建筑熱源熱網(wǎng)課程設(shè)計(jì)改革探究
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1新工科和OBE教育理念
為迎接第四次工業(yè)革命的競爭，我國提出了驅(qū)動(dòng)式發(fā)展，“工業(yè)2025”“一帶一路”等國家級發(fā)展戰(zhàn)略[1]。為適應(yīng)國際競爭和國家戰(zhàn)略發(fā)展需要，2017年，教育部主持召開了新工科建設(shè)會(huì)議，“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”，奏響了新工科建設(shè)的三部曲。新工科的內(nèi)涵是以應(yīng)對變化、塑造未來為指引，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)同與共享為主要途徑，實(shí)現(xiàn)從學(xué)科導(dǎo)向轉(zhuǎn)為以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)未來多元、創(chuàng)新的德才兼?zhèn)涞墓こ倘瞬拧?981年，Spady教授首先提出OBE教育理念，并在美國等西方國家教育界得到極大的追捧，該理念被《華盛頓協(xié)議》全盤接受，成為國際工程教育認(rèn)證的核心指導(dǎo)思想。2016年6月，我國加入《華盛頓協(xié)議》[2]，標(biāo)志著我國的工程教育與國際社會(huì)實(shí)質(zhì)等效，開啟了運(yùn)用OBE教育理念推動(dòng)我國工程教育發(fā)展的新紀(jì)元。OBE教育理念的核心為“成果導(dǎo)向、學(xué)生中心、持續(xù)改進(jìn)”。
2熱源熱網(wǎng)課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀
建環(huán)專業(yè)“建筑熱源熱網(wǎng)課程設(shè)計(jì)”，經(jīng)過持續(xù)的課程建設(shè)，教學(xué)質(zhì)量明顯提高，但仍然存在著一定的不適應(yīng)之處。（1）學(xué)習(xí)熱情與高校本科教學(xué)要求不適應(yīng)?！皩W(xué)生是主體、教師為主導(dǎo)”的教與學(xué)關(guān)系沒有得到充分認(rèn)知，一段時(shí)間以來，教學(xué)改革只重視“教”的改革，而忽略了“學(xué)”的改革，只強(qiáng)調(diào)“教的態(tài)度”而忽視了“學(xué)的態(tài)度”。課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了少數(shù)同學(xué)主動(dòng)學(xué)、多數(shù)同學(xué)跟著學(xué)、個(gè)別同學(xué)放棄學(xué)的消極學(xué)習(xí)現(xiàn)象，學(xué)習(xí)熱情不能適應(yīng)新工科建設(shè)要求。（2）學(xué)習(xí)方式與能力培養(yǎng)目標(biāo)不適應(yīng)。記憶、理解和應(yīng)用是低階認(rèn)知，分析、解決和創(chuàng)新是高階認(rèn)知，低階的教學(xué)方式只能培養(yǎng)低階的能力。目前，課程仍然存在“教師講學(xué)生聽”“工程案例的機(jī)械模仿”等低階教學(xué)方式，重點(diǎn)培養(yǎng)記憶、模仿的低階能力，與分析、解決和創(chuàng)新的高階能力培養(yǎng)目標(biāo)不適應(yīng)。（3）教學(xué)模式與提高學(xué)習(xí)效率的要求不適應(yīng)。教學(xué)模式單一，“填鴨式”“車廂式”教學(xué)痕跡明顯，缺乏以學(xué)生為中心的個(gè)性化教育理念。課程設(shè)計(jì)仍然延續(xù)三中心教學(xué)模式，即以課堂為中心、教師講為中心、學(xué)生做為中心。每個(gè)課程設(shè)計(jì)小組學(xué)生人數(shù)多，無法開展有效的討論式教學(xué)，設(shè)計(jì)成果點(diǎn)評也很難照顧到每位同學(xué)。學(xué)生閉門造車式學(xué)習(xí)，缺乏實(shí)際工程的直觀認(rèn)識(shí)，既影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。（4）質(zhì)量評價(jià)與能力目標(biāo)不適應(yīng)。課程的教學(xué)質(zhì)量評價(jià)內(nèi)容片面、方式單一，一般僅通過設(shè)計(jì)成果（設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)計(jì)算書）進(jìn)行成績評定，只能評價(jià)學(xué)生設(shè)計(jì)的難度、工作量、規(guī)范性及正確性等，不能評價(jià)分析問題的能力、語言表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新意識(shí)等。