新工科背景下基于OBE理念的材料制備新技術翻轉課堂教學設計研究

姬帥 李勇 劉忠軍

摘? 要 為了提高材料制備新技術這門課程的教學質量，提升學生在課堂上的學習主觀能動性，實踐基于OBE理念的翻轉課堂教學模式。該教學模式端正了學生的學習態度，激發了學生的自主學習與深度學習，樹立了學生的學習自信，同時提升了教師的課堂組織能力和專業素質，對金屬材料工程專業開展教學創新改革具有借鑒作用。

關鍵詞 OBE理念;材料制備新技術;翻轉課堂;教學設計;教學改革;自主學習;深度學習

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）24-0131-04

Research on Flipped Classroom Teaching Design of New Mate-rial Preparation Technology based on OBE Theory in New Engi-neering Backgroud//JI Shuai， LI Yong， LIU Zhongjun

Abstract In order to improve the teaching quality of new material?preparation technology and promoting students participation in class.Based on OBE theory， flipped classroom teaching mode was carried on， which the way to stimulate the students autonomous learning， correct the students learning attitude， inspire the students depth learning， set up the students learning confidence， and also enhance the classroom organization ability and the professional quality for the?teacher. This teaching model could be a reference for the major of metal materials engineering on the innovation of teaching reform.

Key words outcome-based education theory; new technology of materials preparation; flipped classroom; teaching design; teaching? reform; autonomous learning; depth learning

1 前言

在新工科背景下的工程教育專業認證精神的指引下，越來越多的工科專業的教育管理者和教育工作者更加重視教育信息現代化方面的工作。翻轉課堂這一相對嶄新的授課方式改變了傳統的授課模式，讓教學核心由教師轉變成學生，迎合了工程教育專業認證的OBE理念，同時為課堂教學改革提供了一種可參考的方式[1]。西安石油大學材料學院的金屬材料工程專業正在申請工程教育專業認證，在“以學生為中心”為核心的OBE理念指引下，材料制備新技術課程翻轉課堂的積極運行，符合當前教學改革的大趨勢，是該專業課程進行教學模式改革的試點之一。

2 研究基礎理論

OBE理念? OBE（Outcome-based Education）理念即作成果產出導向教育理念，突出以學生為中心，在實踐環節始終貫徹“以學生為中心”，同時注重教育組織過程中的所有細節，以成果產出為導向，及時收集學生的反饋，以持續改進為保障，讓學生在完成學習過程后都能取得合格的學習成果。OBE理念的內涵可以概括為以下幾個方面[2-6]。

1）OBE理念強調每位學生都能通過學習獲得能力上的提升，即所有學生都能在學習上獲得成功，進而現階段相對成功的學習成果會促進下一階段的學習。

2）OBE理念突出個性化評價，根據每個學生的個體差異和目標追求，制定個性化的評價等級，從而準確掌握學生的學習狀態，對教學進行及時改進。

3）OBE理念彰顯精熟內容，教學評價應以每位學生均能精熟內容為前提，不唯一區別于學生的能力差異與高低;及時給每位學生提供適宜的學習機會，他們都能達成預期的學習成果。

4）OBE理念強調績效責任，學校比學生更應該為學習成效承擔責任，并且需要提供具體的評價及改進的依據與措施。

5）OBE理念重在能力本位，教育應當提升學生適應未來生存或生活的能力，教育目標應列出具體的核心能力，每一個核心能力應具有明確的要求，每個要求應具有詳細的課程目標對應。

翻轉課堂? 翻轉課堂（Flipped Classroom or Inverted

Classroom），通常也稱作顛倒課堂，是指重新調整課堂內的時間分布和課堂外的內容分布，通過角色轉換將學習的主動權和決定權由授課教師轉移到學生的一種嶄新的授課方式。在翻轉課堂教學模式下，利用課堂內的有限時間，學生能夠更加高效地專注于設定項目的學習，從而獲得更深層次的理解，進而提升學習效率、提高自身能力;教師不再占用課堂的寶貴時間來單純地講授知識信息，這些信息在課前階段需要學生主動完成自主學習。學生可以通過觀看視頻、閱讀電子書或文獻、自學課件等方式完成，還能與別的學生進行討論交流，能靈活查閱個人所需要的材料[7-9]。教師也能有更多的時間與每個學生進行聯系，持續對學生進行交流和追蹤，對學生的學習狀態進行實時掌握。這樣交流的內容更加具體，不僅提高了交流效率，能夠針對性地提高學生的學習效率，而且有助于教學相長。

