基于OBE理念的混合式教学在“高分子材料成型工艺与设备”课程中的应用与实践

罗丛丛，么冰，周俊，丁跃，董黎明，陈艳，李德玲

（徐州工程学院材料与化学工程学院，江苏 徐州 221018）

以学生为中心、结果导向、反向设计的OBE理念是我国高等工程教育改革实践的精髓，贯穿于工程教育专业认证的始终[1-2]。立足学校办学定位和专业培养特色，基于OBE 理念的课堂设计是将学生作为中心，衔接结果导向、反向设计的核心要素，是实现应用型大学人才培养目标的基石，是教师课堂从被动到主动角色转型的关键因素。近年来，基于OBE 理念的课程改革以及线上线下混合式教学设计已经成为一线教学的研究热点。

“高分子材料成型工艺与设备”衔接理论教学、实训过程与生产过程，是应用型人才培养过程中实现教师课堂角色转换不可或缺的知识板块[3-4]。然而，在实际教学中，该课程存在内容多、理论内容抽象难以理解、知识点分散、教学方式单一等问题，导致课程教学与岗位能力脱节。根据2015～2018 级毕业生从事高分子行业调查数据显示，70%学生认为课堂教学知识点难以应用于实际工作岗位中。那么，如何促进学生专业应用能力与职业需求的有机结合，成为课程教学目标、教学手段的关键问题。

我校始终践行“工学结合，理实一体”的培养特色。在此背景下，基于OBE理念，结合高分子材料与工程专业人才培养目标，以及本课程知识体系，以提高学生的生产实践能力为目标，围绕“预期学习成果-教育教学过程-学习产出评估”这条主线展开教学内容，通过见习-仿真-实践教学相融合的教学模式，以期实现学生与企业的零对接，在此对本课程的教学设计及教学手段做一些初步探讨。

1 基于OBE理念的混合式教学模式的构建

OBE理念是以预期学生产出为教学目标，反推出学生需要掌握的知识和技能[5-6]。为提升“高分子材料成型工艺与设备”课程的教学质量，针对当前课程存在的内容多、理论内容抽象难以理解、知识点分散、教学方式单一等问题，采用见习-仿真-实践相融合的混合式教学模式，将OBE教学理念运用到该课程中，提出构建基于OBE 理念为指导思想的“高分子材料成型工艺与设备”混合式教学模式，如图1所示。

图1 OBE理念下“高分子材料成型工艺与设备”混合式教学模式的构建

2 基于OBE理念的混合式教学模式的实践

2.1 “高分子材料成型工艺与设备”预期学习产出的制定

OBE 理念中教学目标的制定是开展整个教学过程的首要关键环节[7]。综合学校、学生及企业的意见，从专业知识、专业技能、专业素质三个方面制定适应“高分子材料成型工艺与设备”课程教学目标，如表1所示。

表1 “高分子材料成型工艺与设备”课程教学目标

2.2 “高分子材料成型工艺与设备”课程的教学过程

依据OBE 理念，“高分子材料成型工艺与设备”的教学过程要根据预期的学习产出而制定，在此基础上不断优化整个课程体系，充分利用各种课程资源，有效实现预期学习产出。

2.2.1 优化课程体系，构建OBE 理念下的模块化知识结构体系

依据模块化课程特点，结合教学目标，对“高分子材料成型工艺与设备”课程的知识体系进行修改，根据内容的相关性进行模块化重组，构建适用于OBE 教学理念的完整模块化知识体系。整个“高分子材料成型工艺与设备”的内容重构为纤维、塑料、橡胶、涂料和粘合剂、功能高分子材料等模块，原先知识体系中的聚合物流体的制备、混合、流变性等共性知识点穿插于重构模块中，突出知识板块和技能板块的学习和训练。此外，在授课过程中教师还会将最新的研究成果和技术引入课堂中，使学生获取的知识不再陈旧，适用于现代化的信息社会。

2.2.2 见习-仿真-实践教学相融合的教学模式的实施

结合OBE 教育理念、高分子材料与工程专业人才培养目标和本课程自身特点[8-9]，以预期学习产出为目标，通过相融合的教学形式，以期实现预期的学习产出。

2.2.2.1 见习教学

见习教学是本课程一个非常重要的实践性教学环节，在开展相应模块教学时，先由指导老师带学生去与本校签约的定向实习基地实地参观相应设备和生产线。通过了解实际工作条件、生产设备、运行管理等建立初步的工程概念，同时结合本校学生学情，由工程师为学生讲解具体案例的生产工艺流程，以及从事该工作所需的专业知识和技能，同时抛出目前该工艺存在改进和生产过程中产品改性的难点，激发学生对高分子专业价值的认同感和身为本专业学生需解决实际问题的责任感。

