OBE 理念下融合課程思政的“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)改革

周甲偉，許蘭貴，鄭淑娟

（華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045）

為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，迫切需要工科教育進(jìn)行改革創(chuàng)新，促使以產(chǎn)出為導(dǎo)向的工程教育理念成為各工科專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的主要方向和依據(jù)[1]。同時(shí)，在堅(jiān)持全員、全過(guò)程、全方位育人的時(shí)代需求下，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力與立德樹(shù)人并舉，打破以往以知識(shí)傳授為主的工科教育思維模式，形成基于專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)和社會(huì)主義核心價(jià)值觀(guān)培育及實(shí)踐的協(xié)同育人模式[2]。因此，基于OBE 思想，以學(xué)生能力培養(yǎng)為主線(xiàn)，側(cè)重形成性評(píng)價(jià)和持續(xù)改進(jìn)的教育理念是新工科教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。

“工程流體力學(xué)”作為一門(mén)重要的機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是研究流體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其工程應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科，在學(xué)生能力培養(yǎng)和知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中起著“承上啟下”的作用，具有知識(shí)點(diǎn)多、理論性強(qiáng)、抽象性高等特點(diǎn)[3]。在當(dāng)前立德樹(shù)人和OBE 的培養(yǎng)理念下，傳統(tǒng)的以“教師講授、內(nèi)容為本”的教學(xué)模式已不能滿(mǎn)足當(dāng)前全方位人才培養(yǎng)的需要。

針對(duì)上述情況，學(xué)者對(duì)“工程流體力學(xué)”課程的教學(xué)理念、內(nèi)容、方法等開(kāi)展了一系列探索和改革。聶欣等以“工程流體力學(xué)”課程為例，探索將哲學(xué)應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的通用方法，將辯證唯物主義思想系統(tǒng)融通應(yīng)用于高校專(zhuān)業(yè)理論課程教學(xué)。[4]錢(qián)劍安等提出在溝通的基礎(chǔ)上，多種平臺(tái)結(jié)合開(kāi)展線(xiàn)上線(xiàn)下混合的“工程流體力學(xué)”教學(xué)，同時(shí)通過(guò)多種手段融合、多學(xué)科交叉進(jìn)行案例教學(xué)設(shè)計(jì)以提高教學(xué)質(zhì)量。[5]南軍虎等針對(duì)流體力學(xué)內(nèi)容艱澀、理論性和邏輯性強(qiáng)等特點(diǎn)，提出將課程思政貫穿教學(xué)始終，樹(shù)立學(xué)生的學(xué)習(xí)自信，構(gòu)建流體力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)模塊，夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，挖掘?qū)I(yè)領(lǐng)域和學(xué)科前沿中的流體力學(xué)特色教學(xué)案例，打造學(xué)生的專(zhuān)業(yè)核心能力，將現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，提升學(xué)生的課堂參與度和獲得感。[6]王亮等針對(duì)“工程流體力學(xué)”課程的教學(xué)特點(diǎn)，提出了“理論推演—實(shí)驗(yàn)研究—數(shù)值模擬—互動(dòng)式案例”的教學(xué)模式。[7]蘭景巖等分析當(dāng)前少學(xué)時(shí)“工程流體力學(xué)”存在的不足，引入研究型、互動(dòng)式的教學(xué)模式，重視理論聯(lián)系實(shí)際，總結(jié)生活中的流體力學(xué)現(xiàn)象教學(xué)改革措施，利用板書(shū)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段進(jìn)行優(yōu)化。[8]還有學(xué)者對(duì)項(xiàng)目式教學(xué)和CDIO（Conceive- Design-Implement- Operate）工程教育模式等展開(kāi)研究，均為“工程流體力學(xué)”課程的教學(xué)模式、方法和評(píng)價(jià)的改革與實(shí)踐提供了借鑒。[9-10]然而，大多數(shù)機(jī)械專(zhuān)業(yè)“工程流體力學(xué)”課程教學(xué)過(guò)程仍存在以下問(wèn)題：（1）課程教學(xué)過(guò)程仍以教師為中心，未能有效契合以學(xué)生為中心的理念。（2）課程教學(xué)設(shè)計(jì)仍以?xún)?nèi)容為目標(biāo)，未體現(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng)的課程目標(biāo)頂層設(shè)計(jì)。（3）課程考核手段以結(jié)果評(píng)價(jià)為主，忽視可衡量、可執(zhí)行的形成性課程評(píng)價(jià)體系。（4）缺乏與時(shí)俱進(jìn)的持續(xù)改進(jìn)理念，改進(jìn)措施用于學(xué)生培養(yǎng)的可執(zhí)行性不足。（5）課程思政與課程內(nèi)容割裂、形式機(jī)械，不能全程滲透德育教育。

