基于OBE教育理念的过程流体机械课程建设与探索

李 强 王振波 王增丽 刘兆增 王宗明 王 君

中国石油大学(华东)化学工程学院 山东青岛 266580

斯帕蒂于1981年首次提出OBE(Outcome-Based Education，成果导向教育)理念，将其定义为“教育系统中的每一项活动设计都应基于学习者最终的学习成果”[1]。OBE教育理念以学生为中心、以成果为导向，要求教学过程、教学评价等都要依据学习成果的要求开展，是一种能力培养、能力训练和能力创新的教育过程[2,3]。目前，OBE教育理念已经广泛应用于国内外各课程的教学改革中[4-7]。

过程流体机械课程是过程装备与控制工程、油气储运工程、建筑环境与能源应用工程、能源与动力工程等专业的主干专业课和重要的专业基础课程。课程主要讲述在石油化工生产过程中发挥重要作用的能量传递机械设备—流体机械，课程教学目标是培养学生从事石油化工流体机械使用维护、调节控制和设计改造工作的基本能力，达到掌握现代工程技术、增强工程实践意识和解决工程实际问题的培养目标，实现对理工科专业学生知识、能力、素质的培养要求[8-12]。

本文基于OBE理念从教学内容、教学活动及教学评价等方面探讨过程流体机械课程改革的实践与探索。

1 传统目标导向下的课程教学现状

过程流体机械课程包括理论教学和实验教学2部分，其中理论教学40学时，实验教学8学时。理论教学内容主要包括离心泵、离心压缩机、往复活塞式压缩机、其他形式的泵共4个单元。实验教学包括离心泵性能实验、离心泵汽蚀实验、离心泵综合实验、压缩机性能实验、离心风机性能实验共5个实验。过程流体机械课程内容的综合性较强，需要提前学习理论力学、机械设计基础、工程流体力学、工程热力学等课程知识，传统的教学模式不注重培养学生的创新能力和动手能力，学生在以教为主的目标导向下片面追求高的考试成绩，导致学生不能学以致用，不利于提高学生分析问题、解决复杂工程问题的能力，因此需引入以学生为中心的新的教学理念和教学模式。

2 教学内容设计

根据该课程面向不同专业开设的情况，结合具体的教学目标设置了模块化教学内容。包括3个基本知识模块、1个专业知识模块和1个实验教学模块。课程内容体系中的3个基本教学模块为往复活塞式压缩机、离心式压缩机和离心泵，基本内容模块适用所有的本科专业，具体教学内容可根据各专业教学需求适当调整；1个专业教学模块可根据面向专业的教学要求选择、确定具体教学内容，如螺杆压缩机、涡旋压缩机等；1个实验教学模块适用于所有本科专业，根据专业要求不同，实验学时、实验教学要求和实验指导书也有所差异[13]。

根据内容不同，将知识模块进一步优化整合为流体机械的结构型式、工作原理、性能参数和工程应用共4项基本内容，便于学生进行自学和知识总结(如图1所示)。在教学设计中需理清各部分内容之间的关系，使其能够有机地链接在一起，这4项基本内容之间的表现为逐层递进关系，分别介绍不同典型流体机械的结构型式，然后讲授流体机械的工作原理和性能特性，最后分别介绍几种流体机械的应用，实践过程中需要特别注意各教学环节之间的内在的连贯性。

图1 知识模块构成

模块化的教学内容设计解决了不同专业教学内容的整合问题，基于不同专业设计教学内容充分体现了以学生为中心的教学理念，加深了学生对课程相关知识的学习、理解和应用。

3 教学方法改革

针对本课程工程实践性强、强调综合分析能力以及授课面向口径宽、授课学时少等特点，课程教学需注重理论知识和实践技能相结合、课内授课与课外教学相结合、教学工作与科研工作相结合，避免出现课堂教学“教师一言堂”、实践教学“走过场”等现象的出现。

