新工科背景下基于OBE 理念的建筑熱源熱網課程設計改革探索

齊俊峰，齊子姝，蔣迪，林英姿

（吉林建筑大學 市政與環境工程學院，吉林長春 130118）

1 新工科和OBE 教育理念

為迎接第四次工業革命的競爭，我國提出了驅動式發展，“工業2025”“一帶一路”等國家級發展戰略[1]。為適應國際競爭和國家戰略發展需要，2017 年，教育部主持召開了新工科建設會議，“復旦共識”“天大行動”“北京指南”，奏響了新工科建設的三部曲。新工科的內涵是以應對變化、塑造未來為指引，以繼承與創新、交叉與融合、協同與共享為主要途徑，實現從學科導向轉為以產業需求為導向，培養未來多元、創新的德才兼備的工程人才。

1981 年，Spady 教授首先提出OBE 教育理念，并在美國等西方國家教育界得到極大的追捧，該理念被《華盛頓協議》全盤接受，成為國際工程教育認證的核心指導思想。2016 年6 月，我國加入《華盛頓協議》[2]，標志著我國的工程教育與國際社會實質等效，開啟了運用OBE 教育理念推動我國工程教育發展的新紀元。OBE教育理念的核心為“成果導向、學生中心、持續改進”。

2 熱源熱網課程設計教學現狀

建環專業“建筑熱源熱網課程設計”，經過持續的課程建設，教學質量明顯提高，但仍然存在著一定的不適應之處。

（1）學習熱情與高校本科教學要求不適應。“學生是主體、教師為主導”的教與學關系沒有得到充分認知，一段時間以來，教學改革只重視“教”的改革，而忽略了“學”的改革，只強調“教的態度”而忽視了“學的態度”。課程設計中出現了少數同學主動學、多數同學跟著學、個別同學放棄學的消極學習現象，學習熱情不能適應新工科建設要求。

（2）學習方式與能力培養目標不適應。記憶、理解和應用是低階認知，分析、解決和創新是高階認知，低階的教學方式只能培養低階的能力。目前，課程仍然存在“教師講學生聽”“工程案例的機械模仿”等低階教學方式，重點培養記憶、模仿的低階能力，與分析、解決和創新的高階能力培養目標不適應。

（3）教學模式與提高學習效率的要求不適應。教學模式單一，“填鴨式”“車廂式”教學痕跡明顯，缺乏以學生為中心的個性化教育理念。課程設計仍然延續三中心教學模式，即以課堂為中心、教師講為中心、學生做為中心。每個課程設計小組學生人數多，無法開展有效的討論式教學，設計成果點評也很難照顧到每位同學。學生閉門造車式學習，缺乏實際工程的直觀認識，既影響學生的學習熱情，也影響學生的學習效率。

（4）質量評價與能力目標不適應。課程的教學質量評價內容片面、方式單一，一般僅通過設計成果（設計圖紙和設計計算書）進行成績評定，只能評價學生設計的難度、工作量、規范性及正確性等，不能評價分析問題的能力、語言表達能力、團隊協作能力、創新意識等。另外，評價內容錯位，課程目標是培養分析、解決復雜工程問題的高階能力，但考核的卻是基礎知識的記憶與理解的低階能力。因此，造成質量評價不能真實反應能力水平，分數高低與能力水平缺乏準確關聯，甚至出現高分低能的情況。

（5）教師隊伍建設與新工科理念不適應。教師缺乏對新工科建設和OBE 教育理念的深刻理解，在教學中只能“形似”不能“神似”。教師投入教學的精力不足、熱情不高，教學工作成了“良心活”。青年教師盡管學歷水平較高，但工程經歷欠缺，工程能力不足，不能適應課程設計指導工作。

3 “建筑熱源熱網課程設計”教學改革與實踐

3.1 以成果為導向，聚焦課程目標

成果導向是指教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后所取得的學習成果[3]。“成果”是指課程的頂峰成果，是可定性和定量測量的課程目標能力結構框架。教師必須清楚地闡述并致力于在教學中達成最終的學習成果，并將學生的學習目標也清楚地聚焦到這些學習成果上。

基于OBE 教育理念的基本原則——成果導向，利用鮮明的課程目標推動教學設計和教學活動的開展：①教學設計目標清楚，可以協助教師制定本課程學生學習最終成果的學習藍圖；②教學實施目標清晰，教師可根據藍圖結合具體的教學情境，并應用團隊協作的方式開展教學活動，幫助學生學習；③教學評價目標準確，教學評價與學習藍圖呼應，以能力為導向，采用多元化評價；④學生學習目標明確，學生的學習以充分展示課程最終成果為出發點，從第一次課直至最后，以達成學習的最終成果為目標，學生與老師共同分享每一時刻。

