基于OBE理念的金课建设探索与实践

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  摘  要:金课建设是高校人才培养体系的关键。基于OBE理念,文章从课程目标、达成途径和评价机制三方面介绍了弹性波动力学课程有关金课建设的探索与实践。其探索与实践过程以预期学习成果为核心,树立知识、能力、素质培养有机结合的课程目标,以学生为中心设置教学模式,采用多种教学方法提升课程的互动性和探究性,优化考核方式,建立完善的教学和评价体系,推动进行基于评价的持续改进,切实提高课程水平和教学质量,有针对性、系统性、持久性地推动高校金课建设。
  关键词:金课;成果导向教育(OBE);弹性波动力学
  中图分类号:G640        文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2021)19-0093-05
  Abstract: The construction of golden course is the key to the training system in colleges and universities. Based on the OBE theory, this paper introduces golden course construction method of Elastic Wave Dynamics in three aspects: course objectives, approaches and evaluation mechanism. Taking the expected learning results as the core part, the exploration and practice process establishes the curriculum objective of combination of knowledge, ability and quality cultivation. With student-oriented teaching content, the course adopts various teaching methods to enhance the interactivity and exploratory. By optimizing the assessment method and establishing a completed teaching evaluation system, the course promotes evaluation-based continuous improvement and effectively improves the curriculum quality, which advances the golden course construction pertinently, systematically and persistently.
  Keywords: golden course; Outcomes-based Education (OBE); Elastic Wave Dynamics
  近年来,随着全国教育大会的召开,相关高教指导与实施意见的发布,本科教育、中国大学的人才培养工作有了新的任务。一流本科教育被确定处于“双一流”建设中的基础地位,人才培养被明确为“双一流”建设的核心。一流本科课程——金课建设被提出,“淘汰水课、打造金课”正式写入教育部的文件。金课建设是提升中国高等教育的世界竞争力,实现人才培养可量化、可评价的具体落脚点,是高校提高人才培养质量的重要手段。为此衡量金课标准的“两性一度”被提出,即高阶性、创新性和挑战度,用以指导课程进行卓有成效的改进[1]。而“两性一度”标准的提出,也反映了目前国内本科教学理念传统、课程体系简单、教学内容陈旧,对于学生缺乏基于OBE(Outcomes-based Education,成果导向教育,以下简称OBE)理念的思维训练与能力培养等问题。
  OBE理念是指一种以学习成果为导向的教育理念,课程教学的设置围绕学生的毕业要求进行,通过建立完善的教学和评价体系,推动进行基于评价的持续改进[2-3]。OBE理念符合我国一直以来倡导的“以学生为中心”的教育理念,即在教学中注重学生的接受程度,以培养学生良好的思维及发现、解决现实问题所必需的综合能力为最终目标,并在不断的教学实践中研制和完善课程标准[4]。
  本文结合历年来在弹性波动力学课程教学中的方法与改革,探讨西南石油大学勘查技术与工程专业(简称本专业)如何基于OBE理念将学生的学习产出成果与课程的高阶性、创新性和挑战度相结合,进行金课建设的探索与实践。
  一、以毕业要求为导向,树立知识、能力、素质培养有机结合的课程目标,实现课程的“高阶性”
  基于课程导向传统的教育理念,即课程设置着眼于课程内容和教学设计,强调教学方法,知识体系的系统性和完备性,其目标主体为学科需求。此类“以学科需求为中心”设计的“课程标准”只关注学生对知识本身的学习,而忽略了学生综合能力培养。课程的设计没有关注预期学习成果,缺少培养知识、能力、素质的结合,更没有聚焦学生解决復杂问题的综合能力和高级思维,其“高阶性”难以判别。