另外，評價(jià)內(nèi)容錯(cuò)位，課程目標(biāo)是培養(yǎng)分析、解決復(fù)雜工程問題的高階能力，但考核的卻是基礎(chǔ)知識(shí)的記憶與理解的低階能力。因此，造成質(zhì)量評價(jià)不能真實(shí)反應(yīng)能力水平，分?jǐn)?shù)高低與能力水平缺乏準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)，甚至出現(xiàn)高分低能的情況。（5）教師隊(duì)伍建設(shè)與新工科理念不適應(yīng)。教師缺乏對新工科建設(shè)和OBE教育理念的深刻理解，在教學(xué)中只能“形似”不能“神似”。教師投入教學(xué)的精力不足、熱情不高，教學(xué)工作成了“良心活”。青年教師盡管學(xué)歷水平較高，但工程經(jīng)歷欠缺，工程能力不足，不能適應(yīng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作。
3“建筑熱源熱網(wǎng)課程設(shè)計(jì)”教學(xué)改革與實(shí)踐
3.1以成果為導(dǎo)向，聚焦課程目標(biāo)
成果導(dǎo)向是指教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果[3]?！俺晒笔侵刚n程的頂峰成果，是可定性和定量測量的課程目標(biāo)能力結(jié)構(gòu)框架。教師必須清楚地闡述并致力于在教學(xué)中達(dá)成最終的學(xué)習(xí)成果，并將學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)也清楚地聚焦到這些學(xué)習(xí)成果上。基于OBE教育理念的基本原則———成果導(dǎo)向，利用鮮明的課程目標(biāo)推動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)活動(dòng)的開展：①教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)清楚，可以協(xié)助教師制定本課程學(xué)生學(xué)習(xí)最終成果的學(xué)習(xí)藍(lán)圖；②教學(xué)實(shí)施目標(biāo)清晰，教師可根據(jù)藍(lán)圖結(jié)合具體的教學(xué)情境，并應(yīng)用團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式開展教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)；③教學(xué)評價(jià)目標(biāo)準(zhǔn)確，教學(xué)評價(jià)與學(xué)習(xí)藍(lán)圖呼應(yīng)，以能力為導(dǎo)向，采用多元化評價(jià)；④學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，學(xué)生的學(xué)習(xí)以充分展示課程最終成果為出發(fā)點(diǎn)，從第一次課直至最后，以達(dá)成學(xué)習(xí)的最終成果為目標(biāo)，學(xué)生與老師共同分享每一時(shí)刻。聚焦“建筑熱源熱網(wǎng)課程設(shè)計(jì)”的最終學(xué)習(xí)成果，制定課程目標(biāo)如下：目標(biāo)一，提升工程設(shè)計(jì)能力，如建筑熱源工藝流程設(shè)計(jì)、工程圖繪制、水力計(jì)算、說明書撰寫；目標(biāo)二，提高分析問題的能力，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析，兼顧健康、安全、法律、文化，論證可行的設(shè)計(jì)方案；目標(biāo)三，提升工具使用能力，如CAD、BIM、WORD、EX-CEL等現(xiàn)代化技術(shù)工具使用能力；目標(biāo)四，培養(yǎng)工程素質(zhì)，如理解工程設(shè)計(jì)對環(huán)境、社會(huì)和可持續(xù)發(fā)展的影響，以及工程師的社會(huì)責(zé)任；目標(biāo)五，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，如溝通、交流和團(tuán)隊(duì)協(xié)作；目標(biāo)六，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，鼓勵(lì)學(xué)有余力的同學(xué)運(yùn)用BIM軟件完成設(shè)計(jì)，培養(yǎng)卓越的實(shí)踐型工程人才。
3.2以學(xué)生為中心，踐行知行合一理念
