基于OBE理念的发动机原理课程重塑

2022-06-24王磊赵树朋霍倩

大学教育 2022年4期

王磊　赵树朋　霍倩

[摘要]信息技术快速发展促使高等教育进行改革，社会对高校的人才培养需求要求高校将重点从对学生进行知识传授转变为对学生学习能力等的培养。该研究探讨基于OBE和以学生为中心的教育理念，对发动机原理课程的教学目标、教学内容、教学设计、教学项目等进行重新梳理，并注重过程管理，培养学生的自主学习能力，以提升其课程学习效果。教师开展了线上线下混合式教学、翻转课堂和对分课堂，以交互式教学和项目驱动引领学生深度学习发动机原理。近年来的教学实践表明，新的教学模式和教学方法能提升教学效果，但有效地贯彻执行不可一蹴而就，需要师生观念及其践行的共同转变。

[关键词]OBE;线上线下混合式教学;教学设计;项目驱动;发动机原理

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）04-0073-04

成果导向教育（Outcome-based Education，OBE）理念最早由美国学者William Spady于1981年提出，在国际工程教育领域得到了较广泛的认同[1-2]。随着我国工程教育的发展进入新时代，相继启动的工程教育专业认证和新工科建设两大举措，强调把以往注重对学生进行知识传授转变对学生知识能力、学术能力、技术能力、社会能力等核心能力的培养，OBE理念在我国高等工程教育领域的发展不断深入[3-5]。

发动机原理课程是车辆工程专业和能源与动力工程专业的核心必修课，学生通过对这门课程的学习，应具备在面对发动机动力性、经济性、环保性等相关工程问题时能提出合理的解决方案，具有综合运用相关理论和技术手段进行设计开发的能力，并能够在设计开发中体现创新意识，充分考虑经济、环境、法律、健康、伦理等制约因素，同时能够在工程问题解决过程中理解和评价实际工程问题对环境、社会可持续发展的影响[6-7]。

近年来，随着新工科建设和工程教育专业认证的开展，河北农业大学（简称“我校”）的发动机原理课程教学在不断探索更符合OBE理念的教育教学方法和模式。无论是新工科建设还是工程教育专业认证都强调学生能力的培养，强调对学生进行成长型教育。成长型教育更关注的是学生在学习中的获得，而不是全体学生是否都达到了教师所画的那条及格线，因此，传统的以课程知识点构建课程教学的方法已经不能达到新的教育教学要求，需要进行改革优化。

一、OBE理念指引下的教学中心转变

以知识为导向的传统教育是在知识获取不太方便的条件下发展起来的，是教育发展的必然。在知识信息分享困难、人们希望通过获取知识改变命运的时期，知识的传授是重要的，因此，掌握更多知识的教师必然成为教学的中心[8-9]。

5G技术的发展，加快了教育资源的信息化速度，而2020年春季学期的“宅家教育”迅速推动了在线教学模式的发展，教育教学网络资源如雨后春笋般丰富起来，使得知识的获取变得越来越方便，获取知识的渠道越来越多样化，甚至已经处于知识信息量过大、需要学会对知识进行辨别取舍的状态。大学教育的主要任务已经不是知识的传授，而是学习能力的培养。教育任务重心的变化必然带来教育过程的改革，也就是说，教育要从以“教”为中心向以“学”为中心转变，因此，以学生为中心必然成为当前高等教育改革的方向。这就使得OBE理念不仅是教育改革的方向，而且已经融入教育改革当中。

基于OBE理念的以学生为中心的教学改革绝不应该仅仅是在传统教学中增加点自学能力培养过程，而应该是对整个教育教学过程的重新塑造[10]。大到对于整个人才培养过程应该是这样，小到对于具体的每门课程也应该是这样。只有真正按照OBE理念完成对课程教学内容、教学方式的重塑，才能真正实现教育发展中所提倡的以学生为中心。

二、传统教学模式以及以学生为中心的新型教学模式的构建

所谓的传统教学一般是指由德国教育家、心理学家赫尔巴特在19世纪初提出的以教师、教材、课堂为中心的教育教学。在传统教育教学体系中，教师是关键、是知识的所有者，所以是教学的中心;教材是教学内容的载体、是教学的权威;课堂是教师传授知识的场所、是学生获取知识的途径。传统教学模式以苏联凯洛夫总结的组织教学、导入新课、讲授新课、巩固新课、布置作业五个教学环节依次开展为代表[11]。

在传统教学模式中，课堂上的知识传授是主体教学过程，甚至是全部教学过程。传统教学的重点是知识传授，但是随着信息技术的迅速发展，知识存储技术使知识记忆不再成为难题，知识信息通过网络、移动客户端等向人们扑面而来，使得知识传授对学生成长的作用大大削弱，而怎样有效整合这些知识以提升能力才真正是新时代教育者需要传授给学生的。时代变迁和信息技术的充分发展，已经使得传统教学模式不能适应，需要探索新的适应学生成长需求的新型教学模式。

