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摘 要：基于工程教育专业认证的核心理念——“以产出为导向”，筛选了能够满足安全工程专业需求的流体力学教学内容并明确了课程目标及其支撑的毕业要求指标点。本文提出了改革传统课堂教学模式，引入工程案例并组织开设了讨论课，构建了多环节全过程监控的课程考核与评价机制，以全面分析课程目标达成情况，准确反映教学薄弱环节，开展课程的持续改进。
关键词：专业认证；OBE 理念；教学模式；课程目标；考核与评价
本文引用格式： 王昊 , 等 . 基于 OBE 理念的安全工程专业流体力学课程教学模式改革与实践 [J]. 教育现代化 ,2020,7(32):66-68.
Reform and practice of fluid mechanics teaching mode of safety engineering specialty based on Obe concept
WANG Hao, SA Zhan-you, WANG Yu-hua, Lu Shou-qing, MA Chi-xiang
(School of Mechanical & Automotive Engineering, Qingdao university of Technology, Qingdao Shandong)
Abstract: The core concept of “output oriented”, which is based on professional certification, selects the teaching contents of fluid mechanics that can meet the needs of safety engineering specialty, and defines the course objectives and the graduation requirements index points supported by them. This paper puts forward the reform of traditional classroom teaching mode,introduces engineering cases, organizes and sets up discussion courses, and constructs a course assessment and evaluation mechanism of multi link and whole process monitoring to comprehensively analyze the achievement of course objectives, accurately reflect the weak links in teaching, and carry out continuous improvement of courses.
Key words: Professional certification; OBE concept; Teaching mode; Curriculum objectives; Assessment and evaluation
一 引言
工程教育主要目的是培养学生获得相应能力， 而课程教学则是指导和帮助学生完成学习从而支撑学生达到本科阶段的毕业要求。工程教育专业认证的核心理念之一是“以产出为导向（Outcomes-based Education，简写 OBE）”，这就要求每一门课程都应当支撑具体的毕业要求指标点，教师则需要将相应指标点所要求的理论知识与能力培养落实到日常教学中 [1]。因此，课程教学模式的改革与实践势在必行。
