基于OBE理念的發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程重塑

王磊　趙樹朋　霍倩

[摘 要]信息技術(shù)快速發(fā)展促使高等教育進(jìn)行改革，社會(huì)對(duì)高校的人才培養(yǎng)需求要求高校將重點(diǎn)從對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力等的培養(yǎng)。該研究探討基于OBE和以學(xué)生為中心的教育理念，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)項(xiàng)目等進(jìn)行重新梳理，并注重過(guò)程管理，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，以提升其課程學(xué)習(xí)效果。教師開展了線上線下混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂和對(duì)分課堂，以交互式教學(xué)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)原理。近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明，新的教學(xué)模式和教學(xué)方法能提升教學(xué)效果，但有效地貫徹執(zhí)行不可一蹴而就，需要師生觀念及其踐行的共同轉(zhuǎn)變。

[關(guān)鍵詞]OBE;線上線下混合式教學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì);項(xiàng)目驅(qū)動(dòng);發(fā)動(dòng)機(jī)原理

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2022）04-0073-04

成果導(dǎo)向教育（Outcome-based Education，OBE）理念最早由美國(guó)學(xué)者William Spady于1981年提出，在國(guó)際工程教育領(lǐng)域得到了較廣泛的認(rèn)同[1-2]。隨著我國(guó)工程教育的發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代，相繼啟動(dòng)的工程教育專業(yè)認(rèn)證和新工科建設(shè)兩大舉措，強(qiáng)調(diào)把以往注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變對(duì)學(xué)生知識(shí)能力、學(xué)術(shù)能力、技術(shù)能力、社會(huì)能力等核心能力的培養(yǎng)，OBE理念在我國(guó)高等工程教育領(lǐng)域的發(fā)展不斷深入[3-5]。

發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程是車輛工程專業(yè)和能源與動(dòng)力工程專業(yè)的核心必修課，學(xué)生通過(guò)對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)具備在面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等相關(guān)工程問(wèn)題時(shí)能提出合理的解決方案，具有綜合運(yùn)用相關(guān)理論和技術(shù)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的能力，并能夠在設(shè)計(jì)開發(fā)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，充分考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、健康、倫理等制約因素，同時(shí)能夠在工程問(wèn)題解決過(guò)程中理解和評(píng)價(jià)實(shí)際工程問(wèn)題對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響[6-7]。

近年來(lái)，隨著新工科建設(shè)和工程教育專業(yè)認(rèn)證的開展，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)（簡(jiǎn)稱“我?！保┑陌l(fā)動(dòng)機(jī)原理課程教學(xué)在不斷探索更符合OBE理念的教育教學(xué)方法和模式。無(wú)論是新工科建設(shè)還是工程教育專業(yè)認(rèn)證都強(qiáng)調(diào)學(xué)生能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生進(jìn)行成長(zhǎng)型教育。成長(zhǎng)型教育更關(guān)注的是學(xué)生在學(xué)習(xí)中的獲得，而不是全體學(xué)生是否都達(dá)到了教師所畫的那條及格線，因此，傳統(tǒng)的以課程知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建課程教學(xué)的方法已經(jīng)不能達(dá)到新的教育教學(xué)要求，需要進(jìn)行改革優(yōu)化。

一、OBE理念指引下的教學(xué)中心轉(zhuǎn)變

以知識(shí)為導(dǎo)向的傳統(tǒng)教育是在知識(shí)獲取不太方便的條件下發(fā)展起來(lái)的，是教育發(fā)展的必然。在知識(shí)信息分享困難、人們希望通過(guò)獲取知識(shí)改變命運(yùn)的時(shí)期，知識(shí)的傳授是重要的，因此，掌握更多知識(shí)的教師必然成為教學(xué)的中心[8-9]。

5G技術(shù)的發(fā)展，加快了教育資源的信息化速度，而2020年春季學(xué)期的“宅家教育”迅速推動(dòng)了在線教學(xué)模式的發(fā)展，教育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源如雨后春筍般豐富起來(lái)，使得知識(shí)的獲取變得越來(lái)越方便，獲取知識(shí)的渠道越來(lái)越多樣化，甚至已經(jīng)處于知識(shí)信息量過(guò)大、需要學(xué)會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行辨別取舍的狀態(tài)。大學(xué)教育的主要任務(wù)已經(jīng)不是知識(shí)的傳授，而是學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。教育任務(wù)重心的變化必然帶來(lái)教育過(guò)程的改革，也就是說(shuō)，教育要從以“教”為中心向以“學(xué)”為中心轉(zhuǎn)變，因此，以學(xué)生為中心必然成為當(dāng)前高等教育改革的方向。這就使得OBE理念不僅是教育改革的方向，而且已經(jīng)融入教育改革當(dāng)中。