“‘以學(xué)生為中心’的教學(xué)的關(guān)鍵是想學(xué)，教學(xué)的本質(zhì)是會(huì)學(xué)，教學(xué)的目的是學(xué)會(huì)?！盵4]教師要有高效的意識(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。確立清晰可達(dá)的目標(biāo)是激發(fā)學(xué)習(xí)熱情的有效手段，課程設(shè)計(jì)中，既要在設(shè)計(jì)之初明確課程終極目標(biāo)，又要在各個(gè)節(jié)點(diǎn)闡明分階段目標(biāo)。目標(biāo)明確、難易適中、可實(shí)施、可評價(jià)，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生對知識(shí)探索的積極性。教學(xué)的本質(zhì)是會(huì)學(xué)，在于知識(shí)積累、能力發(fā)展和素質(zhì)提高三者同步螺旋上升，強(qiáng)調(diào)知識(shí)、能力和素質(zhì)相互促進(jìn)。學(xué)是思的基礎(chǔ)，思是學(xué)的深化。在“建筑熱源熱網(wǎng)課程設(shè)計(jì)”中充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，開展案例式教學(xué)、討論式學(xué)習(xí)和啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)應(yīng)把握好度，通過方案論證、工藝設(shè)計(jì)、可行性分析等教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)中思、思中做，做到學(xué)思結(jié)合，踐行知行合一?！皩W(xué)會(huì)”是結(jié)果?！皩W(xué)會(huì)”不是教師“教了什么”，而是學(xué)生“會(huì)做什么”。“學(xué)會(huì)”不是記住多少知識(shí)，而是用所學(xué)理論去分析、解決工程問題，并提出可行的具體方案，同時(shí)，在這個(gè)過程中掌握解決問題的方法，樹立“從無到有”的信心。在新工科和OBE教育理念引領(lǐng)下，“建筑熱源熱網(wǎng)課程設(shè)計(jì)”的首要任務(wù)是發(fā)展建筑熱源熱網(wǎng)設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)方法的學(xué)習(xí)平臺(tái)，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐將工程能力內(nèi)化為工程素質(zhì)，重視工程素養(yǎng)的提高。在工程方案技術(shù)可行性論證中，兼顧社會(huì)效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、工程倫理和可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)，加強(qiáng)溝通交流、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和領(lǐng)導(dǎo)能力等人文素養(yǎng)的鍛煉，培養(yǎng)德才兼修的工程人才。
3.3基于學(xué)習(xí)效率，構(gòu)建混合教學(xué)模式
“建筑熱源熱網(wǎng)設(shè)計(jì)”是工程能力培養(yǎng)的實(shí)踐平臺(tái)之一，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)以工程圖紙和工程現(xiàn)場創(chuàng)造工程情景，開展直觀感性教學(xué)；融合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)課堂與傳統(tǒng)現(xiàn)實(shí)課堂，開展線上線下互動(dòng)教學(xué)；結(jié)合集中精講與分組討論，開展講與練互補(bǔ)教學(xué)。混合教學(xué)模式有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高學(xué)生工程能力，兼顧了“以老帶新”的青年教師培養(yǎng)。（1）工程圖紙和工程現(xiàn)場的情景教學(xué)模式。教學(xué)模式情景介入的時(shí)機(jī)至關(guān)重要，介入過早，學(xué)生會(huì)形成先入為主的思維定式，不利于想象力開發(fā)和工程能力的培養(yǎng)；介入過晚，“閉門造車”式學(xué)習(xí)會(huì)使學(xué)生無所適從，打擊學(xué)習(xí)熱情。