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新工科下建筑热源热网课程设计改革

时间:2022-11-24 10:31:31   阅读:0

摘要:新工科建设对人才的培养理念和教学模式提出了新的挑战。该文分析了“建筑热源热网课程设计”课程现状和存在的问题,以OBE理念为导向,通过对成果导向的课程目标、学生中心的知行合一教育理念、基于学习效率的混合教学模式、可持续改进的能力评价体系和新工科背景下的师资建设进行改革探索,进一步提高了课程的应用型人才培养质量,可为新工科背景下的建筑课程改革设计提供一定参考。

关键词:新工科;OBE;课程设计;教学改革

1新工科和OBE教育理念

为迎接第四次工业革命的竞争,我国提出了驱动式发展,“工业2025”“一带一路”等部级发展战略[1]。为适应国际竞争和国家战略发展需要,2017年,教育部主持召开了新工科建设会议,“复旦共识”“天大行动”“北京指南”,奏响了新工科建设的三部曲。新工科的内涵是以应对变化、塑造未来为指引,以继承与创新、交叉与融合、协同与共享为主要途径,实现从学科导向转为以产业需求为导向,培养未来多元、创新的德才兼备的工程人才。1981年,Spady教授首先提出OBE教育理念,并在美国等西方国家教育界得到极大的追捧,该理念被《华盛顿协议》全盘接受,成为国际工程教育认证的核心指导思想。2016年6月,我国加入《华盛顿协议》[2],标志着我国的工程教育与国际社会实质等效,开启了运用OBE教育理念推动我国工程教育发展的新纪元。OBE教育理念的核心为“成果导向、学生中心、持续改进”。

2热源热网课程设计教学现状

建环专业“建筑热源热网课程设计”,经过持续的课程建设,教学质量明显提高,但仍然存在着一定的不适应之处。(1)学习热情与高校本科教学要求不适应。“学生是主体、教师为主导”的教与学关系没有得到充分认知,一段时间以来,教学改革只重视“教”的改革,而忽略了“学”的改革,只强调“教的态度”而忽视了“学的态度”。课程设计中出现了少数同学主动学、多数同学跟着学、个别同学放弃学的消极学习现象,学习热情不能适应新工科建设要求。(2)学习方式与能力培养目标不适应。记忆、理解和应用是低阶认知,分析、解决和创新是高阶认知,低阶的教学方式只能培养低阶的能力。目前,课程仍然存在“教师讲学生听”“工程案例的机械模仿”等低阶教学方式,重点培养记忆、模仿的低阶能力,与分析、解决和创新的高阶能力培养目标不适应。(3)教学模式与提高学习效率的要求不适应。教学模式单一,“填鸭式”“车厢式”教学痕迹明显,缺乏以学生为中心的个性化教育理念。课程设计仍然延续三中心教学模式,即以课堂为中心、教师讲为中心、学生做为中心。每个课程设计小组学生人数多,无法开展有效的讨论式教学,设计成果点评也很难照顾到每位同学。学生闭门造车式学习,缺乏实际工程的直观认识,既影响学生的学习热情,也影响学生的学习效率。(4)质量评价与能力目标不适应。课程的教学质量评价内容片面、方式单一,一般仅通过设计成果(设计图纸和设计计算书)进行成绩评定,只能评价学生设计的难度、工作量、规范性及正确性等,不能评价分析问题的能力、语言表达能力、团队协作能力、创新意识等。另外,评价内容错位,课程目标是培养分析、解决复杂工程问题的高阶能力,但考核的却是基础知识的记忆与理解的低阶能力。因此,造成质量评价不能真实反应能力水平,分数高低与能力水平缺乏准确关联,甚至出现高分低能的情况。(5)教师队伍建设与新工科理念不适应。教师缺乏对新工科建设和OBE教育理念的深刻理解,在教学中只能“形似”不能“神似”。教师投入教学的精力不足、热情不高,教学工作成了“良心活”。青年教师尽管学历水平较高,但工程经历欠缺,工程能力不足,不能适应课程设计指导工作。