2.2.2.2仿真教学

高分子成型设备庞大，学生在不熟悉的情况下动手操作，危险性较大。高分子材料专业学生赴成型加工生产车间进行生产见习时，通过参观车间设备及工艺流程，已对生产设备有了初步认识。仿真教学的开展安排在见习环节之后，以仿真教学网络学习平台为主，联合“学习通”、慕课等多种教学资源，在理论知识的授课过程中配合虚拟仿真动画演示，实现传统课堂中面对面课堂教学模式与虚拟仿真教学模式的有效结合，保障学生的人身安全和学习效果。预习主要以学生看线上短视频资源为主，通过线上资源基本能够实现对知识点的简单理解和记忆，这为理论授课中对知识点的应用和实践提供了保障。仿真教学阶段依据加拿大教师技能培训工作坊创建的BOPPPS教学模式[10]，同时结合“高分子材料成型工艺与设备”课程具体内容，对本课程进行了设计和尝试，具体见表2、表3。

表2 基于BOPPPS模式的仿真教学设计（以挤出成型为例）

表3 实验设计（以挤出成型为例）

（1）导入阶段

课堂导入如同架设在教师和学生间的第一座桥梁，巧妙导入有利于调动学生的求知欲和兴趣。另外，课堂导入还有承上启下的作用，即对上节课的知识点进行总结回顾，同时引入新知识点。总之，精彩的导入是课堂讲授成功的一半。作者通过在“高分子材料成型工艺与设备”课程中的探索，总结了几项导入方法，例如：在讲纤维的成型工艺与设备时，通过高性能纤维在医疗和航空航天领域的应用实例展开讲解，比如高性能碳纤维具备优良的X射线穿透力，可应用于医疗设备来保证检测结果。通过纤维在医疗和航空航天领域的应用，激发学生的家国情怀和科研精神，引导学生勇于担当，增强学生的社会责任感。再比如介绍塑料的成型工艺与设备时，从生活中常见的生活物品出发，比如饮料瓶、塑料薄膜、吸管、塑料袋等，引出不同塑料管材、线材、棒材、异型材的成型工艺，进而剖析设备构造；也可以从新闻时事出发导入，比如微塑料污染到可降解塑料的开发生产，再到可降解塑料生产工艺及所需设备。

（2）目标阶段

教学目标的设定是教师能否激发学生产生情感共鸣的关键，因此，在开展授课内容前，应明确告知学生即将要学到什么，重点内容是什么，如何学习等，比如，“掌握塑料挤出成型定义”的课堂目标，应细节化制定为“掌握挤出成型定义的三个要点”，即能否举例日常生活用品中哪些是挤出成型产品；判断打包带、网、薄膜、电线电缆包覆物等哪些能采用挤出成型工艺制备；挤出成型工艺有哪些特点等。

（3）前测阶段

以产出为导向，教学设计能够满足学生需求，需要教师了解学生的认知情况，围绕学生开展细致详实的授课内容。作者利用“学习通”平台提供的在线测试功能，针对授课内容编写对应的前测试题进行摸底测试，通过后台统计结果，及时调整授课思路，同时课堂前测也能有效监督学生的线上预习成效。

（4）参与式学习阶段

参与式学习阶段是整个授课阶段最重要的一部分，是决定授课质量的关键。虚拟仿真实验教学是教育信息化的一个有效手段。本课程依托徐州工程学院虚拟仿真实验中心开展。仿真教学模式能够有效解决学生学习效率低下、现场教学风险高等缺陷，而且还能极大拓宽学生的学习空间，丰富学习模式，提升学习兴趣。本阶段的仿真教学采用翻转课堂教学模式进行，学生以小组为单位讲解仿真课程内容，同时结合仿真讲解其设备构造、设备工作原理以及生产影响因素控制。

（5）后测阶段

由于该课程实操性较强，后测阶段一般采取学生实操练习来进行。一般情况下，汇报小组成员对汇报内容较为熟悉，由汇报小组设置问题障碍，其他组成员根据问题分析讨论解决方案。学生之间的互动比单纯的教师“填鸭式”授课更容易接受，学生学习兴趣高，课堂气氛更为活跃。通过该阶段的实施统计发现，学生设立的问题一般都是本节课的重点和难点，通过设立并解决问题的形式开展后测，学生认可度较高，对知识的灵活运用性较强。本阶段的测试评分可作为衡量学生课内学习效果的评价指标。