流体力学是安全工程专业重要的专业基础课， 通过课程教学使学生全面掌握相关理论知识与研究方法，帮助学生构建流体力学基础知识体系，培养学生利用理论知识初步解决复杂安全工程问题的能力。流体力学课程概念抽象、公式复杂、难于掌握， 国内高校教学工作者对课程内容与教学方法开展了一系列探索和改革。如西南石油大学的申洁等提出了由任务驱动、案例解析、引导讲授、自学自测等教学模式构成的混合教学方法 [2]。辽宁工程技术大学的吴迪等以工程实例为导向，引导学生结合工程背景理解理论知识 [3]。中国矿业大学的闫小康等通过建设案例资源库，探讨了案例教学的实施过程 [4]。上述成果为教学模式的改革与实践提供了借鉴，然而，针对安全工程专业的流体力学教学，仍存在以下方面亟需改进和完善：（1）课程内容设置未能有效契合安全工程专业特色；（2）教学方法以课堂讲授为主，学生学习过程复杂晦涩；（3）课程内容偏重一般数理公式，忽视了学生理解和应用能力的培养。为此， 笔者根据我校安全工程专业特色以及工程教育专业认证的核心理念，围绕学生毕业目标达成这一核心任务，对流体力学课程教学模式进行改革与实践。
二 基于专业特色的课程内容及课程目标构建
青岛理工大学安全工程专业定位是培养应用型人才，因此，流体力学课程内容的构建应当从专业需求出发，使学生经过课程学习为今后从事安全工程领域相关的流体应用与研究奠定基础。我校安全工程专业以土木建筑安全和工业安全为特色，教材选用了高校土木工程专业指导委员会规划推荐教材，由刘鹤年，刘京主编，中国建筑工业出版社出版的《流体力学》（第三版）。该教材的教学内容适用于 40~50 学时的教学，本专业流体力学课程理论教学分配 28 学时、实验教学分配 4 学时，需要对理论教学内容进行优化调整，以突出与专业需求相关的重点知识。根据专业特色，笔者选取了流体静力学、流体运动学、流体动力学基础作为重点教学内容。考虑到对于许多复杂安全工程问题，求解基本方程在数学上存在困难，需要应用定性的理论分析和实验方法进行研究，故将量纲分析和相似原理纳入教学内容之中；此外，工业生产涉及到普遍的液、气储运与流动现象，将流动阻力和水头损失、孔口与管嘴出流也划入教学范围内，作为理论知识的扩充内容。调整后的教学内容重点突出、结构清晰，能够以安全工程专业需求为根本，培养学生运用理论知识解决工程问题的能力。
基于流体力学教学内容知识架构，结合工程教育专业认证的核心理念，进一步提取课程教学目标如下：
课程目标 1：掌握流体定义及其物理性质，能够运用流体静力学、流体运动学、流体动力学理论求解不同类型流体运动状态及流动参数，明确常用流体力学方法的特点和适用范围，能够运用上述理论针对生活及工程实际中的流体现象给予合理的理论分析。
课程目标 2：掌握量纲概念与常用的量纲分析方法，能够正确运用一种或数种相似原理进行实验模型设计，明确层流与紊流、流动阻力、水头损失、管嘴及孔口出流概念与分类，学会运用上述理论方法进行生活或工程实践中的应用计算分析。
课程目标 3：掌握静水压强、文丘里、水流流态、沿程水头损失实验等测定方法及力学现象，获得实验设计和实验技能的基本训练，培养正确地分析和解释实验数据、实验现象的能力。
三 基于课程教学目标的毕业要求指标点分配与教学模式改革
为实现教学“产出”的定量评价，必须明确课程教学目标与毕业要求指标点之间的对应关系，从而掌握流体力学课程应当承担的“ 产出”任务 [5]。我校安全工程专业根据培养目标及办学特色，将 12个毕业要求进一步分解为 30 个指标点。在此基础上， 根据流体力学课程性质、课程特点以及课程教学内容，经综合评定后确定了流体力学课程目标所支撑的毕业要求指标点，如表 1 所示。
教学过程意味着教与学应相互依托、相互支撑， 这一过程的每一个环节都将对教学效果产生直接影响。现阶段，流体力学主要以课堂理论教学为主，实验教学为辅，通过课后作业等形式巩固学生对于基础知识的掌握 [6,7]。但传统的课堂教学模式较为单调枯燥，无法充分调动学生听课积极性，知识传授效率较低，同时缺乏对学生解决实际问题能力的培养。在传统课堂教学中引入工程案例，通过案例解读使学生理解该部分理论内容学习的目的和意义，引申出思考问题激发学生的学习兴趣，并在讲授过程中引导学生利用已知的流体力学知识解决这一问题，培养学生运用理论知识解决实际工程问题的能力。
在流体力学理论内容授课全部完成后，为加深学生对所学知识的理解和应用，组织开展课内2 学时、
课外 2 学时的讨论课，组织形式如下：学生自行组成讨论小组，自主选择工程案例或日常生活中的流体力学现象，通过组内成员协作动手设计、开展实验、查阅文献等方式，对其中所蕴含的流体力学原理进行分析，并以小组为单位制作 PPT 在课堂上进行汇报与讨论（如图 1）。课后每位同学均需撰写讨论报告，对课堂讨论的流体力学知识进行全面总结并阐明自己的体会与思考。通过这种方式能够显著提高教学效果，使学生利用理论知识解决生活和工程实际问题，更全面的理解流体力学的内涵，提高学生自主学习、语言表达和撰写报告的能力，同时能够显著增强学生的团队合作精神和创新意识。
