OBE教學理念在汽車發動機原理課程改革中的應用研究

顧國榮　馬國清　李東青　許艷梅

摘 要：汽車發動機原理課程教學內容涵蓋到機械工程、工程熱力學、高等物理、化學等多個學科專業基礎知識，內容抽象、邏輯性和理論性強，上課與學生互動少等問題導致教學效果不盡如人意。通過將OBE教學理念引入汽車發動機原理課程教學改革中，優化課程內容，創新多樣教學模式和教學手段，激發學生學習熱情，增加學生動手實踐的機會，有效提升課堂質量。

關鍵詞：發動機原理 OBE教學理念 課程改革

Research on the Application of OBE Teaching Concept in the Course Reform of Automobile Engine Principle

Gu Guorong Ma Guoqing Li Dongqing Xu Yanmei

Abstract：The course content of automobile engine principle involves multi-disciplinary knowledge such as machinery， thermodynamics， physics and chemistry. By introducing the OBE teaching concept into the course reform of automobile engine principle， we can optimize the course content， innovate various teaching modes and means， stimulate students' enthusiasm for learning， increase students' opportunities for hands-on practice， and effectively improve the classroom quality.

Key words：Principles of Automotive Engine; OBE Teaching Concept; Course Reform

我國于2016年正式加入華盛頓協議后，工程教育專業認證工作由教育部在全國范圍內推廣。工程專業認證充分體現和應用了國際上先進的教育理論“OBE原理”，它主張“以學生為中心”，以“學生能力培養”為導向，以“高標準畢業要求達成度”為評價手段，以“持續改進”各個教育教學環節為目標的人才培養方向[1-9]。高等院校在培養工程教育人才過程中，主要以專業課程學習作為培養學生能力的載體，只有通過相關課程教學活動的實施，學生的專業知識、工程能力以及其他素質才能得到有效的培養和提升。因此，面向工程教育專業認證人才培養的最終落腳點是該專業人才培養方案中所確定的相關課程，只有課程所承擔的能力和培養素質能夠達到所規定的教學目標及效果，學生才能最終達到畢業標準要求。在此背景下，在車輛工程專業領域，《發動機原理》作為核心課程，越來越受到汽車相關專業的重視。然而，現行培養方案及教學大綱所指導的教學模式與教學內容過于理論化，缺少實踐與實驗環節，而且實訓所用設備有限等原因都需要我們探索新的教學方法。

1 OBE教學理念概述

OBE教育理念，又稱為成果導向教育、能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育。它是一種以成果為目標導向，以學生為本，采用逆向思維的方式進行的課程體系的建設理念。與傳統教育方式不同，成果導向的教學設計核心是反向設計，以最終目標為起點，反向進行課程設計，開展課堂教學活動。教學的出發點不是教師想要教什么，而是要達成最終成果需要什么。教學設計（學什么）、教學過程（怎么學）、教學評價（學得如何）要以學生為中心進行課堂教學設計改革，教學內容根據對學生的期望而設計，評價的焦點是學生學習效果與表現。

從OBE教育理念的內涵來看，以成果為導向的OBE教育理念要求成果導向的教學設計要求教學大綱的編寫，必須首先明確本門課程對達到畢業要求的哪幾條有貢獻，然后對這幾條畢業要求逐條確定與之相對應的教學內容，再后確定完成這些教學內容所需的教學時數。同時，在課堂教學實施上，要求從灌輸課堂向對話課堂轉變、從封閉課堂向開放課堂轉變、從知識課堂向能力課堂轉變、從重學輕思向學思結合轉變、從重教輕學向教主于學轉變[10-15]。

2 汽車發動機原理課程概況與現狀

汽車發動機原理課程教學內容主要包括發動機基本工作循環和性能、換氣過程、混合氣的形成與燃燒、發動機增壓技術、發動機排放與噪聲控制等章節，課程的主要任務和目的是使學生掌握熱功轉換、燃料與燃燒化學的基本知識及排放和噪聲的形成與控制，能夠從各部件應滿足的要求出發，選擇、評價結構方案，能夠指出提高發動機性能并能滿足環境以及社會可持續發展使用要求的基本途徑，并能夠評價各個參數對環境與社會可持續發展的影響。課程內容涉及到機械、熱力學、物理、化學等多學科知識，教學內容較為抽象、理論性和邏輯性較強、上課過程中表現出與學生互動交流少等問題，導致教學效果與教學大綱中的教學目標有所差距。課程教學主要存在以下幾方面問題：

