基于OBE 理念的工程熱力學教學改革方案

董曉素 王麒程 尹慧娟 ＊ 劉豐源 ＊

（1.山東科技大學安全與環境工程學院，山東 青島 266590 ；2.山東科技大學礦業工程國家級實驗教學示范中心，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導向，以學生為本，采用逆向思維的方式進行的課程體系的建設理念。 這種理念一經提出，就得到廣泛的認可和重視， 并在西方許多國家的教育改革中占據主流。當前，我國推動創新驅動發展，實施“一帶一路”《中國制造2025》“互聯網+”等重大戰略，以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展，對工程科技人才提出了更高要求。 教育創新改革不斷展開，而OBE 理念不可或缺，必將在教育改革中擔任更重要角色。本文旨在以工程熱力學為實踐，實現大學課堂教學改革的良性循環， 并完成從學科導向向目標導向的轉變、從教師中心向學生中心的轉變。

1 工程熱力學課程現狀

1.1 教學內容過分追求體系完整性

工程熱力學是一門重要的工科基礎課，其內容體系大、覆蓋面廣且注重實踐性，在學時壓縮后，如何使學生在有限學時內牢固掌握龐大知識體系，成為本課程的重心。 現有的教學過程中，教師以該課程涉及的內容為主線，通過快速講述，向學生灌輸知識，追求內容體系的完整性，急于完成教學計劃。 然而，學生現階段的學習仍停留于表面，只會“薄學”，根本無法深入理解課程內容，更談不上應用于實踐。

1.2 教學手段單一，實驗效果差

在現有工程熱力學教學過程中，大多采用多媒體和白板結合，教師單一講述的教學模式很容易讓學生感到枯燥乏味，無法長時間集中注意力，影響了學習的積極性；同時，課堂氣氛沉悶，同學和同學之間、同學和老師之間沒有充分的交流，同學們無法對課程內容融會貫通。 其次，工程熱力學十分注重實踐，而現今的實驗學時無法滿足學生的實驗需求，且學生分組實驗時人數過多，不能保證每個人都能得到操作，實驗過程中甚至存在部分學生偷懶耍滑的情況。 任其發展，將進一步蠶食學生的學習能力、探索能力及創造能力。

1.3 考核評價機制不全面

傳統考核評價體制中，工程熱力學總評由實驗成績、平時成績、考試成績三部分構成，實驗成績是對團隊實驗操作和合作的考核，實驗過程中偷懶耍滑的同學，卻也可以依靠“抱大腿”來上分，這對其他同學是極其不公平的；平時成績較為單一，主要由出勤和課堂表現構成，比較容易得到；在實驗成績和平時成績加持下，在考試難度較低的情況下，部分學生只要死記硬背便可輕松通過考試。 因此，如何客觀有效評價學生的學習情況成為亟需解決的問題。

2 課程改革理念及思路

OBE 旨在反思教育的實用性及教育成果的重要性，基于《華盛頓協議》中“學生中心、產出導向、持續改進”的基本理念，結合山東科技大學“尚德尚學，嚴謹嚴格”的教風，根據工程熱力學特點，針對“OBE 理念”的教學改革理念及思路確定方案。

OBE 理念更加注重教育的落實，所關注的主要問題集中在：“我們想讓學生取得的學習成果是什么？ 我們為什么要讓學生取得這樣的學習成果？ 我們如何有效地幫助學生取得這些學習成果？ 我們如何知道學生已經取得了這些學習成果？ ”通過以上四個方面解決具體的問題，落實教育成果。 在OBE 理念的要求下，學校和教師應該先明確學習成果，配合個性化學習要求，盡可能的實現學生在學習中獲得多項成果，再結合學生在課堂中展現的成果反饋來改進課程設計與課程教學。 在上述目標的導向下，在授課初期就確定學生在該課程中考核的內容為：“工程熱力學”課程內容的學習成果，以及完成實驗任務二者為主線，對各階段所需要掌握的知識點和實驗任務進行分解教學，使學生明確“我接下來要做什么、學什么”，幫助學生更好的理解與吸收。

3 教學改革方案

3.1 教學內容改革

采用OBE 理念下的應用型人才培養體系， 就必然要求課程教學要以突出專業特點為主線。 工程熱力學是一門兼具專業課與基礎課的重要課程，理論性強且技術性高。 該課程主要由熱功轉換基本原理及熱功轉換基本原理在工程上的應用兩部分組成。 在縮減課程學時的趨勢下，可將第一部分對于熱工轉換基本原理基礎性部分作為精講內容，讓學生掌握熱力學的基本研究方法。 將另一部分對于熱工轉換基本原理在工程上的應用部分作為專業特色選講內容，根據各專業特色需求對工程熱力學教學內容進行加深擴寬，并為學生后續專業學習奠定扎實熱工理論工程實踐基礎。