基于OBE理念的以學(xué)生為中心的教學(xué)改革絕不應(yīng)該僅僅是在傳統(tǒng)教學(xué)中增加點(diǎn)自學(xué)能力培養(yǎng)過(guò)程，而應(yīng)該是對(duì)整個(gè)教育教學(xué)過(guò)程的重新塑造[10]。大到對(duì)于整個(gè)人才培養(yǎng)過(guò)程應(yīng)該是這樣，小到對(duì)于具體的每門課程也應(yīng)該是這樣。只有真正按照OBE理念完成對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式的重塑，才能真正實(shí)現(xiàn)教育發(fā)展中所提倡的以學(xué)生為中心。

二、傳統(tǒng)教學(xué)模式以及以學(xué)生為中心的新型教學(xué)模式的構(gòu)建

所謂的傳統(tǒng)教學(xué)一般是指由德國(guó)教育家、心理學(xué)家赫爾巴特在19世紀(jì)初提出的以教師、教材、課堂為中心的教育教學(xué)。在傳統(tǒng)教育教學(xué)體系中，教師是關(guān)鍵、是知識(shí)的所有者，所以是教學(xué)的中心;教材是教學(xué)內(nèi)容的載體、是教學(xué)的權(quán)威;課堂是教師傳授知識(shí)的場(chǎng)所、是學(xué)生獲取知識(shí)的途徑。傳統(tǒng)教學(xué)模式以蘇聯(lián)凱洛夫總結(jié)的組織教學(xué)、導(dǎo)入新課、講授新課、鞏固新課、布置作業(yè)五個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)依次開展為代表[11]。

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，課堂上的知識(shí)傳授是主體教學(xué)過(guò)程，甚至是全部教學(xué)過(guò)程。傳統(tǒng)教學(xué)的重點(diǎn)是知識(shí)傳授，但是隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，知識(shí)存儲(chǔ)技術(shù)使知識(shí)記憶不再成為難題，知識(shí)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)客戶端等向人們撲面而來(lái)，使得知識(shí)傳授對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)的作用大大削弱，而怎樣有效整合這些知識(shí)以提升能力才真正是新時(shí)代教育者需要傳授給學(xué)生的。時(shí)代變遷和信息技術(shù)的充分發(fā)展，已經(jīng)使得傳統(tǒng)教學(xué)模式不能適應(yīng)，需要探索新的適應(yīng)學(xué)生成長(zhǎng)需求的新型教學(xué)模式。

傳統(tǒng)教學(xué)模式是“以教促學(xué)”，教師通過(guò)傳授知識(shí)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)成長(zhǎng)，但在信息時(shí)代，知識(shí)獲取變得極為方便快捷之后，學(xué)生自主獲取知識(shí)變得比較容易，因此在教學(xué)改革中應(yīng)把學(xué)生也納入進(jìn)來(lái)。把知識(shí)當(dāng)成問(wèn)題去研究，把解決問(wèn)題的任務(wù)交給學(xué)生，學(xué)生根據(jù)解決問(wèn)題的需要，通過(guò)各種渠道學(xué)習(xí)，當(dāng)學(xué)生需要指導(dǎo)時(shí)教師才去“教”?！敖獭笔菫椤皩W(xué)”服務(wù)的，“學(xué)”是貫穿始終的，而“教”只在需要時(shí)出現(xiàn)，教師是學(xué)生最好的“學(xué)習(xí)資源”。

以學(xué)生為中心絕不是讓學(xué)生學(xué)習(xí)更省力，絕不是學(xué)生希望怎樣學(xué)習(xí)就怎樣學(xué)習(xí)，絕不是學(xué)生希望怎樣考試就怎樣考試，而是以學(xué)生能力和素養(yǎng)提升為中心。教師甚至整個(gè)學(xué)校的工作目的是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，引領(lǐng)學(xué)生成長(zhǎng)，讓學(xué)生更主動(dòng)、更深刻地學(xué)習(xí)與領(lǐng)悟。實(shí)際上，以學(xué)生為中心這一教育理念的貫徹，必然需要學(xué)生用更多的時(shí)間、更多的途徑、更專注的思考力來(lái)學(xué)習(xí)[12-16]。

根據(jù)課程不同部分的情況，探索使用對(duì)分課堂、線上線下混合式教學(xué)等新型教學(xué)模式能比較好地滿足教育培養(yǎng)目標(biāo)的需求，但都需要學(xué)生加大學(xué)習(xí)投入，給學(xué)生科學(xué)“增負(fù)”，增加學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)度。學(xué)生通過(guò)線上學(xué)習(xí)掌握知識(shí)，探索理論知識(shí)與工程實(shí)踐的關(guān)系，完成學(xué)習(xí)報(bào)告，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，提升知識(shí)搜索能力、整合能力、運(yùn)用能力、合作研究能力;在線下課堂中，以工程問(wèn)題、實(shí)際現(xiàn)象、現(xiàn)實(shí)需求等引導(dǎo)學(xué)生討論，開展師生互動(dòng)。

