成果导向教育(Outcome-Based Education, 简称OBE)作为一种前沿的教育理念，正逐步渗透并应用于高等教育的课程改革之中。“热学”作为物理学的重要分支，在能源、材料、环境等领域有着广泛的应用，该课程对学生理解自然界的热现象和热力学规律具有重要意义。然而，传统的“热学”课程教学模式在一定程度上存在着重理论轻实践、教学方法单一、教学内容与实际应用脱节、考核评价方式不够科学等问题，导致学生学习动力不足，教学成效欠佳，难以满足现代社会对高素质人才培养的需求[1]。因此，本文基于OBE的核心原则，对“热学”课程进行深入的探索与研究。通过明确以学生为中心的教育目标，反向设计教学过程，优化教学内容和策略，以及建立多维度考核评价体系等方式，全方位提升“热学”课程教学效果。这一系列革新举措的核心目标是培养学生的创新意识与实践能力，为他们未来的职业生涯和学术探索提供坚实的知识与技能基础。

1、OBE理念概述

OBE理念也可以称为目标导向教育理念或者需求导向教育理念，该理念最早是由美国学者Spady提出[2],并在国际上迅速获得广泛认识和应用，其核心是围绕学生最终应达到的能力和成果来组织和开展教学活动，强调以学生为中心，面向产出，持续改进[3]。这一理念要求首先明确学生的学习成果，然后根据成果反向设计教学内容和教学方法，并通过持续的评估和改进来保证教学质量。2021年，我国教育部印发了《普通高等学校本科教育教学审核评估实施方案(2021—2025年)》[4],该文件着重强调全面对接“学生为中心，产出(成果)导向，持续改进”的国际前沿教育观念，并将其作为整个评估工作的核心理念。OBE理念适应了高等教育普及化阶段内部结构的需求变化，也为应对新高考模式下学生生源结构多元化、生源质量差异大等新问题提供了思路，在高等教育领域有着重要的应用和实践意义。

2、“热学”课程教学现状分析

在物理学教育中，“热学”课程扮演着举足轻重的角色。热学专注于研究物质在不同热状态下所表现出来的性质与规律。这一学科不仅探究热量的传递、能量的转化以及温度的变化，还深入分析了微观粒子的热运动和宏观热力学系统的平衡状态，热学的发展历程与人类文明的进步紧密相连，它始终扮演着推动科技进步和工业革命的重要角色。然而，传统的“热学”课程教学在当前教育环境下，逐渐暴露出一些问题与挑战[5-6],主要体现在以下几个方面：(1)知识体系陈旧。传统“热学”课程的教学内容往往局限于经典热学理论知识，对于前沿的热学研究成果和应用涉及较少，这使得学生在学习过程中难以接触到最新的科学发展动态，不利于激发学生的学习兴趣和创新思维。(2)教材理论与实际生活脱节。教学内容过于注重基础概念和公式运算，缺乏与实际生活和工程应用的紧密联系，学生很难将课本上所学到的热学理论知识应用到解决实际问题中，从而导致了知识的实用性大打折扣。(3)教学方式传统。目前“热学”课程的教学方式大多是教师在课堂上单向输出理论知识，这种教学方法缺乏启发性和趣味性，难以引起学生共鸣，学生在课堂上的注意力和参与度往往会下降，进而导致知识吸收不充分，学习成效不佳。另外，“热学”课程教学往往会受到课时、设备等因素的限制，很少有机会让学生自主探究热学实验，难以培养学生的实验技能和科学探究能力。(4)考核评价方式不完善。考核方式比较单一，主要组成为阶段性测试、课后习题和期末考试，这种考核的方式属于“应试教育”,不能够全面衡量学生的实践技能与综合素养，而且评价结果往往只是一个分数，缺乏对学生学习情况的详细分析和反馈，学生难以明确个人学习的强项与弱点，教师同样不易依据评估反馈及时优化教学手段。