如今的互聯網時代，最有效的學習方法是學會尋找答案的資源，同時對信息進行篩選與整合，而不僅僅只對信息停留在背誦、記憶、理解和運用的階段。現在的學習過程起源于對信息的篩選，應該先去評價和分析，最后再進行針對性記憶與理解。而教學過程也不應該只是對知識信息的背誦、記憶和理解，而是應該讓學生把更多的時間和精力投入到完成相對更加復雜的認知型任務上。經歷了這個過程，深度學習才會發生，而發生深度學習后，學生才能有效提高自身的能力。

翻轉課堂就是這樣一種新的學習形式，它通過現代信息存儲和播放形式，把相關教學內容的傳授進行篩選和壓縮，讓學生在課堂之外根據自身的個性化提前進行學習，然后把課堂的有限時間充分用來給學生做更多的討論和交流，以此來檢驗自學的效果和通過團隊協作來解決更難的問題，進而讓學生進入深度學習階段，通過完成深度學習來提高自身的能力。通過翻轉課堂模式的教學，可以讓大部分學生積極主動參與課堂的互動學習，教師則有了更多的空間和時間對學生加以了解，可以更加有針對性地輔導和幫助學生成為更好的學習者。

3 基于OBE理念的翻轉課堂教學設計：以材料制備新技術課程為例

實施材料制備新技術課程教學模式改革，在金屬材料工程專業培養方案與教學大綱要求的基礎上針對該課程的特點并充分發揮OBE理念和結合翻轉課堂的優勢，加強與學生的溝通，并對日常的教學過程及環節進行細化，把每一學時的授課內容進行階段性劃分，充分調動學生的主觀能動性，具體體現在課前認知學習、課上互動學習和課后深度學習三個不同的階段。基于專業教育工程認證的OBE理念，就是以學生為中心，以解決問題為目的，以成果為導向，努力實現學生知識自我構筑系統化的教學目標，提升學生的自主學習能力和自我管理能力，通過完成學習目標，最終提高學生的綜合能力。基于OBE理念的翻轉課堂教學設計流程如圖1所示。

課前認知學習階段? 以材料制備新技術課程中的“快速凝固技術”為例，以教學大綱為依據，針對該章節的學時分配，教師指出該章節的學習重點、難點、教學內容及要求，如表1所示。同時，教師在課前需要制作緊扣教學目標的教學視頻、教學課件等學習資料，并提出明確的學習任務;學生在自學視頻或課件之后，需要完成教師布置的課前任務。課前任務要充分考慮不同程度學生的實際情況，對課前任務進行層次劃分。如任務可以分為必做和選做兩個部分：必做任務部分能夠體現完成教學目標中的要求，而選作任務部分可以為興趣所在或學有余力的學生擴大自己的知識面和開展深度學習提供幫助。此外，教師可以結合互聯網利用現代教育技術的便利，鼓勵加強學生之間以及師生之間的網絡互動，以達到在課前認知學習過程中幫助學生答疑解惑或輔助學生更好掌握該章節基本知識的目的。

課上互動學習階段? 授課教師通過統計和分析學生完成課前認知學習過程中的任務情況，以此來了解學生對該章節基本知識的掌握情況。在翻轉課堂上，教師可以根據課前學生的學習情況，歸納出幾類問題，針對性地開展與教學內容相關的話題討論。課堂上交流必須要做到以學生為中心，教師只是起到發起者、組織者和引導者的作用，積極引導、發散思維，多鼓勵學生發言交流;同時要尊重學生的差異性，對于不同性格特點的學生采取不同的方法（例如：針對有些外語優秀的學生，可以多鼓勵他們采用英語制作演示PPT;對于興趣在科研方面的、參加校內某些科研創新小組的學生，在討論過程中可以多舉一些科研實例或調研的科研最新動態，可以幫助學生從外文數據庫下載文獻等）。教師要注意觀察學生在翻轉課堂過程中的表現，有針對性地做一些記錄。

對學生進行小組劃分更多是根據學生的特點與承擔角色進行組合，即有利于內部的團隊協作，而不是根據學號機械式地劃分。同時，劃分的小組成員人數要根據討論任務的需求來制定，要確保每一位學生在小組或團隊中都能根據自己的能力特點承擔不同的角色，突出自身的優勢及彰顯能力個性。基于此，教師要能夠更多地啟發、鼓勵學生參與討論與交流活動。古希臘思想家蘇格拉底說：“教育不是灌輸，而是點燃火焰。”讓學生通過學習付出后參與討論過程，他們表達出自己的觀點之后收獲的喜悅是點燃求知欲望的火焰。也許學生的表現沒有預期的那樣理想，教師也必須要有耐心，及時對學生進行引導，要相信學生的自學能力、協調能力和表達能力。同時，階段性對課堂教學設計及時地進行反思和調整。翻轉課堂的互動學習流程如圖2所示。