（1）工程教育實踐教學缺位。在課程設置方面理論課程比重過高，學生缺乏實際動手操作機會，大部分學生存在“眼高手低”的問題。

（2）教學模式比較單一，理論化知識較多，比較抽象。《發動機原理》課程理論性強，知識面寬，與車輛實際運行聯系緊密，是一門較強的理論性與實踐性相結合的課程。但在傳統教學模式中，由于主觀及客觀多方面的因素限制，致使教師教學手段與方法無法充分施展，學生普遍缺乏學習主動行，產生厭學心理，并且惡性循環影響到后續課程甚至畢業。

（3）考核模式不完善。以傳統的期末考試成績作為最終評價指標與分數的考核方式依然是目前國內高校對學生學習效果考察的主要手段，評價方式單一且考察范圍不全面，使大部分學生以“臨時抱佛腳”的態度應對考試。

（4）忽略了專業課程群之間的聯系與互通。目前普遍的現象是專業課之間教師閉門授課，缺少重要知識點的連接交流，致使學生只是為了學而學，并不理解專業本身的特點與應用方向。許多專業課缺乏專業英語授課，國際通用和適應性較差，工科類學生普遍英語較差的現象值得引起重視。

針對該課程教學過程中存在的以上問題，在工程教育認證標準基礎上，結合國際教育“OBE理念”，通過分析國內高等工程教育實踐教學現狀，結合我系車輛工程專業教學實際情況，以《汽車發動機原理》課程為教學改革樣例，課程組提出了以學生為中心、學生學習產出為導向，構建一套符合不同學生群體特質（充分考慮夏考、春考、專升本學生的不同學習特點）的“汽車發動機原理課程OBE教學模式”。在教學設計的過程中始終貫徹“學生為主體、教師為主導”的教育理念，增強學生的主動意識，引導學生積極參與思考，明確培養計劃，以達到“畢業標準”為目標，更有針對性地進行教學改革設計。

3 汽車發動機原理課程OBE教學理念實施思路

根據前期教學過程總結的問題，結合《發動機原理》課程特點，核心內容主要圍繞柴油機和汽油機兩大主線進行對比分析，以學生的實際接受能力為設計基礎，整合、設計和優化教學內容，改變教學模式，使學生變被動為主動，課程進行到不同階段讓學生分組討論對比柴油機和汽油機工作方式的不同，結合當代汽車發動機技術發展的最新成果，使學生重點掌握不同發動機工作過程特點和控制措施以及性能分析的方法，在與《汽車構造》教學相輔相成的同時，為后續的《汽車理論》、《汽車設計》、《汽車電器與電子技術》等專業課的學習打下基礎，形成一套課程體系。最后在考核環節中加大作業和學生課堂表現與實際操作效果表現的比重，形成一套以“畢業要求—課程教學—考核評價—持續改進”為鏈條的循環圈，達到工程教育專業認證標準的要求。

課程最終目的是培養學生掌握相關知識和能力，而學生如何才能學好課程內容，掌握相關知識，并且能力素質得到提升則主要在于教師的教學設計和教學方法。根據學生畢業要求所需的素質能力，發動機原理OBE教學模式改革可將整個授課過程分為課前準備、課程教學以及教學評價三個階段進行，如圖1所示。

（1）課前準備

汽車發動機原理課程在課前準備階段采用發布任務和整理問題相結合的預習方式，引導學生完成課前預習任務。通過雨課堂等網絡平臺，發布與下次課堂講授內容相關的預習任務，如收集不同車型發動機性能指標，并進行比較，說明其優劣，在這個過程中，調動學生積極性，整理任務過程中發現的問題，并及時做好記錄。課上則有側重的回答學生產生的疑問，讓學生真正感受到自己的問題引起老師的關注。

（2）課程教學階段

課程教學階段是課程教學的重點，也是教學實施的主要環節。汽車發動機原理課程改革后，摒棄傳統的按部就班式的講解教學模式， 而是以問題引入本堂課的教學重點，使學生明白本堂課的教學目標和學習重點。通過虛擬仿真平臺等教學工具，構建仿真模型，依照模型，對標教學目標，對重點內容進行講解。對于低階性的學習內容，則往往通過翻轉課堂、對分課堂、或分組討論的方式，讓學生充分參與到課堂教學中。最后，由教師對本堂課進行知識總結和能力提升。

