基于OBE的课程思政混合式教学探索

［摘 要］ OBE理念是目前高校教育教学改革的核心，如何更好地在教学中融入课程思政元素也是值得深入探讨的话题。“流体力学”作为一门专业基础类课程，存在着大量不易理解的理论性知识和较为乏味的计算，常规的课程思政元素也难以深入结合，在此基础上，尝试探索了一套优秀合理的基于OBE理念、融合课程思政体系、依托现代信息技术的线上线下混合式教学方案，用以提升学生课堂参与度、竞争意识、自主学习能力以及处理复杂问题的综合能力。

［关键词］ 流体力学；OBE理念；课程思政；信息技术；混合式教学

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）31-0113-04 ［收稿日期］ 2023-08-18

引言

在现代本科教学中，往往存在教学与现场脱离的现象，通过与周边各用人单位沟通建议及学生的反馈调研中，学生综合能力是企业关注的重点，大学期间到底学到了什么工作上能用到的知识是学生关注的重点，这也是OBE理念教育教学的核心重点。“流体力学”作为一门专业基础类课程，是能源与动力工程专业的必修课程以及工科类众多专业的必选课程，通过结合“工程热力学”“传热学”“燃烧学”等专业基础课，为后续的电力能源类课程及其他工科专业课程提供必要的基础理论知识，是专业教育的重要核心课程。因此作为专业基础课的“流体力学”在授课中就需要向实际工程靠拢，并培养学生的自主学习能力及复杂问题处理能力。

“流体力学”作为一门对数学、物理等基础学科要求比较高的课程，存在着大量不易理解的理论性知识和较为乏味的计算，导致学生在学习过程中会存在一些问题。总结下来存在以下几个突出特点：（1）学生不清楚学到的知识到底以后有什么用，更不清楚从中“学到了”什么；（2）一节课中理论知识的集中分布导致学生精力在课堂后期涣散，致使一节课中后部时间效果较差；（3）流体力学整体授课学时较多，学生在学习十几个学时课程后会对课程产生疲惫感，对课程的兴趣会逐渐丧失；（4）学生的学习能力等个体差异难以调节，不易进行因材施教；（5）在传统教学模式下如果学生较多，课堂中前测和后测无法准确掌握实际情况。

一直以来，众多教师在教学一线探索各种解决方案，张敏第等［1］尝试对国内外工程流体力学教学模式进行对比研究，王聪民等［2］尝试了“流体力学”课程的改革研究，张玉民等［3］则尝试通过线上教学模式进行了教学探索，近年来“学生中心，成果导向”的OBE教学理念已经越来越多地应用在教学中，并且融入了课程思政元素以及混合式教学方案，取得了一定的效果，但这些研究只能在一定程度上解决上述某个问题，如何更深入地整合教学资源、改革课程教学方案仍是课程改革的重要方向［4-6］。

一、“流体力学”课程教学方案设计

在“流体力学”课程的混合式教学课程设计方案中，我们重点进行了如下设计。

（一）围绕OBE教学模式重新打造课程

通过以学生为中心的教育理念，学生学到了什么和是否成功远比怎样学习和什么时候学习重要。“流体力学”课程定位根据学生后续就业及升学发展情况，侧重于用于解决复杂工程问题的专业知识。培养学生的问题分析能力，研究包括设计实验、分析与解释数据并通过信息综合得到合理有效结论的能力，具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任的能力，以及自主学习和终身学习的意识。

具体来说，在“流体力学”的OBE教学模式设计中，我们将其自顶层开始逐级进行了详细的拆解，并在各方面进行了完整的底层设计。在“以学生为中心”方面，我们根据学生的学情进一步细分，通过学生发展、学生学习以及学习效果三个层面对课程进行了详细的设计；在“产出导向”方面，对于企业解决复杂问题能力的需求方面，着力于学生思考、实践、协作等学习能力的培养；在持续改进方面，则设计了基于课堂小知识点的碎片化改进，基于整体课时内容的微调性改进，以及基于整个章节或课程的整体性推进。