因此，亟需融合OBE 工程教育理念，對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)“工程流體力學(xué)”課程開(kāi)展教學(xué)研究和改革，形成以學(xué)生為中心、學(xué)生能力培養(yǎng)為主線(xiàn)、側(cè)重形成性評(píng)價(jià)和持續(xù)改進(jìn)的人才培養(yǎng)理念和模式，全過(guò)程滲透式融入德育教育，發(fā)揮基礎(chǔ)課程作為能力培養(yǎng)和知識(shí)結(jié)構(gòu)體系中起著“承上啟下”的關(guān)鍵作用，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，激發(fā)愛(ài)國(guó)主義熱情，有效保證課程目標(biāo)、畢業(yè)要求達(dá)成，支撐培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

一、課程教學(xué)改革的實(shí)施方案

（一）教學(xué)改革思路

一是貫徹立德樹(shù)人和以學(xué)生為中心的教育理念，由知識(shí)灌輸向能力養(yǎng)成和教書(shū)育人轉(zhuǎn)變。二是進(jìn)行目標(biāo)產(chǎn)生為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)手段設(shè)計(jì)，基于培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求進(jìn)行課程目標(biāo)科學(xué)分解并形成有效支撐。三是設(shè)計(jì)科學(xué)可衡量、可評(píng)價(jià)的形成性評(píng)價(jià)體系，實(shí)施多元的形成性考核評(píng)價(jià)，將課程教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目相結(jié)合。四是構(gòu)建具有時(shí)代特征的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，全環(huán)節(jié)持續(xù)改進(jìn)能有效用于學(xué)生培養(yǎng)，改進(jìn)過(guò)程融入與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)手段和課程思政內(nèi)涵。

（二）具體實(shí)施方案

1.根據(jù)教育部《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》和河南省教育廳《關(guān)于推進(jìn)本科高校課程思政建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，定期組織項(xiàng)目組教師參加教育教學(xué)研究與改革、新工科人才培養(yǎng)模式改革與專(zhuān)業(yè)建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)改革與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)、專(zhuān)業(yè)課程思政內(nèi)涵建設(shè)、專(zhuān)業(yè)認(rèn)證等相關(guān)研修培訓(xùn)，開(kāi)展項(xiàng)目組教師調(diào)研、宣講、座談?dòng)懻摰然顒?dòng)，內(nèi)化立德樹(shù)人和以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，實(shí)現(xiàn)由知識(shí)灌輸向?qū)W生能力養(yǎng)成和教書(shū)育人培養(yǎng)理念的轉(zhuǎn)變。

2.依據(jù)《華北水利水電大學(xué)基于OBE 的專(zhuān)業(yè)質(zhì)量監(jiān)控與持續(xù)改進(jìn)實(shí)施辦法》和《機(jī)械學(xué)院專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)施細(xì)則》，以目標(biāo)產(chǎn)生為導(dǎo)向，充分理解課程對(duì)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)的支撐內(nèi)涵，利用文獻(xiàn)調(diào)查統(tǒng)計(jì)和頭腦風(fēng)暴方法設(shè)計(jì)課程教學(xué)過(guò)程，理解“工程流體力學(xué)”課程對(duì)工程知識(shí)、問(wèn)題分析和研究3 個(gè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的有效支撐，定期向行業(yè)企業(yè)專(zhuān)家咨詢(xún)課程內(nèi)容及考核設(shè)置的合理性和先進(jìn)性，確保以目標(biāo)產(chǎn)生為導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)手段設(shè)計(jì)合理，課程目標(biāo)分解科學(xué)，對(duì)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)支撐較有效，詳見(jiàn)表1。

