成果導(dǎo)向教育理念下的通風(fēng)與空調(diào)工程教學(xué)改革實踐

楊宏軍 趙仕琦 林小鬧 楊藝

[摘 要]在成果導(dǎo)向教育（OBE）理念指導(dǎo)下，文章對通風(fēng)與空調(diào)工程教學(xué)進(jìn)行了以下三個方面的改革實踐：課程的教學(xué)目標(biāo)與核心能力進(jìn)行關(guān)聯(lián);開展以學(xué)生為中心的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的核心能力;課程考核提高過程成績所占權(quán)重，以體現(xiàn)核心能力培養(yǎng)成效。課程教學(xué)從傳統(tǒng)的以知識傳授為重的教育理念向以培養(yǎng)能力為主的教育理念轉(zhuǎn)變，從而提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的核心能力。

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）02-0073-04

成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，簡稱OBE）也稱產(chǎn)出導(dǎo)向教育，是由美國學(xué)者Spady于20世紀(jì)80年代提出的[1]一種以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教育理念。這里的“成果”不是指學(xué)生獲得的課程分?jǐn)?shù)，而是指學(xué)生在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后獲得的知識、能力、素質(zhì)等方面的能力。與傳統(tǒng)教學(xué)相比，OBE要求每門課程的教學(xué)目標(biāo)與幾項能力指標(biāo)相關(guān)聯(lián)，課程之間形成有機聯(lián)系，并最終共同支撐培養(yǎng)學(xué)生規(guī)定的所有能力指標(biāo)[2]。1989 年美國、英國、新西蘭等 6個國家的民間團(tuán)體發(fā)起并簽署了貫徹OBE教育理念的《華盛頓協(xié)議》，詳細(xì)規(guī)定了達(dá)到各層級工程師標(biāo)準(zhǔn)所應(yīng)具備的能力與知識標(biāo)準(zhǔn)，以科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)彌合各國工程教育過程的差別，實現(xiàn)工程師資格的國際互認(rèn)[3]。

廣東省高教廳從 2016 年起推動廣東省高校參加中華工程教育學(xué)會 （Institute of Engineering Education Taiwan，簡稱“IEET”） 工 程 認(rèn)證。IEET 屬于《華盛頓協(xié)議》成員，它推動的工程教育認(rèn)證目標(biāo)也貫徹了OBE教育理念，要求以學(xué)生學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，確認(rèn)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的成果，確認(rèn)專業(yè)能夠持續(xù)達(dá)成自訂的教育目標(biāo)及其畢業(yè)生具備專業(yè)所需的能力，鼓勵通過認(rèn)證機制維持教育質(zhì)量并持續(xù)改善[4]。2018年11月，廣東海洋大學(xué)（以下簡稱“我?！保┙ㄖh(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)（以下簡稱“建環(huán)專業(yè)”）成功申請了IEET的EAC認(rèn)證（以下簡稱“IEET工程教育認(rèn)證”）。IEET工程教育認(rèn)證規(guī)范要求學(xué)生在畢業(yè)時具備八項核心能力，具體內(nèi)涵表述如表1所示。

傳統(tǒng)教學(xué)模式主要存在以下三個方面的問題：1.教學(xué)方法的針對性不強。目前課程以60名左右的學(xué)生為一個教學(xué)班，任課教師一般只關(guān)注教學(xué)計劃的完成度，忽視了學(xué)生之間的差異，針對學(xué)生知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)很少。2.學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性不強。通風(fēng)與空調(diào)工程是一門實踐性很強的課程，是注冊公用設(shè)備工程師（暖通空調(diào)）考試的主要內(nèi)容之一。以教師為中心的課堂教學(xué)模式，不注重激發(fā)學(xué)生的主觀能動性，不利于學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。3.學(xué)生學(xué)習(xí)成效評價方法不合理?，F(xiàn)有的學(xué)生學(xué)習(xí)成效評價方法主要在于檢驗評估傳授的知識是否被學(xué)生接受，通常以期末考試為主。這種考核方式導(dǎo)致學(xué)生注重死記硬背，力求在考試中獲得高分，往往忽略了對應(yīng)用知識解決問題這種能力的培養(yǎng)[5]。

