OBE理念下的工程熱力學教學改革
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了OBE理念下的工程熱力學教學改革范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：obe工程教育模式強調以學生為中心精心組織、科學評價、持續改進教學活動，確保學生獲得在社會上從事工程領域工作應具備的能力和素質。結合OBE理念下的工程熱力學教學實例，本文闡述了如何在課堂教學中突出工程實踐背景，幫助學生建立工程思維，提高凝煉科學問題的能力；如何構建物理數學模型，提升學生定性分析和定量解決工程問題的能力；如何引入最新的科研成果，提高學生發現問題、理解問題和解決問題的能力。
關鍵詞：基于產出教育（OBE）模式；工程教育；工程熱力學；教學案例
工程教育認證OBE（Outcome-BasedEducation）理念對課程教學提出了更高的要求，強調以學生為中心，教學活動的開展必須圍繞學生知識獲取、能力提高和素質養成，并依靠科學評價、持續改進優化教學活動，以保證學生具備在社會上從事工程工作所需的能力和素質［1］。按照工程教育認證OBE理念，課程教學必須有效支撐課程目標，課程目標要合理對應學生的畢業要求，進而實現既定的培養目標。因此培養目標、課程體系、教學活動都必須從需求開始反向設計［2］。工程熱力學作為本校汽車服務工程專業的學科專業基礎課，是高等數學和力學的延伸，并為后續汽車構造課程奠定了專業基礎，是本專業工程教育認證課程體系中必不可少的一門課程。為拓寬學生國際視野，課程采用雙語教學。本課程支撐了工程知識、研究、溝通等3個畢業要求，其教學效果與學生畢業要求的達成情況有直接關系。為此，有必要基于OBE理念對當前課程的教學內容、教學方法和手段、考核方式等進行梳理改善，提高教學質量，并形成一套基于工程教育認證的教學策略。
一、基于OBE教育理念的教學內容設計和措施
基于OBE的教育理念對工程熱力學教學內容、教學方法方式以及考核方式進行了梳理，并設定了3個課程目標，對學生能力的達成和畢業要求的達成進行有效支撐。以下展示了課程目標以及課程目標和畢業要求的支撐關系：課程目標1：掌握熱力學第一和第二定律，能依此分析物質性質改變與功、熱等能量傳遞的基本規律；掌握利用工質性質公式和圖表進行熱力過程及循環的分析和計算方法，能綜合運用分析、推導并解決實際工程問題。（對畢業要求1-2具有強支撐）。課程目標2：掌握提高能量利用效率和經濟性的基本原則和方法，并通過文獻調研，確定提高熱力設備和系統能量利用經濟性的途徑。（對畢業要求4-1具有強支撐）。課程目標3：掌握熱力學相關的外文閱讀、寫作和溝通交流技能，能閱讀汽車服務工程領域相關外文資料，并與業界同行及社會公眾進行有效溝通和交流。（對畢業要求10-1具有強支撐）。
（一）教學內容的改革工程熱力學的全部內容基本可以分為三大部分：基礎概念和基本理論、工質的基本熱力性質和基本理論在工程中的應用，理論推導緊密結合工程實踐，教學內容改革即要重視理論，使其更加系統、先進和科學；又要加強實踐教學，強調工程實際，提高學生工程思維，提升解決相關實際工程問題的能力。舉例來說，根據專業需求，氣體動力循環部分教學內容依循“實際—理論—實際”的路線組織，重點在于典型活塞式內燃機裝置的
實際循環、簡化循環熱力過程，以及掌握在實際應用中提高熱工設備熱效率的途徑。在教學過程中，補充排量等與實際生活有關的概念。優選的教學內容與學生的認知規律一致，內容環環相扣，緊密聯系緊密，易于提高教學效果。（二）教學方法的改革1．案例教學與啟發式教學相結合促進理論與實際融合。根據授課內容適當引入一些生活現象，如“夏季開空調滴水”“封閉室內開冰箱門能否降溫”“寒冷季節進入屋內，鏡片上出現霧水”“火電廠發電流程”等吸引學生注意力；然后啟發學生思考和嘗試回答這些現象的背后問題，逐步引出課程中相應概念或原理。恰當采用比擬法可使課程中抽象概念具象化，更容易理解。例如，將準靜態過程看成視頻放映，每一個狀態可視為一幀靜態圖像，快速播放圖像可獲得連續畫面，而準靜態過程在P-v、T-s圖上同樣也是一條連續的實線。此種案例結合啟發式教學的學習方法，拉近了學生認知與知識之間的距離，能引起學生學習積極性，提升學生理解熱力學理論知識與工程實踐相互關系的能力，從而促進學生能力的達成。