設(shè)計(jì)中采取三步介入：①學(xué)生提交第一稿設(shè)計(jì)方案，教師點(diǎn)評后提供與之相似的實(shí)際工程圖紙，結(jié)合方案進(jìn)行比較討論學(xué)習(xí)；②學(xué)生提交第二稿設(shè)計(jì)方案，教師點(diǎn)評后，安排熱源廠實(shí)習(xí)基地現(xiàn)場學(xué)習(xí)，理論與實(shí)際相結(jié)合；③學(xué)生提交終稿設(shè)計(jì)方案后，結(jié)合工程圖紙，在教師幫助下，以學(xué)生為主體自由討論，進(jìn)行方案優(yōu)化。（2）線上線下互動(dòng)教學(xué)模式。在利用課堂教學(xué)主戰(zhàn)場的基礎(chǔ)上，充分開展現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)，拓展師生之間、同學(xué)之間和校內(nèi)外之間互動(dòng)的時(shí)空范圍，有利于教學(xué)水平的提高。①線上圖紙?jiān)u城市與建筑City&Architecture閱。運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)會(huì)議平臺(tái)評閱圖紙，保證小組成員同時(shí)參與評閱、表1考核目標(biāo)與考核方式矩陣分析與討論，避免重復(fù)犯同樣錯(cuò)誤，同時(shí)從優(yōu)秀成果中得到啟發(fā)，提高教與學(xué)的效率；②線上校外專家指導(dǎo)。運(yùn)用優(yōu)秀的社會(huì)資源，課程組邀請行業(yè)資深人士，結(jié)合建筑熱源熱網(wǎng)設(shè)計(jì)的專題報(bào)告，保障學(xué)生課程設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和可行性。（3）集中精講與分組討論互補(bǔ)教學(xué)模式。通過建立團(tuán)隊(duì)輔導(dǎo)教學(xué)模式，3名教師組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，輔導(dǎo)30名學(xué)生，其中主講教師1名。集中精講，主講教師負(fù)責(zé)關(guān)鍵環(huán)節(jié)集中講課，團(tuán)隊(duì)教師和學(xué)生均參加，主講教師具有豐富的工程經(jīng)歷和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，保證了教學(xué)效果，同時(shí)兼顧了青年教師的工程能力培養(yǎng)；分組討論，每位老師負(fù)責(zé)輔導(dǎo)10名學(xué)生，采用討論式學(xué)習(xí)形式，討論中可兼顧每位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，開展有效的討論式學(xué)習(xí)?；旌鲜浇虒W(xué)模式對教師的要求更高，為避免“教改熱熱鬧鬧，課堂冷冷清清”，課程組實(shí)行統(tǒng)一備課制度，制定詳細(xì)的計(jì)劃和合理的教學(xué)模式，并對每個(gè)節(jié)點(diǎn)的學(xué)習(xí)瓶頸問題做出基本預(yù)判，提高學(xué)習(xí)的質(zhì)量與效率。
4建立可持續(xù)改進(jìn)的能力評價(jià)體系
基于OBE理念的教育過程，就是一個(gè)以成果為導(dǎo)向的持續(xù)改進(jìn)的過程，持續(xù)改進(jìn)的前提是質(zhì)量評價(jià)，質(zhì)量評價(jià)的關(guān)鍵是評價(jià)內(nèi)容和評價(jià)方式。評價(jià)內(nèi)容能體現(xiàn)目標(biāo)要求的學(xué)生能力；評價(jià)方式有助于評價(jià)，促進(jìn)可持續(xù)改進(jìn)，并與能力目標(biāo)有效關(guān)聯(lián)?；谝陨戏治鼋Y(jié)果建立基于診斷與改進(jìn)功能的能力評價(jià)體系，設(shè)計(jì)考核目標(biāo)與考核方式矩陣（表1），明確評價(jià)內(nèi)容與評價(jià)方式。評價(jià)內(nèi)容應(yīng)準(zhǔn)確反映學(xué)生課程教學(xué)活動(dòng)達(dá)成的高階能力。美國著名心理學(xué)家、教育家布魯姆（Bloom）提出的認(rèn)知層次理論[5]，將認(rèn)知分成六個(gè)等級，即記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價(jià)和創(chuàng)新，并指出前三個(gè)為低階認(rèn)知，后三個(gè)為高階認(rèn)知，低階認(rèn)知對應(yīng)低階能力，高階認(rèn)知對應(yīng)高階能力。新工科建設(shè)和OBE教育理念的能力培養(yǎng)是指高階能力，因此，課程評價(jià)內(nèi)容應(yīng)是學(xué)生通過努力達(dá)成的分析、解決和創(chuàng)新的高階能力。評價(jià)方式采用了過程考核、成果評閱和設(shè)計(jì)答辯，目的都聚焦于持續(xù)改進(jìn)。