因此，在2018—2019學(xué)年第二學(xué)期，在OBE理念指導(dǎo)下，筆者對通風(fēng)與空調(diào)工程的課程教學(xué)進(jìn)行了一次改革和實踐，包括：1.課程目標(biāo)與核心能力關(guān)聯(lián)，以學(xué)生的核心能力培養(yǎng)情況評價課程目標(biāo)的達(dá)成度;2.教學(xué)模式改革以學(xué)生為中心，以多個教學(xué)環(huán)節(jié)支撐課程核心能力的培養(yǎng);3.課程考核大大提高了平時教學(xué)環(huán)節(jié)的成績權(quán)重。

一、課程目標(biāo)與核心能力關(guān)聯(lián)

修訂后的通風(fēng)與空調(diào)工程是建環(huán)專業(yè)的一門專業(yè)教育核心課，共64學(xué)時，其中包括58學(xué)時的理論授課和6個課時的實驗。內(nèi)容涉及通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)兩部分。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，掌握通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的基本工作原理、技術(shù)和裝置、設(shè)計方法和規(guī)范，為從事通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)方面的設(shè)計、施工、運行管理、產(chǎn)品研發(fā)、新技術(shù)研究等工作奠定基礎(chǔ)。這門課的學(xué)習(xí)過程共培養(yǎng)學(xué)生四個核心能力，即核心能力3、核心能力4、核心能力5和核心能力7。在核心能力的基礎(chǔ)上，筆者構(gòu)建了通風(fēng)與空調(diào)工程的課程目標(biāo)，如表2所示。

課程目標(biāo)與核心能力之間的關(guān)系如表3所示?？梢钥闯觯n程目標(biāo)1是對核心能力3和核心能力4的培養(yǎng)，課程目標(biāo)2是對核心能力4和核心能力5的培養(yǎng)，課程目標(biāo)3是對核心能力5和核心能力7培養(yǎng)。也就是在教學(xué)過程中通過對學(xué)生4個核心能力的培養(yǎng)，從而支撐3個課程目標(biāo)的實現(xiàn)。

二、增加以學(xué)生為中心的多個教學(xué)環(huán)節(jié)比重，培養(yǎng)學(xué)生的核心能力

根據(jù)IEET工程教育認(rèn)證要求，OBE理念指導(dǎo)的教學(xué)過程需要實現(xiàn)以下轉(zhuǎn)變：從灌輸課堂向?qū)υ捳n堂轉(zhuǎn)變、從封閉課堂向開放課堂轉(zhuǎn)變、從知識課堂向能力課堂轉(zhuǎn)變等。2018—2019學(xué)年，本課程教學(xué)過程增加了以下環(huán)節(jié)：課堂小測試、團(tuán)隊案例作業(yè)、團(tuán)隊專題匯報等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)，實現(xiàn)對核心能力的培養(yǎng)。多個教學(xué)環(huán)節(jié)與核心能力的培養(yǎng)關(guān)系如表4所示。

（一）課堂小測試

課程教學(xué)初期，設(shè)置課堂小測試的目的是及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生對教師所講主要知識點的掌握情況。某些重要知識點講解結(jié)束后，教師用“雨課堂”隨堂發(fā)送2～3道選擇題，每道題目設(shè)置2～3分鐘的時間供學(xué)生作答，及時統(tǒng)計學(xué)生的答題情況，了解學(xué)生對知識點的掌握情況，以及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。整個教學(xué)過程用“雨課堂”進(jìn)行了18次課堂小測試，每次實際得分與小測試設(shè)定分?jǐn)?shù)之比，乘以100，得到相對分?jǐn)?shù)。

課程教學(xué)初期學(xué)生的小測試成績很不理想，原因主要有以下幾點：1.學(xué)生對“雨課堂”小程序不熟悉，對網(wǎng)絡(luò)在線考核方式不適應(yīng)。2.知識點講解結(jié)束后立即檢測，學(xué)生沒有時間進(jìn)行理解和反思，對知識點沒有完全掌握。3.學(xué)校網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，導(dǎo)致學(xué)生不能按時提交答案。 授課中期，筆者對課堂測試時間和內(nèi)容進(jìn)行了一些改革：第一，某些知識講解完畢后，下次課在正式進(jìn)行新內(nèi)容講授前進(jìn)行小測，檢查學(xué)生對上節(jié)課內(nèi)容的理解和掌握情況。第二，讓學(xué)生對授課內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，至少提前兩天發(fā)送相關(guān)資料給學(xué)生，上課進(jìn)行小測試并計分，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，有助于學(xué)生帶著問題而來，使課堂教學(xué)更有針對性，從而提高教學(xué)效率。第三，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障不能順利提交答案，可將答案記錄下來，交給學(xué)習(xí)委員統(tǒng)計。

