供热工程课程采用项目牵引式教学方法的实证研究_常琛.pdf

2023 年第 1 期（第 25 卷 总第 127 期）No.1 2023（Vol.25 Sum No.127）The Empirical Research on the Project Leading Teaching Method uesed in the Heating Engineering CourseChangChen供热工程课程采用项目牵引式教学方法的实证研究 常琛（内蒙古工业大学 土木工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051）摘要：项目牵引式教学方法注重在项目化实践的过程中重新建构知识，是一种强调知识应用和能力培养的教学组织方式。本文对项目牵引式供热工程课程的教学组织实践进行介绍。课程在对理论知识点进行整合和归纳总结的基础上，基于课程培养目标，结合实际工程问题设计项目，以项目为牵引组织课程教学，并辅以恰当的考核评价方式用于反馈教学效果，帮助持续改进。实践表明，项目牵引式教学方法能够促进课程以知识应用为导向、以能力培养为目标进行建设，通过课程教学能够提升学生应用专业知识解决工程问题的能力，是适用于工程应用型专业人才培养和行业发展需求的教学模式。关键词：项目牵引式教学方法；供热工程课程；项目设计；考核评价DOI：10.16853/j.issn.1009-4458.2023.01.004 中图分类号：G643 文献标识码：A 文章编号：1009-4458（2023）01-0019-06一、引言进入工业 4.0时代，科技与人才水平代表了国家的核心竞争力。高校是培养具备科技知识及应用能力人才的摇篮，更应基于国际竞争形势和国家战略要求开展工程教育改革，将产业需求融入到工程教育过程中，培养具有国际视野、科学思维、具备解决真实复杂问题能力的创新型工程人才1。目前，我国高校工程教育改革主要以工程教育评估（认证）的核心思想面向产出的教学理念和方法（OBE理念）为指导2。OBE理念的核心是“以学生为中心、以产出（结果）为导向、持续改进”3。其逻辑内核要求一切教学活动围绕学生开展，在遵循学生学习成长规律的前提下合理配置教育资源，并且以产出学生的综合能力素质提升为导向和人才培养的评价标准，在全过程持续调整并改进专业教学方式。“以产出为导向”，必然要求各门课程结合国家产业需求制定培养目标，依据培养目标反向设计、组织教学活动，并在实践中不断优化改进教学设计。显然，以教师讲授为主，按照知识点的排布组织教学内容的教学方法难以实现上述目标，与OBE教学理念不符。项目牵引式教学方法是指教师在教学过程中，按照课程内容和教学大纲的具体要求，紧跟理论与技术的最新前沿，结合企业与社会实际应用的需求，根据学生自身的个性、知识结构与技术掌握程度将教学班分为若干个项目学习小组，并为各小组“量体”布置一个设计项目，或小组根据自身兴趣设计项目，在项目的牵引和任课教师的引导下，采取小组讨论、协作学习的方式，以项目来牵引学生的学习4。总体而言，项目牵引式教学收稿日期：2022-04-01基金项目：内蒙古工业大学教学改革项目“基于工程教育认证标准实习环节的教学改革研究以建环专业为例”（2021226）；内蒙古工业大学教改项目“基于工程教育认证的建环专业综合课程设计教学改革研究”（2020220）；内蒙古工业大学教改项目“应用型工程专业课程的教学模式创新与改革研究以建环专业课供热工程为例”（2022225）作者简介：常琛（1989），女，内蒙古呼和浩特人，博士，副教授，研究方向：建筑环境与能源应用工程内蒙古农业大学学报（社会科学版）Journal of Inner Mongolia Agricultural University（Social Science Edition）19网络首发时间：2023-01-13 13:56:41网络首发地址：https:/ 常琛 供热工程课程采用项目牵引式教学方法的实证研究高等教育理论与实践方法以项目为引导，注重学生自主和自主学习能力的培养，强调学生的学习主体地位，让学生在实践中自主完成学习任务，与OBE教学的核心理念一致5。