基于OBE 理念的工程熱力學(xué)教學(xué)改革方案

董曉素 王麒程 尹慧娟 ＊ 劉豐源 ＊

（1.山東科技大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院，山東 青島 266590 ；2.山東科技大學(xué)礦業(yè)工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，山東 青島 266590）

0 引言

OBE（Outcome based education）教育理念，是一種以成果為目標(biāo)導(dǎo)向，以學(xué)生為本，采用逆向思維的方式進(jìn)行的課程體系的建設(shè)理念。 這種理念一經(jīng)提出，就得到廣泛的認(rèn)可和重視， 并在西方許多國(guó)家的教育改革中占據(jù)主流。當(dāng)前，我國(guó)推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，實(shí)施“一帶一路”《中國(guó)制造2025》“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)為代表的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，對(duì)工程科技人才提出了更高要求。 教育創(chuàng)新改革不斷展開(kāi)，而OBE 理念不可或缺，必將在教育改革中擔(dān)任更重要角色。本文旨在以工程熱力學(xué)為實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)大學(xué)課堂教學(xué)改革的良性循環(huán)， 并完成從學(xué)科導(dǎo)向向目標(biāo)導(dǎo)向的轉(zhuǎn)變、從教師中心向?qū)W生中心的轉(zhuǎn)變。

1 工程熱力學(xué)課程現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)內(nèi)容過(guò)分追求體系完整性

工程熱力學(xué)是一門重要的工科基礎(chǔ)課，其內(nèi)容體系大、覆蓋面廣且注重實(shí)踐性，在學(xué)時(shí)壓縮后，如何使學(xué)生在有限學(xué)時(shí)內(nèi)牢固掌握龐大知識(shí)體系，成為本課程的重心。 現(xiàn)有的教學(xué)過(guò)程中，教師以該課程涉及的內(nèi)容為主線，通過(guò)快速講述，向?qū)W生灌輸知識(shí)，追求內(nèi)容體系的完整性，急于完成教學(xué)計(jì)劃。 然而，學(xué)生現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)仍停留于表面，只會(huì)“薄學(xué)”，根本無(wú)法深入理解課程內(nèi)容，更談不上應(yīng)用于實(shí)踐。

1.2 教學(xué)手段單一，實(shí)驗(yàn)效果差

在現(xiàn)有工程熱力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，大多采用多媒體和白板結(jié)合，教師單一講述的教學(xué)模式很容易讓學(xué)生感到枯燥乏味，無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間集中注意力，影響了學(xué)習(xí)的積極性；同時(shí)，課堂氣氛沉悶，同學(xué)和同學(xué)之間、同學(xué)和老師之間沒(méi)有充分的交流，同學(xué)們無(wú)法對(duì)課程內(nèi)容融會(huì)貫通。 其次，工程熱力學(xué)十分注重實(shí)踐，而現(xiàn)今的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)無(wú)法滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求，且學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)人數(shù)過(guò)多，不能保證每個(gè)人都能得到操作，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中甚至存在部分學(xué)生偷懶?；那闆r。 任其發(fā)展，將進(jìn)一步蠶食學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、探索能力及創(chuàng)造能力。

1.3 考核評(píng)價(jià)機(jī)制不全面

傳統(tǒng)考核評(píng)價(jià)體制中，工程熱力學(xué)總評(píng)由實(shí)驗(yàn)成績(jī)、平時(shí)成績(jī)、考試成績(jī)?nèi)糠謽?gòu)成，實(shí)驗(yàn)成績(jī)是對(duì)團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)操作和合作的考核，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中偷懶?；耐瑢W(xué)，卻也可以依靠“抱大腿”來(lái)上分，這對(duì)其他同學(xué)是極其不公平的；平時(shí)成績(jī)較為單一，主要由出勤和課堂表現(xiàn)構(gòu)成，比較容易得到；在實(shí)驗(yàn)成績(jī)和平時(shí)成績(jī)加持下，在考試難度較低的情況下，部分學(xué)生只要死記硬背便可輕松通過(guò)考試。 因此，如何客觀有效評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況成為亟需解決的問(wèn)題。

2 課程改革理念及思路

OBE 旨在反思教育的實(shí)用性及教育成果的重要性，基于《華盛頓協(xié)議》中“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的基本理念，結(jié)合山東科技大學(xué)“尚德尚學(xué)，嚴(yán)謹(jǐn)嚴(yán)格”的教風(fēng)，根據(jù)工程熱力學(xué)特點(diǎn)，針對(duì)“OBE 理念”的教學(xué)改革理念及思路確定方案。

