成果导向教育理念下的通风与空调工程教学改革实践

杨宏军 赵仕琦 林小闹 杨艺

[摘 要]在成果导向教育（OBE）理念指导下，文章对通风与空调工程教学进行了以下三个方面的改革实践：课程的教学目标与核心能力进行关联;开展以学生为中心的教学，培养学生的核心能力;课程考核提高过程成绩所占权重，以体现核心能力培养成效。课程教学从传统的以知识传授为重的教育理念向以培养能力为主的教育理念转变，从而提高教学质量，提高学生的核心能力。

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）02-0073-04

成果导向教育（Outcome Based Education，简称OBE）也称产出导向教育，是由美国学者Spady于20世纪80年代提出的[1]一种以学生学习成果为导向的教育理念。这里的“成果”不是指学生获得的课程分数，而是指学生在课程学习结束后获得的知识、能力、素质等方面的能力。与传统教学相比，OBE要求每门课程的教学目标与几项能力指标相关联，课程之间形成有机联系，并最终共同支撑培养学生规定的所有能力指标[2]。1989 年美国、英国、新西兰等 6个国家的民间团体发起并签署了贯彻OBE教育理念的《华盛顿协议》，详细规定了达到各层级工程师标准所应具备的能力与知识标准，以科学的标准弥合各国工程教育过程的差别，实现工程师资格的国际互认[3]。

广东省高教厅从 2016 年起推动广东省高校参加中华工程教育学会 （Institute of Engineering Education Taiwan，简称“IEET”） 工 程 认证。IEET 属于《华盛顿协议》成员，它推动的工程教育认证目标也贯彻了OBE教育理念，要求以学生学习成果为导向，确认专业培养学生的成果，确认专业能够持续达成自订的教育目标及其毕业生具备专业所需的能力，鼓励通过认证机制维持教育质量并持续改善[4]。2018年11月，广东海洋大学（以下简称“我校”）建筑环境与能源应用工程专业（以下简称“建环专业”）成功申请了IEET的EAC认证（以下简称“IEET工程教育认证”）。IEET工程教育认证规范要求学生在毕业时具备八项核心能力，具体内涵表述如表1所示。

传统教学模式主要存在以下三个方面的问题：1.教学方法的针对性不强。目前课程以60名左右的学生为一个教学班，任课教师一般只关注教学计划的完成度，忽视了学生之间的差异，针对学生知识应用能力的培养很少。2.学生学习的主动性不强。通风与空调工程是一门实践性很强的课程，是注册公用设备工程师（暖通空调）考试的主要内容之一。以教师为中心的课堂教学模式，不注重激发学生的主观能动性，不利于学生的创新思维和创造能力的培养。3.学生学习成效评价方法不合理。现有的学生学习成效评价方法主要在于检验评估传授的知识是否被学生接受，通常以期末考试为主。这种考核方式导致学生注重死记硬背，力求在考试中获得高分，往往忽略了对应用知识解决问题这种能力的培养[5]。

因此，在2018—2019学年第二学期，在OBE理念指导下，笔者对通风与空调工程的课程教学进行了一次改革和实践，包括：1.课程目标与核心能力关联，以学生的核心能力培养情况评价课程目标的达成度;2.教学模式改革以学生为中心，以多个教学环节支撑课程核心能力的培养;3.课程考核大大提高了平時教学环节的成绩权重。

一、课程目标与核心能力关联

修订后的通风与空调工程是建环专业的一门专业教育核心课，共64学时，其中包括58学时的理论授课和6个课时的实验。内容涉及通风和空气调节两部分。学生通过学习，掌握通风与空调系统的基本工作原理、技术和装置、设计方法和规范，为从事通风及空调系统方面的设计、施工、运行管理、产品研发、新技术研究等工作奠定基础。这门课的学习过程共培养学生四个核心能力，即核心能力3、核心能力4、核心能力5和核心能力7。在核心能力的基础上，笔者构建了通风与空调工程的课程目标，如表2所示。