传统“热学”课程的教学模式和基于OBE理念的教学模式有众多差异，具体表现在目标导向、评价体系、课程结构、教学方法、学生角色和教师角色等方面，两者对比见表1。在目标导向上，传统“热学”课程的教学模式主要以教材为中心，侧重于基本概念公式记忆，目标是让学生掌握课程大纲内的理论知识以获得更好的考试成绩。基于OBE理念的教学模式则是强调以学生为中心，注重培养学生的实际能力，包括创新思维、问题解决能力和终身学习的习惯，目标设定围绕着学生要达到与社会需求相匹配的特定能力和知识成果展开。传统“热学”课程在考核体系上，往往局限于考核学生记忆和知识点的理解程度，但基于OBE理念的教学模式，一般采用项目测评、同伴测评、自我测评、过程性评价等在内的多元化测评方式，对学生的动手能力、团队协作、思辨能力、沟通技巧等多方面进行综合考察，确保能客观反映学生真实学习成果。在课程结构方面，传统的“热学”课程一般是按照课本的章节顺序来进行的，而以OBE理念为基础的教学模式课程结构更加灵活，设计上注重知识的融会贯通和运用，鼓励通过模块化或项目式的学习，使学生在自然内化热学基本原理的过程中解决实际问题。在教学方式上，传统“热学”课程主要采用讲授法，而基于OBE的教学模式则主张互动式、探究式、合作式学习，鼓励学生参与课堂讨论、进行实验操作、开展课题研究以促进知识内化和能力提升。最后，在OBE理念的教学模式中，教师角色由传授者向引导者转变，学生角色从被动接收者向主动学习者转变。

表1 传统教学模式和基于OBE理念的教学模式

3、基于OBE理念的“热学”课程教学创新实践举措

为着力解决传统“热学”课程教学过程中的诸多问题，更有效地培养学生的创新思维和实践操作能力，本文提出了一系列基于OBE理念的“热学”课程教学改革举措，旨在打破传统教学模式的束缚，着眼于学生应具备知识、技能和态度的具体成果，而不仅仅是教材内容的传授，进一步激发学生主动探索与学习的热情，强化学生应对复杂挑战的本领。

3.1 明确预期学习成果

结合“热学”课程的特点与社会需求，学习成果的设定要兼顾知识、技能、素质三个层面。在知识层面上，学生要掌握温度、热量、功和内能等基本概念，并认识物质热运动与热现象，学习分子动力学理论解释宏观现象，了解平衡态下气体分子热运动速率和能量的统计规律以及最新的热学发展趋势，还要了解物质相变的基本知识。总之，“热学”课程学习成果不仅要让学生掌握一定的理论知识，更是为了培养学生动手操作的技能和对热现象的敏锐性。

就技能层面而言，使学生具备运用热学原理解决实际问题的本领，如计算热机效率或分析制冷循环等，因此，在授课中应提高学生对热力学三定律的正确运用能力。另外使学生熟悉热学实验的基本操作流程，锻炼学生设计实验、收集资料、分析结果和撰写报告的能力，这对提高学生运用热力学原理进行实验研究和解决实际问题的能力至关重要。

素质层面上，应注重培养学生思维能力，让学生结合微观和宏观辩证地认识热现象，进一步理解热学理论的适用性和局限性。通过项目和小组讨论，提高学生的语言表达能力，获得团队协作交流技巧。此外，在教学中融入课程思政，突出学以致用、求真务实的科研作风和严谨的治学精神，适度结合与“热学”课程相关的产业前沿激发学生的国家荣誉感，使学生在学有所成的基础上继承和发扬爱国精神[7]。

3.2 反向设计教学内容

依据预设的学习成效，对教学内容进行系统化的审视与重组，确保各项教学活动精准对接并促进学习成果的达成。教学内容引入实际案例，如热机的工作原理在汽车发动机中的应用、建筑物的保温设计等，将理论知识与实际问题相结合。与此同时，融入领域内的最新科研发现，开阔学生的认知边界，激发其探索未知的兴趣与热情。根据热学的学科特点以及以学生为中心的研究性理念，逐步形成虚拟仿真实验、研究小论文、模型建构、科技小制作、历史问题情景重现等高效的、可操作的教学研讨内容形式。课程遵循“两性一度”标准，课程内容突破课程、教材的局限，突出紧密结合科技前沿和解决实际问题的可研究性。

教学团队教师会根据教学内容采取不同的研讨形式，见表2,比如讲到温度和温标时，会根据虚拟仿真实验平台的内容依据学生学习情况，设计“AD590温度传感器特性分析实验”,主动引导学生自主开发数字温度测量装置；讲到焦耳-汤姆孙效应时，讨论网络热点视频“高温下印度人用饮料瓶制作隔热墙降低室温”的做法是否可行?首先引导学生课前预习知识试着去解释这个现象，然后讨论它的可行性，接着要求学生课下利用焦耳-汤姆孙效应制作降温小工具；讲到热机和效率的时候，要求学生结合现实情况，对新能源车和传统油车进行调研，探索汽油发动机与电动机的历史演进过程，深入剖析二者的运作机制，通过对比分析这两种动力系统，洞悉能源的高效利用途径及提升发动机效能的技术策略。