3.采用定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的可衡量、可評(píng)價(jià)的形成性評(píng)價(jià)體系，科學(xué)設(shè)置問(wèn)卷調(diào)查內(nèi)容，確保定性評(píng)價(jià)準(zhǔn)確，評(píng)價(jià)結(jié)果可用于達(dá)成性分析；構(gòu)建課堂考核、實(shí)驗(yàn)考核、結(jié)課考試考核和綜合大作業(yè)考核的多元形成性評(píng)價(jià)方法（見(jiàn)表2）；將課程考核與工程實(shí)踐和生活現(xiàn)象相結(jié)合，采用“現(xiàn)象—問(wèn)題—知識(shí)—設(shè)計(jì)—?jiǎng)?chuàng)新—能力”六環(huán)相扣的開(kāi)放性綜合大作業(yè)考核，使課程學(xué)習(xí)與教師科研項(xiàng)目、學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目相結(jié)合（見(jiàn)圖1），確保形成性評(píng)價(jià)科學(xué)可衡量。

圖1 以特斯拉閥為例的六環(huán)相扣開(kāi)放性綜合大作業(yè)

表2 各考核環(huán)節(jié)定量評(píng)價(jià)構(gòu)成

4.從流體力學(xué)發(fā)展史和科學(xué)家故事培養(yǎng)學(xué)生家國(guó)情懷，闡述流體力學(xué)研究方法和策略，培養(yǎng)學(xué)生辯證法思想，解釋工程案例中的流體力學(xué)內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生工匠精神，將課程思政實(shí)施與專(zhuān)業(yè)知識(shí)教學(xué)緊密聯(lián)系，達(dá)到隱形思政與顯性思政協(xié)同構(gòu)建全課程育人格局，通過(guò)個(gè)例和統(tǒng)計(jì)對(duì)比、問(wèn)卷調(diào)查、達(dá)成評(píng)價(jià)分析學(xué)生能力培養(yǎng)狀態(tài)，為持續(xù)改進(jìn)措施提供依據(jù)，構(gòu)建具有時(shí)代特征的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，改進(jìn)過(guò)程融入與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)手段和課程思政內(nèi)涵。

二、課程思政設(shè)計(jì)

（一）厚植愛(ài)國(guó)主義，培養(yǎng)民族自信

基于“工程流體力學(xué)”發(fā)展史，介紹古今中外工程流體力學(xué)及應(yīng)用的案例和研究成果，如公元前300 年，李冰父子修建的都江堰水利工程，科學(xué)地解決了江水自動(dòng)分流、自動(dòng)排沙、控制進(jìn)水流量等問(wèn)題，充分發(fā)揮水體自調(diào)、避高就下、彎道環(huán)流特性，變水害為水利。又如近代著名的空氣動(dòng)力學(xué)家錢(qián)學(xué)森，沖破重重阻撓回國(guó)，推進(jìn)中國(guó)兩彈一星的研發(fā)，為中國(guó)幾十年的和平發(fā)展創(chuàng)造了前提。這些能激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和使命感，點(diǎn)燃學(xué)生為中華之崛起而讀書(shū)的雄心壯志。

（二）傳承辯證思想，培養(yǎng)科學(xué)精神

從流體運(yùn)動(dòng)的歐拉描述和拉格朗日描述到量綱分析法，從流體系統(tǒng)于控制體的關(guān)聯(lián)和三大方程的微分描述和積分描述，無(wú)處不滲透自然辯證法的學(xué)術(shù)思想。如量綱分析法和相似理論作為指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，將物理量之間復(fù)雜函數(shù)關(guān)系式轉(zhuǎn)換成無(wú)量綱量關(guān)系式，避開(kāi)物理量大小及單位的羈絆，從本源上反映物理現(xiàn)象、物理過(guò)程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律，反映了物理量之間的內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系。同時(shí)，相似原理中針對(duì)不同流動(dòng)過(guò)程中的主導(dǎo)因素，基于相似原則進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，滲透著“抓住主要矛盾，解決關(guān)鍵問(wèn)題”的自然辯證法思維。

（三）滲透課程德育，提升道德修養(yǎng)

