)進行了兩年多，并且仍然在繼續(xù)進行中。結(jié)果顯示，將OBE教學(xué)理念和模擬實驗引入到寶石學(xué)概論課程中，教學(xué)效果得到了明顯提高，取得了顯著的效果。endprint

5.1提高了學(xué)習(xí)的主動性

寶石學(xué)概論是一門選修課，教改之前，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性不強，很少主動提出問題，在講課過程中互動較少。將OBE教學(xué)理念和模擬實驗引入到教學(xué)之中以后，學(xué)生需要動腦筋思考問題才能完成模擬實驗，提高了學(xué)習(xí)的主動性。課堂上互動增加，授課過程中學(xué)生經(jīng)常提出問題，對教師提出的問題踴躍回答，課堂氣氛更為活躍。

5.2提高了學(xué)習(xí)效果

開展教學(xué)改革之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效果得到了明顯的提高。以晶體對稱要素的分析為例。對稱要素的分析比較抽象，不易理解，教改之前對于晶體對稱的分析只要求學(xué)生一般了解。實施教學(xué)改革后，安排了晶體對稱的模擬實驗。學(xué)生在模擬實驗中必須對給出的模型和圖片進行了全面地分析，才能得出實驗結(jié)論。通過模擬實驗，學(xué)生更好地理解了對稱的概念，掌握了各種不同晶族晶體對稱性的分析方法。

每輪授課結(jié)束后，筆者通過對模擬實驗、考試和課堂提問等教學(xué)環(huán)節(jié)的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)并找出了影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的因素及問題，并將其作為下一輪教學(xué)的輸入。通過調(diào)整模擬實驗的內(nèi)容、頻次，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和實例，逐漸提高了學(xué)生掌握知識目標、技能目標和能力目標的能力，從而提高了教學(xué)效果。比如，在教學(xué)改革初期的授課中，通過對考試成績的分析，發(fā)現(xiàn)一些學(xué)生對天然寶石、優(yōu)化寶石和處理寶石的命名方法掌握得不夠理想。針對這一問題，在下一輪的教學(xué)中，對模擬實驗進行了調(diào)整，在緒論中增加了寶石命名的模擬實驗。調(diào)整后，學(xué)生很好地掌握了各種天然、優(yōu)化和處理寶石的命名方法。

經(jīng)過幾輪的實踐，將OBE教學(xué)理念與模擬實驗引入教學(xué)后，學(xué)生對目標知識掌握和運用的能力也有了提高。比如，在未進行教改之前，對“珠寶玉石的常規(guī)檢測方法”的掌握要求是基本理解。引入模擬實驗之后，多個模擬實驗都與寶石的常規(guī)檢測方法有關(guān)。學(xué)生在進行模擬實驗時，與實體實驗課程的差別只有未作實驗觀測這一步驟，其他步驟都與實體實驗基本一致。模擬實驗使學(xué)生對常規(guī)檢測方法有了更深入的理解。課程結(jié)束后，教師在獲得的信息反饋中，可以了解到學(xué)生對這一教學(xué)目標的掌握情況。根據(jù)學(xué)生對珠寶玉石常規(guī)檢測方法的掌握情況，教師對下一輪教學(xué)目標進行了修訂，將基本理解提高為基本掌握，其他教學(xué)目標也有類似的情況。

筆者經(jīng)過兩年多的教學(xué)改革實踐，將OBE教學(xué)理念引入到了寶石學(xué)概論課程的教學(xué)中，教學(xué)效果得到了明顯的提升，但是這僅僅是教學(xué)改革所取得的初步成效。在今后的教學(xué)活動中，筆者還將進一步開展OBE教育理念的研究，繼續(xù)進行模擬實驗的探索，為進一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果而努力。

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