（3）教學評價階段

汽車發動機原理課程傳統上采用閉卷考試形式考察學生對課本理論知識的掌握情況，給學生進行成績的評定。這種成績的考核方式考核的結果過于片面，不能夠全面的評價學生。基于OBE教育理念，汽車發動機原理課程的考核方式從小組表現、課堂表現、作業完成和期末考試四個環節對學生的知識掌握情況進行綜合考核，小組表現主要考察學生對某一章內容的綜合理解能力和團隊協作能力，課堂表現考察學生對當堂知識的理解能力，作業完成情況考察學生知識的綜合運用能力，而期末考試這是對本門課程的綜合考察，這四個環節相互補充，構成一體化評價方式，改變了傳統閉卷考試過程中，學生靠短暫突擊就通過考核的弊端。

4 汽車發動機原理課程改革具體實施

根據工程專業認證背景下培養方案修訂中所涉及的本課程指標點設計教學方案，通過分析《汽車發動機原理》往年教學情況，課程組就教學內容和教學模式在以下幾方面嘗試進行有益的探索：

（1）教學內容進行優化。一方面，教師對教學內容進行適當刪減，以汽油機和柴油機的對比分析為課程主線貫穿始終，刪掉陳舊性與理論性過強的內容，適當調整教學順序，將有關聯的內容進行合并整理。另一方面，通過在兄弟院校同類專業和課程中調研，分析比較不同章節內容的教學重點，選取適合本科階段使用的Ansys數值分析型軟件與Catia三維建模軟件輔助教學。

（2）多種教學手段并用，促進學生“有效學習”。在合理運用多媒體教學的基礎上，結合板書進行知識點的梳理總結；合理運用豐富的網絡資源，引入“中國大學MOOC”及“云班課”等網絡工具豐富教學內容；學習運用先進的教學手段和教學模式，嘗試采用翻轉課堂、對分課堂等教學方法調動學生學習積極性；課后作業布置以提高能力為目的，注重平時成績考核，優化終結性考核評價體系，鞏固學習成果。

（3）相關專業課程互通，打造實用性更強的車輛專業教學體系。將車輛工程專業核心課程如《汽車構造》和《汽車理論》、《汽車設計》等聯系到一起，以虛擬仿真實驗平臺為紐帶，實現資源共享，提高團隊整體教學效率和教學水平。

（4）師生合作模式，引導學生開展研究性學習，培養創新意識。特別是有意識的引導學生積極參加全國大學生創新杯競賽等競技活動，在指導比賽的同時，培養教師的工程技術能力，真正做到教學相長。

利用“OBE教學理念”指導本課程教學改革，達到了以下幾個目的：基本解決了傳統教學手段單一的問題，并且遵循“以學生為中心”的宗旨和“能力培養”的導向作用，進而提高學生的學習興趣和學習主動性；以“課程”為依據的原則，調整授課內容與授課順序，解決傳統實際教學過程中課程與培養方案和教學大綱脫節問題。根據“工程專業認證”所要求的課堂教學設計對“畢業要求”的貢獻原則，利用反向設計思維增加“畢業要求”與教學內容之間的關聯性；選擇科學與合理的課程考核、標準與評價措施，以解決傳統教學中評價依據單一、不具代表性的問題，進而保證工程教育認證對教學“持續改進”的要求。

5 結束語

本文針對《汽車發動機原理》課程中存在的問題，引入OBE教學理念，利用項目驅動式教學方法進行理論課堂教學改革的研究和探索，對該課程教學內容和教學模式進行了有益嘗試：通過制定課程教學的能力培養目標，并在此基礎上進行指標點的分解；針對本課程的性質和教學目標，選用促進理解模式作為教學設計的模式，并以及該模式進行教學內容與教學方案的設計，最后制定考核與評價方式。

實踐表明，以上措施可有效增強學生對于課程專業知識的理解與應用，提高學生積極參與和實際動手的機會，充分調動學生學習積極性，激發他們的創造意識，實現自主學習、有效學習。在學生綜合能力培養的同時，可以同步提升教師的教學和工程能力，構建一只教學與技術能力并存的“雙師型”專業課教師團隊，為從事車輛及其相關領域的教學工作與科研奠定了堅實的理論知識根基。

基金項目：煙臺理工學院教育教學改革研究項目（編號：2020JYB06）。

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