基于OBE 教育理念下應(yīng)用型本科院?！肮こ塘黧w力學(xué)”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

李振南，關(guān)多嬌

（沈陽工程學(xué)院 能源與動(dòng)力學(xué)院，遼寧 沈陽 110136）

一、OBE教育理念

基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（Outcomes-based Education，縮寫為OBE）最早出現(xiàn)于美國和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革［1］。從20世紀(jì)90年代早期，OBE在美國與西澳大利亞教育界開始流行。在OBE教育模式中，學(xué)生學(xué)到了什么、學(xué)生是否成功遠(yuǎn)比怎樣學(xué)習(xí)、什么時(shí)候?qū)W習(xí)重要。其特點(diǎn)是基于實(shí)現(xiàn)學(xué)生特定學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育過程，教育結(jié)構(gòu)和課程被視為手段，清晰地聚焦和組織教育系統(tǒng)，使之圍繞確保學(xué)生能夠在未來生活中獲得實(shí)質(zhì)性成功的經(jīng)驗(yàn)。如果學(xué)校無法為培養(yǎng)學(xué)生特定能力作出貢獻(xiàn)，它們就要被重建，進(jìn)而OBE實(shí)現(xiàn)了教育范式的轉(zhuǎn)換。

在OBE 教育系統(tǒng)中，教育者必須對(duì)學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)達(dá)到的能力及其水平有清楚的構(gòu)想，然后設(shè)計(jì)適宜的教育結(jié)構(gòu)來保證學(xué)生達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。學(xué)生產(chǎn)出而非教科書或教師經(jīng)驗(yàn)成為驅(qū)動(dòng)教育系統(tǒng)運(yùn)作的動(dòng)力，這顯然同傳統(tǒng)上內(nèi)容驅(qū)動(dòng)和重視投入的教育形成了鮮明對(duì)比。從這個(gè)意義上說，OBE 教育模式可被認(rèn)為是一種教育范式的革新［2］。

圖1 學(xué)習(xí)成果的可視化是OBE的精華

二、OBE 教育理念在應(yīng)用型本科院校的融入

明確應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)與規(guī)格，是構(gòu)建應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的前提與基礎(chǔ)。培養(yǎng)目標(biāo)需要從國家層面、學(xué)校層面和專業(yè)層面來分析應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，并始終把培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才作為根本任務(wù)，積極利用各種資源，努力培養(yǎng)一批德才兼?zhèn)涞膽?yīng)用型創(chuàng)新人才［3］。區(qū)別于傳統(tǒng)的本科，應(yīng)用型本科在教學(xué)方式和培養(yǎng)模式上有所不同。應(yīng)用型本科主要培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)較強(qiáng)，社會(huì)急缺的高級(jí)工程人員，普通本科注重學(xué)術(shù)研究。應(yīng)用型本科是高職教育的一個(gè)層次，它同一般普通本科相比具有鮮明的技術(shù)應(yīng)用性特征。

應(yīng)用型本科院校，應(yīng)預(yù)期設(shè)定可淺可深的學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)習(xí)成果可視化。對(duì)于同一門課程而言，可能會(huì)有多個(gè)目標(biāo)，或是偏重理論，或是偏重實(shí)際應(yīng)用，抑或不同的難度。在每個(gè)目標(biāo)下設(shè)計(jì)一系列的教學(xué)活動(dòng)、考核過程、成果評(píng)價(jià)和反饋機(jī)制，最終的學(xué)習(xí)成果既是OBE 的終點(diǎn)，也是OBE 的起點(diǎn)。并不是說達(dá)到了選定的目標(biāo)，就獲得了這門課的全部?jī)?nèi)容和能力，而僅僅是完成了預(yù)期設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，如果想達(dá)到更高的能力目標(biāo)，接下來可以繼續(xù)選擇對(duì)你有幫助、更加深入的學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)習(xí)者可根據(jù)自己對(duì)目標(biāo)的需求選擇適合自己的目標(biāo)學(xué)習(xí)該課程，并通過該課程。同時(shí)也可以繼續(xù)選擇該課程的更深入的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