课程目标与核心能力之间的关系如表3所示。可以看出，课程目标1是对核心能力3和核心能力4的培养，课程目标2是对核心能力4和核心能力5的培养，课程目标3是对核心能力5和核心能力7培养。也就是在教学过程中通过对学生4个核心能力的培养，从而支撑3个课程目标的实现。

二、增加以学生为中心的多个教学环节比重，培养学生的核心能力

根据IEET工程教育认证要求，OBE理念指导的教学过程需要实现以下转变：从灌输课堂向对话课堂转变、从封闭课堂向开放课堂转变、从知识课堂向能力课堂转变等。2018—2019学年，本课程教学过程增加了以下环节：课堂小测试、团队案例作业、团队专题汇报等，激发学生的学习兴趣，引导学生积极参与学习，实现对核心能力的培养。多个教学环节与核心能力的培养关系如表4所示。

（一）课堂小测试

课程教学初期，设置课堂小测试的目的是及时发现学生对教师所讲主要知识点的掌握情况。某些重要知识点讲解结束后，教师用“雨课堂”随堂发送2～3道选择题，每道题目设置2～3分钟的时间供学生作答，及时统计学生的答题情况，了解学生对知识点的掌握情况，以及时发现问题、解决问题。整个教学过程用“雨课堂”进行了18次课堂小测试，每次实际得分与小测试设定分数之比，乘以100，得到相对分数。

课程教学初期学生的小测试成绩很不理想，原因主要有以下几点：1.学生对“雨课堂”小程序不熟悉，对网络在线考核方式不适应。2.知识点讲解结束后立即检测，学生没有时间进行理解和反思，对知识点没有完全掌握。3.学校网络不稳定，导致学生不能按时提交答案。 授课中期，笔者对课堂测试时间和内容进行了一些改革：第一，某些知识讲解完毕后，下次课在正式进行新内容讲授前进行小测，检查学生对上节课内容的理解和掌握情况。第二，让学生对授课内容进行预习，至少提前两天发送相关资料给学生，上课进行小测试并计分，培养学生的自学能力，有助于学生带着问题而来，使课堂教学更有针对性，从而提高教学效率。第三，如果出现网络故障不能顺利提交答案，可将答案记录下来，交给学习委员统计。

通过比较授课初期和后期的测试成绩，不及格人数的比例下降约为30%，100分和80分～90分之间的人数比例有所提升。这说明对课堂测试方式进行改革后，学生的成绩有所提高。但是不及格人数所占比例还是最大，因此，课堂小测试教学环节需要与其他教学环节结合起来，才能发挥更大的作用。

（二）个人作业

在个人作业环节，对学生进行差异化指导，实现对核心能力3和核心能力4的培养。每次布置题目数量不宜过多，应控制在3道题目左右，分数控制在20分左右。从分析解决问题的逻辑过程是否详细和计算结果是否正确两个方面进行评分。但是如果作业书写格式凌乱，字迹潦草或不清楚，会扣1～2分。1.部分抄袭作业。有时作业往往是几个学生一个版本，很明显是没有经过思考的抄袭。对于这种情况，一律退回重做并进行教育，并在课堂上对这些学生进行随机抽查，提问作业涉及的知识点，直到达到合格要求为止。2.对于错误较多的作业，得分没有达到当次作业成绩60%的学生，退回让学生重做，让学生先相互讨论，最后再请教教师，直到解题过程完整、结果正确为止。以上两种情况，当次作业成绩均按满分的60%计算。

（三）团队案例作業

对于实践性比较强的内容，3～4人组队以案例作业的形式完成，最终提交一份计算说明书。这个环节可以培养学生核心能力3、核心能力4和核心能力5。案例作业涉及设计规范、设计手册、专业软件等的学习和使用。团队成员需要经常在一起讨论细化工作内容、分工搜集资料、划分每个学生的工作任务，编制工作进度计划，综合整理成果等。方案确定好后先向教师进行汇报，教师批准后实施。案例作业周期相对较长，一般不少于两周。