三、新型教學(xué)模式下的教學(xué)設(shè)計(jì)

我校發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程的教學(xué)，基于OBE理念，采用線上線下混合式教學(xué)模式，從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)項(xiàng)目等方面進(jìn)行了探索實(shí)踐，其具體情況如下文所述。

（一）重塑課程目標(biāo)

發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程設(shè)置的目的是通過(guò)培養(yǎng)學(xué)生分析發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理的能力，將發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的基本理論知識(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)新技術(shù)的應(yīng)用、發(fā)展的工程實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，在較好地解決工程問(wèn)題的同時(shí)，充分考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等制約因素的影響。具體來(lái)說(shuō)就是希望學(xué)生通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)達(dá)到以下目標(biāo)。

其一，理解、掌握和運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)，在處理車輛及其他動(dòng)力機(jī)械裝置的實(shí)際工程問(wèn)題時(shí)具備提出解決方案的能力。

其二，在發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域，能夠理解和評(píng)價(jià)工程問(wèn)題對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響，具有社會(huì)責(zé)任感和職業(yè)道德。

其三，具備探索發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)發(fā)展軌跡及未來(lái)趨勢(shì)以及自主分析、自主研究、討論預(yù)測(cè)、提出解決工程問(wèn)題方案的能力，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。

其四，學(xué)會(huì)利用各種信息資源，探求發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)發(fā)展對(duì)環(huán)境、法律、安全、健康、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等因素的影響，具備在相關(guān)領(lǐng)域提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

（二）重新梳理課程內(nèi)容

發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程是車輛工程、能源與動(dòng)力工程專業(yè)培養(yǎng)體系的一門理論性比較強(qiáng)的課程。在本科教育階段，應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)發(fā)動(dòng)機(jī)各種相關(guān)新技術(shù)和性能特點(diǎn)，理解和較好掌握基本原理并主動(dòng)探索從理論到新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式。

教師在OBE理念的指導(dǎo)下，根據(jù)以學(xué)生為中心的新型教學(xué)模式的特點(diǎn)，結(jié)合混合動(dòng)力汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化整理，形成了如圖1所示的教學(xué)內(nèi)容模塊，有效開展項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)和交互式教學(xué)。

（三）探索實(shí)踐教學(xué)模式

教師根據(jù)內(nèi)容梳理總結(jié)各模塊知識(shí)的特點(diǎn)，在OBE目標(biāo)理念和以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心的教育理念指導(dǎo)下，對(duì)各模塊知識(shí)采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式和評(píng)價(jià)考核辦法開展教學(xué)，如圖2所示。

下面具體以內(nèi)容模塊三中關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)NOX的生成、排放、污染處理等內(nèi)容的學(xué)習(xí)為例，介紹構(gòu)建學(xué)生知識(shí)框架的方式。

教師在“線上線下混合式教學(xué)+對(duì)分課堂”的立體教學(xué)模式下，結(jié)合該模塊相關(guān)的基本理論、新技術(shù)發(fā)展、教師課題研究等情況，采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+對(duì)分課堂”的交互式教學(xué)法，以學(xué)生課前課后的項(xiàng)目問(wèn)題導(dǎo)向式自主學(xué)習(xí)、線上線下的分組討論研究為主，對(duì)分課堂上采用教師分析項(xiàng)目思想、小組討論、小組成果展示、小組間同伴互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)為貫穿內(nèi)容模塊學(xué)習(xí)的中心線。其具體教學(xué)實(shí)踐過(guò)程如下文所述。

其一，分析項(xiàng)目思想。在進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)之前，教師需要從課程整體甚至學(xué)科整體的俯視角度對(duì)該部分的相關(guān)內(nèi)容，給學(xué)生分析項(xiàng)目定位、項(xiàng)目意義、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景等，讓學(xué)生能在一定的高度上理解、領(lǐng)悟，才有利于避免在后期的項(xiàng)目完成中出現(xiàn)“只見樹木，不見森林”的煩瑣感、割裂感。

其二，構(gòu)建項(xiàng)目。根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)要求，結(jié)合本部分內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)理論和新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)等情況，師生共同討論制訂具有一定挑戰(zhàn)度、創(chuàng)新性、引導(dǎo)性和開放性的項(xiàng)目目標(biāo)，在運(yùn)用知識(shí)的基礎(chǔ)上鼓勵(lì)發(fā)散思維和創(chuàng)新實(shí)踐。