  相对的,基于OBE理念研制的“课程标准”,强调教授内容与职业需求相适应,即以毕业要求和课程目标为导向,将“以学生为中心”作为基础,针对预期学习成果开展教学设计、教学评价和持续改进,其目标主体为学生。这样的课程标准则满足金课标准应以预期学习成果为核心,对该专业毕业要求中相应的能力指标有重要支撑作用的特点,再通过教学的有效性对是否达成预期学习成果进行评价,从而体现课程“高阶性”的程度。这里以本专业的专业基础课——弹性波动力学的课程目标设计为例,说明课程“高阶性”的实践。   基于OBE理念,本专业必须有明确、公开、可衡量的毕业要求,从而支撑培养高素质人才目标的达成。因此依据人才培养目标,专业建设负责人、全体专任教师、行业专家、学院教授委员会、教学督导与评估委员会共同修订、审核形成了本专业的毕业要求。再把毕业要求分解为若干指标点,在此基础上建立与指标点相应的课程体系。课程通过达成相应指标点要求来实现对毕业目标的支撑。
  弹性波动力学是本专业的一门专业基础课,是学习地震勘探原理、声波测井等课程的一门基础理论课,讲授了从事有关地震学,以及勘探地震学方面的工作者必需学习的基础理论。需要高等数学、工程数学、大学物理、计算机编程等前序课程。根据课程特点,制定其支撑达到学生毕业要求的指标点为:
  1. 掌握数学、物理、化学、电工电子学等自然科学的基础知识,并能够用于地球物理领域中的模型建立与推演。
  2. 能够运用数学、自然科学和信号分析的基本原理,通过文献研究分析复杂工程问题,识别、判断和分析工程问题中的关键环节。
  3. 为了达成这两项指标点,建立了本课程的课程目标:
  (1)掌握弹性动力学分析的基本理论、不同类型弹性波的基本特征,以及分层介质中弹性波的传播特征等基础知识。
  (2)具备应用所学的高等数学、工程数学、大学物理、计算机编程等知识,初步进行弹性波波动方程的推导、建立、求解,以及分析认识地震波在自由界面和地层分界面上反射与透射特征的能力。
  课程目标着眼于学生对基本知识的识记,理论体系的领会与应用,重点培养学生发现规律并将其应用于分析、解决问题的综合能力,体现了知识、能力、素质培养的有机结融合。
  该课程目标的树立,贯彻了以课程学习产出效果为目标的OBE教育理念。在此基础上设置课程教学内容,必然会关注学生学习产出的效果和质量,实现对学生学习能力、高级思维、综合素质的培养,因此目标达成过程也是培养毕业生解决复杂问题的综合能力和高级思维的过程,从而符合课程“高阶性”的要求。
  二、以学生为中心设置教学模式,采用多种教学方法,强化课程的“创新性”
  基于OBE理念,需要教学内容满足对学生能力培养的目标,希望学生能从中建立以自我学习为中心,重在自身能力培养的学习理念,激发学生主动学习的内在驱动力,充分调动学习的积极性和主动性,自主解决学习中的困难。
  因此和传统教授方式不同,教学模式不能只是教师灌输知识点和结论,而是需要培养学生去探究和解决问题的能力。而教学方法应从以教为中心的模式向以学为中心转变。以学生为中心的教学模式中学生应当处于教学主体地位,课程重心从由教师怎么教变成了学生应该怎么学。因此教师在教学过程中应采用多种教学方法和手段来帮助学生学习以达到教学目的,产出学习成果。
  同样以弹性波动力学课程为例。需要根据课程目标与毕业要求来设置课程的教学内容,明确教学重点与难点,指出跨学科知识点,使学生能融合不同课程的知识,培养解决综合问题的能力,具备毕业要求的优秀素质。本课程需要根据高等数学、大学物理等前序课程的知识范围,合理设置不同课程知识的过渡,做到无缝且有机的衔接。另外也必须讲解地震勘探原理、声波测井等后续课程的相關部分知识点与本课程的关系,确保学生在后续课程的学习过程,以及在毕业之后的工作中能融会贯通、学以致用。同时需要以学生成果产出为导向,针对之前授课过程中,学生对于地震波相关理论知识与分析方法学习效果较差的情况,增加相关内容的学时用于强化和讲解重点难点,帮助学生消化吸收。
  学生在学习过程中要用到大量高数、工程力学等基础知识,知识点多,应用灵活,学习难度很大,容易导致学生缺乏学习兴趣。因此,教学过程中必须以学生为中心,采用多种教学方法激发学生学习热情和成果产出。用数值模拟技术模拟弹性波传播是一项难度很大的工作,并不是本课程的教学内容,大三的学生也基本没有接触过相关知识,但数值模拟是本课程的一项直接应用,其可视化结果具有迷人的科技之光。因此,在课堂上结合实例展示数值模拟的弹性波传播动画,既可以用视觉效果生动形象地说明讲授内容,又可以培养学生学习兴趣,提升其学习积极性和进一步探索未知领域的动力。
  听来的内容依然是老师的,而经过学生自己思辨的内容才能内化为自身的知识体系。因此要求学生应在课前自学,并阶段性地进行课堂综合测验、及时答疑等,可以激发学生学习兴趣和学习动机,有效调动学生主动学习积极性。同时还能考查学生课堂上的学习效果,从而根据学生实时的学习情况,有针对性地安排讲课内容,这也是以学生为中心的教学理念的体现。例如在讲解地震波不同类型的特点时,通过学生实时扫描二维码答题进行课堂互动,根据答题结果变换讲课的顺序和内容,当学生理解不佳时,选择讲述多项备选范例帮助学生充分思考,进行更充分的理解。另外定期进行课后问卷调查,掌握学生的学习动态与产出效果,从而指导课堂内容的相应调整。