本学年共进行了两次的团队案例作业，第一次题目是“某地某多层办公楼101办公室供暖围护结构耗热量计算”（记作“作业1”），第二次题目为“某办公楼一层夏季室内冷负荷计算”（记作“作业2”）。对IEET工程教育认证所需的6份作业样本（高、中、低各两份）存在的问题进行统计比较。 作业2与作业1相比：1.题目错误、设计参数没有引用规范、规范引用错误等问题都得到了解决，说明学生初步具备了工程设计的思想和能力，设计参数的选取应以最新执行的相关设计规范为标准，而不是设计手册或教材。2.正文字体大小/行距不规范、图表无编号和名称、报告正文图表引用不规范等问题作业样本数量大大减少，说明学生在报告撰写规范方面的能力有了很大提高。3.缺少团队成员信息的作业样本从6降低到1，说明学生的团队意识已初步形成。但是由于第二次大作业所涉及的建筑房间比较多，设计任务比较大，有一个3人团队提交的资料，内容由三部分拼凑而成，每一部分都是一个完整的设计计算过程。这说明还有部分学生没有理解团队合作的概念，把整体任务分为三个单独的部分独自完成，没有进行有效的讨论、沟通和合作，没能有效培养团队能力。

（四）团队专题汇报

团队专题汇报这个环节主要是培养学生的核心能力5和核心能力7，即团队合作能力和了解通风与空调系统新技术、自主学习的能力。学生可3～4人组团，根据专题，查找一定量的中英文学术论文和中文硕博论文，搜集资料、整理资料、制作PPT并进行汇报。汇报的学生由教师在团队中随机选取或团队成员商量自定。每次专题汇报的成绩控制在30分左右，其中报内容25分，汇报过程表现5分。教师和其他小组学生对每组的专题汇报进行两部分评分，教师和学生评分分别按60%和40%的权重计算。团队内部成员可以根据各自工作量确定每个人的贡献率，乘以团队成绩作为个人成绩。如果团队成员在专题实施过程中讨论充分，也可以用团队成绩作为每个成员的个人成绩。汇报过程表现成绩不计入团队成绩，但是会计入汇报学生的平时表现成绩。这样有助于激励部分学生积极主动上台汇报，培养和锻炼自己的组织表达能力。

（五）课程实验

2018—2019学年课程的两个实验均设置为以学生为主的探究型实验。第一个是关于通风系统风量平衡调试的实验。指导教师给出通风系统平面图和实验任务要求，学生按5～6人一组的原则自由组队，根据通风系统的平面布置图和现场勘查，查找规范和其他资料，研究风口风量调整的原理，制订实验操作方法、实验步骤和所需要的仪器设备。这次实验，学生的观念还没有转变过来，初期几乎所有的小组都向指导教师索取实验指导书，否则无从下手。鉴于此，指导教师对各个团队的小组长进行了培训指导，引导学生从实验任务所需要解决的问题开始，反向设计，如风口的风量的测试原理和方法，需要什么仪器，通风系统有多个风口，如何进行调试等。经过了一个较为漫长的过程，学生圆满完成了这次实验任务。学生的反馈是，他们的知识面得到了扩展，解决问题的能力得到了提高。

第二个是关于室内气流分布方面的实验。任务是对某室内气流分布进行测试、传统气流分布公式计算以及CFD模拟，对结果进行对比分析。室内气流分布测试，需要测量哪些参数，按什么规则布置测量点，如何读数测量等，采用哪种CFD软件进行模拟，如何建模等，这些都需要小组讨论来确定的内容。虽然没有专门的课程讲授CFD模拟软件，但是学生通过自学，都能很好地完成了任务，当然也有可能是小组之间相互学习、相互帮忙。但这也反映出学生的自学能力很强，相互沟通协作的能力也不错。

三、课程考核提高过程成绩所占权重，体现核心能力培养成效

2017—2018学年，建环专业没进行IEET工程教育认证，通风与空调工程的课程考核成绩由两部分组成，平时成绩（30%）和期末成绩（70%），平时成绩由四部分（平时作业、实验考核、课堂表现、考勤）组成。可以看出，课程考核基本以学生掌握知识为主，不能满足成果导向教育理念的要求。