（二）将课程思政教育引入“流体力学”课堂

通过适当时机的课程思政教育的融入，不仅有利于缓解学生上课中间时段注意力的不集中问题，更可以提高学生的社会责任感，引导学生增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”，培养合格的人文素养。教育部在印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》中明确了，工学类专业课程要在课程教学中把马克思主义立场观点方法的教育与科学精神的培养结合起来，提高学生正确认识问题、分析问题和解决问题的能力。培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当［7］。

在方法教育中，以牛顿内摩擦定律为例，通过牛顿对黏性的假设，引导学生从中学习问题的分析假设方法，通过内容消化让学生尝试自行设计实验来验证牛顿的黏性假设，并与普阿节尔的验证实验作对比，思考自己所设计方法的优劣。随后，让学生剖析牛顿内摩擦定律，从公式中自行总结出黏性力的相关特性，并尝试解释原因，以培养自主学习和终身学习意识。通过伯努利方程的应用，让学生了解飞机如何起飞，学会使用伯努利方程计算飞机的最低起飞速度，自然引入我国自主设计生产的中程窄体干线商用飞机C919，讲述C919成型的发展历程，激发学生科技报国的家国情怀和精益求精的大国工匠精神。

对于习近平总书记提出的“美育”教育，“流体力学”也在课程中进行了大力挖掘，形成了“流体力学之美与哲学科学启示”特色课程，该课程目前也以线上课程资源的形式成为混合式教学的重要一环。

（三）合理安排相关原理实验

研究表明成年人的高度集中注意力时间不会超过20分钟，课程中段是最容易“走神”的，因此在课程前半部分优先进行理论教学的效果更好，而在课程进行到20分钟左右时，宜安排一些动手或其他思考问题进行放松缓解，如前述学习牛顿内摩擦力时的思考验证并动手实验，学习伯努利原理时课上进行吹纸条、电吹风吹气球、电吹风吹乒乓球的实验、自制公道杯等，增加趣味性的同时锻炼学生的动手能力和思考能力，调节课堂气氛。

（四）引入竞赛机制

学生在整体课程学习中期会逐渐出现对课程的新鲜感减退，对课程的学习兴趣出现波动，此阶段若不加以干涉，则后续阶段学生大多会持续此种低迷状态至课程结束，因此需要每隔一定时间段就通过引入一些机制进行阶段性刺激，比如章节结束进行知识竞赛，优胜者给予一定平时成绩加分奖励。对于某一个实用的知识点采取分组大辩论，如学习阻力系数过后，为了减小汽车的阻力到底应该主要改变汽车的头部设计还是应该改变汽车的尾部设计，这种能充分调动学生探索积极性的设计，让学生主动查阅资料并积极接触学科交叉领域，了解汽车设计发展历史以及流体力学发展情况等知识。

（五）合理配置网络资源

随着网络技术的不断进步，“互联网+教育”“智能+教育”正在构建新的教学形态、教育形态、组织形态和思维方式。教育领域的各方面都在逐步与信息技术进行深度融合，体现出了广泛的应用性和逐渐增长的不可替代性。网络数据可以在课堂上深度融合以及课后深度配合。具体在流体力学课程中对网络平台做了如下建设。

1.课程预习。对于课程需要提前预习的内容，可以通过网络教学平台进行布置，并了解学生的学习情况，为线下课程的前测提供一些参考，即前文所说若前测结果较好，则可在课堂教学中较快进行课程引入，将节省出的时间用于其他教学模块。

2.课堂全程数据分析。对于传统教学模式而言，提问后单独叫学生直接回答问题可能不具代表性，直接询问全体学生又会存在混乱、无法分清层次比例等问题，因此通过多媒体教学深度融合，使用教学平台来预设题目对学生的知识点了解情况进行实时掌握可以更快地了解所有学生的情况，并根据情况在课堂上立即变换教学策略及内容，通过每堂课3～5次的测试，可以快速完成前测，并节省大量时间，同时合适时间点的问题设置也有助于解决学生注意力不集中的问题。

3.课堂内容查漏补缺。学生在上课中可能会由于各种原因导致某个知识点没有听清或者理解不够透彻，但由于课堂教学途中无法做到兼顾所有学生，对于此类学生可以课后通过“流体力学”课程的网络教学平台对薄弱知识点进行重新学习。通过平台慕课的引入，并细分课程知识点，学生可以在其中快速找到自己需要了解的内容，并通过慕课对特定知识点进行查漏补缺。同时在课程平台中还设置了测试模块并开发了专门的流体力学问题测试App，帮助学生自主学习并进行查漏补缺。

