張曉艷

（山西大學(xué) 電力與建筑學(xué)院，山西 太原 030031）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，在教育部科技部提出“四新”建設(shè)，新時代對新工科的理解和新工科的新體現(xiàn)，同時現(xiàn)代教學(xué)探索“數(shù)字化”這個大背景下，社會對大學(xué)生教育提出了更高的要求，21世紀(jì)的人才不僅要有扎實(shí)的專業(yè)知識，還應(yīng)該具備豐富的人文和社會科學(xué)知識，以及良好的人際溝通能力和崇高的職業(yè)道德，傳統(tǒng)的以單純傳授知識為特點(diǎn)的教育模式已不足以滿足新時代對大學(xué)生的畢業(yè)要求［1-2］。

產(chǎn)出導(dǎo)向OBE（Outcome-Based Education）起源于20 世紀(jì)90 年代，提倡以學(xué)生為中心，學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，是工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理論，認(rèn)證所強(qiáng)調(diào)的成果導(dǎo)向，面向產(chǎn)出，持續(xù)改進(jìn)都是以學(xué)生為中心，以適應(yīng)第四次工業(yè)革命對人才培養(yǎng)的新要求，所有的教學(xué)過程中都以學(xué)生為中心，提升教學(xué)質(zhì)量，確保所有的學(xué)生獲得良好的教學(xué)體驗(yàn)［2-3］。

問題導(dǎo)向PBL（problem based learning）教學(xué)法是美國神經(jīng)學(xué)病學(xué)BARROWS教授在加拿大的麥克馬斯特首創(chuàng)，其主旨是以問題為基礎(chǔ)，以學(xué)生為主體，以小組討論為形式，在輔導(dǎo)老師的參與下，圍繞某一專題或具體案例等進(jìn)行研究的學(xué)習(xí)過程。文章基于學(xué)情分析，在教學(xué)過程中設(shè)計合理的問題導(dǎo)向方式、個性化的教學(xué)方案，并引入實(shí)際工程中的新技術(shù)和新成果，研究設(shè)計多元化多層次的教學(xué)案例，設(shè)計多維度課后作業(yè)；利用現(xiàn)代化教學(xué)工具和手段，充分發(fā)揮線上線下混合式教學(xué)優(yōu)勢，激發(fā)青年大學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的目的性、能動性和高階性［3-4］。

一、教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前我校能源動力類專業(yè)開設(shè)的“工程流體力學(xué)”課程的教學(xué)現(xiàn)狀主要存在以下問題。

傳統(tǒng)的流體力學(xué)課堂中，教師的教學(xué)大多比較套路化，按照“基本概念-基本微分方程-基本方程-基本方程的應(yīng)用”的形式講解，這種教學(xué)方式比較單一，學(xué)生易產(chǎn)生乏味情緒?；贠BE理念，新工科教學(xué)首先提出的改革就是進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情。

由于流體力學(xué)理論性較強(qiáng)，對學(xué)生前期掌握的高等數(shù)學(xué)和理論力學(xué)知識要求較高，教師總是擔(dān)心學(xué)生理論基礎(chǔ)薄弱，理解不了，學(xué)不會。一直以來傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式基本上是教師唱“獨(dú)角戲”，是“填鴨式”的“滿堂灌”。殊不知這種模式，增加了學(xué)生能動性發(fā)揮的難度，致使學(xué)生上課經(jīng)常跟不上教師節(jié)奏，思維不積極。長此以往，學(xué)生便失去了學(xué)習(xí)興趣，變成平時忙于應(yīng)付作業(yè)，期末急于考試，學(xué)習(xí)效果無法得到保證?；贠BE理念，新工科教學(xué)對學(xué)生的課堂參與度、同學(xué)合作度和思辨精神都提出了新的要求，教學(xué)模式改革應(yīng)給學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的自由度和質(zhì)疑討論的平臺。

一方面由于理論教學(xué)課時縮減，另一方面“工程流體力學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容量較大，所以學(xué)校教學(xué)太過偏重于理論教學(xué)，實(shí)踐性特別是貼近專業(yè)工程實(shí)際的專注于問題解決方面的內(nèi)容太少。新工科的要求更加注重對學(xué)生分析和解決問題能力的培養(yǎng)，所以課程內(nèi)容的更新和設(shè)計更應(yīng)關(guān)聯(lián)學(xué)生所學(xué)專業(yè)，讓學(xué)生意識到學(xué)以致用的目標(biāo)。