通過比較授課初期和后期的測試成績，不及格人數(shù)的比例下降約為30%，100分和80分～90分之間的人數(shù)比例有所提升。這說明對課堂測試方式進(jìn)行改革后，學(xué)生的成績有所提高。但是不及格人數(shù)所占比例還是最大，因此，課堂小測試教學(xué)環(huán)節(jié)需要與其他教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)合起來，才能發(fā)揮更大的作用。

（二）個人作業(yè)

在個人作業(yè)環(huán)節(jié)，對學(xué)生進(jìn)行差異化指導(dǎo)，實現(xiàn)對核心能力3和核心能力4的培養(yǎng)。每次布置題目數(shù)量不宜過多，應(yīng)控制在3道題目左右，分?jǐn)?shù)控制在20分左右。從分析解決問題的邏輯過程是否詳細(xì)和計算結(jié)果是否正確兩個方面進(jìn)行評分。但是如果作業(yè)書寫格式凌亂，字跡潦草或不清楚，會扣1～2分。1.部分抄襲作業(yè)。有時作業(yè)往往是幾個學(xué)生一個版本，很明顯是沒有經(jīng)過思考的抄襲。對于這種情況，一律退回重做并進(jìn)行教育，并在課堂上對這些學(xué)生進(jìn)行隨機抽查，提問作業(yè)涉及的知識點，直到達(dá)到合格要求為止。2.對于錯誤較多的作業(yè)，得分沒有達(dá)到當(dāng)次作業(yè)成績60%的學(xué)生，退回讓學(xué)生重做，讓學(xué)生先相互討論，最后再請教教師，直到解題過程完整、結(jié)果正確為止。以上兩種情況，當(dāng)次作業(yè)成績均按滿分的60%計算。

（三）團(tuán)隊案例作業(yè)

對于實踐性比較強的內(nèi)容，3～4人組隊以案例作業(yè)的形式完成，最終提交一份計算說明書。這個環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學(xué)生核心能力3、核心能力4和核心能力5。案例作業(yè)涉及設(shè)計規(guī)范、設(shè)計手冊、專業(yè)軟件等的學(xué)習(xí)和使用。團(tuán)隊成員需要經(jīng)常在一起討論細(xì)化工作內(nèi)容、分工搜集資料、劃分每個學(xué)生的工作任務(wù)，編制工作進(jìn)度計劃，綜合整理成果等。方案確定好后先向教師進(jìn)行匯報，教師批準(zhǔn)后實施。案例作業(yè)周期相對較長，一般不少于兩周。

本學(xué)年共進(jìn)行了兩次的團(tuán)隊案例作業(yè)，第一次題目是“某地某多層辦公樓101辦公室供暖圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量計算”（記作“作業(yè)1”），第二次題目為“某辦公樓一層夏季室內(nèi)冷負(fù)荷計算”（記作“作業(yè)2”）。對IEET工程教育認(rèn)證所需的6份作業(yè)樣本（高、中、低各兩份）存在的問題進(jìn)行統(tǒng)計比較。 作業(yè)2與作業(yè)1相比：1.題目錯誤、設(shè)計參數(shù)沒有引用規(guī)范、規(guī)范引用錯誤等問題都得到了解決，說明學(xué)生初步具備了工程設(shè)計的思想和能力，設(shè)計參數(shù)的選取應(yīng)以最新執(zhí)行的相關(guān)設(shè)計規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，而不是設(shè)計手冊或教材。2.正文字體大小/行距不規(guī)范、圖表無編號和名稱、報告正文圖表引用不規(guī)范等問題作業(yè)樣本數(shù)量大大減少，說明學(xué)生在報告撰寫規(guī)范方面的能力有了很大提高。3.缺少團(tuán)隊成員信息的作業(yè)樣本從6降低到1，說明學(xué)生的團(tuán)隊意識已初步形成。但是由于第二次大作業(yè)所涉及的建筑房間比較多，設(shè)計任務(wù)比較大，有一個3人團(tuán)隊提交的資料，內(nèi)容由三部分拼湊而成，每一部分都是一個完整的設(shè)計計算過程。這說明還有部分學(xué)生沒有理解團(tuán)隊合作的概念，把整體任務(wù)分為三個單獨的部分獨自完成，沒有進(jìn)行有效的討論、溝通和合作，沒能有效培養(yǎng)團(tuán)隊能力。