传统教学模式是“以教促学”，教师通过传授知识促进学生学习成长，但在信息时代，知识获取变得极为方便快捷之后，学生自主获取知识变得比较容易，因此在教学改革中应把学生也纳入进来。把知识当成问题去研究，把解决问题的任务交给学生，学生根据解决问题的需要，通过各种渠道学习，当学生需要指导时教师才去“教”。“教”是为“学”服务的，“学”是贯穿始终的，而“教”只在需要时出现，教师是学生最好的“学习资源”。

以学生为中心绝不是让学生学习更省力，绝不是学生希望怎样学习就怎样学习，绝不是学生希望怎样考试就怎样考试，而是以学生能力和素养提升为中心。教师甚至整个学校的工作目的是促进学生学习，引领学生成长，让学生更主动、更深刻地学习与领悟。实际上，以学生为中心这一教育理念的贯彻，必然需要学生用更多的时间、更多的途径、更专注的思考力来学习[12-16]。

根据课程不同部分的情况，探索使用对分课堂、线上线下混合式教学等新型教学模式能比较好地满足教育培养目标的需求，但都需要学生加大学习投入，给学生科学“增负”，增加学习挑战度。学生通过线上学习掌握知识，探索理论知识与工程实践的关系，完成学习报告，学会学习，提升知识搜索能力、整合能力、运用能力、合作研究能力;在线下课堂中，以工程问题、实际现象、現实需求等引导学生讨论，开展师生互动。

三、新型教学模式下的教学设计

我校发动机原理课程的教学，基于OBE理念，采用线上线下混合式教学模式，从课程目标、教学内容、教学模式、教学项目等方面进行了探索实践，其具体情况如下文所述。

（一）重塑课程目标

发动机原理课程设置的目的是通过培养学生分析发动机工作原理的能力，将发动机相关的基本理论知识与发动机相关新技术的应用、发展的工程实践有机地结合起来，在较好地解决工程问题的同时，充分考虑社会、经济、环境、社会可持续发展等制约因素的影响。具体来说就是希望学生通过对该课程的学习达到以下目标。

其一，理解、掌握和运用发动机的性能特点，在处理车辆及其他动力机械装置的实际工程问题时具备提出解决方案的能力。

其二，在发动机相关技术发展领域，能够理解和评价工程问题对环境、社会可持续发展的影响，具有社会责任感和职业道德。

其三，具备探索发动机相关技术发展轨迹及未来趋势以及自主分析、自主研究、讨论预测、提出解决工程问题方案的能力，并理解应承担的责任。

其四，学会利用各种信息资源，探求发动机相关技术发展对环境、法律、安全、健康、社会可持续发展等因素的影响，具备在相关领域提出问题、解决问题的能力。

（二）重新梳理课程内容

发动机原理课程是车辆工程、能源与动力工程专业培养体系的一门理论性比较强的课程。在本科教育阶段，应注重引导学生通过学习发动机各种相关新技术和性能特点，理解和较好掌握基本原理并主动探索从理论到新技术的实现方式。

教师在OBE理念的指导下，根据以学生为中心的新型教学模式的特点，结合混合动力汽车和发动机新技术发展动态，对发动机原理课程内容进行模块化整理，形成了如图1所示的教学内容模块，有效开展项目驱动式教学和交互式教学。

（三）探索实践教学模式

教师根据内容梳理总结各模块知识的特点，在OBE目标理念和以学生学习为中心的教育理念指导下，对各模块知识采用恰当的教学模式和评价考核办法开展教学，如图2所示。

下面具体以内容模块三中关于发动机NOX的生成、排放、污染处理等内容的学习为例，介绍构建学生知识框架的方式。

教师在“线上线下混合式教学+对分课堂”的立体教学模式下，结合该模块相关的基本理论、新技术发展、教师课题研究等情况，采用“项目驱动+对分课堂”的交互式教学法，以学生课前课后的项目问题导向式自主学习、线上线下的分组讨论研究为主，对分课堂上采用教师分析项目思想、小组讨论、小组成果展示、小组间同伴互评、教师点评为贯穿内容模块学习的中心线。其具体教学实践过程如下文所述。

其一，分析项目思想。在进行项目教学之前，教师需要从课程整体甚至学科整体的俯视角度对该部分的相关内容，给学生分析项目定位、项目意义、技术发展现状及前景等，让学生能在一定的高度上理解、领悟，才有利于避免在后期的项目完成中出现“只见树木，不见森林”的烦琐感、割裂感。