（6）总结阶段

课堂总结是加深记忆、清晰脉络的过程，也是对本节课内容查缺补漏、反复温习的过程。本阶段由任课教师带领学生一起总结并整合教学内容，同时也为下节课的开展做铺垫，布置课后作业及预习内容。

（7）实践教学

通过见习教学环节，学生已初步对成型加工大型仪器设备有了一定认知，然后通过仿真理论授课环节的展开，最后开展实践教学。该实践环节在高分子成型加工实验室进行，主要锻炼学生的动手、动脑能力，以达到初步掌握高分子材料加工基本知识和基本检测的技能，同时了解各种高分子材料加工设备的使用特点，为今后从事相关专业工作打下坚实基础。

2.3 OBE教学模式效果反馈

以往届采用传统面对面教学的授课班级为对照，对采用基于OBE理念的见习-仿真-实践混合式教学模式的班级学生的期末成绩进行对比分析，同时对混合式教学班级发放问卷调查，调查问卷内容主要涉及学生学习过程和学习效果的评价。另外，企业用人单位的反馈及意见同时纳入基于OBE教学模式的效果评价。通过学生期末成绩、学习过程及成效问卷调查、企业用人反馈三方面来评价基于OBE理念的教学改革成效。

2.3.1 期末成绩分析

为了全面分析基于OBE 理念的混合式教学模式的教学效果，在该课程结束后对学生进行期末测试。以2017和2018级高分子材料与工程专业学生作为研究对象开展了基于OBE 理念的混合式教学，以2015 和2016级学生作为对比参照对象进行分析研究。期末成绩分布如图2所示。

图2 学生期末成绩对比图

由图2可知，四个年级学生期末成绩均呈现正态分布。由表4的统计分析结果可以看出，基于OBE理念的2017和2018级学生考试优秀率（90分以上为优秀）和良好率（80～90分之间为良好）明显高于参照班级，这说明基于OBE理念的混合式教学模式有助于提高学生的学习兴趣，班级达到良好以上人员明显增多。从不及格情况来看，2018级学生明显降低，这可能与教师连续实施两轮混合式教学后经验提升有关。从学生的平均成绩也可以看出，混合式教学模式有助于提升学生的学习成绩，更好地促使学生掌握高分子材料成型加工相关专业知识。

表4 成绩统计分析

2.3.2 学生问卷调查

为了更好地掌握学生的学习效果，分别在开课前后向学生发布了相同题目的问卷调查，如表5所示。由表5 可知，学生在基于OBE 理念的混合式教学模式开展后，在学习兴趣、自学能力、知识掌握牢固程度等方面均有一定程度的提高。题目1、2、9 主要考查学生自主学习的能力，OBE 教学理念是以产出为导向，能够让学生清楚地明白学习的价值所在，通过有目的的学习，可以有效提升学生的学习效率。题目3、4、5、7 主要反映学生学习兴趣和学习主动性，通过分析开课前后数据发现，基于OBE 理念混合式教学模式有助于提升学生的学习兴趣及主动性。题目8 和10 主要涉及学生对学习成绩影响因素的判断，经过混合式教学，学生对以产出为导向的混合式教学方式认可度普遍提高。

表5 学生问卷调查各题目选择人数比例（%）

2.3.3 企业用人反馈

以产出为导向的OBE 教学理念从社会需求出发，注重学生自身能力水平的提高，因此企业用人单位的反馈对教学效果的评价至关重要。经过对江苏省内定向合作企业跟踪调查，发现企业用人单位对2017 级学生知识储备程度评价明显提高，同时也对2018 级学生定向实习单位做了调研，企业认可度提高，普遍反映学生基本功扎实，这说明基于OBE 理念的混合式教学有助于提升学生分析解决实际问题的能力。

3 结束语

“高分子材料成型工艺与设备”作为应用型高分子材料与工程专业的核心课程，结合学校课程建设的要求、学生学习本课程建议以及企业用人反馈等，进一步推进相关教学改革，通过完善见习内容、仿真教学制作、在线网站建设等方式，适应社会对人才培养的需求。在今后的教学工作中我们将继续坚持以产出为导向的OBE教学理念，以生为本，不断推进教学改革，完善各个环节的教学方法和手段，为社会培养高分子行业应用型人才做出不懈的努力。