基于OBE理念的“高分子物理”課程教學改革

王奎 黃偉江 嚴偉

［摘 要］ 教育理念的變革是教育走向現代化的重要一環，教學重心從教師“教”為中心轉變為學生“學”為中心，是教學改革的核心。“高分子物理”是高分子材料與工程專業的一門重要專業必修課，是研究高分子材料結構與性能之間關系的一門交叉學科，是高分子材料的重要組成部分。OBE理念背景下，基于成果導向教育思維，“高分子物理”的課程教學改革具有重要意義。結合貴陽學院該課程的教學特點和教學現狀，依據OBE理念對相關教學內容改革進行了初探，旨在幫助學生提高學習積極性和學習效果。

［關鍵詞］ 高分子物理；OBE理念；教學現狀；教學改革

［基金項目］ 2021年度貴州省教育廳高等學校教學內容和課程體系改革項目“立足應用型人才培養的‘高分子物理課程教學改革探索”（2021246）；2020年度貴州省教育廳創新群體項目“阻燃聚氧化乙烯復合電解質膜的界面調控及其鋰離子電池的構筑與性能研究”（黔教合KY字2020024）

［作者簡介］ 王 奎（1990—），男（穿青人），貴州貴陽人，博士，貴陽學院材料科學與工程學院副教授，主要從事高分子結構與性能研究；嚴 偉（1981—），男（黎族），貴州貴陽人，博士，貴陽學院材料科學與工程學院教授（通信作者），主要從事有機功能高分子材料研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）32-0078-04 ［收稿日期］ 2022-07-06

“高分子物理”課程是一門運用物理方法和數學公式研究高分子結構與性能關系的學科。該課程具有基本概念、公式多，難記憶易混淆等特點，加之教學改革大背景，課程學時的縮減，教學質量成為重要的挑戰。時代在進步，教育必須面向現代化，為培育適應國家和社會發展的綜合型人才，課程前沿的不斷探索和教學改革勢在必行。近年來，我國在研究和解決高分子物理的相關課題領域取得了一些喜人的成果：以高分子鏈單元的相互作用為出發點，特別是鏈單元間的相互吸引在凝聚態形成過程中的作用這一國際上獨創的觀點出發，縱貫聚合物的全部相態——聚合物溶液、非晶態、晶態和液晶態中［1-2］。此外，中國化學會高度重視高分子物理的教學改革，召開學術論文報告會、教學研討班和組織教學會議專題。我國教育工作者也在高分子物理教材、教學研究和教研論文等諸多方面取得了顯著的成績。但“高分子物理”課程課時量少、內容龐雜難懂，加之學生基礎水平參差不齊，傳統的教學方法已不能很好地提高學生學習成果，導致學生對許多知識點無法理解和掌握，更談不上應用。基于此，為提高教學效果和改善學生的學習成果，本文結合貴陽學院“高分子物理”課程的特點和現狀，淺談新工科背景下的OBE理念在“高分子物理”課程教學中的應用。

一、“高分子物理”課程的教學特點

高分子科學是一門新興學科，新中國成立初期，我國高校沒有開設高分子科學相關的教學。經過幾十年的發展，我國高分子科學教學已逐步走向成熟，幾乎所有高校的高分子材料科學與工程專業都開設了“高分子物理”課程。當前，“高分子物理”課程的特點主要包括：課時數少而信息量大，知識點較多，教學內容缺乏連貫性，對數學和物理的要求比較高，內容比較抽象，學習難度較大；高分子物理包含的理論內容繁多，其中包括高分子構象尺寸的推導、相分離的熱力學和動力學、Flory-Huggins似晶格模型理論、自由體積理論、聚合物的粘彈性分析、橡膠彈性的熱力學分析和統計理論、聚合物的斷裂理論等。同時，與統計學、物理學、物理化學及儀器分析等多學科的交叉融合，有些內容尚不夠系統和成熟，由于學時數有限，不能對課程進行全部詳細講解；“高分子物理”課程概念多、關系多、數學推導多，如采用傳統的教學方法，只能是讓學生被動地接受，沒有時間看書和思考問題，更沒時間著手去推導公式、演算例題。這就從根本上違反了實踐出真知的原理，印象不可能深刻，結果必然是走馬觀花。“高分子物理”課的講授強調基本概念、基本理論、基本計算的掌握，對于一些煩瑣的數學推導注重基本思路、基本過程和基本結論，重在應用［3-4］。