（四）團(tuán)隊專題匯報

團(tuán)隊專題匯報這個環(huán)節(jié)主要是培養(yǎng)學(xué)生的核心能力5和核心能力7，即團(tuán)隊合作能力和了解通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)新技術(shù)、自主學(xué)習(xí)的能力。學(xué)生可3～4人組團(tuán)，根據(jù)專題，查找一定量的中英文學(xué)術(shù)論文和中文碩博論文，搜集資料、整理資料、制作PPT并進(jìn)行匯報。匯報的學(xué)生由教師在團(tuán)隊中隨機選取或團(tuán)隊成員商量自定。每次專題匯報的成績控制在30分左右，其中報內(nèi)容25分，匯報過程表現(xiàn)5分。教師和其他小組學(xué)生對每組的專題匯報進(jìn)行兩部分評分，教師和學(xué)生評分分別按60%和40%的權(quán)重計算。團(tuán)隊內(nèi)部成員可以根據(jù)各自工作量確定每個人的貢獻(xiàn)率，乘以團(tuán)隊成績作為個人成績。如果團(tuán)隊成員在專題實施過程中討論充分，也可以用團(tuán)隊成績作為每個成員的個人成績。匯報過程表現(xiàn)成績不計入團(tuán)隊成績，但是會計入?yún)R報學(xué)生的平時表現(xiàn)成績。這樣有助于激勵部分學(xué)生積極主動上臺匯報，培養(yǎng)和鍛煉自己的組織表達(dá)能力。

（五）課程實驗

2018—2019學(xué)年課程的兩個實驗均設(shè)置為以學(xué)生為主的探究型實驗。第一個是關(guān)于通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量平衡調(diào)試的實驗。指導(dǎo)教師給出通風(fēng)系統(tǒng)平面圖和實驗任務(wù)要求，學(xué)生按5～6人一組的原則自由組隊，根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)的平面布置圖和現(xiàn)場勘查，查找規(guī)范和其他資料，研究風(fēng)口風(fēng)量調(diào)整的原理，制訂實驗操作方法、實驗步驟和所需要的儀器設(shè)備。這次實驗，學(xué)生的觀念還沒有轉(zhuǎn)變過來，初期幾乎所有的小組都向指導(dǎo)教師索取實驗指導(dǎo)書，否則無從下手。鑒于此，指導(dǎo)教師對各個團(tuán)隊的小組長進(jìn)行了培訓(xùn)指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生從實驗任務(wù)所需要解決的問題開始，反向設(shè)計，如風(fēng)口的風(fēng)量的測試原理和方法，需要什么儀器，通風(fēng)系統(tǒng)有多個風(fēng)口，如何進(jìn)行調(diào)試等。經(jīng)過了一個較為漫長的過程，學(xué)生圓滿完成了這次實驗任務(wù)。學(xué)生的反饋是，他們的知識面得到了擴(kuò)展，解決問題的能力得到了提高。

第二個是關(guān)于室內(nèi)氣流分布方面的實驗。任務(wù)是對某室內(nèi)氣流分布進(jìn)行測試、傳統(tǒng)氣流分布公式計算以及CFD模擬，對結(jié)果進(jìn)行對比分析。室內(nèi)氣流分布測試，需要測量哪些參數(shù)，按什么規(guī)則布置測量點，如何讀數(shù)測量等，采用哪種CFD軟件進(jìn)行模擬，如何建模等，這些都需要小組討論來確定的內(nèi)容。雖然沒有專門的課程講授CFD模擬軟件，但是學(xué)生通過自學(xué)，都能很好地完成了任務(wù)，當(dāng)然也有可能是小組之間相互學(xué)習(xí)、相互幫忙。但這也反映出學(xué)生的自學(xué)能力很強，相互溝通協(xié)作的能力也不錯。

三、課程考核提高過程成績所占權(quán)重，體現(xiàn)核心能力培養(yǎng)成效

2017—2018學(xué)年，建環(huán)專業(yè)沒進(jìn)行IEET工程教育認(rèn)證，通風(fēng)與空調(diào)工程的課程考核成績由兩部分組成，平時成績（30%）和期末成績（70%），平時成績由四部分（平時作業(yè)、實驗考核、課堂表現(xiàn)、考勤）組成?？梢钥闯?，課程考核基本以學(xué)生掌握知識為主，不能滿足成果導(dǎo)向教育理念的要求。