在课堂教学中，基于模块化教学体系将课程内容进行整合集成、系统优化，讲透教学重点，以点带面，做到概念和原理融会贯通；淡化理论教学，强调学生的综合分析能力培养，课堂教学以引导学生进行独立思考和分析为主，如以“离心泵汽蚀控制”“离心压缩机故障诊断”“往复活塞式压缩机气阀优化设计”等专题形式开展研讨活动；引入案例教学模式，引用工程实际案例和科研成果开展课堂讨论，引导学生积极参与，师生互动，如以某炼化公司常减压装置常底油泵节能改造为案例背景，在课堂上引导学生复习并讨论离心泵伯努利方程的应用、相似理论在离心泵中的应用、离心泵的工况调节方法等知识。

建设基于云课堂的课程教学网站，网站包括教学方法、教学管理、教学大纲、教学计划、授课教案、电子教材、授课录像、网络课件、作业习题、实验指导、参考文献、专业词汇、实习实践、演示实验、网络资源等教学内容。实现优质教学资源的共享，提高资源使用效率，探索全程在线和翻转课堂的信息化教学新模式，不断提高课程教学质量。

通过教学方法改革，减少教师授课时间，提升了学生的主观能动性，增加了学生分析和解决复杂工程问题的兴趣，实现了流体机械课程线上线下教学体系的建立。

4 实践教学环境建设

依托过程装备与控制工程专业校内实习基地建设，按课程教学内容要求配备流体机械教学模型、实物机泵设备等，如图2所示。流体机械教学模型包括泵模型(离心泵、旋涡泵、屏蔽泵、齿轮泵、计量泵等)、风机和压缩机模型(往复活塞式、离心式、轴流式、螺杆式、罗茨式等)、离心机模型等。实物机泵设备包括分段式多级离心泵、双吸泵、螺杆泵、水环真空泵、滑片泵、计量泵、旋涡泵、蒸汽驱动往复泵、齿轮泵和L型往复活塞式压缩机等实物设备。课程实践教学环境具有直观丰富的实践教学条件，可进行现场实践参观、实验演示教学和机械结构拆装训练等课程实践教学，通过实践教学环节的参与，可提高大学生的实践动手能力、科技创新能力和工程综合能力。

在基本教学实验的基础上进行研究型实验的设计，包括与指导教师科研相结合进行方案设计研究型实验教学，借助虚拟仿真软件进行流体机械内部流动模拟实验等，将教学实验与科研实践深度融合，从而提高学生自主学习的积极性和主动性，培养学生实践创新能力，加强学生的工程意识。

图2 流体机械教学模型

5 考试方式改革

流体机械课程是一门实践性很强的课程，它的实际价值往往体现在流体机械的设计、选型及故障诊断等方面，仅仅以卷面考试的形式衡量对流体机械理论知识的理解掌握程度而忽略它的实际应用所在，已经不能适应时代的要求。

以多方位的手段和分阶段的过程考查作为考试方式，分为理论知识考核和综合能力考核两部分，其中理论知识考核主要体现在课后作业、课堂小测验以及期末考试中，丰富考试题型，减少选择题、填空题等不利于考查学生能力的题型，尽可能增加分析题、简答题等题型，全方位考查学生对理论知识的掌握程度；综合能力考核主要体现在课堂表现、翻转课堂汇报和工程案例大作业中。对于工程案例大作业(学生可以根据兴趣自己寻找案例)，将以离心泵、离心压缩机和往复压缩机为主线，结合相关工程应用案例，引导学生运用课堂上所学知识找出引发工程问题的原因、解决问题所用的理论、解决问题的可行办法、解决问题新思路等。这样可使学生将本课程教学内容串联起来，并真正体会到学以致用。

流体机械课程的考试改革将寻求有限课时量与学生课余时间的有机结合，保质高效地按大纲要求完成基本教学任务的同时使学生知识面得到拓展，能力得到全方位锻炼。

6 结语

本文首先分析了在传统目标导向下过程流体机械课程的教学现状，提出了更新教育理念的必要性；然后，对过程流体机械课程建设进行了探索，对课程教学内容进行模块化设计和分层次衔接；课堂教学引进大量工程案例供学生讨论，通过在线网络资源的建设实现线上线下教学体系的构建；根据教学内容的要求进一步建设实践教学基地，引入研究型实验供学生选择；改革传统考试方式，对学习过程进行全方位监控与考核。

因此，以OBE教育理念的导向的教学体系的建立可以充分锻炼学生学以致用的能力，有利于培养学生敢于创新的探索精神。