项目牵引式教学方法要求以问题这一学习的核心驱动力为导向，在真实情境中以学生为中心（主体），通过自主探究的方式解决疑难问题，完成知识建构4，6。以问题为导向要求项目牵引式教学方法以项目为中心，以工程实践为引导，以提升学生理论联系实际的能力为目标开展课程设计活动。以学生为主体，要求项目牵引式教学方法能够引导学生主动探索并解决真实情境下的工程问题，变“被动接受”为“主动学习”，在实践中实现技术知识理论的建构，提升个人的综合能力7。这一过程中，学生应能够通过自主查阅学习知识，解决实际问题，完成项目任务，将知识内化，最终成为知识的发现者和应用者，变成学习的主体，从而具备发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。按照知识点进行编排的课程内容具有较为明确的教学指向性，但知识点之间的串联性较低，缺乏有效整合，这与理论知识的实际应用规律不符，学生难以理论联系实际，实现从理论到技术的知识建构，从而导致知识的应用性不高，难以实现工程认证（评估）所要求的能力目标。打造项目牵引式课程时，需要基于项目、案例或工程实际问题对授课内容、主要知识点进行整合和重构，通过项目问题引导学生理论联系实际，构建知识体系，形成以学生自主探究、学生间相互协作学习为主体的教学形式，并最终形成示范性的教学项目。项目牵引式教学方法的教学设计可以围绕三个层面展开。首先是教学前的准备阶段，需要根据课程知识点和课程目标进行项目的选题、规划和设计，并规划课程的组织实施形式；其次是教学实施阶段，需要在实践情境中结合知识点掌握、技能提升和知识运用目标开展理论学习和项目实践；最后是教学总结阶段，需要对项目牵引式课程的教学效果、学生学习成果以及整个教学过程进行总结和复盘，检验项目牵引式教学方法的整体效果。通过上述三个层面工作的统筹规划和配合进行，完成项目牵引式的教学并实现三个层次的能力培养。第一层次为基本知识的掌握，第二层次为知识的应用和技能的提升，第三层次为综合素养的提升。经过课程组织实施的一系列过程，完成对学生知识、技能、思维、品行、人际沟通等多方面综合素质的培养。本文将对项目牵引式供热工程课程的教学组织实践进行介绍。课程采用项目牵引式教学方法组织教学过程，通过构建适用于工程应用专业人才培养和行业发展需求的教学模式，促进课程以知识应用为导向，以能力培养为目标进行建设，使其能够有效提升学生理论联系实际、应用专业知识解决工程问题的能力。二、以工程项目为牵引组织构建供热工程课程内容工程应用型专业强调学以致用，其培养目标不仅强调学生对理论知识的掌握，更加强调学生运用所学理论知识解决复杂工程问题的能力。建筑环境与能源应用工程是典型的工程应用型专业，供热工程是建筑环境与能源应用工程的专业必修课。课程要求学生在掌握专业基础理论和自然科学知识的基础上，结合地域能源结构特点，服务于地区发展需求，运用相关知识对室外供热系统进行能源选择、管网设计与敷设、运行与调节。该门课程具有很强的工程实践性，重视学生经过课程学习后具备将专业理论知识用于解决实际工程问题的能力。由于工程项目实则是由各个实际工程问题组成的，因而可以采用合理组织知识点对应的工程问题，形成系统性项目供学生解决的方式组织课程，开展教学活动。显然，掌握理论知识仅仅是供热工程课程教学的底层目标，应用知识解决实际问题才是课程培养的最终落脚点。传统的知识传授型教学组织方式更加注重理论知识的讲解，缺乏对于理论知识应用于实际的思量，而这正是供热工程课程改革的重中之重。供热工程课程要求学生能够应用区域集中供热系统设备选型、负荷和管网计算的基础理论及相应方法解决实际工程的设计和调适问题。