3“建筑热源热网课程设计”教学改革与实践

3.1以成果为导向,聚焦课程目标

成果导向是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果[3]。“成果”是指课程的顶峰成果,是可定性和定量测量的课程目标能力结构框架。教师必须清楚地阐述并致力于在教学中达成最终的学习成果,并将学生的学习目标也清楚地聚焦到这些学习成果上。基于OBE教育理念的基本原则———成果导向,利用鲜明的课程目标推动教学设计和教学活动的开展:①教学设计目标清楚,可以协助教师制定本课程学生学习最终成果的学习蓝图;②教学实施目标清晰,教师可根据蓝图结合具体的教学情境,并应用团队协作的方式开展教学活动,帮助学生学习;③教学评价目标准确,教学评价与学习蓝图呼应,以能力为导向,采用多元化评价;④学生学习目标明确,学生的学习以充分展示课程最终成果为出发点,从第一次课直至最后,以达成学习的最终成果为目标,学生与老师共同分享每一时刻。聚焦“建筑热源热网课程设计”的最终学习成果,制定课程目标如下:目标一,提升工程设计能力,如建筑热源工艺流程设计、工程图绘制、水力计算、说明书撰写;目标二,提高分析问题的能力,通过技术、经济分析,兼顾健康、安全、法律、文化,论证可行的设计方案;目标三,提升工具使用能力,如CAD、BIM、WORD、EX-CEL等现代化技术工具使用能力;目标四,培养工程素质,如理解工程设计对环境、社会和可持续发展的影响,以及工程师的社会责任;目标五,培养团队协作精神,如沟通、交流和团队协作;目标六,培养创新精神,鼓励学有余力的同学运用BIM软件完成设计,培养卓越的实践型工程人才。

3.2以学生为中心,践行知行合一理念

“‘以学生为中心’的教学的关键是想学,教学的本质是会学,教学的目的是学会。”[4]教师要有高效的意识,调动学生的积极性。确立清晰可达的目标是激发学习热情的有效手段,课程设计中,既要在设计之初明确课程终极目标,又要在各个节点阐明分阶段目标。目标明确、难易适中、可实施、可评价,有利于调动学生对知识探索的积极性。教学的本质是会学,在于知识积累、能力发展和素质提高三者同步螺旋上升,强调知识、能力和素质相互促进。学是思的基础,思是学的深化。在“建筑热源热网课程设计”中充分体现学生的主体地位,开展案例式教学、讨论式学习和启发式教学。启发应把握好度,通过方案论证、工艺设计、可行性分析等教学活动,引导学生在学中思、思中做,做到学思结合,践行知行合一。“学会”是结果。“学会”不是教师“教了什么”,而是学生“会做什么”。“学会”不是记住多少知识,而是用所学理论去分析、解决工程问题,并提出可行的具体方案,同时,在这个过程中掌握解决问题的方法,树立“从无到有”的信心。在新工科和OBE教育理念引领下,“建筑热源热网课程设计”的首要任务是发展建筑热源热网设计能力和设计方法的学习平台,通过设计实践将工程能力内化为工程素质,重视工程素养的提高。在工程方案技术可行性论证中,兼顾社会效益、环境效益、经济效益、工程伦理和可持续发展,同时,加强沟通交流、团队协作和领导能力等人文素养的锻炼,培养德才兼修的工程人才。

3.3基于学习效率,构建混合教学模式

“建筑热源热网设计”是工程能力培养的实践平台之一,课程教学团队以工程图纸和工程现场创造工程情景,开展直观感性教学;融合现代网络课堂与传统现实课堂,开展线上线下互动教学;结合集中精讲与分组讨论,开展讲与练互补教学。混合教学模式有利于调动学生的积极性,提高学生工程能力,兼顾了“以老带新”的青年教师培养。(1)工程图纸和工程现场的情景教学模式。教学模式情景介入的时机至关重要,介入过早,学生会形成先入为主的思维定式,不利于想象力开发和工程能力的培养;介入过晚,“闭门造车”式学习会使学生无所适从,打击学习热情。设计中采取三步介入:①学生提交第一稿设计方案,教师点评后提供与之相似的实际工程图纸,结合方案进行比较讨论学习;②学生提交第二稿设计方案,教师点评后,安排热源厂实习基地现场学习,理论与实际相结合;③学生提交终稿设计方案后,结合工程图纸,在教师帮助下,以学生为主体自由讨论,进行方案优化。(2)线上线下互动教学模式。在利用课堂教学主战场的基础上,充分开展现代网络平台教学,拓展师生之间、同学之间和校内外之间互动的时空范围,有利于教学水平的提高。①线上图纸评阅。运用互联网会议平台评阅图纸,保证小组成员同时参与评阅、分析与讨论,避免重复犯同样错误,同时从优秀成果中得到启发,提高教与学的效率;②线上校外专家指导。运用优秀的社会资源,课程组邀请行业资深人士,结合建筑热源热网设计的专题报告,保障学生课程设计的先进性和可行性。(3)集中精讲与分组讨论互补教学模式。通过建立团队辅导教学模式,3名教师组成一个团队,辅导30名学生,其中主讲教师1名。集中精讲,主讲教师负责关键环节集中讲课,团队教师和学生均参加,主讲教师具有丰富的工程经历和教学经验,保证了教学效果,同时兼顾了青年教师的工程能力培养;分组讨论,每位老师负责辅导10名学生,采用讨论式学习形式,讨论中可兼顾每位学生的学习状况,开展有效的讨论式学习。混合式教学模式对教师的要求更高,为避免“教改热热闹闹,课堂冷冷清清”,课程组实行统一备课制度,制定详细的计划和合理的教学模式,并对每个节点的学习瓶颈问题做出基本预判,提高学习的质量与效率。

