基于OBE 理念的工程热力学教学改革方案

董晓素 王麒程 尹慧娟 ＊ 刘丰源 ＊

（1.山东科技大学安全与环境工程学院，山东 青岛 266590 ；2.山东科技大学矿业工程国家级实验教学示范中心，山东 青岛 266590）

0 引言

OBE（Outcome based education）教育理念，是一种以成果为目标导向，以学生为本，采用逆向思维的方式进行的课程体系的建设理念。 这种理念一经提出，就得到广泛的认可和重视， 并在西方许多国家的教育改革中占据主流。当前，我国推动创新驱动发展，实施“一带一路”《中国制造2025》“互联网+”等重大战略，以新技术、新业态、新模式、新产业为代表的新经济蓬勃发展，对工程科技人才提出了更高要求。 教育创新改革不断展开，而OBE 理念不可或缺，必将在教育改革中担任更重要角色。本文旨在以工程热力学为实践，实现大学课堂教学改革的良性循环， 并完成从学科导向向目标导向的转变、从教师中心向学生中心的转变。

1 工程热力学课程现状

1.1 教学内容过分追求体系完整性

工程热力学是一门重要的工科基础课，其内容体系大、覆盖面广且注重实践性，在学时压缩后，如何使学生在有限学时内牢固掌握庞大知识体系，成为本课程的重心。 现有的教学过程中，教师以该课程涉及的内容为主线，通过快速讲述，向学生灌输知识，追求内容体系的完整性，急于完成教学计划。 然而，学生现阶段的学习仍停留于表面，只会“薄学”，根本无法深入理解课程内容，更谈不上应用于实践。

1.2 教学手段单一，实验效果差

在现有工程热力学教学过程中，大多采用多媒体和白板结合，教师单一讲述的教学模式很容易让学生感到枯燥乏味，无法长时间集中注意力，影响了学习的积极性；同时，课堂气氛沉闷，同学和同学之间、同学和老师之间没有充分的交流，同学们无法对课程内容融会贯通。 其次，工程热力学十分注重实践，而现今的实验学时无法满足学生的实验需求，且学生分组实验时人数过多，不能保证每个人都能得到操作，实验过程中甚至存在部分学生偷懒耍滑的情况。 任其发展，将进一步蚕食学生的学习能力、探索能力及创造能力。

1.3 考核评价机制不全面

传统考核评价体制中，工程热力学总评由实验成绩、平时成绩、考试成绩三部分构成，实验成绩是对团队实验操作和合作的考核，实验过程中偷懒耍滑的同学，却也可以依靠“抱大腿”来上分，这对其他同学是极其不公平的；平时成绩较为单一，主要由出勤和课堂表现构成，比较容易得到；在实验成绩和平时成绩加持下，在考试难度较低的情况下，部分学生只要死记硬背便可轻松通过考试。 因此，如何客观有效评价学生的学习情况成为亟需解决的问题。

2 课程改革理念及思路

OBE 旨在反思教育的实用性及教育成果的重要性，基于《华盛顿协议》中“学生中心、产出导向、持续改进”的基本理念，结合山东科技大学“尚德尚学，严谨严格”的教风，根据工程热力学特点，针对“OBE 理念”的教学改革理念及思路确定方案。

OBE 理念更加注重教育的落实，所关注的主要问题集中在：“我们想让学生取得的学习成果是什么？ 我们为什么要让学生取得这样的学习成果？ 我们如何有效地帮助学生取得这些学习成果？ 我们如何知道学生已经取得了这些学习成果？ ”通过以上四个方面解决具体的问题，落实教育成果。 在OBE 理念的要求下，学校和教师应该先明确学习成果，配合个性化学习要求，尽可能的实现学生在学习中获得多项成果，再结合学生在课堂中展现的成果反馈来改进课程设计与课程教学。 在上述目标的导向下，在授课初期就确定学生在该课程中考核的内容为：“工程热力学”课程内容的学习成果，以及完成实验任务二者为主线，对各阶段所需要掌握的知识点和实验任务进行分解教学，使学生明确“我接下来要做什么、学什么”，帮助学生更好的理解与吸收。

3 教学改革方案

3.1 教学内容改革

采用OBE 理念下的应用型人才培养体系， 就必然要求课程教学要以突出专业特点为主线。 工程热力学是一门兼具专业课与基础课的重要课程，理论性强且技术性高。 该课程主要由热功转换基本原理及热功转换基本原理在工程上的应用两部分组成。 在缩减课程学时的趋势下，可将第一部分对于热工转换基本原理基础性部分作为精讲内容，让学生掌握热力学的基本研究方法。 将另一部分对于热工转换基本原理在工程上的应用部分作为专业特色选讲内容，根据各专业特色需求对工程热力学教学内容进行加深扩宽，并为学生后续专业学习奠定扎实热工理论工程实践基础。