二、“高分子物理”課程的教學現狀

（一）教師現狀

首先，教學時長和教學內容之間存在矛盾，“高分子物理”課程內容較多，重點和難點較多，加之課程教學改革對課時數量的相對縮減，使得“高分子物理”教學過程中出現教師講解快了學生跟不上，知識點講解不深入；講解慢了知識點講解不完，完不成系統的教學工作的現象。目前，我校材料科學與工程專業“高分子物理”課程總學時為72，教學內容較難，記憶點較多，教學內容包括高分子鏈結構和凝聚態結構，高分子的運動和轉變，聚合物的黏彈性能、流變性能和力學性能等。“高分子物理”課程與物理和數學學科密切相關，物理和數學知識又是學生最頭疼的學科，較多的基本概念和復雜的公式交錯，教學難度較大。本專業教師在教學過程中往往還需要給學生溫習相關的物理知識和數學知識。其次，教學方法和傳統的純板書教學模式相比，多媒體教學成為主要的教學手段，線上線下教學也逐漸流行起來。相較于傳統全部板書式的教學，多媒體教學使教師授課變得很輕松，多媒體輔助在一定程度上降低了教師上課的難度。但是，多媒體教學使部分教師照著PPT念，教學過程基本不板書或很少板書，有的板書極不規范也不系統，想到什么就寫什么。部分教師對相關知識點研讀不夠，教學過程缺乏思考，教學不夠深入，課堂上把知識點講解完，沒有足夠的時間和學生進行必要的互動。最后，教師對學科前沿知識點的學習不夠，部分教師的PPT多年不變，每年的授課內容幾乎一模一樣，缺乏對內容的更新。因此，學校鼓勵本專業講授“高分子物理”課程的教師要學習學科前沿知識，花更多的精力去做科學研究，多參加與專業相關的學術研究活動，更好地把握學科發展方向，定時召集教研室教師集體討論“高分子物理”課程教學方法，更新教學內容，提高授課教師的教學技能。

（二）學生現狀

隨著辦學規模的不斷擴大，貴州省的高等教育也在不斷進步，擴招十多年來，為國家和地區培養了大批優秀的人才。但是，相比于辦學規模的提升，學生的整體學習效果和發達地區相比仍有差距。我校為貴州省內省市共建的本科院校，學生對“高分子物理”課程的學習現狀主要包括以下三方面：一是部分學生基礎薄弱，主要體現在對基礎的知識不能理解，比如不能理解簡單的數學公式和物理模型，在學習“高分子物理”課程理論和公式的時候還需要重新去學習基礎的數學和物理知識。這樣，學習的難度加大，短時間內不能掌握新的知識點，使得心有余而力不足，跟不上教學進度。二是學生的學習主動性不夠強烈，部分學生有高中畢業就“解放”了的思想，認為在大學里面學習已經不是主要目標了，常常課前不預習，課上不學習，一節課下來書本上沒有做任何標記，加之課后的學習情況通常不會更樂觀，這樣學習效果就會很差。很多知識點需要授課教師反復講解學生才能理解，如果學生不預習，課上又不能集中注意力，學習效果就如同走馬觀花，學習內容似是而非，最后什么都沒學到。三是“高分子物理”課程里有許多知識點是貫穿始終的，部分學生具有畏難情緒，有破罐子破摔的思想，克服困難的勇氣不足，如果重點和難點不能攻克，選擇躲避，最后就會導致惡性循環，許多知識點不能掌握。因此，對“高分子物理”課程的改革十分有必要，樹立成果導向教育理念，將傳統的以教師“教”為中心轉變為以學生“學”為中心，對培育適應國家和地區發展的優秀人才具有重要意義。

三、“新工科”背景下的OBE理念

時代在進步，教育理念在變革，在新一輪科技產業變革推動下，教育部積極推進新工科建設，全力探索形成領跑全球工程教育的中國教育模式、中國教育經驗，培養對我國和社會發展有用的新型復合人才。OBE（Outcome-based Education）理念是在新工科背景下產生的一種以學習效果為導向的教育理念，強調知行合一，主要包括以下幾個方面［5-6］。

（一）OBE理念的需求

我們想讓學生取得什么樣的學習成果以及為什么要取得該學習成果，教師通過教學反饋以及大數據分析手段，精準掌握學生的需求并做出相應的教學設計。

（二）OBE理念的過程

如何讓學生取得該學習成果，通過對教學內容和教學環節設計、對課程體系建設的有效管理，提高教學質量，使學生達到預期的教學成果。

（三）OBE理念的評價

通過學生的學習成果和表現評價學生的學習情況以及教學設計是否滿足教育需求。OBE理念以學生為中心，不強調學生學習的方法和學習時間，重點考查學生的學習成果，讓學生了解自己掌握和應用知識的能力。OBE理念通過如何保障學生取得對應的學習成果，進行不斷的教學評價和改進，從而實現教學內容、教學環節、課程體系的不斷革新。

四、基于OBE理念的“高分子物理”課程教學初探

（一）課程體系設計

結合我校材料科學與工程專業學生現有的知識儲備，以想要學生學到什么為起點，開發立體化教學包，循序漸進，實現基于OBE理念的課程體系建設。立體化教學包中包括課程方案、學習指導、電子教案、教學素材資料庫及試題庫系統等，以提高相關知識點的學習效果為目的，注重與實踐相結合，在有限的學時內提高“高分子物理”課程的教學質量和教學效果，推動該門課程的教學改革。課程方案包括以下幾個方面。