其二，构建项目。根据课程教学目标要求，结合本部分内容相关的知识理论和新技术发展趋势等情况，师生共同讨论制订具有一定挑战度、创新性、引导性和开放性的项目目标，在运用知识的基础上鼓励发散思维和创新实践。

其三，制订项目计划。各项目小组根据项目具体情况，对项目相关方面进行线上线下的调研分析，了解相关内容目前的实际状况、技术发展情况、科学研究前沿状况及存在的困难，制订具体项目完成的分工合作方式、实施方案、项目实施步骤等。

其四，分小组汇报。线下教学过程的第一次教学中，各小组分别作项目计划汇报。若有需要，教师就进行相应的辅导和建议，但注意不要把自己的思路强制性地加给学生，以免影响学生锻炼分析研究问题的能力。

其五，实施项目。教师给学生提供一些相關科研资料（如自己的课题研究资料、层次较高的综述性论文等）和网络教育资源（如微课、MOOC资源等），供学生对该部分知识进行学习。学生自己利用各种途径获取所需知识，在课堂之外的学习时间分工合作完成项目内容。

其六，小组汇报展示。各小组完成项目计划后，将制作的PPT及讲解视频上传到班级云空间，展示给专业教师和全专业的同学，供同学、老师留言点评。

其七，小组间互评。各项目小组根据评价要求对其他小组的项目汇报情况进行评价，提出具体意见，并形成评价报告，既作为其他小组的参考，也作为自己小组的材料交给老师。

其八，书写项目报告。各小组根据实际情况，可参考评价意见修改整理本小组的项目报告，形成最终定稿后交给老师。

其九，教师点评、学生讨论总结。开展对分课堂教学时，教师对各项目小组的汇报展示和项目报告终稿进行点评，与学生讨论、总结项目完成情况，达成本部分的教学目标。

四、课程学习效果评价

开展课程评价是为了检查课程目标的达成度，因此应在教学过程中加强过程管理与考核评价。发动机原理课程教学，采用基于雨课堂的线上线下混合式教学模式，过程考核成绩占40分，综合测评成绩占60分。过程考核成绩结合雨课堂APP系统内对学生的线上预习情况、出勤互动情况、课堂测试情况、作业完成情况、项目报告情况等做出综合评价，其中，项目报告情况、作业完成情况、课堂测试情况以及预习与出勤互动情况各占10分，共计40分。综合测评成绩中，期中测试成绩占30%，期末测试成绩占70%，但期末测试成绩具有“一票否决权”，即若期末测试成绩达不到基本合格要求，则总成绩不能合格。

五、结语

根据工程教育专业认证和新工科建设的要求，对发动机原理课程进行教学改革是必要的、紧迫的，但OBE理念的贯彻执行不是一蹴而就的，需要师生观念及其践行的共同转变。教师需要重新梳理课程，转变教育理念，选择采用甚至创新更有效的教学模式;学生应改变被动学习的习惯，积极参与到新型教学模式中，加强与老师、同学互动，锻炼表达能力、对学习资源的分析总结能力、对工程问题的提炼能力，最终形成适应当前信息时代要求的学习方式，提升自己的学习能力，进而提升课程的学习效果。

[ 参考文献 ]

[1] 张男星.以OBE理念推进高校专业教育质量提升[J]. 大学教育科学，2019（2）：11-13，122.

[2] 于万里.OBE理念与模拟实验相结合的教学改革探索：以《宝石学概论》课程为例[J]. 教学研究，2017（5）：85-89.

[3] 顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式：汕头大学的实践与探索[J]. 高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[4] 夏建国，赵军.新工科建设背景下地方高校工程教育改革发展刍议[J]. 高等工程教育研究，2017（3）：15-19，65.

[5] 孙晶，张伟，崔岩，等.工程教育专业认证的持续改进理念与实践[J].大学教育，2018（7）：71-73，86.

[6] 王建昕，帅石金，王志.大学通识教育模式下本科生专业课教学方法的探讨：提高“汽车发动机原理”专业课教学质量的若干体会[J]. 中国大学教学，2010（4）：55-57.

[7] 王磊，张艺，孙铂，等.汽车发动机原理课程项目教学方法研究与实践[J]. 河北农业大学学报（农林教育版），2014（6）：80-82.

[8] 张晓军，席酉民，赵璐.研究导向型教育：以学生为中心的教学创新及案例[M]. 北京：机械工业出版社，2017.

[9] 黄荣怀，陈丽，田阳，等.互联网教育智能技术的发展方向与研发路径[J]. 电化教育研究，2020（1）：10-18.

[10] 席酉民.研究型教学：并非在传统教学中加点研究佐料[J]. 中国高等教育，2016（21）：42-44.

[11] 董曉蕾.“学生体验至上”理念引领学生工作专业化发展[J].中国高等教育，2017（22）：54-56.