4.课外兴趣知识拓展。“流体力学”课程虽然具有较多的学时，但课上内容只能涵盖最核心的相关知识，而学生课后对某一内容有更多兴趣时，可以通过课程的网络教学平台进行相关知识的拓展了解，以及更多的工程应用相关举例。通过网络课程平台的建设，引入了配合课程体系的更多课下的工程应用实例，流体力学科学最前沿的诸如“涡的第三代定义方法”等最新成果展示，以及多学科交叉中流体力学发挥的重要作用。

5.线上疑问反馈。虽然课程安排有线下答疑，但是前来答疑的总是其中部分学生，而作业也无法涵盖所有知识点，因此通过网络教学平台进行问题收集也是良好的尝试，利用学生更熟悉网络的特点增加学生的主观能动性，同时也非常欢迎学生提出一些自己感兴趣的问题。对于提问较多的问题，则可以根据反馈在课堂上进行梳理。

线上的疑问反馈分为几个方面：一是微信群答疑，其突出了优秀的即时性。二是匿名问题墙，一些学生可能觉得问题太过简单羞于提问，因此网上匿名提问相信可以获得学生的青睐。三是贴吧提问模式，与第二种一样，都可以对学生问题进行较好地保留，以方便学生后续查找，并且贴吧模式更符合学生的上网习惯，更有亲切感。在此影响下，可以继续尝试让学生在贴吧问题模式中相互帮助解决问题，在增加沟通协作能力的同时也能提升学生自身对知识的理解，当然，这部分教师需要随时监控，以防学生的错误回答“蔓延”。

6.学习情况后测及分析。除去课堂上的前测和后测，网络教学平台的测试可以更准确地了解学生知识的掌握情况，“流体力学”课程的网络教学平台提供了课程测试，并设置了相关题库，当所有学生均完成测试后，可得到学生对该部分内容的整体掌握情况，为下一步的教学安排提供参考。

综上所述，通过“流体力学”课程网络资源的建设，更好地完成了整个教学体系“预习—课堂前测—课程内容—课堂后测—作业—答疑—网络资源查漏补缺/兴趣拓展/问题反馈/网上测试—分析总结”的闭环，在大数据时代，从数据读懂学生，用数据塑造学生，借数据提升学生。同时在评价体系方面，扩大学生使用网络资源所得分数占比，形成正向刺激。

二、方案成效

对于打造的线上线下混合式课程，在课堂上可以明显感受到学生兴趣的增加以及上课积极性的提升，学生的课业成绩也得到大幅度的提升。在课程结束后我们发布了调查问卷，大部分学生对于增加的网络教学模式较为认可并认为这是未来的趋势，有一半的学生已经习惯通过网络教学平台进行课后学习，并且认为内容较为丰富，对学习提升有较大帮助，但同时也存在因为网络原因和题库软件优化问题影响学习热情的问题，需要后续优化及改进。

在“流体力学”课程思政建设方面，由流体力学中提炼的美学和哲学思想受到了大量学生的欢迎，并由此特别延伸出“流体力学之美与哲学科学启示”这门全新的课程，事实证明，如何讲并讲好故事才是学生对于课程思政内容接受的关键。

此外，“流体力学”课程还在全校征集了流体力学竞赛作品，收到了非常好的效果，学生通过自主学习流体力学知识并应用到作品当中，制作出了众多优秀的流体力学作品，比如“水力发电应用”“康达效应”“飞机航模”“空气炮”“流体画”等众多让教师也深受启发、脑洞大开的作品。

结论

经过多年的建设，“流体力学”课程已然建成线下线上全面融合互动的课程模式，并通过生动的线下教学、合理的课程思政元素融合、丰富的线上资源，结合能源与动力工程专业课程后续课程的相关案例应用实践，全面提升了学生的自主学习能力、创新思维能力以及知识迁移能力，在学生综合素质培养上取得了显著的效果，并且具有很强的可复制性和推广价值。