1.教學指導。教學指導包括高分子物理學習導言、教學提示、學習提示，做好開學第一課，目標是建立以學生“學”為中心的教學方案和教學過程。

2.學習指導。學習指導以章為單位設置，包括：要學什么，為什么學，如何學習，重點、難點剖析，如何用等，讓學生明白相關章節的學習目標和學習思路，有的放矢，做好對應的預習。

3.電子教案。彌補現有電子教案將教案搬到屏幕上的不足，運用動畫技術及實例使教學課件的設置符合學生的認識規律和思維過程，易于師生互動，設計有效的師生互動環節，調動學生參與到教學過程中來。

4.增加實踐環節。通過專業實驗課設計和到企事業單位學習，加強相關知識點的學習和應用，培養學生將理論學習與實踐相結合的能力，增強學生對所學知識點的復習和鞏固，更好地激發學生的學習積極性和開拓創新能力。

（二）教學模式改進

傳統的教學模式以教師“教”為中心，OBE教育理念以學生“學”為中心，如何幫助學生進行有效學習成為關鍵。傳統的教學模式注重教會學生知識點，OBE教育理念注重知行合一，注重不斷開拓創新，避免教學過程中照本宣科的現象。因此在本專業的“高分子物理”課程授課中，課堂教學舉一反三，增加課堂討論，加強實驗互動，教師通過形式多樣的課堂討論，循循誘導學生開拓思維，踴躍參與討論，從而提高學生分析問題、解決問題的能力，培養學生的創新思維能力。教學模式主要包括以下幾個方面。

1.教師設疑，學生回答。為了提高課堂討論的效果，教師必須事先設計好課堂討論方案，并把課堂討論的安排納入教學計劃中，使課堂討論有計劃、有目的地進行。

2.學生提問，教師解答。教師一定要做好充分準備，采取讓學生提問、教師解答的形式，提高學生對未知的探索潛力和舉一反三的能力。

3.部分學生提問，其他學生解答。課堂討論可以采取部分學生提問，其他學生解答的形式。教師在引導學生獨立思考的基礎上開展經常性的討論和交流活動，使學生在發表自己的觀點和意見的同時傾聽他人的觀點，并進行客觀的比較和鑒別，對同一問題、同一事物從不同的側面、不同的視角進行認識，克服獨立個體在思考過程中的片面性和局限性。鑒于此，在OBE教學理念指引下，該課程的任課教師鼓勵那些基礎較好、領悟能力較強的學生去對學到的知識進行更深層次的總結和延伸。

（三）課程體系評價和優化

傳統的教學評價缺乏持續改進的功能，往往只能停留在評價階段，對后續的改進缺乏有效的指導監督。OBE教育理念強調教學質量管理體系要形成“閉環”，即反饋信息能得到及時有效的響應和改進，從而實現良性循環，提高學生學習成果。課程體系評價主要包括以下兩個方面。

1.通過學生學習成果的及時反饋實現對教學課程體系實時評價。為了評估本專業學生對“高分子物理”課程掌握的好壞，除了學生直接反饋外，還需進行必要的考試。通過建立“高分子物理”課程試題庫，實現標準化考試，更全面地掌握學生的學習效果，做到教學過程的周期性改進。此外，通過對知識點的提問、學生提問和隨堂小測試等，檢查學生對預定目標的學習效果，做到實時對教學環節查漏補缺。

2.完善“高分子物理”課程教師隊伍建設，建立課程團隊，完善聽課、評課機制，建立系統的考評制度，實時對教學設計、教學方案、教學模式等進行監督和反饋，引導授課教師進行自我完善和改進，以使教育目標與高校教育和國家發展相適應；要求實現教學活動的持續改進，以使教學活動與畢業要求相適應。

結語

我校以“突出實用，服務本地”的原則培養學生，而地方經濟社會發展急需大量新型復合型人才，學生對知識的掌握能力和學以致用的能力十分重要。在新工科背景下，對材料科學與工程專業“高分子物理”課程進行基于OBE理念的教學改革探索，不僅能夠實現高校教育教學質量的突破，還能將改革成果加以借鑒與應用，為高校專業課程教學內容和課程體系改革提供新的思路，切實為服務地方經濟發展培養更多的專業人才。

參考文獻

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［6］劉巧賓.新工科教育理念下高分子物理教學分析：評《高分子物理》［J］.塑料工業，2022，50（1）：170.

Teaching Reform of Polymer Physics Course Based on OBE Concept

WANG Kui， HUANG Wei-jiang， YAN Wei

（College of Materials Science and Engineering， Guiyang University， Guiyang， Guizhou 550005， China）

Abstract： The reform of educational philosophy is an important part of the modernization of education， and the focus of teaching has changed from the teachers “teaching” as the center to the students “learning” as the center. Polymer Physics is an important professional compulsory course for the major of polymer materials and engineering. Under the background of OBE concept， based on the result-oriented educational thinking， the course teaching reform of Polymer Physics is of great significance. Based on the teaching characteristics and teaching status of this course in our school， this paper makes a preliminary exploration of the relevant teaching content reform according to the OBE concept， aiming to help students improve their learning enthusiasm and learning effect.

Key words： Polymer Physics; OBE concept; teaching status; teaching reform