三、“工程流體力學(xué)”課程的建設(shè)與實(shí)施

“工程流體力學(xué)”屬于專業(yè)基礎(chǔ)類課程，是學(xué)習(xí)專業(yè)課的基礎(chǔ)，通常設(shè)置在大學(xué)二年級(jí)，國內(nèi)應(yīng)用型本科一般開設(shè)56學(xué)時(shí)、48學(xué)時(shí)、32學(xué)時(shí)。根據(jù)對(duì)OBE 教學(xué)模式的調(diào)研分析，需要厘清預(yù)期學(xué)習(xí)成果ILOs（Intended Learning Outcomes）教學(xué)理念，即合理設(shè)置教育目標(biāo)、教育的需求、傳授的方式、合理的評(píng)價(jià)、保障預(yù)期學(xué)習(xí)成果［4］。由于能動(dòng)專業(yè)、機(jī)械專業(yè)、新能源專業(yè)對(duì)于該課程的需求不同，“工程流體力學(xué)”課程組對(duì)這門課程設(shè)置了不同學(xué)時(shí)、不同目標(biāo)、不同應(yīng)用方向。下面以能動(dòng)專業(yè)開設(shè)的“工程流體力學(xué)”課程為例描述一下具體實(shí)施過程。

1.基于成果的教育理念OBE（Outcome-based Education）

熱能與動(dòng)力工程專業(yè)面向國內(nèi)、輻射國際、服務(wù)能源電力行業(yè)，培養(yǎng)具有健全人格和愛國敬業(yè)精神，作風(fēng)樸實(shí)，德、智、體、美、勞全面發(fā)展，具備能源與動(dòng)力工程專業(yè)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)與技能，具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，能夠從事能源動(dòng)力設(shè)備的安裝、調(diào)試、運(yùn)行、檢修等工作，具備能源與動(dòng)力工程專業(yè)工程師素質(zhì)，并具有國際視野、通曉國際規(guī)則、能夠參與國際事務(wù)和國際競(jìng)爭(zhēng)的高級(jí)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。圖2 是學(xué)生九大能力對(duì)應(yīng)通識(shí)課程體系結(jié)構(gòu)。

圖2 學(xué)生九大能力對(duì)應(yīng)通識(shí)課程體系結(jié)構(gòu)

設(shè)置“工程流體力學(xué)”課程學(xué)習(xí)目標(biāo)主要要圍繞九大能力展開。一是以學(xué)術(shù)探索為主，通過教師授課、完成習(xí)題作業(yè)，完成實(shí)驗(yàn)過程（包括數(shù)值實(shí)驗(yàn)），使學(xué)生理解基礎(chǔ)理論、了解在工程上的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力、解決工程問題的能力。二是通過學(xué)習(xí)過程，鍛煉學(xué)生表達(dá)與溝通能力，建立團(tuán)隊(duì)精神，形成明辨性思維，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)同溝通能力和創(chuàng)新能力。

2.基于成果的課程建設(shè)OBC（Outcome-based Curriculum）

在這兩個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，將“工程流體力學(xué)”課程內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化，可適當(dāng)對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行一些刪減，同時(shí)將學(xué)時(shí)調(diào)整為32學(xué)時(shí)為宜。

圖3 專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)

工程應(yīng)用中常見的流體種類繁多，不能一一展開介紹，在教學(xué)中以最為常見的“水”為對(duì)象講解流體的特性?！肮こ塘黧w力學(xué)”中對(duì)流體做出的假設(shè)是否合理，存在的誤差能否接受，這一點(diǎn)特別重要。其次是流動(dòng)的描述、控制方程的建立與選擇?！肮こ塘黧w力學(xué)”按照內(nèi)容一般分為基本概念、靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，在這些內(nèi)容中需要對(duì)它進(jìn)行梳理?；诓煌枨髮哟蔚膶W(xué)生可以設(shè)置遞進(jìn)的目標(biāo)，例如基礎(chǔ)應(yīng)用篇和高級(jí)應(yīng)用篇。