OBE 理念更加注重教育的落實(shí)，所關(guān)注的主要問(wèn)題集中在：“我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？ 我們?yōu)槭裁匆寣W(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？ 我們?nèi)绾斡行У貛椭鷮W(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？ 我們?nèi)绾沃缹W(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果？ ”通過(guò)以上四個(gè)方面解決具體的問(wèn)題，落實(shí)教育成果。 在OBE 理念的要求下，學(xué)校和教師應(yīng)該先明確學(xué)習(xí)成果，配合個(gè)性化學(xué)習(xí)要求，盡可能的實(shí)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得多項(xiàng)成果，再結(jié)合學(xué)生在課堂中展現(xiàn)的成果反饋來(lái)改進(jìn)課程設(shè)計(jì)與課程教學(xué)。 在上述目標(biāo)的導(dǎo)向下，在授課初期就確定學(xué)生在該課程中考核的內(nèi)容為：“工程熱力學(xué)”課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)成果，以及完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)二者為主線，對(duì)各階段所需要掌握的知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行分解教學(xué)，使學(xué)生明確“我接下來(lái)要做什么、學(xué)什么”，幫助學(xué)生更好的理解與吸收。

3 教學(xué)改革方案

3.1 教學(xué)內(nèi)容改革

采用OBE 理念下的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系， 就必然要求課程教學(xué)要以突出專業(yè)特點(diǎn)為主線。 工程熱力學(xué)是一門兼具專業(yè)課與基礎(chǔ)課的重要課程，理論性強(qiáng)且技術(shù)性高。 該課程主要由熱功轉(zhuǎn)換基本原理及熱功轉(zhuǎn)換基本原理在工程上的應(yīng)用兩部分組成。 在縮減課程學(xué)時(shí)的趨勢(shì)下，可將第一部分對(duì)于熱工轉(zhuǎn)換基本原理基礎(chǔ)性部分作為精講內(nèi)容，讓學(xué)生掌握熱力學(xué)的基本研究方法。 將另一部分對(duì)于熱工轉(zhuǎn)換基本原理在工程上的應(yīng)用部分作為專業(yè)特色選講內(nèi)容，根據(jù)各專業(yè)特色需求對(duì)工程熱力學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行加深擴(kuò)寬，并為學(xué)生后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)熱工理論工程實(shí)踐基礎(chǔ)。

工程熱力學(xué)課程具有概念繁多難記憶、內(nèi)容深?yuàn)W難掌握、理論抽象難理解等特點(diǎn)，教學(xué)中應(yīng)把教學(xué)重點(diǎn)放在第一部分，突出基本概念和基本定律，對(duì)包括理想氣體、理想氣體的狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)方程、熱力過(guò)程等在內(nèi)的諸多概念和包括熱力學(xué)第一定律及第二定律在內(nèi)的基礎(chǔ)原理及應(yīng)用作為精講內(nèi)容；對(duì)于該課程中熱功轉(zhuǎn)換基本原理在工程上的應(yīng)用的部分內(nèi)容，在各專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程中會(huì)繼續(xù)深入，因此要避免重復(fù)教學(xué)，不必在教學(xué)中對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行精講，同時(shí)這也是課程本身特點(diǎn)的要求。 對(duì)于應(yīng)用性部分可針對(duì)各專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行選擇性特色講解延伸擴(kuò)展。 例如，對(duì)于能源動(dòng)力類專業(yè)，傳統(tǒng)工程熱力學(xué)內(nèi)容中圍繞功與熱轉(zhuǎn)換講解動(dòng)力循環(huán)所涉及的主要工質(zhì)是氣體、水蒸氣等內(nèi)容，該內(nèi)容設(shè)計(jì)符合動(dòng)力類專業(yè)特點(diǎn)，教學(xué)中應(yīng)根據(jù)其專業(yè)要求突出教學(xué)重點(diǎn)，進(jìn)行特色講解。 同時(shí)，在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上，增加大量工程實(shí)例，使教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，從傳授科學(xué)研究方法、提高職業(yè)工程素養(yǎng)、弘揚(yáng)民族自豪感等多方面滲透思政教育，促進(jìn)學(xué)生家國(guó)、科學(xué)與人文精神的培養(yǎng)。

3.2 教學(xué)方式改革

在當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下，慕課、學(xué)習(xí)通、智慧樹(shù)等互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源平臺(tái)得到發(fā)展。 傳統(tǒng)意義上“教師教授，學(xué)生學(xué)習(xí)”這種單一的學(xué)習(xí)模式不能滿足教學(xué)內(nèi)容豐富多樣性的需求，尤其是對(duì)于工程熱力學(xué)這樣一門技術(shù)性較強(qiáng)且不斷發(fā)展的學(xué)科，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源更是延伸拓展教訓(xùn)內(nèi)容不可或缺的。 線上線下混合式教學(xué)模式可以彌補(bǔ)學(xué)時(shí)緊張的空缺，利于學(xué)生理論知識(shí)基礎(chǔ)體系的構(gòu)建。 教師可利用互聯(lián)網(wǎng)資源向?qū)W生介紹熱功轉(zhuǎn)化原理在工程上應(yīng)用的最新成果與發(fā)展，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。 例如，在講解熱力學(xué)第二定律的內(nèi)容時(shí)，可為學(xué)生簡(jiǎn)單介紹當(dāng)前較為發(fā)展的節(jié)能技術(shù)“火用分析法”，課下讓學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)資源自主學(xué)習(xí)了解該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的同時(shí)又可調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲與好奇心。 并且在課時(shí)壓縮大趨勢(shì)下，利用互聯(lián)網(wǎng)資源，還可為學(xué)生提供回顧知識(shí)點(diǎn)的工具， 一些難以理解的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生課上學(xué)不明白，可以課下學(xué)習(xí)線上課堂資源，及時(shí)補(bǔ)充，及時(shí)回顧。