  要打造金课的“创新性”,应基于OBE理念设置承前启后、支撑毕业要求的课程内容,并采用多种教学方法激发学生的主动学习热情,并在学习过程中探索和领悟应用基础知识解决工程问题的基本方法,对自主学习能力进行培养,确保教学目标和毕业要求的实现,从而实现以学生为中心的教学模式,体现课程的“创新性”和含金量。
  三、以教学目标达成为标准优化考核方式,频繁的过程性考核,增加课程的“挑战度”
  为了确保达到人才培养目标,仅靠建立课程目标、优选课程内容以及应用多种教学方法是不够的,需要引入贯穿整个学习过程、形式多样的考核。这样不断的过程性考核,增加了学习的难度、深度和广度,提高了课程“挑战度”,从而督促学生不断学习和思考,提高其综合素质,最终保证毕业要求的达成度。
  弹性波动力学课程考核以“平时成绩+期末考试”的形式进行,平时成绩考核包括平时出勤、提问发言的记录、历次作业的批改、调查问卷的统计以及现场教学的安排等。对于学生来说,不同类型的考核增加了学习的内容,需要不断进行复习与总结,从而逐渐增强自身的能力,提高自身的素质和创造性思维。   弹性波动力学课程中弹性波在分层介质中传播特征的相关内容,需要学生应用所学知识进行弹性波波动方程的推导、建立、求解,并且进一步分析、认识地震波在界面上反射与透射特征。由于难度较高,传统教学上以讲授知识为主,对学生掌握情况考查较少,从考试成绩来看,学生对于这两部分的理论知识与分析方法学习效果较差。从OBE理念出发,为了使学生达成课程支撑的毕业要求,教师额外设计了需要在对这部分内容理解掌握基础上进行综合解答的题目,用于课堂讲解和课后训练,并布置了计算机编程作业用于训练学生使用课堂上学习的理论知识解决工程问题的能力。这些考题和作业不是训练学生机械地识记知识点,而是从产出学习成果的目标出发,需要学生复习与总结课程讲授内容,并且了解课程以外资料的查阅方法,文档的编辑、排版方法,利用计算机解决计算问题等,使学生在通过考核的过程中不断积累知识,在主动学习中提高自身识别、判断和分析工程问题的综合能力。
  金课的建设要求课程的实施应该紧扣预期学习成果产出,从而能够形成完善的评价体系,如图1所示。因此课程结业考核的内容也需要根据课程目标支撑的毕业要求进行设置,能够对课程目标达成度进行分析。评价对象是毕业要求中各项知识、能力和素质要求的达成情况。评价过程应紧扣教学大纲,依托评价标准,基于课程考核的数据,对课程目标达成情况进行定量评价。同时,将课程质量评价结果用于后续课程内容,根据评价结果持续改进,使金课本身具有较好的可持续发展能力。
  表1以弹性波动力学课程为例,进行了课程的质量评价和课程目标达成评价情况分析。从课程目标与毕业要求的对应关系,课程教学质量评价依据,评价方法,课程目标的评价结果及学生个体的课程目标达成情况进行全方位分析。针对不同课程教学目标,利用样本数据的比较分析,评价学生个体和整体的学习成果,并形成文字或图表形式的报告。依据报告提供的课程目标达成的整体及个体情况,寻找课程目标达成短板,就低达成目标提出教学改进措施,针对未达成目标的学生提出精准帮扶措施。
  根据评价结果,教师将持续改进措施落实到教学环节中。首先从课程教学大纲修订入手,进一步明确毕业要求各指标点对应的教学内容,教学过程,强化工程主题,以课堂讨论、课外作业等环节锻炼学生综合分析能力,计入平时成绩。这样基于OBE理念的持续改进措施使教学设计能够形成闭环,有效支撑课程滚动更新。在此机制下,课程也会不断提升其前沿性與时代性,保证教学与时俱进和学习挑战度,使学生学习更有成效、更有收获。
  四、结束语
  全面提高课程的教学质量,金课建设是当前提高人才培养能力的关键。以OBE理念为核心,紧扣预期学习成果产出,建立完善的教学和评价体系,推动进行基于评价的持续改进,能有效提升金课含金量。
  西南石油大学勘查技术与工程专业按照中国工程教育认证的要求,不断提高课程水平和教学质量。作为专业的核心支撑课程——弹性波动力学课程,基于OBE理念推动“课堂革命”,根据企业、社会和课程的需求拟定毕业要求,实现课程的“高阶性”;以学生为中心改进教学内容和方法,采用现实实例模拟,课上答疑等混合教学手段,增加课程的“创新性”;建立更加完善的考核评价方式,提高课程的“挑战度”,推动进行基于评价的持续改进。通过近三年来一系列的探索与实践,对提升学生的学习效果,达到课程的教学目标,实现“两性一度”的金课建设标准,起到了很好的推动作用。
  参考文献:
  [1]吴岩.建设中国大学“金课”[J].中国大学教学,2018(12):4-5.
  [2]刘畅,林海.以OBE理念探索一流本科建设的实现路径[J].教学评论,2018(8):33-36.
  [3]胡向东.新工科背景下以OBE为导向的课程持续改进模式探索[J].教育教学论坛,2018(29):134-136.
  [4]李孟军,杨克巍,赵青松,等.本科教育课程质量建设的新视角——“金课”的开放性要求及闭环运行机制[J].高等教育研究学报,2019,42(3):18-21.
  基金项目:本文受到四川省级教改一般项目“勘查技术与工程专业金课建设与实践”(编号:JG2018-436)资助;西南石油大学校级教改重点项目“OBE导向的多样化课堂教学模式与评价体系的研究与实践”(编号:X2018JGZDI009)资助
  作者简介:王毓玮(1984-),男,汉族,四川绵阳人,博士研究生,讲师,研究方向:弹性波正演模拟。
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