（1）基礎(chǔ)應(yīng)用篇，32 學(xué)時(shí)為宜，主要是學(xué)會(huì)查找手冊(cè)等資料，獲得流體的基本性質(zhì)、流體力學(xué)的基本方程，并且知曉其適用范圍，在算術(shù)法和微分方法數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上解決工程的實(shí)際問題。其內(nèi)容的選擇可見表1。應(yīng)用型本科院校開設(shè)高等數(shù)學(xué)課程，往往因?qū)W生能力、學(xué)時(shí)的安排等因素減去了很多內(nèi)容，比如重積分中格林公式、高斯公式、斯托克斯公式、通量、旋度、散度及微分方程和級(jí)數(shù)的學(xué)習(xí)，這對(duì)于深入學(xué)習(xí)工程流體力學(xué)是一定的硬傷。但是基于OBE 的教學(xué)模式下，設(shè)定合理的學(xué)習(xí)目標(biāo)（Learning Outcomes，以下簡(jiǎn)稱LOs），采用基礎(chǔ)應(yīng)用篇內(nèi)容，避開高級(jí)的數(shù)學(xué)矢量分析、復(fù)分析和張量分析等分析方法，適當(dāng)刪除理論偏深的內(nèi)容，如亥姆赫茲速度分解定理、伯努利積分方程、拉格朗日積分方程、葛羅米柯—蘭姆方程、本構(gòu)方程、雷諾輸運(yùn)定理，以及平面勢(shì)流流動(dòng)和納維斯托克斯方程等。盡管避開了這些內(nèi)容，但是其內(nèi)容的精華部分可以做定性描述，幫助學(xué)生理解流體力學(xué)的奧秘。例如在學(xué)習(xí)亥姆赫茲速度分解定理時(shí)，不講線變形、角變形和旋轉(zhuǎn)變形的具體表達(dá)式，但是可以定性描述是什么引起的線膨脹、角變形及旋轉(zhuǎn)變形。又如在學(xué)習(xí)守恒定律時(shí)，不強(qiáng)調(diào)雷諾輸運(yùn)定理的表達(dá)式，而在乎質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒、能量守恒引發(fā)的思考，進(jìn)而歸納出雷諾輸運(yùn)定理。

表1 基本應(yīng)用篇“工程流體力學(xué)”課程內(nèi)容的篩選

（2）高級(jí)應(yīng)用篇，48 學(xué)時(shí)或更多。學(xué)生不僅要學(xué)會(huì)基礎(chǔ)應(yīng)用篇的內(nèi)容，在有了一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，還應(yīng)繼續(xù)學(xué)習(xí)工程流體力學(xué)的高級(jí)應(yīng)用篇，比如在偏微分方程、積分方程、矢量分析、復(fù)變分析、量綱分析法等基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升內(nèi)容的深度，可以適當(dāng)增加伯努利積分方程、拉格朗日積分方程、葛羅米柯—蘭姆方程、本構(gòu)方程、雷諾輸運(yùn)定理，以及平面勢(shì)流流動(dòng)和納維斯托克斯方程的理論學(xué)習(xí)及其應(yīng)用。

3.基于成果的教與學(xué)OBTL（Outcome-based Teaching&Learning）

工程流體力學(xué)課程主要研究流體受力及其宏觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以通識(shí)教育為基礎(chǔ)，同時(shí)服務(wù)于專業(yè)課程，既有理論深度又涉及工程實(shí)踐。傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要是課堂講授為主，教師以教學(xué)大綱為綱領(lǐng)，采用PPT 或者板書的形式講解知識(shí)點(diǎn)、演示公式的推導(dǎo)，然后采用習(xí)題的方式進(jìn)行鞏固。教師一人主導(dǎo)的課堂往往比較沉悶，若遇見公式推導(dǎo)等內(nèi)容，學(xué)生理解起來困難，進(jìn)而導(dǎo)致缺乏學(xué)習(xí)積極性，使得教學(xué)效果不佳。為增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生敢于提問、善于分析問題的能力，在借鑒國內(nèi)外先進(jìn)教學(xué)理念的基礎(chǔ)上，結(jié)合“工程流體力學(xué)”課程的具體情況，以工程問題為基礎(chǔ)，采用問題導(dǎo)向教學(xué)方法開展教學(xué)，使教學(xué)模式從“單向注入式知識(shí)傳授”向“互動(dòng)研究型能力培養(yǎng)”轉(zhuǎn)變。問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)主要以分組討論形式進(jìn)行，通過開展合作式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。教師結(jié)合生活實(shí)例引出相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和原理，使學(xué)生掌握應(yīng)用基本原理解決實(shí)際問題的方法。課上教學(xué)和課后作業(yè)的形式豐富多樣，以小組協(xié)作交流和討論為主，教師負(fù)責(zé)引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，以加深其對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，提高其發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