表2 部分教学内容设计

3.3 创新教学方法

针对不同教学内容和研讨主题，采取讨论探究式[8]、问题导向式、主题活动、课题研究、项目设计等教学组织形式。依据研讨议题与学生学习状况，适时采纳诸如讨论分析法、问题导向法、问题探究法、虚拟仿真法、任务反馈法等多元化教学策略，如图1所呈现。

图1 教学方法示例

3.3.1 项目式教学法

运用项目式教学法组织学生以小组形式协作完成一系列与热学原理紧密相连的实践项目。以探究材料的热学性能为例，在日常生活和工业生产中，隔热材料的选择对于能源节约和环境舒适度有着重要的影响，了解不同材料的隔热性能，有助于合理选择和使用隔热材料，提高能源利用效率，降低能源消耗。该项目可以让学生认识热传递的方式以及影响因素，学生能够通过实验测量和比较不同材料的隔热性能，还可以培养学生的实验设计、数据收集与分析、问题解决和团队合作能力，最终项目根据学生实验内容的合理性和新颖度，实验操作的标准化与精确度，数据分析的严谨性和条理性，项目报告的完整性以及团队合作和沟通能力进行打分，学生的综合能力得到充分训练。

3.3.2 问题探究教学法

在教学中采用问题探究教学法，由生活中的实际问题出发，激发学生的探究兴趣[9]。下面详细举例说明：

例1 探究热传递的方式。提问：在寒冷的冬天，靠近灶台就觉得暖和，手摸冰块就觉得冷，为什么会这样呢?热量是怎么传递的呢?探究步骤：(1)同学们以小组为单位进行讨论，并就热传递提出自己的初步设想及猜想。(2)教师引导学生设计实验，如用金属棒的一头加热观察另一头的温度变化，进而探究热的传导；通过点燃蜡烛加热盛水烧瓶，让学生观测水中流体运动，以此探索热对流现象的本质；用黑色的盒子吸收阳光，测量内部温度的升高来探究热辐射。(3) 学生动手操作实验，详细记录观察到的实验现象和数据。(4) 小组之间交流实验发现，归纳总结热传递的三种方式的规律。

例2 探究理想气体的状态方程。提问：一定质量的理想气体，当温度、体积以及压强发生变化时，它们三者之间存在着什么关系?探究步骤：(1) 教师介绍理想气体的概念和假设。(2) 学生分组讨论，根据已有的知识和经验，猜测温度、压强和体积之间可能的数学关系。(3) 教师提供实验器材，如注射器、温度计、压强计等，让学生设计实验来验证自己的猜测。(4) 学生进行实验，改变气体的温度、压强和体积，测量相应的数据。(5) 小组运用数学工具对实验数据进行分析和处理，尝试推演出理想气体状态方程的数学表达式。(6) 各小组展示探究成果，共同讨论和完善结论。借助上述几个问题探究教学法的实例，学生的学习兴趣被激发，逻辑思维得到充分锻炼。

3.3.3 虚拟仿真法

利用热学仿真软件如ANSYS、COMSOL等进行虚拟实验[10],使学生在安全可控的环境下，深化对复杂热学现象的认知，增强教学内容的吸引力，从而提升学生的学习动力与参与度。例如，热传导过程的虚拟仿真，通过虚拟仿真软件，模拟一个金属棒在一端受热时，热量沿着棒身逐渐传导的过程。学生能够直接观测到金属棒各个区域温度的动态变化，以及热量传递的方向和速度，还可以改变金属棒的材质(如铜、铝、铁等),让学生观察不同材质对热传导性能的影响。此外，通过虚拟仿真技术的运用，生动再现了理想气体分子无规则运动的情景，使学生在分子运动过程中观察到分子的速度、位置以及发生碰撞时的情况，进一步通过改变气体的温度、压强等条件，让学生观察分子运动状态的相应变化，从而更好地理解理想气体状态方程。模拟内燃机或蒸汽机的工作过程，展示燃料燃烧、气体膨胀做功、排气等环节，学生观察各个部件的动作和能量的转换过程，使其更容易理解热机的效率和工作原理。以上这些虚拟仿真的例子能够帮助学生更直观、深入地理解热学中的抽象概念和复杂现象。

