趙海波，王金枝，吳 坤，華鳳皎

(1.煙臺大學海洋學院，山東煙臺，264005；2.煙臺職業(yè)學院汽車與船舶工程系，山東煙臺，264670)

一、研究問題的提出

成果導向教育(OBE)是一種以教育產出為目標的教學新理念[1]，它不同于傳統(tǒng)教學強調的教師要教什么，而是關注學生要學會什么，其基本思想是以學生為中心，確定一個學習目標，圍繞這個學習目標組織和實施教學，最終讓學生達到確定的學習目標。[2]OBE理念是貫穿工程教育認證標準的核心理念。[3]工程教育專業(yè)認證中非常重視OBE理念在專業(yè)教學中的應用落實，也決定著專業(yè)能否獲得國際實質等效標準下的辦學資質認可。

傳熱學是能源與動力工程專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎課，在制冷空調方向專業(yè)課程知識鏈中起著基礎性作用。傳熱學課程主要學習熱量傳遞的基本概念、理論和計算方法，培養(yǎng)學生的工程觀點、理論聯(lián)系實際和解決工程實際問題的能力，為后續(xù)專業(yè)課程學習提供必要的理論基礎，最終服務于該專業(yè)培養(yǎng)目標的達成。傳熱學涉及的概念多、理論性強、公式推導多，同時，該課程與工程實際結合緊密。因此，學生普遍感覺學習難度較大，學習效果不理想。

為此，本文從課程目標確立、教學環(huán)節(jié)實施與過程考核、達成度評價、持續(xù)改進等方面探討OBE理念在傳熱學教學中的應用，研究工程教育專業(yè)認證中專業(yè)基礎課程目標確定、課程達成度評價體系建立、持續(xù)改進機制等關鍵問題，并以一個典型教學班級為例開展課程達成度數(shù)據分析，判斷學生的學習成果，同時指出課程教學過程中存在的問題及進一步改進的措施。

二、傳熱學課程教學現(xiàn)狀分析

傳熱學是一門綜合性較強的專業(yè)基礎課。在傳統(tǒng)的教學模式中，教學過程以教師為中心，圍繞教學大綱開展知識講授，以理論知識為主，具體涉及熱傳導、熱對流、熱輻射三種基本傳熱方式的基本概念和基本原理，包括熱傳導問題分析、對流傳熱系數(shù)計算、熱輻射基本定律與封閉空腔物體之間輻射傳熱計算等。傳統(tǒng)教學采用注重結果的單一成果評價方式，一般通過期末考試和平時作業(yè)考核學生的學習效果，平時成績主要參考學生的出勤和作業(yè)完成情況，缺乏從整體層面對課程學習目標的全過程、多角度、開放式學生能力進行有效評價，學生學完課程后仍不能對一般傳熱問題進行建模與分析，表明其知識運用能力沒有達到要求。傳統(tǒng)的考核評價方式造成了知識傳授和教學結果相背離，無法真實反映學生的學習效果和能力，無法考查各個教學目標的達成程度。為此，高校需要針對傳統(tǒng)的教學及考核模式進行改革，通過引入并貫徹OBE理念，建立起該課程的長期性、多元性評價考核體系，形成一個整體的評價結果。

三、課程目標

OBE教學理念的產出可劃分為專業(yè)培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和課程目標三個層次。對一個專業(yè)而言，專業(yè)培養(yǎng)目標就是畢業(yè)生五年后能達成的職業(yè)和專業(yè)成就。畢業(yè)要求是學生畢業(yè)時的產出，即學生畢業(yè)時應掌握的知識和能力。課程目標是學生學完一門課程所要達到的目標。專業(yè)培養(yǎng)目標決定畢業(yè)要求，畢業(yè)要求決定課程目標。反過來，課程目標支撐畢業(yè)要求，畢業(yè)要求支持專業(yè)培養(yǎng)目標?？梢姡琌BE教學理念的成果產出最終要落實到每門課程的課程目標上。因此，本文要按照OBE教學理念的要求，根據專業(yè)培養(yǎng)目標確定畢業(yè)要求，再將畢業(yè)要求對應的知識、能力分解細化為知識和能力指標點，各門課程通過支撐關系矩陣對接支撐這些指標點，矩陣數(shù)值為課程支撐畢業(yè)要求指標點的權重值。[4]課程對各指標點的支撐具體由課程目標來完成，通過課程目標呼應畢業(yè)要求并主導和決定教學內容和教學環(huán)節(jié)的設計。因此，教學目標是OBE教學理念的基礎，其實現(xiàn)與否要通過達成度來評價。達成度的計算同時考慮了課程內容和教學各環(huán)節(jié)，屬于過程性考核。有了課程目標的達成度，就可以進一步計算畢業(yè)要求、培養(yǎng)目標的達成情況，最終得到OBE教學理念的實現(xiàn)情況?？梢?，教學產出評價最終通過課程教學和課程目標的達成來實現(xiàn)，這也說明，課程的過程考核是專業(yè)認證工作的基本要求。