自上古時(shí)期中國(guó)的大禹治水，公元前3、4 世紀(jì)的都江堰和古羅馬供水系統(tǒng)，到近現(xiàn)代流體力學(xué)伯努利、歐拉、拉格朗日、普朗特、馮卡門(mén)，以及中國(guó)的錢(qián)學(xué)森、郭永懷、陸士嘉等流體力學(xué)專(zhuān)家，通過(guò)對(duì)流體力學(xué)發(fā)展史及我國(guó)偉大的流體力學(xué)家攻堅(jiān)克難解決重大國(guó)家工程項(xiàng)目和科研事跡，闡明創(chuàng)新精神、求真務(wù)實(shí)、精益求精之科學(xué)素養(yǎng)。通過(guò)介紹塔科馬海峽大橋坍塌、虎門(mén)大橋抖動(dòng)等重大事件，促進(jìn)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)和科學(xué)世界觀(guān)以及科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓こ虃惱淼赖吗B(yǎng)成。

三、教學(xué)改革創(chuàng)新之處

本文基于OBE 理念，從培養(yǎng)理念、課程教學(xué)設(shè)計(jì)、形成性評(píng)價(jià)體系和與時(shí)俱進(jìn)持續(xù)改進(jìn)四方面進(jìn)行機(jī)械工程基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究。具有以下創(chuàng)新。

1.針對(duì)當(dāng)前立德樹(shù)人和以學(xué)生為中心的教育教學(xué)理念難以?xún)?nèi)化問(wèn)題，結(jié)合以教師為中心的人才培養(yǎng)模式與新時(shí)代人才培養(yǎng)需求內(nèi)涵不符現(xiàn)狀，開(kāi)展基于OBE 理念的機(jī)械專(zhuān)業(yè)工程基礎(chǔ)課程教學(xué)理念改革。

2.針對(duì)傳統(tǒng)以知識(shí)灌輸和課程內(nèi)容為目標(biāo)，忽視課程之于課程體系和培養(yǎng)目標(biāo)的支撐作用問(wèn)題，以目標(biāo)產(chǎn)出為導(dǎo)向，充分理解課程對(duì)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)的支撐內(nèi)涵，進(jìn)行先進(jìn)可行的教學(xué)手段設(shè)計(jì)，課程目標(biāo)分解科學(xué)合理，對(duì)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)支撐有效。

3.針對(duì)課程考核以結(jié)果評(píng)價(jià)為主的現(xiàn)狀，實(shí)施“現(xiàn)象—問(wèn)題—知識(shí)—設(shè)計(jì)—?jiǎng)?chuàng)新—能力”六環(huán)相扣課程教學(xué)設(shè)計(jì)和考核方法，加大課程學(xué)習(xí)與教師科研項(xiàng)目、學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目結(jié)合，構(gòu)建評(píng)價(jià)科學(xué)可衡量的課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)。

4.針對(duì)持續(xù)改進(jìn)措施空洞陳舊、效果評(píng)價(jià)不清晰、缺乏時(shí)代內(nèi)涵問(wèn)題，通過(guò)個(gè)例和統(tǒng)計(jì)對(duì)比、問(wèn)卷調(diào)查、達(dá)成評(píng)價(jià)分析學(xué)生能力培養(yǎng)狀態(tài)，持續(xù)跟蹤改進(jìn)措施與效果的先進(jìn)性和科學(xué)性，全過(guò)程滲透課程思政，構(gòu)建動(dòng)態(tài)化的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制。

四、課程改革實(shí)施效果及總結(jié)

1.通過(guò)課程改革的研究和實(shí)施，課程教學(xué)理念更加先進(jìn)，教師課程教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，課程形成性評(píng)價(jià)可衡量，持續(xù)改進(jìn)措施可有效，學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力顯著提升，學(xué)生對(duì)課程的評(píng)價(jià)和自我評(píng)價(jià)良好。

2.將以“工程流體力學(xué)”課程為試點(diǎn)，并向“熱工基礎(chǔ)”“機(jī)械工程材料”“現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論及方法”等其他課程推廣，構(gòu)建科學(xué)先進(jìn)的機(jī)械專(zhuān)業(yè)工程基礎(chǔ)課程教學(xué)體系。

3.課程改革成果將向全校和社會(huì)公開(kāi)，僅華北水利水電大學(xué)機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)每年受益的學(xué)生約200 人，并可為其他開(kāi)設(shè)“工程流體力學(xué)”課程的水利、電力等專(zhuān)業(yè)超過(guò)1 000 人學(xué)生提供借鑒。