課后深度學習階段? OBE理念強調以學生為中心，評價機制中對學生學習效果和能力培養的各方面均要求達標，翻轉課堂也非常強調學生學習效果。因此，通過課前學習和課上交流兩個環節之后，趁熱打鐵，加強學生的學習效果，鼓勵學生能夠進入深度學習，以此來完善整個學習階段。教師可以通過解決具體問題或者進行相關學習內容的展示等方法，讓學生加深對學習內容的掌握和運用;也可以給學生分享超出內容目標要求20%～30%的學習資料，以此來激勵學生進入深度學習。要注意不要違反科學的學習規律，要科學評估學生的學習效果，根據學生的表現情況，主動分析并思考學生取得學習成果的緣由和學習出現問題的原因[10]。

課后鞏固既是學生的學習任務，也是教師反思教學的要求，依據OBE理念，以持續改進為保障。教學過程是所有參與者的活動過程，每個成員均需要進行反思，持續改進的初始階段由“反思”活動構成，通過上述活動進而進入持續改進階段。

持續改進措施? 在材料制備新技術教學實踐過程中，采用基于OBE理念的翻轉課堂教學設計授課模式，突出以學生為中心，充分發揮學生的主觀能動性，促進自學，同時鍛煉學生之間的相互協作，讓學生更加深刻地認識到自身的特點及性格在團隊中適合承擔什么樣的角色，為畢業之后進入社會在工作中承擔角色、展現能力特色進行歷練。為了更好地激發學生的創造力，更好地鍛煉學生的表達能力和實踐動手能力，以此來提高學生的綜合能力，在翻轉課堂上要充分發揮翻轉課堂教室的硬件配置，充分地利用互聯網上的資源，讓學生有更多的渠道去借鑒名校的精品課程。教師在課前對學習資料進行篩選整合，同時在課后針對某些興趣在該領域的學生，要因材施教式地幫助他們進行深度學習，擴大自己的知識面和構建系統的知識結構體系。教師可以分享一些更加有難度的資料或幫助學生加入學校內的相關科研團隊進行歷練，采取這樣的方式以滿足學生個性化的需求。

互聯網上的資源相對較多，而課前學生接收了教師上傳的教學視頻、課件等資源，因此有一部分學生只關注教師提供的學習資源，在一定程度上不利于主動搜集信息能力的鍛煉。同時，在翻轉課堂過程中，個別學生的參與度不夠，學習的主動性及自覺性欠缺等，這些因素導致學生的學習長時間停留在低階思維層次的淺層學習，缺少對知識信息主動搜索、探究、遷移、聯想、應用等步驟，更談不上創新、開拓，缺少后續持續學習的過程，難以達到深度學習的目標，進而難以提升綜合能力。

針對上述問題，教師應對翻轉課堂的因素細節進行持續改進，同時思考學生個性化差異及學生學習潛力的激發。比如不受教學班型及學生人數的制約，在翻轉課堂實施之前，教師通過平時的觀察羅列出幾個學習積極性強烈的學生作為構成討論小組的核心成員，讓核心成員根據自身渴望完成任務的程度及個性展示去構建討論小組，每個小組人員個數靈活，而不是由教師隨機或隨意制定。這樣的好處是有利于學生之間互相了解、深度合作，同時有利于提高教師對班級學生學習效果掌控的準確性，可以提高翻轉課堂的有效性。

在改進過程中同時對考核機制進行創新與改革，幫助更多學生進行深度學習，以此來提高學生的學習質量，提升學生的能力。在考核機制中提高課堂表現、討論小組任務完成及課后拓展所占的比例，減少期末考試所占的比例，調整期末考試試題的類型，緊密結合OBE理念，消除單一的記憶性知識點考查方式，以知識點應用考查和學生的能力展現為主;同時增加實驗所占的比例，強調學生動手能力的體現，即對學生的考核方式更多依據過程評價，而不只是最后的期末考試卷面成績。拓展多元化的考核機制，將學生參加相關的社團活動、科研活動、創新小組活動等加入考核范圍，考核評價模式更加偏重于學生的個性能力發揮，更加偏重于過程性的參與及任務的承擔，弱化對結果的側重。

4 結語

采用基于OBE理念的翻轉課堂教學設計的授課模式，對材料制備新技術課程進行教學實踐創新，開展課前認知學習、課上互動學習、課后深度學習三個不同階段的教學活動，可以充分激發學生的主觀能動性，讓學生在學習過程中實現復雜問題簡單化、抽象問題形象化、記憶問題理解化，化解學習難點、歷練動手能力、促進團隊協作，有利于提高學生的信息整合能力、自主學習能力、自主探究能力、應用創新能力及自我管理能力。筆者通過研究OBE理念，并將之應用在所承擔的課程教學中，對考核方式進行改進，提升了課堂組織能力和專業素質，極大程度上改善了學生的課堂參與度。該教學模式符合新工科背景下的專業改革趨勢，對金屬材料工程專業進行教學改革具有一定的借鑒作用。

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