3.4 改进教学策略

如图2所示，“热学”课程基于BOPPPS的翻转课堂采取边讲边练、边做边评、同伴讲评、案例点评、研讨辩论、小论文等多种形式构建课前、课中、课后和课外全面覆盖贯穿始终的线上与线下融合教育模式。流程也会根据研究主题、教学内容的不同适当改变。根据各个数字化平台的特点，课前利用学习通发布视频和资料，课中利用雨课堂进行交互式学习，形成“教与学”的闭环教学体系，课外开展创新训练，例如布置一个关于设计节能型热水器的项目任务，要求学生综合运用热学知识，考虑材料选择、热量损失、加热效率等因素，制定设计方案并进行展示和评估。此外，实施分级教学策略，依据学生的学习潜能和已掌握知识的程度，将学生细分为多个层级小组，面向基础较为薄弱的学生群体，教学重点放在夯实基础理论和核心概念上，而对于学术能力出众的小组，则引入更为复杂的科研问题，以满足不同水平学生的学习期望和成长需求。

图2 教学策略图

3.5 优化考核评价体系

基于OBE理念的“热学”课程考核应强调过程性评价[11],在加大过程考核比重的基础上，如图3所示，构建线上与线下、团队与个体、生生互评与教师评价“三结合”的过程性考核体系。线上与线下相结合考核：线上成绩主要包括学习通中的章节测试、课后作业、主题讨论等；线下成绩主要包括小论文、小制作、小组合作学习、课堂展示与研讨等。团队与个体相结合考核：团队成绩包括小组讨论展示、主题研讨及总结、学术论文交流讨论等情况；个人成绩构成主要包括在线测评、课外作业、网络论坛互动、虚拟实验设计及科技创作项目等多个方面。学生间相互评价与教师专业评定相结合：在课堂展示、研讨环节常采用“生讲生评、生讲师评”的方式，最后由教师综合给出评分，单元作业采用学生相互评价的机制，旨在强化学生的自主学习意识和批判性思维能力。最终，对考核结果进行深入分析，以评估课程目标的实际达成度，为优化教学策略提供有力依据。

4、结语

为应对传统“热学”课程教学中存在的问题，进一步提升学生的学习体验和成效，本文介绍了一套以OBE理念为核心的“热学”课程教学改革方案。通过明确预期学习成果、优化教学内容、创新教学方法策略和完善考核评价体系，对学生进行全方位赋能，为其个人成长和事业发展铺平道路，坚持以学生为中心、以结果为导向。另外，在实施过程中，为保证教学改革取得良好效果，还需要总结经验，持续改进，不断提高。

图3 课程考核评价体系

参考文献:

[1]杨晓翠.基于OBE理念的热学“金课”建设的探索与实践[J].白城师范学院学报,2020,34(6):95-99.

[3]申天恩,洛克.论成果导向的教育理念[J].高校教育管理,2016,10(5):47-51.

[4]教育部.教育部关于印发《普通高等学校本科教育教学审核评估实施方案(2021—2025年)》的通知[J].中华人民共和国教育部公报,2021(4):2-15.

[5]赵文辉,许文武.基于科教融合理念的热学课程改革与实践[J].科教文汇,2023(3):78-81.

[6]宋国利.强化能力培养优化教学内容探索教改途径:热学课程教学改革综述[J].哈尔滨学院学报(教育),2001(5):108-110.

[7]高丽娜,阎元红,范建中,等.“课程思政”理念下热学课教学改革新探[J].物理与工程,2022,32(1):193-198.

[8]刘国跃,龚景涛,刘刚,等.在《热学》课程中采用探究式教学培养学生创新能力的探讨[J].绵阳师范学院学报,2010,29(11):143-146.

[9]李耀宗,王西明,华雪侠.热学课程“问题引导”教学法的教学实践[J].陕西教育(高教版),2011(9):107.

[10]刘建军.虚拟现实可视化技术在热学课程教学中的应用[J].牡丹江师范学院学报(自然科学版),2010(4):74-75.

[11]屠飞泉,万猛,孙斌.大学热学课程基于多维度评价的教学模式改革探讨[J].遵义师范学院学报,2023,25(2):109-110.

基金资助:2021年度高等学校热学课程教学研究资助项目(JZW-21-RX-09);2023年度河南省研究性教学改革研究与实践资助项目;

文章来源:曹琰,姚丽萍,李瑞.基于OBE理念“热学”课程的教学探索[J].南阳师范学院学报,2025,24(01):91-96.