工程热力学课程具有概念繁多难记忆、内容深奥难掌握、理论抽象难理解等特点，教学中应把教学重点放在第一部分，突出基本概念和基本定律，对包括理想气体、理想气体的状态参数、状态方程、热力过程等在内的诸多概念和包括热力学第一定律及第二定律在内的基础原理及应用作为精讲内容；对于该课程中热功转换基本原理在工程上的应用的部分内容，在各专业后续专业课程中会继续深入，因此要避免重复教学，不必在教学中对该部分内容进行精讲，同时这也是课程本身特点的要求。 对于应用性部分可针对各专业特点进行选择性特色讲解延伸扩展。 例如，对于能源动力类专业，传统工程热力学内容中围绕功与热转换讲解动力循环所涉及的主要工质是气体、水蒸气等内容，该内容设计符合动力类专业特点，教学中应根据其专业要求突出教学重点，进行特色讲解。 同时，在现有教材的基础上，增加大量工程实例，使教学内容与时俱进，从传授科学研究方法、提高职业工程素养、弘扬民族自豪感等多方面渗透思政教育，促进学生家国、科学与人文精神的培养。

3.2 教学方式改革

在当前“互联网+”时代背景下，慕课、学习通、智慧树等互联网教学资源平台得到发展。 传统意义上“教师教授，学生学习”这种单一的学习模式不能满足教学内容丰富多样性的需求，尤其是对于工程热力学这样一门技术性较强且不断发展的学科，网络平台资源更是延伸拓展教训内容不可或缺的。 线上线下混合式教学模式可以弥补学时紧张的空缺，利于学生理论知识基础体系的构建。 教师可利用互联网资源向学生介绍热功转化原理在工程上应用的最新成果与发展，激发学生学习的主观能动性。 例如，在讲解热力学第二定律的内容时，可为学生简单介绍当前较为发展的节能技术“火用分析法”，课下让学生利用互联网资源自主学习了解该项技术的应用发展，加强学生对知识点理解的同时又可调动学生的求知欲与好奇心。 并且在课时压缩大趋势下，利用互联网资源，还可为学生提供回顾知识点的工具， 一些难以理解的教学内容，学生课上学不明白，可以课下学习线上课堂资源，及时补充，及时回顾。

3.3 教学方法改革

OBE 理念指导下的产出导向型教学方式中，学生拥有主体地位。 在教学过程中，教师应重视学生学习积极性的激发，要为学生构建完成其学习成果目标所需的知识储备体系，以此建立成果导向驱动型的授课课程知识机构体系，使学生更加明确学习任务，激发其学习积极性。 教学过程中理论联系实际，在课程教学时可采用“启发式”“提问式”教学法，便于学生对于工程热力学中一些抽象内容的理解。 例如，讲到耗散效应时， 可以让学生来回答生活中属于耗散效应的现象，启发同学们思考的同时又可以加深学生对于耗散效应的理解。 对于一些复杂抽象难以叙述的内容，可充分利用多媒体的便利条件，传统板书与多媒体教学的结合可在极大程度上提高教学效率。 要重视实践应用，改变传统验证性的实验教学，可利用自主设计实验的形式，提升学生自主实践能力。 引导学生参与科技创新，依托学校现有实验室资源，将工程热力学理论知识运用到科技创新中，在节能减排、低碳发展的世界发展趋势下，使学生充分认识了解行业需求及发展趋势，激发其科研热情。 教学过程中以学生为中心，要明确学生对所学内容的掌握认知规律，根据其知识容量及认知能力，合理安排教学进程，建立授课体系。教师处于引导地位，要通过合理安排课程内容，采用引导式教学等方式将学生的学习模式由 “被迫式学习”转变为“主动式学习”。

图1 工程热力学教学改革方案

3.4 评价方法改革

在OBE 理念的指引下， 全方位应用性人才的培养成为教学目标的重中之重，对于学生的评价方式应改变传统意义上以单次考试成绩盖棺定论的单一的评价方式，要涵盖多个方面，多种形式，重视学生理论实践与应用能力的考核。 其最终成绩可由期末考试成绩，平时成绩（考勤、日常学习态度、课堂表现、作业完成情况等），实验设计成绩，线上学习成绩及科技小论文等几部分组成。 其中在教学过程中，还可采用翻转课堂的教学形式，将后面热工转换基本原理在工程上的应用的内容让学生分组进行教学讲解，由教师与同学共同为其成果打分，该形式可锻炼提升学生的综合素质能力。 综合性评价的方式，既可反应学生真实成绩，又可提升学生的综合应用能力。

4 结语

基于OBE 教学理念，针对工程热力学课程特点，重塑教学目标，对教学内容、教学方式及教学方法等方面进行革新，同时教学评价的改革同步推进，通过多种方式、多个方面对学生的学习情况进行评定。 一方面，教学改革有助于满足学生的多样化需求，帮助学生更多地实现知识目标和能力目标，提高学生的积极性、主动性；另一方面，以教学目标为方向的教学内容改革、 以提升教学效果为目标的教学方式改革、以激发学生学习动力为导向的教学方法改革和以成果为指向的教学评价改革模式有效地解决了工程热力学课程落后的教学现状， 实现了教学改革的良性循环，逐步完成了从教师中心向学生中心的转变。