4.基于成果的評(píng)定OBA（Outcome-based Assessment）

考核評(píng)價(jià)機(jī)制主要包括：傳統(tǒng)考核與過程性考核。傳統(tǒng)考核方式主要采用平時(shí)成績(jī)+期末考試成績(jī)，不同院校在平時(shí)成績(jī)與期末考試成績(jī)的權(quán)重是不同的，有些時(shí)候?yàn)榱颂岣哒n程的通過率，往往在平時(shí)成績(jī)上加權(quán)更多一些，甚至平時(shí)成績(jī)加權(quán)重占到了40%，這會(huì)導(dǎo)致這門課很容易通過，然而沒有達(dá)到教學(xué)的真正目的。為了改善這種情況，若降低平時(shí)成績(jī)的權(quán)重，達(dá)到20%，在通過率上又會(huì)很低，這是問題的所在。

近些年來，基于OBE 理念適當(dāng)調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)采用過程考核的形式，學(xué)生在教與學(xué)的環(huán)節(jié)中積極參與討論，認(rèn)真完成任務(wù)?！肮こ塘黧w力學(xué)”課程通常設(shè)置的考核過程有期中期末考試、案例分析、課后作業(yè)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等。通常做法是考試環(huán)節(jié)權(quán)重不高于40%，其他根據(jù)實(shí)際情況分配。每個(gè)考核環(huán)節(jié)均需要通過設(shè)定的分?jǐn)?shù)線才能通過整門課程?？偝煽?jī)由各個(gè)環(huán)節(jié)相加而得到。在此過程中學(xué)生與老師均在教學(xué)活動(dòng)中得到了能力的提升，同時(shí)課程通過率也有所改善。在OBE教學(xué)模式下，應(yīng)用型本科院校更宜采用過程考核方式。

5.基于成果的改進(jìn)OBI（Outcome-based Improvement）

各個(gè)考核環(huán)節(jié)，包括考試、案例分析、課后作業(yè)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)均是閉口的，考核結(jié)束后增設(shè)了必要的反饋環(huán)節(jié)，師生間進(jìn)行互動(dòng)，以達(dá)到相互提高，或者改進(jìn)某些環(huán)節(jié)的目的。這個(gè)改進(jìn)在傳統(tǒng)的教學(xué)中是缺乏的，或者是沒有很好地執(zhí)行。學(xué)生通過了考試即認(rèn)為該門課程學(xué)習(xí)完畢，甚至將學(xué)習(xí)材料丟掉。OBE 理念是你通過了考核僅僅是完成了既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，而同一門課程可能有不同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，側(cè)重點(diǎn)不同，或者教學(xué)的深度不同，如果你想預(yù)期達(dá)到某種高度，可以繼續(xù)學(xué)習(xí)高級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)的內(nèi)容。

四、建 議

（1）OBE 教育理念是值得國內(nèi)很多高校接受的，特別是應(yīng)用型本科院校，采用OBE 教育模式，可以有建設(shè)性地培養(yǎng)一些工程技術(shù)創(chuàng)新人才。

（2）應(yīng)用OBE 教育模式，不能忽略O(shè)BC、OBTL、OBA 及OBI環(huán)節(jié)，只有形成封閉的教學(xué)環(huán)節(jié)才能有效地實(shí)施。

（3）“工程流體力學(xué)”課程本身具有復(fù)雜性及一定的難度，需要結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)合理制定學(xué)生能力目標(biāo)、梳理課程內(nèi)容、細(xì)化考核環(huán)節(jié)及評(píng)價(jià)機(jī)制，這樣才能更好地完成該課程的教學(xué)。