2018年11月，建环专业启动IEET工程教育认证， 2018—2019学年第二学期，通风与空调工程课程考核初步尝试采用多元化考核模式[6]，课程考核成绩由两部分组成，即过程考核成绩（30%）+期末考核成绩（70%）。过程考核成绩根据教学环节细分为七部分：考勤、课堂表现、课堂小测试、个人作业、团队案例作业、团队专题汇、实验。相对之前的考核方式，后者增加了对学生核心能力培养成效的考核。但是核心能力与知识能力的考核没有区分，导致根据课程考核成绩无法对课程支撑的四项核心能力进行定量评价。课程问题调查也是定性从学生角度了解核心能力的培养情况，但是由于学生反馈的信息具有一定的主观性，其可信度不高。

2019—2020学年，通风与空调工程对学生核心能力的达成度进行定量评价实践。具体实施步骤有两个方面：一是调整过程考核成绩的比重，由30%调整至40%～50%;二是过程考核各环节的成绩按课程支撑的四种核心能力进行分解[6]，确定各自所占的权重。比如团队案例作业满分为A，根据表4，团队案例作业是对核心能力3、核心能力4和核心能力5的培养，设置其权重分别为x3、x4和x5，并满足x3+x4+x5=1。则三种核心能力的标准成绩分别为Ax3、Ax4和Ax5。作业评定时应分别对三种核心能力进行打分。

四、 改革实践成效及思考

在OBE理念下，文章對通风与空调工程课程教学进行了改革实践，实现从以知识传授为主向以学生能力培养为主的转变，培养学生执行通风与空调相关工程实务所需的技术、技巧及使用现代工具的能力、设计通风与空调系统的能力、有效沟通和团队合作能力，以及了解通风与空调工程技术对环境、社会的影响和持续学习的习惯与能力。

课程改革是一个需要持续不断完善的过程。通风与空调工程课程教学需要进一步改革，要根据新时代下多元化的学习环境，引入智能移动端学习环节。减少长时间的授课过程，把授课内容分解为若干相对独立的知识点，制作成微课，以学生更喜欢的图像、视频等形式呈现，供学生充分利用碎片化时间学习[7]。学习过程遇到的问题要首先以学生团队的形式讨论解决，其次才考虑集中全体学生讨论解决。开发网络资源，比如在线开放课程，突破时间和空间的限制，让学生可以共享网络资源，实现师生之间、学生之间的实时交流。课堂教学应避免把过多的时间用来讲解探讨某个知识点，应该花时间与学生一起梳理各知识点之间的关系，使其形成一个有机系统。这样不但有助于提高学生学习的效率，也有助于培养学生的能力。

[ 参 考 文 献 ]

[1] Spady W G. Choosing Outcomes of Significance[J].Educational Leadership，1994（6）：18-22.

[2] 丁玉红.我国成果导向教育研究综述[J].兰州教育学院学报，2018（3）：133-134，137.

[3] 申天恩，申丽然.成果导向教育理念中的学习成果界定、测量与评估：美国的探索和实践[J].高教探索，2018（12）：49-54，85.

[4] 江燕涛，赵仕琦，杨艺.IEET工程认证下建环专业课程体系和教学评价的探讨[J].制冷，2018（3）：71-77.

[5] 赵洪梅.基于成果导向教育的工程教育教学改革[D].大连：大连理工大学，2016.

[6] 夏才安，许四法.基于成果导向教育的工程课程教学优化：以《工程项目策划与管理》为例[J].浙江工业大学学报（社会科学版），2018（4）：463-466.

[7] 边心田，陈贵宾.成果导向教育（OBE）理念下的应用光学课程改革[J].高教学刊，2019（7）：113-115.

[收稿时间]2020-07-30

[基金项目]广东海洋大学2019年度教育教学改革项目——成果导向教育理念指导下的《通风与空调工程》教学改革研究;广东海洋大学2019年度专业核心课培育项目——通风与空调工程（571119084）。

[作者简介]杨宏军（1979—），男，陕西人，讲师，博士研究生，研究方向：OBE理念指导下课程教学改革实践。

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