作為一門重要的專業(yè)基礎課程，傳熱學介紹的熱量傳遞方式及其規(guī)律等知識是后續(xù)專業(yè)課程的重要基礎。本文通過分析畢業(yè)要求，確定了傳熱學支撐的畢業(yè)要求指標點，在制定傳熱學課程目標時，以所支撐的畢業(yè)要求指標點為依據，做到至少有一個課程目標與其中的一個畢業(yè)要求對應，并用課程教學內容或環(huán)節(jié)有效支撐課程目標，課程目標還要能以適當?shù)姆绞娇己撕饬俊?/p>

高校制定傳熱學課程目標時，應圍繞課程涉及的復雜工程問題，對課程知識點進行梳理，確定與復雜工程問題有關的學習內容，針對學習內容設定學習目標、需要的授課學時，并開展教學設計。教師通過運用課堂講解、案例教學、在線教學等方法和手段，引導學生重視學習過程，積極參與討論、作業(yè)、論文、實驗等學習過程，提升學生感知、歸納和運用知識的能力。在教學方面，教師可重點講授復雜工程問題中的傳熱數(shù)學建模、綜合設計與分析方法，引導學生利用所學知識解決與傳熱學相關的復雜工程問題，也可以帶領學有余力的學生參加學科與創(chuàng)新競賽，使學生不僅掌握傳熱學的基本知識點，還要學會發(fā)現(xiàn)、提煉、分析和解決傳熱問題，提高運用所學知識解決相關工程問題的能力。

根據上述分析和原則，本文將傳熱學課程目標分為知識目標和能力目標。

知識目標包括：

課程目標1：能夠界定熱量傳遞基本方式，區(qū)分導熱、對流和熱輻射，熟練計算導熱、對流和熱輻射傳遞的熱量，會運用熱阻分析法研究復雜制冷空調問題。

課程目標2：能夠應用傅里葉定律或導熱微分方程分析計算常物性、無內熱源的零維非穩(wěn)態(tài)、一維穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)導熱問題(平壁、圓筒壁和等截面直肋片)，會使用熱平衡法計算求解二維穩(wěn)態(tài)導熱問題，能提出并分析復雜制冷空調問題中的導熱控制方案。

課程目標3：能夠分析無相變與有相變對流傳熱問題的流動與傳熱特點，認識相似原理在指導對流傳熱實驗中的作用，能運用準則方程(實驗關聯(lián)式)計算圓管及非圓形通道內強制對流傳熱、外掠單管及管束強制對流傳熱、大空間自然對流傳熱問題，能提出并分析復雜制冷空調問題中的對流傳熱控制方案。

課程目標4：能夠應用斯忒藩-玻耳茲曼定律、基爾霍夫定律等輻射定律計算理想物體輻射問題，會應用有效輻射、角系數(shù)計算不超過三個表面之間的輻射傳熱，正確認識氣體輻射特點和影響氣體輻射發(fā)射率的因素，能提出并分析復雜制冷空調問題中的輻射傳熱控制方案。

課程目標5：能夠分析典型傳熱問題和傳熱系數(shù)的組成，判斷計算臨界熱絕緣直徑，識別工程中典型換熱器的型式，運用平均溫差法進行換熱器的熱計算，能提出并分析復雜制冷空調問題中的換熱器傳熱控制方案。

能力目標包括：問題分析能力、研究能力以及溝通和交流能力，對應的課程目標分別為：

課程目標6：能夠辨別影響傳熱的因素，分析傳熱強化與削弱的途徑。能運用基本原理，借助文獻研究，分析過程的影響因素，獲得有效結論。

課程目標7：能夠基于熱工學科科學原理并采用傳熱學科學方法對制冷空調領域復雜工程問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數(shù)據并通過信息綜合得到合理有效的結論。

課程目標8：掌握傳熱學英文術語，具備跨文化傳熱問題交流的語言和書面表達能力。能夠就制冷空調復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。