近年來，本校能動專業(yè)學(xué)生“工程流體力學(xué)”課程的考核方式一直采用“出勤+課后作業(yè)+期末考試”的模式，其中期末考試占比70%，課后作業(yè)占比20%，出勤占比10%。雖然這種考核方式加重了平時成績的占比，但此方式依然不能避免平時抄作業(yè)、期末突擊的學(xué)習(xí)模式，學(xué)生的產(chǎn)出效果不理想。面向新工科時代的產(chǎn)出導(dǎo)向目標(biāo)，傳統(tǒng)的“作業(yè)+考試”考核方式無法滿足要求。

傳統(tǒng)的教學(xué)評價都是在教學(xué)系統(tǒng)中的評教和評學(xué)，無法及時反映學(xué)生真實(shí)的想法，教師無法及時關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。由于存在時間差，學(xué)生的真實(shí)反映和教師的及時響應(yīng)都無法實(shí)現(xiàn)，更無法根據(jù)教學(xué)過程的需求及時改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。就這樣年復(fù)一年，教務(wù)系統(tǒng)的評價流于表面，起不到積極的作用。新工科的建設(shè)，要求給出多元化的有效的及時的評價，需要師生互評，生生互評。

二、教學(xué)設(shè)計

基于以上學(xué)情分析，筆者緊扣新工科背景，面向教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，基于OBE理念，應(yīng)用PBL策略，以“工程流體力學(xué)”的靜力學(xué)模塊中平面壁上總壓力為例，從優(yōu)化課程內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)模式，全過程教學(xué)評價等方面進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計。

（一）確定課程目標(biāo)

OBE理念下工程認(rèn)證要求培養(yǎng)學(xué)生的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和思政目標(biāo)，所以本課程的設(shè)計都是基于這三層目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計的［5］。

本節(jié)的知識目標(biāo)為學(xué)生學(xué)會平面壁上總壓力計算的兩種方法，包括合力大小和作用點(diǎn)兩方面的內(nèi)容；能力目標(biāo)為能夠根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，選用正確和簡捷方法計算能源動力領(lǐng)域和工程實(shí)際中涉及的氣體和液體對平面上總壓力的值，并確定總壓力的作用點(diǎn)位置，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力；思政目標(biāo)為了解鍋爐和汽輪機(jī)體型的設(shè)計來源于對壁面上承受壓力的確定，圓柱體體型受力特性較棱柱體體型優(yōu)越，可以避免高壓對棱角的不良影響，培養(yǎng)學(xué)生的精準(zhǔn)求新、節(jié)能增效、大國工匠精神。

（二）教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計過程

見圖1。

圖1 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計流程圖

（三）基于PBL策略的教學(xué)活動和線上線下混合式教學(xué)模式

本課程開始之前，在長江雨課堂課程群中建立了小組，每小組7～9人。以下所有的教學(xué)活動均是以小組名義和形式完成的。

課前，通過長江雨課堂平臺，給學(xué)生發(fā)出設(shè)問問題，通過學(xué)校導(dǎo)入的幕課資源和教師提供的PPT課件，以及提示學(xué)生利用B站上的流體力學(xué)資源，提出問題和要完成的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括平面壁上總壓力的計算方法和類型，適用條件，以及作用點(diǎn)的計算方法。

課中，針對課前布置的任務(wù)，要求每組派一名成員講解學(xué)習(xí)到的內(nèi)容。具體操作是，第一組先講，后面講的組不斷更新和完善前面組員的匯報，最后由教師總結(jié)和完善課程大綱對本節(jié)要求學(xué)習(xí)的全部內(nèi)容。當(dāng)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)完成后，進(jìn)入小組對抗階段的學(xué)習(xí)。教師收集與班級組數(shù)相同的實(shí)例數(shù)，要求學(xué)生按一定的時間完成，教師通過長江雨課堂發(fā)出題目，小組完成作答后，通過長江雨課堂展示結(jié)果，各小組之間相互評分，最后教師做出點(diǎn)評。

課后，除了完成一定的任務(wù)和作業(yè)外，主要是針對本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容提出疑問的討論，并對學(xué)習(xí)過程和教師的總結(jié)做出評價，根據(jù)評價結(jié)果，教師對下一次章節(jié)的學(xué)習(xí)及時做出改進(jìn)措施。