其三，制訂項(xiàng)目計(jì)劃。各項(xiàng)目小組根據(jù)項(xiàng)目具體情況，對(duì)項(xiàng)目相關(guān)方面進(jìn)行線上線下的調(diào)研分析，了解相關(guān)內(nèi)容目前的實(shí)際狀況、技術(shù)發(fā)展情況、科學(xué)研究前沿狀況及存在的困難，制訂具體項(xiàng)目完成的分工合作方式、實(shí)施方案、項(xiàng)目實(shí)施步驟等。

其四，分小組匯報(bào)。線下教學(xué)過(guò)程的第一次教學(xué)中，各小組分別作項(xiàng)目計(jì)劃匯報(bào)。若有需要，教師就進(jìn)行相應(yīng)的輔導(dǎo)和建議，但注意不要把自己的思路強(qiáng)制性地加給學(xué)生，以免影響學(xué)生鍛煉分析研究問(wèn)題的能力。

其五，實(shí)施項(xiàng)目。教師給學(xué)生提供一些相關(guān)科研資料（如自己的課題研究資料、層次較高的綜述性論文等）和網(wǎng)絡(luò)教育資源（如微課、MOOC資源等），供學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生自己利用各種途徑獲取所需知識(shí)，在課堂之外的學(xué)習(xí)時(shí)間分工合作完成項(xiàng)目?jī)?nèi)容。

其六，小組匯報(bào)展示。各小組完成項(xiàng)目計(jì)劃后，將制作的PPT及講解視頻上傳到班級(jí)云空間，展示給專業(yè)教師和全專業(yè)的同學(xué)，供同學(xué)、老師留言點(diǎn)評(píng)。

其七，小組間互評(píng)。各項(xiàng)目小組根據(jù)評(píng)價(jià)要求對(duì)其他小組的項(xiàng)目匯報(bào)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出具體意見，并形成評(píng)價(jià)報(bào)告，既作為其他小組的參考，也作為自己小組的材料交給老師。

其八，書寫項(xiàng)目報(bào)告。各小組根據(jù)實(shí)際情況，可參考評(píng)價(jià)意見修改整理本小組的項(xiàng)目報(bào)告，形成最終定稿后交給老師。

其九，教師點(diǎn)評(píng)、學(xué)生討論總結(jié)。開展對(duì)分課堂教學(xué)時(shí)，教師對(duì)各項(xiàng)目小組的匯報(bào)展示和項(xiàng)目報(bào)告終稿進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，與學(xué)生討論、總結(jié)項(xiàng)目完成情況，達(dá)成本部分的教學(xué)目標(biāo)。

四、課程學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)

開展課程評(píng)價(jià)是為了檢查課程目標(biāo)的達(dá)成度，因此應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)過(guò)程管理與考核評(píng)價(jià)。發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程教學(xué)，采用基于雨課堂的線上線下混合式教學(xué)模式，過(guò)程考核成績(jī)占40分，綜合測(cè)評(píng)成績(jī)占60分。過(guò)程考核成績(jī)結(jié)合雨課堂APP系統(tǒng)內(nèi)對(duì)學(xué)生的線上預(yù)習(xí)情況、出勤互動(dòng)情況、課堂測(cè)試情況、作業(yè)完成情況、項(xiàng)目報(bào)告情況等做出綜合評(píng)價(jià)，其中，項(xiàng)目報(bào)告情況、作業(yè)完成情況、課堂測(cè)試情況以及預(yù)習(xí)與出勤互動(dòng)情況各占10分，共計(jì)40分。綜合測(cè)評(píng)成績(jī)中，期中測(cè)試成績(jī)占30%，期末測(cè)試成績(jī)占70%，但期末測(cè)試成績(jī)具有“一票否決權(quán)”，即若期末測(cè)試成績(jī)達(dá)不到基本合格要求，則總成績(jī)不能合格。

五、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證和新工科建設(shè)的要求，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程進(jìn)行教學(xué)改革是必要的、緊迫的，但OBE理念的貫徹執(zhí)行不是一蹴而就的，需要師生觀念及其踐行的共同轉(zhuǎn)變。教師需要重新梳理課程，轉(zhuǎn)變教育理念，選擇采用甚至創(chuàng)新更有效的教學(xué)模式;學(xué)生應(yīng)改變被動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，積極參與到新型教學(xué)模式中，加強(qiáng)與老師、同學(xué)互動(dòng)，鍛煉表達(dá)能力、對(duì)學(xué)習(xí)資源的分析總結(jié)能力、對(duì)工程問(wèn)題的提煉能力，最終形成適應(yīng)當(dāng)前信息時(shí)代要求的學(xué)習(xí)方式，提升自己的學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而提升課程的學(xué)習(xí)效果。

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