聚焦“建筑熱源熱網課程設計”的最終學習成果，制定課程目標如下：目標一，提升工程設計能力，如建筑熱源工藝流程設計、工程圖繪制、水力計算、說明書撰寫；目標二，提高分析問題的能力，通過技術、經濟分析，兼顧健康、安全、法律、文化，論證可行的設計方案；目標三，提升工具使用能力，如CAD、BIM、WORD、EXCEL 等現代化技術工具使用能力；目標四，培養工程素質，如理解工程設計對環境、社會和可持續發展的影響，以及工程師的社會責任；目標五，培養團隊協作精神，如溝通、交流和團隊協作；目標六，培養創新精神，鼓勵學有余力的同學運用BIM 軟件完成設計，培養卓越的實踐型工程人才。

3.2 以學生為中心，踐行知行合一理念

“‘以學生為中心’的教學的關鍵是想學，教學的本質是會學，教學的目的是學會。”[4]教師要有高效的意識，調動學生的積極性。確立清晰可達的目標是激發學習熱情的有效手段，課程設計中，既要在設計之初明確課程終極目標，又要在各個節點闡明分階段目標。目標明確、難易適中、可實施、可評價，有利于調動學生對知識探索的積極性。

教學的本質是會學，在于知識積累、能力發展和素質提高三者同步螺旋上升，強調知識、能力和素質相互促進。學是思的基礎，思是學的深化。在“建筑熱源熱網課程設計”中充分體現學生的主體地位，開展案例式教學、討論式學習和啟發式教學。啟發應把握好度，通過方案論證、工藝設計、可行性分析等教學活動，引導學生在學中思、思中做，做到學思結合，踐行知行合一。

“學會”是結果。“學會”不是教師“教了什么”，而是學生“會做什么”。“學會”不是記住多少知識，而是用所學理論去分析、解決工程問題，并提出可行的具體方案，同時，在這個過程中掌握解決問題的方法，樹立“從無到有”的信心。在新工科和OBE 教育理念引領下，“建筑熱源熱網課程設計”的首要任務是發展建筑熱源熱網設計能力和設計方法的學習平臺，通過設計實踐將工程能力內化為工程素質，重視工程素養的提高。在工程方案技術可行性論證中，兼顧社會效益、環境效益、經濟效益、工程倫理和可持續發展，同時，加強溝通交流、團隊協作和領導能力等人文素養的鍛煉，培養德才兼修的工程人才。

3.3 基于學習效率，構建混合教學模式

“建筑熱源熱網設計”是工程能力培養的實踐平臺之一，課程教學團隊以工程圖紙和工程現場創造工程情景，開展直觀感性教學；融合現代網絡課堂與傳統現實課堂，開展線上線下互動教學；結合集中精講與分組討論，開展講與練互補教學。混合教學模式有利于調動學生的積極性，提高學生工程能力，兼顧了“以老帶新”的青年教師培養。

（1）工程圖紙和工程現場的情景教學模式。教學模式情景介入的時機至關重要，介入過早，學生會形成先入為主的思維定式，不利于想象力開發和工程能力的培養；介入過晚，“閉門造車”式學習會使學生無所適從，打擊學習熱情。設計中采取三步介入：①學生提交第一稿設計方案，教師點評后提供與之相似的實際工程圖紙，結合方案進行比較討論學習；②學生提交第二稿設計方案，教師點評后，安排熱源廠實習基地現場學習，理論與實際相結合；③學生提交終稿設計方案后，結合工程圖紙，在教師幫助下，以學生為主體自由討論，進行方案優化。

（2）線上線下互動教學模式。在利用課堂教學主戰場的基礎上，充分開展現代網絡平臺教學，拓展師生之間、同學之間和校內外之間互動的時空范圍，有利于教學水平的提高。①線上圖紙評閱。運用互聯網會議平臺評閱圖紙，保證小組成員同時參與評閱、分析與討論，避免重復犯同樣錯誤，同時從優秀成果中得到啟發，提高教與學的效率；②線上校外專家指導。運用優秀的社會資源，課程組邀請行業資深人士，結合建筑熱源熱網設計的專題報告，保障學生課程設計的先進性和可行性。