2．進行課堂討論，開拓學生思維。在課前和課后布置一些思考題，學生通過預習和復習過程尋找答案；課堂上集中討論或邀請同學上講臺講解。講解課后作業時，部分作業可以由學生上黑板演示和講解解題過程，增加學生對習題課的參與感，對提升課堂效果有重要作用。針對理論性較強的知識點，如熱力學第二定律，增加研討環節，學生之間以及和老師進行廣泛探討和交流。在布置思考題時，還可以結合專業學科發展的新技術新方法，結合所從事的科研工作和成效，把工程熱力學相關的問題進行整理，在課堂上讓學生參與討論，擴大學生的視野。
（三）教學方式的改革構建基于互聯網的在線教學平臺，多渠道多形式進行師生交流。多媒體教學停留時間短、影響學生獨立思考；而且僅靠課堂教學，學習能力之間的個體差異使其難以滿足全體學生的學習需求。基于互聯網的在線教育平臺不限學習時間、不限學習地點，更好地滿足學生對學習靈活性的要求。依托學校購買的泛雅、長江雨課堂等系統，上傳并及時推送課件、例題、練習題答案、自測題等教學資料，還可以根據需要隨時補充更新；建立了題庫，鼓勵學生自我復習和自我測驗，有助于教師和學生自身了解其知識掌握情況。引導學生們學習國內外的公開課、網絡教學等相關教學資源等，優質資源有助于及時將知識信息反映到課程中，從而拓寬學生的眼界。
二、基于OBE教育理念的考核和反饋
實施以學生為中心的教學理念，就必須了解學生的知識容量和專業認知度，這可以通過過程考核和形成性評價實現［3-5］。課程考核的主要目的是考查學生課程目標的達成情況，使師生都充分了解學生對教學內容的掌握情況。建立合理的考核方式和具體指標，可以有效地評價教學效果［6-7］。目前本課程成績包括四個環節：平時作業、期中考試、課程論文和期末考試，具體成績的評定方式，見表1。表課后作業能督促學生及時復習，但是否獨立完成只能依靠學生的自覺性。期中考試能更準確、及時地了解學生知識掌握程度，有針對性地輔導后進學生；而且期中考試作為平時成績的重要組成環節，也調動了學生平時學習積極性。為提高學生自主研究學習的能力，也為撰寫畢業論文做鋪墊，本課程將課程論文撰寫也作為一個考核環節。要求從熱工角度分析生活中遇到的熱現象，或熱力學領域的新技術，并將其以學術論文的形式呈現出來。論文撰寫過程涉及文獻檢索、分析模型可行性和局限性，能逐步提高學生對問題的發現、分析、歸納、總結能力，并將課程知識與實踐融會貫通。自主學習活動能綜合提高學生的整體學術素質和科研素養。分析課程目標達成情況，建立有效的評價和反饋機制，從而提高教學質量，才能真正做到以學生為中心。
三、總結
結合工程熱力學課程的特點和工程認證的能力要求，對課程教學和考核內容及方式進行了改革。課堂教學強調以學生為中心，采取了自主學習能力的培養、加強能力鍛煉和重視習題課、深入淺出分析難點問題、進行各種課堂討論、開展創新強校工程訓練等教學改革措施。這些措施逐步提升了學生的學習、思考、分析、表達、探索力、克服困難的能力等，并開拓了思維，學生綜合素質也得到強化，創新能力得以提高。近年來學生普遍認為，本課程較以往內容更注重基本理論推到，重難點突出，能夠理論和實際并重，并積極采用了現代化教學手段，課程改革是成功的。
參考文獻：
［1］邱勇．我們需要一個什么樣的工程教育［N］．光明日報，2018-9-30（6）．
［2］林健，胡德鑫．國際工程教育改革經驗的比較與借鑒——基于美、英、德、法四國的范例［J］．高等工程教育研究，2018（2）：96-110．
［3］蘇芃，李曼麗．基于OBE理念，構建通識教育課程教學與評估體系——以清華大學為例［J］．高等工程教育研究，2018（2）：129-135．
［4］李培振，張波，單伽锃，等．基于OBE理念的課程考試及其評價研究［J］．教育教學論壇，2019（13）：83-85．
［5］任世學，李淑君，張繼國，等．基于OBE理念的課程體系構建探索與實踐——以化工原理為例［J］．化工高等教育，2019（1）：32-35．
［6］余壽文．工程教育評估與認證及其思考［J］．高等工程教育研究，2015（3）：1-7．
［7］馬海英，高峰，李東巖．工程熱力學課程教學模式的改革與探索［J］．大學教育，2017（11）：63-65．
作者：萬超一 張也男 戴廣武 單位：江蘇理工學院