四、教學環(huán)節(jié)與實施

在OBE教學理念中，各教學環(huán)節(jié)的設計與實施為課程目標的評價提供基礎的數(shù)據支持，并進一步支持畢業(yè)要求指標點的達成。

傳熱學課程對應的畢業(yè)要求指標點為：

1.2能掌握能源動力類工程基礎知識，具有分析工程問題中機械、電子、力學、熱工原理的能力。

2.4能運用專業(yè)基本原理，借助文獻研究，分析過程的影響因素，獲得有效結論。

4.1能夠基于科學原理，調研和分析解決復雜工程問題的方案。

10.3熟練掌握一門外語，具備基本的跨文化交流的語言和書面表達能力。

上述指標點中，畢業(yè)要求指標點1.2由課程目標1—5支撐，畢業(yè)要求2.4由課程目標6支撐，畢業(yè)要求4.1由課程目標7支撐，畢業(yè)要求10.3由課程目標8支撐。每個課程目標由不同的考核環(huán)節(jié)來評價達成度，如課程目標1—5以及8的考核環(huán)節(jié)有期末考試、考勤和課后作業(yè)，對應權重分別為0.7、0.1和0.2，課程目標6—7的考核環(huán)節(jié)為小論文。其中的考勤不僅是線下課堂的點名，還包括線上教學視頻、教學資料的學習情況以及參與討論發(fā)言情況；考試環(huán)節(jié)是在期末考試結束后，將試卷中的每個考題與課程目標對應，累積匯總計算支撐結果；小論文是精心設計的與實際工程相關的題目，如運用外掠單管強制對流傳熱知識解釋熱線風速儀的測量原理，并分析相關的研究現(xiàn)狀，編制計算程序開展參數(shù)分析等，還有利用傳熱學所學的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)關聯(lián)式、傳熱過程傳熱系數(shù)計算原理、對數(shù)平均溫差、換熱器類型等知識，通過綜合分析完成一個換熱器的熱設計。

五、達成度評價

為了更準確地計算課程的達成度，教師在平時教學中要注意各項教學資料的收集，如考勤記錄、作業(yè)與小論文完成情況以及期末考試試卷，并按照教學目標以及支撐的畢業(yè)要求，將教學資料進行整理分類，包括每個教學目標對應的考勤、作業(yè)、考試題目個數(shù)，統(tǒng)計各項的總成績和學生的平均成績，作為達成度計算的基礎數(shù)據。有了這些數(shù)據后，按下式計算達成度。[5-6]

達成度評價值=達成度目標值×

計算結果如表1所示。由表可知，新的達成度計算是按照各個課程目標分別進行的。分析各教學環(huán)節(jié)情況可以發(fā)現(xiàn)，學生的考勤得分普遍較高，而期末考試得分相對稍低，期末考試中課程目標3、4、5平均得分較低，分別為18.3、9.9和7.3，得分占理論分值的比例分別為63.1%、61.9%和60.8%。分析各課程目標達成情況可以看出，課程目標1和8的達成情況較好，分別為0.085和0.082，課程目標5和6稍差，只有0.071和0.07，但總體上各項教學目標均達到合格標準(70%)。因此，可以認為傳熱學課程各項目標均已完成。

表1 “傳熱學”課程達成度計算表

六、持續(xù)改進

從各教學環(huán)節(jié)結果可以看出，傳熱學教學仍有改進空間，尤其是學生期末考試和小論文得分不夠理想，課后作業(yè)也需提高。從教學目標達成情況看，課程目標3、4、5達成度相對較低，教師需在教學內容和教學環(huán)節(jié)方面進一步改進。因此，為了更好地貫徹OBE教學理念，教師在今后教學中需在以下方面繼續(xù)改進。

首先，進一步提升學生的問題分析與研究能力。教師在教學環(huán)節(jié)中可設置與課程相關的創(chuàng)新題目，引導學生運用所學的傳熱學知識解決實際工程問題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提高其問題分析與研究能力。其次，為更好地達成各教學目標，教師需借助新型教學手段改進教學，包括進一步建設在線課程，完善教學資源，開展線上與線下混合教學，增進教師與學生、學生與學生之間的交流互動，強化學生學習過程管理。目前，煙臺大學傳熱學在線課程已完成建設，線上教學視頻也已覆蓋全部知識點，還建立了討論區(qū)供學生交流答疑。在實際教學過程中，教師要增加在線課程的使用，讓學生充分利用和重視在線課程的學習。再次，雙語教學仍有待加強。傳熱學課程為雙語教學課程，教師在教學過程中開展了多種形式的雙語教學探索與實踐，包括全部英語教學、部分英語教學、全部英文考試題等。實踐發(fā)現(xiàn)，采用全部英語教學和全部英文考試題效果不太理想，教師即使盡量采用簡潔、常用的英語詞匯命題，仍有一部分學生會因無法理解題意而放棄作答，導致出現(xiàn)大面積卷面空白。因此，學校在近幾年的考核中放棄了以往的全英語命題的方式，采用中文命題，雙語部分用英文術語、翻譯等檢測方式(分值占比10%左右)。這樣既全面客觀地考查了學生的傳熱總體學習情況，也對雙語學習進行了考核，起到了支撐交流與溝通畢業(yè)要求指標的作用。

七、結論

本文開展了OBE理念在傳熱學課程教學中的探索與實踐。按照OBE理念，確定了傳熱學課程的五個知識目標和三個能力目標，針對每個教學目標設計了期末考試、考勤、作業(yè)、效率等教學環(huán)節(jié)對學生進行過程考核，計算各目標的達成度，根據達成度計算結果提出持續(xù)改進措施。本研究為工程教育專業(yè)認證中專業(yè)基礎課程的課程目標確定、達成度評價、持續(xù)改進機制等關鍵問題的解決提供了參考。