1、 34 Univ.Chem.2023,38(1),3440 收稿：2022-03-28；录用：2022-04-07；网络发表：2022-04-20*通讯作者，Email: 基金资助：平顶山学院教学改革研究重点项目(2019-JYZD03)教学研究与改革 doi:10.3866/PKU.DXHX202203073 基于基于 OBE 理念的物理化学实验教学改革与实践理念的物理化学实验教学改革与实践 以平顶山学院为例贺国旭*，吴华涛，张秋霞，周延彪，刘丹丹 平顶山学院化学与环境工程学院，河南 平顶山 467000 摘要：摘要：针对当前物理化学实验教学中存在的问题，从课程目标的制定、应用型课程建设、课
2、程资源建设、评价体系的重构等方面提出以学生为中心的OBE(Outcomes-based education)理念教学实施方案，结合实际案例，将OBE教学理念融入到课前导学、课中实操和课后强化训练中，发挥了学生的主观能动性，学生的综合创新能力得到提升，教学效果明显改善。关键词：关键词：物理化学实验；OBE理念；教学改革 中图分类号：中图分类号：G642；O6 Exploration and Practice of Physical Chemistry Laboratory Teaching Reform Based on OBE Concept:A Case of Pingdingshan Un
3、iversity Guoxu He*,Huatao Wu,Qiuxia Zhang,Yanbiao Zhou,Dandan Liu School of Chemical and Environmental Engineering,Pingdingshan University,Pingdingshan 467000,Henan Province,China.Abstract:To save the problems in physical chemistry laboratory teaching,a student-centered teaching implementation progr
4、am based on OBE(Outcomes-based education)theory is proposed from the aspects of formulating course objective,constructing application-oriented courses,developing course resources,and restructuring assessment system.Combined with actual cases,the OBE teaching mode is applied to pre-course guidance,in
5、-class exercises and post-course intensive training.This teaching mode has exerted the subjective initiative of students,enhanced students comprehensive innovation ability,and improved teaching effects to a great extent.Key Words:Physical chemistry experiment;OBE concept;Teaching reform OBE(Outcomes
6、-based education)模式是成果导向教育的简称，亦称为能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育1,2。在理念上，该模式的核心内容为：学生中心，产出导向(结果导向)，持续改进。在实践上，该模式聚焦于学生受教育后可获得什么能力和能够做什么的培养模式。在该模式下，一切教育活动、教育过程和课程设计都是围绕实现预期的学习成果3。在人才培养上，从社会发展、行业需求和学校定位等多个角度提出培养目标，设计目标达成途径，建立评价体系。OBE教学模式对以往“教师注重讲，学生被动听”的传统教学模式产生了巨大的冲击，其影响是颠覆性的，对物理化学实验教学提出了新的机遇和挑战。物理化学实验课程是将理论知识向实
7、际应用转化的纽带4，是培养和进一步提高学生逻辑思维No.1 doi:10.3866/PKU.DXHX202203073 35能力和独立解决问题能力的重要平台，在物理化学教学中有着相当重要的地位。OBE理念融入物理化学实验教学，坚持学生中心地位，积极探索教育教学规律，充分运用学校现有的教育教学资源，大胆改革实验课堂，将枯燥的公式和艰涩难懂的理论原理融入生产生活，科研课题融入课上课下，从学生的个体实际出发，培养学习的能动性和创造性思维，对提升学生的综合能力具有重要意义。1 物理化学实验课程内容和特点物理化学实验课程内容和特点 物理化学是从研究物理变化和化学变化的联系入手，探求化学变化基本规律的一门
8、学科5。该课程是化学、化学工程与工艺和药学等专业的基础必修课程，通过课程的学习，能够为学生后续专业课程的学习提供方法和理论指导，在基础课和专业课之间起着桥梁和纽带的作用。物理化学实验是物理化学课程的重要组成部分，是实践教学活动中不可缺少的环节，在帮助学生理解和巩固理论知识以及培养学生创新思维和综合能力方面发挥着及其重要的作用。物理化学实验能够将物理化学抽象的理论内容设置在具体的物理/化学变化过程中，通过可观察、可触摸和操作的实践环节，加深学生对理论知识的理解，是理论知识教学的延伸。此外，有效的实验操作过程可使学生分析问题和解决问题的能力得到充分提高。由此，物理化学实验已经成为提升学生理论、实践