工程熱力學課程具有概念繁多難記憶、內容深奧難掌握、理論抽象難理解等特點，教學中應把教學重點放在第一部分，突出基本概念和基本定律，對包括理想氣體、理想氣體的狀態參數、狀態方程、熱力過程等在內的諸多概念和包括熱力學第一定律及第二定律在內的基礎原理及應用作為精講內容；對于該課程中熱功轉換基本原理在工程上的應用的部分內容，在各專業后續專業課程中會繼續深入，因此要避免重復教學，不必在教學中對該部分內容進行精講，同時這也是課程本身特點的要求。 對于應用性部分可針對各專業特點進行選擇性特色講解延伸擴展。 例如，對于能源動力類專業，傳統工程熱力學內容中圍繞功與熱轉換講解動力循環所涉及的主要工質是氣體、水蒸氣等內容，該內容設計符合動力類專業特點，教學中應根據其專業要求突出教學重點，進行特色講解。 同時，在現有教材的基礎上，增加大量工程實例，使教學內容與時俱進，從傳授科學研究方法、提高職業工程素養、弘揚民族自豪感等多方面滲透思政教育，促進學生家國、科學與人文精神的培養。

3.2 教學方式改革

在當前“互聯網+”時代背景下，慕課、學習通、智慧樹等互聯網教學資源平臺得到發展。 傳統意義上“教師教授，學生學習”這種單一的學習模式不能滿足教學內容豐富多樣性的需求，尤其是對于工程熱力學這樣一門技術性較強且不斷發展的學科，網絡平臺資源更是延伸拓展教訓內容不可或缺的。 線上線下混合式教學模式可以彌補學時緊張的空缺，利于學生理論知識基礎體系的構建。 教師可利用互聯網資源向學生介紹熱功轉化原理在工程上應用的最新成果與發展，激發學生學習的主觀能動性。 例如，在講解熱力學第二定律的內容時，可為學生簡單介紹當前較為發展的節能技術“火用分析法”，課下讓學生利用互聯網資源自主學習了解該項技術的應用發展，加強學生對知識點理解的同時又可調動學生的求知欲與好奇心。 并且在課時壓縮大趨勢下，利用互聯網資源，還可為學生提供回顧知識點的工具， 一些難以理解的教學內容，學生課上學不明白，可以課下學習線上課堂資源，及時補充，及時回顧。

3.3 教學方法改革

OBE 理念指導下的產出導向型教學方式中，學生擁有主體地位。 在教學過程中，教師應重視學生學習積極性的激發，要為學生構建完成其學習成果目標所需的知識儲備體系，以此建立成果導向驅動型的授課課程知識機構體系，使學生更加明確學習任務，激發其學習積極性。 教學過程中理論聯系實際，在課程教學時可采用“啟發式”“提問式”教學法，便于學生對于工程熱力學中一些抽象內容的理解。 例如，講到耗散效應時， 可以讓學生來回答生活中屬于耗散效應的現象，啟發同學們思考的同時又可以加深學生對于耗散效應的理解。 對于一些復雜抽象難以敘述的內容，可充分利用多媒體的便利條件，傳統板書與多媒體教學的結合可在極大程度上提高教學效率。 要重視實踐應用，改變傳統驗證性的實驗教學，可利用自主設計實驗的形式，提升學生自主實踐能力。 引導學生參與科技創新，依托學校現有實驗室資源，將工程熱力學理論知識運用到科技創新中，在節能減排、低碳發展的世界發展趨勢下，使學生充分認識了解行業需求及發展趨勢，激發其科研熱情。 教學過程中以學生為中心，要明確學生對所學內容的掌握認知規律，根據其知識容量及認知能力，合理安排教學進程，建立授課體系。教師處于引導地位，要通過合理安排課程內容，采用引導式教學等方式將學生的學習模式由 “被迫式學習”轉變為“主動式學習”。

圖1 工程熱力學教學改革方案

3.4 評價方法改革

在OBE 理念的指引下， 全方位應用性人才的培養成為教學目標的重中之重，對于學生的評價方式應改變傳統意義上以單次考試成績蓋棺定論的單一的評價方式，要涵蓋多個方面，多種形式，重視學生理論實踐與應用能力的考核。 其最終成績可由期末考試成績，平時成績（考勤、日常學習態度、課堂表現、作業完成情況等），實驗設計成績，線上學習成績及科技小論文等幾部分組成。 其中在教學過程中，還可采用翻轉課堂的教學形式，將后面熱工轉換基本原理在工程上的應用的內容讓學生分組進行教學講解，由教師與同學共同為其成果打分，該形式可鍛煉提升學生的綜合素質能力。 綜合性評價的方式，既可反應學生真實成績，又可提升學生的綜合應用能力。

4 結語

基于OBE 教學理念，針對工程熱力學課程特點，重塑教學目標，對教學內容、教學方式及教學方法等方面進行革新，同時教學評價的改革同步推進，通過多種方式、多個方面對學生的學習情況進行評定。 一方面，教學改革有助于滿足學生的多樣化需求，幫助學生更多地實現知識目標和能力目標，提高學生的積極性、主動性；另一方面，以教學目標為方向的教學內容改革、 以提升教學效果為目標的教學方式改革、以激發學生學習動力為導向的教學方法改革和以成果為指向的教學評價改革模式有效地解決了工程熱力學課程落后的教學現狀， 實現了教學改革的良性循環，逐步完成了從教師中心向學生中心的轉變。