過程評價(jià)關(guān)注能力形成過程，在教學(xué)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)適時(shí)進(jìn)行多元化評價(jià)，促進(jìn)對學(xué)習(xí)效果的及時(shí)診斷與改進(jìn)，學(xué)習(xí)成果向課程目標(biāo)邁進(jìn)；成果評閱和設(shè)計(jì)答辯關(guān)注課程成果，并客觀反應(yīng)學(xué)生的能力與素質(zhì)，評價(jià)結(jié)果應(yīng)用于對課程目標(biāo)達(dá)成情況的診斷，促進(jìn)新一輪教學(xué)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。
5新工科背景下的教師隊(duì)伍建設(shè)
（1）加強(qiáng)教師隊(duì)伍的理論建設(shè)。以卓越工程師（2.0版）為抓手，深入貫徹新工科的“引領(lǐng)性、融合性、創(chuàng)新性和實(shí)踐性”基本思想，以專業(yè)認(rèn)證為當(dāng)前任務(wù)，著重落實(shí)OBE的“成果導(dǎo)向、學(xué)生中心、持續(xù)改進(jìn)”教育理念，以一流專業(yè)、一流課程建設(shè)為契機(jī)，全面提升教師的教育理論水平。（2）提升培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)熱情。教學(xué)不應(yīng)該是“良心活”，教師要有使命感，要有擔(dān)當(dāng)，改變主要應(yīng)從政策入手，把教學(xué)質(zhì)量、數(shù)量與個(gè)人經(jīng)濟(jì)收入、成長的“不相關(guān)”、“弱相關(guān)”變成“強(qiáng)相關(guān)”。（3）培養(yǎng)雙師型教師隊(duì)伍[6]。新入職的青年教師雖然學(xué)歷高，但沒有工程經(jīng)驗(yàn)，而沒有工程能力的老師是難以培養(yǎng)出有工程能力的學(xué)生的。課程組采取兩種模式提高新教師的工程設(shè)計(jì)水平，一是以老帶新的團(tuán)隊(duì)協(xié)作指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)模式，二是校內(nèi)教師與校外工程師雙向交流模式。充分發(fā)揚(yáng)“傳、幫、帶”的團(tuán)隊(duì)協(xié)同發(fā)展精神，工程經(jīng)驗(yàn)豐富的資深教師組織課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，以老帶新培養(yǎng)實(shí)踐型青年教師隊(duì)伍，有計(jì)劃地輸送新教師到一線工程設(shè)計(jì)崗位鍛煉，同時(shí)，邀請知名設(shè)計(jì)專家線上和/或線下面向師生做專題講座。
6結(jié)語
在新工科教育改革的背景下，應(yīng)探索新的教育范式，培養(yǎng)卓越的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。本文以O(shè)BE教育理念為指導(dǎo)，探討了影響“建筑熱源熱網(wǎng)課程設(shè)計(jì)”培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵要素。以培養(yǎng)能力為立足點(diǎn)，在課程目標(biāo)、教學(xué)理念、教學(xué)模式、評價(jià)體系和師資建設(shè)等方面進(jìn)行了探索。以成果為導(dǎo)向，建立了聚焦發(fā)展學(xué)生能力的課程目標(biāo)，提高了教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)評價(jià)的針對性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；以學(xué)生為中心探究學(xué)習(xí)的本質(zhì)與規(guī)律，從“想學(xué)、會(huì)學(xué)、學(xué)會(huì)”全過程發(fā)力，踐行知行合一理念；基于情景教學(xué)、線上線下互動(dòng)、精講與討論互補(bǔ)構(gòu)建了混合教學(xué)模式，提高了學(xué)習(xí)的效率；基于可持續(xù)改進(jìn)理念，建立了能力評價(jià)體系，促進(jìn)了對學(xué)習(xí)效果的診斷與改進(jìn)；探索了提升教師教育理論水平、職業(yè)熱情和工程能力的有效途徑，提升了教師隊(duì)伍的素質(zhì)。通過課程改革，學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力獲得明顯的提高。
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作者:齊俊峰 齊子姝 蔣迪 林英姿 單位:吉林建筑大學(xué)