2018年11月，建環(huán)專業(yè)啟動IEET工程教育認(rèn)證， 2018—2019學(xué)年第二學(xué)期，通風(fēng)與空調(diào)工程課程考核初步嘗試采用多元化考核模式[6]，課程考核成績由兩部分組成，即過程考核成績（30%）+期末考核成績（70%）。過程考核成績根據(jù)教學(xué)環(huán)節(jié)細(xì)分為七部分：考勤、課堂表現(xiàn)、課堂小測試、個人作業(yè)、團(tuán)隊案例作業(yè)、團(tuán)隊專題匯、實驗。相對之前的考核方式，后者增加了對學(xué)生核心能力培養(yǎng)成效的考核。但是核心能力與知識能力的考核沒有區(qū)分，導(dǎo)致根據(jù)課程考核成績無法對課程支撐的四項核心能力進(jìn)行定量評價。課程問題調(diào)查也是定性從學(xué)生角度了解核心能力的培養(yǎng)情況，但是由于學(xué)生反饋的信息具有一定的主觀性，其可信度不高。

2019—2020學(xué)年，通風(fēng)與空調(diào)工程對學(xué)生核心能力的達(dá)成度進(jìn)行定量評價實踐。具體實施步驟有兩個方面：一是調(diào)整過程考核成績的比重，由30%調(diào)整至40%～50%;二是過程考核各環(huán)節(jié)的成績按課程支撐的四種核心能力進(jìn)行分解[6]，確定各自所占的權(quán)重。比如團(tuán)隊案例作業(yè)滿分為A，根據(jù)表4，團(tuán)隊案例作業(yè)是對核心能力3、核心能力4和核心能力5的培養(yǎng)，設(shè)置其權(quán)重分別為x3、x4和x5，并滿足x3+x4+x5=1。則三種核心能力的標(biāo)準(zhǔn)成績分別為Ax3、Ax4和Ax5。作業(yè)評定時應(yīng)分別對三種核心能力進(jìn)行打分。

四、 改革實踐成效及思考

在OBE理念下，文章對通風(fēng)與空調(diào)工程課程教學(xué)進(jìn)行了改革實踐，實現(xiàn)從以知識傳授為主向以學(xué)生能力培養(yǎng)為主的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生執(zhí)行通風(fēng)與空調(diào)相關(guān)工程實務(wù)所需的技術(shù)、技巧及使用現(xiàn)代工具的能力、設(shè)計通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的能力、有效溝通和團(tuán)隊合作能力，以及了解通風(fēng)與空調(diào)工程技術(shù)對環(huán)境、社會的影響和持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣與能力。

課程改革是一個需要持續(xù)不斷完善的過程。通風(fēng)與空調(diào)工程課程教學(xué)需要進(jìn)一步改革，要根據(jù)新時代下多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境，引入智能移動端學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。減少長時間的授課過程，把授課內(nèi)容分解為若干相對獨立的知識點，制作成微課，以學(xué)生更喜歡的圖像、視頻等形式呈現(xiàn)，供學(xué)生充分利用碎片化時間學(xué)習(xí)[7]。學(xué)習(xí)過程遇到的問題要首先以學(xué)生團(tuán)隊的形式討論解決，其次才考慮集中全體學(xué)生討論解決。開發(fā)網(wǎng)絡(luò)資源，比如在線開放課程，突破時間和空間的限制，讓學(xué)生可以共享網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)師生之間、學(xué)生之間的實時交流。課堂教學(xué)應(yīng)避免把過多的時間用來講解探討某個知識點，應(yīng)該花時間與學(xué)生一起梳理各知識點之間的關(guān)系，使其形成一個有機系統(tǒng)。這樣不但有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的能力。

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[收稿時間]2020-07-30

[基金項目]廣東海洋大學(xué)2019年度教育教學(xué)改革項目——成果導(dǎo)向教育理念指導(dǎo)下的《通風(fēng)與空調(diào)工程》教學(xué)改革研究;廣東海洋大學(xué)2019年度專業(yè)核心課培育項目——通風(fēng)與空調(diào)工程（571119084）。

[作者簡介]楊宏軍（1979—），男，陜西人，講師，博士研究生，研究方向：OBE理念指導(dǎo)下課程教學(xué)改革實踐。

sdjzdx202203231036