（3）集中精講與分組討論互補教學模式。通過建立團隊輔導教學模式，3 名教師組成一個團隊，輔導30 名學生，其中主講教師1 名。集中精講，主講教師負責關鍵環節集中講課，團隊教師和學生均參加，主講教師具有豐富的工程經歷和教學經驗，保證了教學效果，同時兼顧了青年教師的工程能力培養；分組討論，每位老師負責輔導10 名學生，采用討論式學習形式，討論中可兼顧每位學生的學習狀況，開展有效的討論式學習。

混合式教學模式對教師的要求更高，為避免“教改熱熱鬧鬧，課堂冷冷清清”，課程組實行統一備課制度，制定詳細的計劃和合理的教學模式，并對每個節點的學習瓶頸問題做出基本預判，提高學習的質量與效率。

4 建立可持續改進的能力評價體系

基于OBE 理念的教育過程，就是一個以成果為導向的持續改進的過程，持續改進的前提是質量評價，質量評價的關鍵是評價內容和評價方式。評價內容能體現目標要求的學生能力；評價方式有助于評價，促進可持續改進，并與能力目標有效關聯。基于以上分析結果建立基于診斷與改進功能的能力評價體系，設計考核目標與考核方式矩陣（表1），明確評價內容與評價方式。

表1 考核目標與考核方式矩陣

評價內容應準確反映學生課程教學活動達成的高階能力。美國著名心理學家、教育家布魯姆（Bloom）提出的認知層次理論[5]，將認知分成六個等級，即記憶、理解、應用、分析、評價和創新，并指出前三個為低階認知，后三個為高階認知，低階認知對應低階能力，高階認知對應高階能力。新工科建設和OBE 教育理念的能力培養是指高階能力，因此，課程評價內容應是學生通過努力達成的分析、解決和創新的高階能力。

評價方式采用了過程考核、成果評閱和設計答辯，目的都聚焦于持續改進。過程評價關注能力形成過程，在教學活動的各個環節適時進行多元化評價，促進對學習效果的及時診斷與改進，學習成果向課程目標邁進；成果評閱和設計答辯關注課程成果，并客觀反應學生的能力與素質，評價結果應用于對課程目標達成情況的診斷，促進新一輪教學的設計與改進。

5 新工科背景下的教師隊伍建設

（1）加強教師隊伍的理論建設。以卓越工程師（2.0 版）為抓手，深入貫徹新工科的“引領性、融合性、創新性和實踐性”基本思想，以專業認證為當前任務，著重落實OBE 的“成果導向、學生中心、持續改進”教育理念，以一流專業、一流課程建設為契機，全面提升教師的教育理論水平。

（2）提升培養學生的職業熱情。教學不應該是“良心活”，教師要有使命感，要有擔當，改變主要應從政策入手，把教學質量、數量與個人經濟收入、成長的“不相關”、“弱相關”變成“強相關”。

（3）培養雙師型教師隊伍[6]。新入職的青年教師雖然學歷高，但沒有工程經驗，而沒有工程能力的老師是難以培養出有工程能力的學生的。課程組采取兩種模式提高新教師的工程設計水平，一是以老帶新的團隊協作指導課程設計模式，二是校內教師與校外工程師雙向交流模式。充分發揚“傳、幫、帶”的團隊協同發展精神，工程經驗豐富的資深教師組織課程設計輔導團隊，以老帶新培養實踐型青年教師隊伍，有計劃地輸送新教師到一線工程設計崗位鍛煉，同時，邀請知名設計專家線上和/或線下面向師生做專題講座。

6 結語

在新工科教育改革的背景下，應探索新的教育范式，培養卓越的應用型創新人才。本文以OBE 教育理念為指導，探討了影響“建筑熱源熱網課程設計”培養目標的關鍵要素。以培養能力為立足點，在課程目標、教學理念、教學模式、評價體系和師資建設等方面進行了探索。以成果為導向，建立了聚焦發展學生能力的課程目標，提高了教學設計、教學實施、教學評價的針對性，激發了學生的學習興趣；以學生為中心探究學習的本質與規律，從“想學、會學、學會”全過程發力，踐行知行合一理念；基于情景教學、線上線下互動、精講與討論互補構建了混合教學模式，提高了學習的效率；基于可持續改進理念，建立了能力評價體系，促進了對學習效果的診斷與改進；探索了提升教師教育理論水平、職業熱情和工程能力的有效途徑，提升了教師隊伍的素質。通過課程改革，學生的工程設計能力獲得明顯的提高。