4建立可持续改进的能力评价体系

基于OBE理念的教育过程,就是一个以成果为导向的持续改进的过程,持续改进的前提是质量评价,质量评价的关键是评价内容和评价方式。评价内容能体现目标要求的学生能力;评价方式有助于评价,促进可持续改进,并与能力目标有效关联。基于以上分析结果建立基于诊断与改进功能的能力评价体系,设计考核目标与考核方式矩阵(表1),明确评价内容与评价方式。评价内容应准确反映学生课程教学活动达成的高阶能力。美国著名心理学家、教育家布鲁姆(Bloom)提出的认知层次理论[5],将认知分成六个等级,即记忆、理解、应用、分析、评价和创新,并指出前三个为低阶认知,后三个为高阶认知,低阶认知对应低阶能力,高阶认知对应高阶能力。新工科建设和OBE教育理念的能力培养是指高阶能力,因此,课程评价内容应是学生通过努力达成的分析、解决和创新的高阶能力。评价方式采用了过程考核、成果评阅和设计答辩,目的都聚焦于持续改进。过程评价关注能力形成过程,在教学活动的各个环节适时进行多元化评价,促进对学习效果的及时诊断与改进,学习成果向课程目标迈进;成果评阅和设计答辩关注课程成果,并客观反应学生的能力与素质,评价结果应用于对课程目标达成情况的诊断,促进新一轮教学的设计与改进。

5新工科背景下的教师队伍建设

(1)加强教师队伍的理论建设。以卓越工程师(2.0版)为抓手,深入贯彻新工科的“引领性、融合性、创新性和实践性”基本思想,以专业认证为当前任务,着重落实OBE的“成果导向、学生中心、持续改进”教育理念,以一流专业、一流课程建设为契机,全面提升教师的教育理论水平。(2)提升培养学生的职业热情。教学不应该是“良心活”,教师要有使命感,要有担当,改变主要应从政策入手,把教学质量、数量与个人经济收入、成长的“不相关”、“弱相关”变成“强相关”。(3)培养双师型教师队伍[6]。新入职的青年教师虽然学历高,但没有工程经验,而没有工程能力的老师是难以培养出有工程能力的学生的。课程组采取两种模式提高新教师的工程设计水平,一是以老带新的团队协作指导课程设计模式,二是校内教师与校外工程师双向交流模式。充分发扬“传、帮、带”的团队协同发展精神,工程经验丰富的资深教师组织课程设计辅导团队,以老带新培养实践型青年教师队伍,有计划地输送新教师到一线工程设计岗位锻炼,同时,邀请知名设计专家线上和/或线下面向师生做专题讲座。

6结语

在新工科教育改革的背景下,应探索新的教育范式,培养卓越的应用型创新人才。本文以OBE教育理念为指导,探讨了影响“建筑热源热网课程设计”培养目标的关键要素。以培养能力为立足点,在课程目标、教学理念、教学模式、评价体系和师资建设等方面进行了探索。以成果为导向,建立了聚焦发展学生能力的课程目标,提高了教学设计、教学实施、教学评价的针对性,激发了学生的学习兴趣;以学生为中心探究学习的本质与规律,从“想学、会学、学会”全过程发力,践行知行合一理念;基于情景教学、线上线下互动、精讲与讨论互补构建了混合教学模式,提高了学习的效率;基于可持续改进理念,建立了能力评价体系,促进了对学习效果的诊断与改进;探索了提升教师教育理论水平、职业热情和工程能力的有效途径,提升了教师队伍的素质。通过课程改革,学生的工程设计能力获得明显的提高。

参考文献:

[1]顾佩华.新工科与新范式:实践探索和思考[J].高等工程教育研究,2020(4):1-19.

[2]李志义.对毕业要求及其制定的再认识———工程教育专业认证视角[J].高等工程教育研究,2020(5):1-10.

[3]王永泉,胡改玲,段玉岗,等.产出导向的课程教学:设计、实施与评价[J].高等工程教育研究,2019(3):62-68+75.

[4]姜晓坤,朱泓,李志义.新工科人才培养新模式[J].高教发展与评估,2018(2):17-24.

[5]李志义.中国工程教育专业认证的“最后一公里”[J].高教发展与评估,2020(3):1-13.

[6]洪恩强,高颖仪.面向新工科的教师专业素质结构探索[J].南昌工程学院学报,2018(5):85-89.

作者:齐俊峰 齐子姝 蒋迪 林英姿 单位:吉林建筑大学 市政与环境工程学院

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