四 基于多环节全过程监控的课程考核与评价机制构建
学生的学习积极性与课程教学质量在一定程度上受课程考核机制的影响，现有的以期末考试成绩作为唯一评价标准的考核形式往往容易使学生产生临时抱佛脚的侥幸心理 [8]。为了有效地达成课程目标、高质量地把控各教学环节，笔者构建了多环节全过程监控的课程考核机制。考核内容包括平时考核和期末考核，其中，平时考核包括平时表现、课后作业完成情况、讨论课成绩、实验课成绩；期末考核采取闭卷笔试形式。总评成绩满分 100 分，各考核环节成绩以百分计，所占分值比例及考核内容如表 2 所示。
在此基础上，进一步构建课程评价机制：以各课程目标为评价对象，以课程的各考核环节、学生调查问卷等为评价依据，基于各考核环节对课程目标的支撑关系及权重赋值，通过计算得到课程目标达成情况评价结果，并形成课程分析报告。课程评价机制包括直接评价法（成绩分析法）和间接评价法。
直接评价数据来源于上述各考核环节成绩，各课程目标达成度计算方法如下：
课程目标达成度 =（考核环节 1 权重 × 实际平均分 + 考核环节 2 权重 × 实际平均分 +……）/（考核环节 1 权重 ×100 分 + 考核环节 2 权重 ×100 分 +……）
间接评价则是在课程学习全部完结后，面向所有修学该课程的学生发放“流体力学课程目标达成情况调查表”，开展学生对课程目标的达成情况评价。在调查问卷中，对应于每个课程目标的评价均为“完全达成、达成、基本达成、基本不达成、完全不达成” 五个等级， 分别对应于“95、85、75、65、55” 五个分值。调查结束后，对收到的所有调查问卷进行量化的统计计算，求取各等级结果之和的加权平均值得到全体学生对各个课程目标达成情况的评价值。
根据直接评价法和间接评价法的评价结果，针对每一条课程目标的达成情况进行全面分析，总结经验教训并提出持续改进的意见与建议，形成课程分析报告。根据评价结果，强化部分环节的质量监控和过程管理、完善补充支撑课程内容、进一步改进教学模式，实现课程教学的持续改进。
五 结语
基于工程教育专业认证 OBE 理念，对安全工程流体力学课程教学模式进行了改革和应用。结合安全工程专业特色，构建了逻辑清晰、重点突出的流体力学教学知识架构，提炼了符合专业认证核心理念的课程教学目标，分配了相应课程目标所支撑的毕业要求指标点 [9]。以产出为导向，在传统课堂教学中引入工程案例并组织开设讨论课，在此基础上构建了多环节全过程监控的课程考核与评价机制，针对课程目标达成情况进行全面分析，总结经验教训并持续改进。
参考文献
[1]康建宏 . 安全工程特色流体力学课程的案例教学改革与实践[J]. 高教学刊 ,2019(01):138-140.
[2]申洁，陈小榆，肖东，等 . 混合教学模式在工程流体力学课程教学中的探索与实践 [J]. 西部素质教育，2018（7）：160-161.
[3]吴迪，宋维源，孙可明 . 以工程实例为导向的流体力学教学模式改革初探 [J]. 科教导刊，2017（15）：93-94.
[4]闫小康，王利军 . 化工高等流体力学案例教学研究 [J]. 广州化工，2017，45（21）:195-197.
[5]邓立君 . 工程教育认证视角下流体力学教学改革若干问题的探讨 [J]. 课程教育研究 ,2019(41):239.
[6]刘海涛 . 面向工程教育专业认证的车辆工程流体力学课程教学改革与实践 [J]. 中国现代教育装备 ,2019(03):32-34.
[7]张土乔 , 张燕 , 邵煜 , 等 . 问题和工程案例为导向的工程流体力学课堂教学改革 [J]. 教育教学论坛 ,2019(33):105-107.
[8]毛明明 . 新旧动能转换背景下工程流体力学的教学改革 [J]. 科技经济导刊 ,2019,27(28):162.
[9]杨洪刚 . 面向工程教育专业认证的《汽车 CAD/CAE》教学改革实践 [J]. 教育现代化 ,2019,6(18):56-57,88.
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