9、和思维综合能力的重要载体6。2 物理化学实验教学的现状和问题物理化学实验教学的现状和问题 在长期的物理化学理论和实验教学工作中，存在诸如实验内容更新不及时、教学手段不丰富、评价体系指标不够细化等问题710，这些问题的形成是客观因素(国内高校物理化学实验教学现状)和主观因素(授课教师教学理念)等多方面作用的结果，需要深入分析其成因。2.1 教材内容更新不及时教材内容更新不及时 物理化学作为一门经典课程，经过广大教育工作者的潜心研究，呕心沥血编著了诸多经典教材，并在全国高校广泛应用。这些教材大都编纂于二、三十年前，虽经几代教学工作者的修订，但是由于新科学、新技术的快速发展和应用，教材中的部分内容已
10、经跟不上新形势的发展。以物理化学实验教材为例，目前出版的物理化学实验教材超过10余种，这些教材中的实验项目设置大同小异。不可否认，这些教材都是十分优秀的，选取实验项目也具有典型性，对于物理化学的核心理论也都有详细的描述。但是另一方面，近十年来，这些实验项目内容变动很小，已经不能满足学科发展和社会需求，也不适合我校“应用型大学”的办学定位。虽然，课程团队近年来也提出了更新实验项目的想法，但碍于没有适合的教材，而迟迟没有付诸实际行动。因此，实验教材建设的滞后已经成为制约课程发展的重要因素，是亟待解决的问题。2.2 教学手段不丰富教学手段不丰富 以往，我校的物理化学实验教学手段比较单一，主要是“教师
11、注重讲，学生被动听”。由于受限于学生学术素养不高，物理化学课程又需要学生具备物理、化学和数学等多学科的知识储备，同时内容涉及到抽象的概念和复杂的公式推导，部分知识与已学其他课程内容有重复，学生听讲积极性不高；教师讲解实验步骤过程中，过多依赖课本上的内容，扩展性不强，学生只是机械地重复教师所讲的实验步骤；实验操作环节，对于学生出现的问题，教师重视程度不够，只是简单地给出结果了事，而不是充分进行学生分组讨论。近年来课程团队对物理化学实验教学手段改进方面进行了积极的探索，先后制作了PPT、电子教案和演示视频等电子素材，并将这些素材进行整合，建立了网络课程。这些手段极大地丰富了物理化学实验的教学手段，
12、受到了学生的良好反馈。然而，师生在使用网络课程资源过程中，也发现了一些问题，例如：视频清晰度不高，视频内容与实际实验吻合度不高等问题。这些方面都是课程建设过程中需要及时改进的地方。2.3 评价体系指标不够细化评价体系指标不够细化 课程评价指标设置过于粗化，无法体现学生综合素养。以往我校物理化学课程评价指标过于单36 大 学 化 学 Vol.38一，以物理化学实验为例，部分教师在考核时将实验报告成绩权重设置较高，甚至出现“一纸定成绩”的不合理做法。在“重纸面报告，轻动手能力”不合理的课程评价导向下，学生不重视实验操作，敷衍了事，在撰写实验报告时，花大量心思“美化”实验数据，虽然学生暂时获得了一个
13、“满意”结果，但是能力素养没有得到锻炼和提升，在学科竞赛、毕业设计、研究生复试等考查综合素养的关键时刻，就“原形毕露”。此外，在评价指标制定时，没有充分考虑人才培养方案中的培养目标，目标达成度不能完全体现。OBE理念教学中，指标细化是在制定新的评价体系过程中的重要内容。3 OBE理念教学实施方案理念教学实施方案 根据OBE模式的核心内容和要求，结合信息化教育技术，针对上述物理化学实验教学过程中存在的问题和不足，进行探讨分析，提出解决方案。3.1 课程教学大纲的制定课程教学大纲的制定 课程大纲是课程的灵魂，它决定了课程内容、培养目标和目标达成途径等重要问题。依据OBE理念，结合总体培养目标和毕业
14、要求设计课程体系，明确物理化学实验在课程体系中的角色和作用，确定课程目标及教学大纲。以化学工程与工艺专业为例，专业总体培养具备化学、化学工程与技术的学科知识、理论和技能，具备国际视野、创新创业意识和工程实践能力，能够在化工、材料化工特别是尼龙化工领域从事设计开发、生产运行和技术管理等工作所需的高素质应用技术型人才。物理化学实验课程目标主要支撑毕业要求4(研究)的分解指标点(表1)。毕业要求的指标点与课程目标相互对应，有利于课程目标的实现和毕业要求的达成。表表1 课程目标与毕业要求课程目标与毕业要求4(研究研究)关联关系关联关系 毕业要求指标点 课程目标 支撑强度 4.2 能够针对具体的研发目标
15、与内容，比较和选择研发路线，设计实验方案 课程目标1 查阅文献资料，比较各实验方法的优缺点，设计切实可行的实验路线和步骤 M 4.3 能够根据实验方案构建实验系统，安全、有效地开展实验，正确地采集实验数据 课程目标2 能够进行物理化学实验规范操作，正确安装实验装置，通过团队合作，对常见问题进行有效处理 H 4.4 能够对实验现象和数据进行识别、归纳、分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论 课程目标3 对实验数据进行合理处理，通过归纳分析总结，应用原理解释实际现象 H M为中支撑，H为强支撑 在教学大纲制定的过程中，充分调研论证，涉及课程内容和培养目标时，组织包括专业教师、行业专家在内的人
16、员，进行有效研讨，结合行业现状实时融入实验项目；设计目标达成途径时，组织学生座谈会，倾听学生的反馈和意见。教学大纲制定后，围绕培养目标的达成有序开展课程建设。3.2 应用型课程建设应用型课程建设 教学大纲中的培养目标一旦确定，一切教学活动和课程建设都必须围绕培养目标如何实现而展开。地方应用型高校，必须对照培养目标，结合行业需求和现有设备，对实验项目内容进行更新。例如，现有的实验项目“最大气泡法测定溶液的表面张力”，通过该实验要求学生掌握表面张力的测定方法，结合平顶山区域尼龙化工行业发展的现状，可以将企业生产过程中常用的消泡剂引入到实验项目中，除测定溶液的表面张力外，对实验内容进行延伸，要求学生自主设计方案，测定消泡剂的临界胶束浓度，考察不同因素条件对其表面活性的影响，不仅巩固了课内知识，又拓展了视野，与实际应用紧密结合。“静态法测定纯液体饱和蒸气压”实验，可以采用本地尼龙化工企业所生产的环己烷、环己酮等相关产品，测定其不同温度时的饱和蒸气压，实验后应用Origin软件对数据进行No.1 doi:10.3866/PKU.DXHX202203073 37处理分析，根据摩尔汽化焓、正常沸点等