3.3 教學(xué)方法改革

OBE 理念指導(dǎo)下的產(chǎn)出導(dǎo)向型教學(xué)方式中，學(xué)生擁有主體地位。 在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)重視學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的激發(fā)，要為學(xué)生構(gòu)建完成其學(xué)習(xí)成果目標(biāo)所需的知識(shí)儲(chǔ)備體系，以此建立成果導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)型的授課課程知識(shí)機(jī)構(gòu)體系，使學(xué)生更加明確學(xué)習(xí)任務(wù)，激發(fā)其學(xué)習(xí)積極性。 教學(xué)過(guò)程中理論聯(lián)系實(shí)際，在課程教學(xué)時(shí)可采用“啟發(fā)式”“提問(wèn)式”教學(xué)法，便于學(xué)生對(duì)于工程熱力學(xué)中一些抽象內(nèi)容的理解。 例如，講到耗散效應(yīng)時(shí)， 可以讓學(xué)生來(lái)回答生活中屬于耗散效應(yīng)的現(xiàn)象，啟發(fā)同學(xué)們思考的同時(shí)又可以加深學(xué)生對(duì)于耗散效應(yīng)的理解。 對(duì)于一些復(fù)雜抽象難以敘述的內(nèi)容，可充分利用多媒體的便利條件，傳統(tǒng)板書與多媒體教學(xué)的結(jié)合可在極大程度上提高教學(xué)效率。 要重視實(shí)踐應(yīng)用，改變傳統(tǒng)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可利用自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的形式，提升學(xué)生自主實(shí)踐能力。 引導(dǎo)學(xué)生參與科技創(chuàng)新，依托學(xué)?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源，將工程熱力學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用到科技創(chuàng)新中，在節(jié)能減排、低碳發(fā)展的世界發(fā)展趨勢(shì)下，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)了解行業(yè)需求及發(fā)展趨勢(shì)，激發(fā)其科研熱情。 教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生為中心，要明確學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的掌握認(rèn)知規(guī)律，根據(jù)其知識(shí)容量及認(rèn)知能力，合理安排教學(xué)進(jìn)程，建立授課體系。教師處于引導(dǎo)地位，要通過(guò)合理安排課程內(nèi)容，采用引導(dǎo)式教學(xué)等方式將學(xué)生的學(xué)習(xí)模式由 “被迫式學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)式學(xué)習(xí)”。

圖1 工程熱力學(xué)教學(xué)改革方案

3.4 評(píng)價(jià)方法改革

在OBE 理念的指引下， 全方位應(yīng)用性人才的培養(yǎng)成為教學(xué)目標(biāo)的重中之重，對(duì)于學(xué)生的評(píng)價(jià)方式應(yīng)改變傳統(tǒng)意義上以單次考試成績(jī)蓋棺定論的單一的評(píng)價(jià)方式，要涵蓋多個(gè)方面，多種形式，重視學(xué)生理論實(shí)踐與應(yīng)用能力的考核。 其最終成績(jī)可由期末考試成績(jī)，平時(shí)成績(jī)（考勤、日常學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等），實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成績(jī)，線上學(xué)習(xí)成績(jī)及科技小論文等幾部分組成。 其中在教學(xué)過(guò)程中，還可采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，將后面熱工轉(zhuǎn)換基本原理在工程上的應(yīng)用的內(nèi)容讓學(xué)生分組進(jìn)行教學(xué)講解，由教師與同學(xué)共同為其成果打分，該形式可鍛煉提升學(xué)生的綜合素質(zhì)能力。 綜合性評(píng)價(jià)的方式，既可反應(yīng)學(xué)生真實(shí)成績(jī)，又可提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

4 結(jié)語(yǔ)

基于OBE 教學(xué)理念，針對(duì)工程熱力學(xué)課程特點(diǎn)，重塑教學(xué)目標(biāo)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及教學(xué)方法等方面進(jìn)行革新，同時(shí)教學(xué)評(píng)價(jià)的改革同步推進(jìn)，通過(guò)多種方式、多個(gè)方面對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)定。 一方面，教學(xué)改革有助于滿足學(xué)生的多樣化需求，幫助學(xué)生更多地實(shí)現(xiàn)知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)，提高學(xué)生的積極性、主動(dòng)性；另一方面，以教學(xué)目標(biāo)為方向的教學(xué)內(nèi)容改革、 以提升教學(xué)效果為目標(biāo)的教學(xué)方式改革、以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力為導(dǎo)向的教學(xué)方法改革和以成果為指向的教學(xué)評(píng)價(jià)改革模式有效地解決了工程熱力學(xué)課程落后的教學(xué)現(xiàn)狀， 實(shí)現(xiàn)了教學(xué)改革的良性循環(huán)，逐步完成了從教師中心向?qū)W生中心的轉(zhuǎn)變。