（四）課后作業(yè)的多維化設(shè)計

為了鞏固知識和豐富課后學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計了多維度學(xué)習(xí)任務(wù)（簡稱“四個一”），即一次定時習(xí)題，一次課后作業(yè)，一次思維導(dǎo)圖，一次評價任務(wù)。一次定時習(xí)題，是課程組根據(jù)本專業(yè)特點(diǎn)開發(fā)試題庫和案例庫，在每一章的學(xué)習(xí)任務(wù)完成后，學(xué)生需打卡完成一次定時定量的客觀題練習(xí)，題量一般控制在15道小題，完成時間控制在10分鐘內(nèi)，題型包括單選、多選和判斷題。一次課后作業(yè)，就是訓(xùn)練學(xué)生必要的計算能力，主要選用教材自帶習(xí)題和案例庫習(xí)題。這種方法是傳統(tǒng)方法的保留，選用的是反應(yīng)新技術(shù)和新成果的案例。一次思維導(dǎo)圖，是在學(xué)完一個模塊后，要求學(xué)生對于課程內(nèi)容進(jìn)行思維導(dǎo)圖的繪制。鑒于當(dāng)前學(xué)生對于課程知識系統(tǒng)性的缺乏和本專業(yè)大學(xué)生不注重知識管理的現(xiàn)狀，通過思維導(dǎo)圖的訓(xùn)練，提高學(xué)生對知識的系統(tǒng)性重視程度，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)知識的能力以及改善大學(xué)生容易遺忘的不良習(xí)慣，有效避免對前面學(xué)習(xí)知識一問三不知的尷尬。一次評價任務(wù)，主要是學(xué)生在完成對課堂、教師和小組評價任務(wù)的過程中，考查對本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是否掌握，及時對課程內(nèi)容進(jìn)行查缺補(bǔ)漏，同時幫助教師更好地設(shè)計下一次課程的內(nèi)容和及時改進(jìn)教學(xué)模式。

（五）全過程考核評價

“工程流體力學(xué)”課程中理論公式難理解，經(jīng)驗(yàn)公式太復(fù)雜，非常不便于學(xué)生記憶。過去的閉卷考試，最大的弊端就是單純要求學(xué)生死記硬背公式，做做簡單抽象的計算題目，學(xué)生無法發(fā)揮學(xué)習(xí)的能動機(jī)和積極性，期末考試也不能完全真實(shí)體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。為了秉承“以人為本”的教育理念，客觀公正評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，緊緊圍繞知識、能力和思政三層目標(biāo)的達(dá)成度，有效利用線上線下豐富資源，實(shí)施了全過程考核評價制度，加大了平時成績的占比，采用開卷、閉卷相結(jié)合的期末考試方式。課程總成績?yōu)榘俜种疲綍r成績占40%，其中線下考核占20%，線上占20%，期末考試占60%。期末考試試卷總分100分，有開卷內(nèi)容和閉卷內(nèi)容。具體的做法是基本概念、基本原理和基本的計算方法采用閉卷方法考核，對于應(yīng)用圖表和經(jīng)驗(yàn)公式計算考核能力的內(nèi)容采用開卷方法考核，考核評價細(xì)則見圖2。

圖2 全過程考核評價細(xì)則

三、教學(xué)效果

為了說明采用筆者提出的全情景線上線下混合式教學(xué)模式創(chuàng)新后的產(chǎn)出效果，對比了能源動力1901班和1801班兩個自然班的學(xué)習(xí)情況。其中，1901班的教學(xué)采用了創(chuàng)新方式，1801班是傳統(tǒng)教學(xué)模式授課。

采用創(chuàng)新授課方式試點(diǎn)班的同學(xué)，優(yōu)秀率明顯高于普通班同學(xué)，不及格率明顯低于普通班，創(chuàng)新試點(diǎn)班平均成績77.5分也遠(yuǎn)高于普通授課班平均成績69.5分。試點(diǎn)班的評教成績?yōu)?9.8分，學(xué)生在評語中提到，采用了新的教學(xué)方式授課，課堂不再打瞌睡，工程案例的引入和課堂熱烈的討論，讓抽象的理論課變得不再枯燥，線上線下混合式教學(xué)讓學(xué)生自由學(xué)習(xí)，發(fā)揮了學(xué)生的能動性和積極性。這些都說明了采用新的教學(xué)方式授課激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，真正體現(xiàn)了以產(chǎn)出為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心的教育理念，學(xué)生對這種教學(xué)方式認(rèn)可度較高。

結(jié)語

綜上所述，在新工科建設(shè)和教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，各高校工科專業(yè)都在致力于工程教育的專業(yè)認(rèn)證，專業(yè)認(rèn)證的理論基礎(chǔ)就是基于產(chǎn)出的成果導(dǎo)向。文章基于OBE理論采用PBL策略，在“工程流體力學(xué)”教學(xué)過程中采用線上線下混合式教學(xué)模式，整個教學(xué)設(shè)計過程始終堅持“學(xué)生為中心”的思想，結(jié)合專業(yè)實(shí)際應(yīng)用，堅持“產(chǎn)出導(dǎo)向”的思路，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。師生互動、生生互動，提高了學(xué)生的交流能力。在案例教學(xué)中引入思政內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生的家國情懷和大國工匠精神。