项目牵引式教学方法强调知识运用能力的培养，因此，项目牵引式供热工程课程需要完成理论知识点的整合，进而结合实际工程需求和能力培养目标设计项目，组织项目式课堂形式，制定考核评价方式，并及时进行反思和改进，确保项目牵引式供热工程课程的教学效果。20内蒙古农业大学学报（社会科学版）2023 年第 1 期（第 25 卷，总第 127 期）三、供热工程中项目牵引式教学方法的教学活动设计（一）项目的规划设计供热工程包含的理论知识不用于推演高阶知识，而是利用相关原理解决工程实际中的具体问题，具有很强的应用特点。因此，项目牵引式供热工程课程的设计组织应围绕知识点及其应用场景展开。在知识点与项目的融合过程中，应当注意知识点与项目间的关系，按照知识点与项目问题解决的相关性，灵活组织知识点。基于这一原则，可以将具体知识点归类为基础性知识点、系统性知识点和发散性知识点。基础性知识点指供热系统规划设计的必要先验知识，这一部分知识点较为零散，不成系统，可以与项目独立开来，通过教师讲解，或是学生自主查阅资料等方式习得，为后续解决具体问题奠定基础；系统性知识点直接用于解决工程问题，且掌握前序知识点是习得后续知识点的必要条件，可以在教师的引导下，通过课下观看教学视频、自主查阅资料等方式进行这一部分理论知识的学习，同时在项目中运用相关知识解决工程具体问题，从而实现知识的理解、掌握和应用；发散性知识点具有前沿性、多学科融合的特点，可以作为项目中的发散性问题供学生挑战。相关知识点的运用对于学生的能力要求有所拔高，要求学生具备一定的前瞻性，并且能够运用较为前沿的综合知识解决相关问题。基于上述原则，归纳供热工程课程知识点如图1所示。基础性知识板块集中了供热系统的发展、热源及主要设备和区域能源系统，这几部分知识点相对较为独立，既有课程的总述性内容，图1 供热工程课程知识点类型及相应项目图21 常琛 供热工程课程采用项目牵引式教学方法的实证研究高等教育理论与实践又有解决工程问题需要具备的先验性知识；系统性知识板块包括课程的主要理论知识模块，每一模块中的具体知识均与实际工程问题对应，且随着学习的深入，模块内部和模块间知识点的关联度逐渐加深；发散性知识板块主要有系统的节能运行和经济技术分析两个模块，与相关知识对应，在“双碳”目标下，探索供热系统如何在保证经济性的前提下尽可能节能运行，是学生需要探索的问题。项目的具体内容需要结合知识点及其使用场景进行设计，并随着知识点的递进和知识点间关联度的加深，逐渐由简入繁，通过知识点的衔接和糅合，设计需要综合运用课程知识完成的项目，实现对学生从单一知识点对应的能力培养过渡到综合能力和素质的培养。基础性知识板块主要为概述性内容，不涉及复杂的理论知识和应用，因此不单独为这一部分知识设计工程项目。在系统性知识点板块，集中供热系统的热负荷、室外管网两部分相对独立，但均涉及理论知识的应用，因此应分别为其设计项目（项目一和项目二）。这两部分知识又是学习集中供热系统的水力计算部分知识的基础，相关知识为递进关系，因此项目三应在整合项目一、二的基础上，加入水力计算部分理论知识所对应的项目内容。同样的，项目四应建立在前面所有项目的基础上。集中供热系统的运行调节和量化管理虽为系统性知识点，但整体内容有承上启下的特点，不仅需要以上述模块为先修基础，在应用上可以将基础性知识和发散性知识串联，作为衔接点将基础性和发散性知识融入项目，进而完善课程项目，设计能够涵盖课程全部知识的课程项目，完整的课程项目至此形成。（二）教师教学模式的转换与翻转课堂相似，项目牵引式教学的活动贯穿于课前、课中和课后环节。课前除传统教学准备工作外，教师还需要进行项目的选择、规划和设计，并对课堂组织形式进行规划和预判。首先，实施项目牵引式课程需要任课教师提前将学生进行分组。为了保证每位学生都能得到充分的锻炼，应尽可能保证每一小组学生的差异性，这就要求教师在常规的学情分析外，对学生的基础条件（包括学习基础和个性特征）进行调研分析，进而有针对性地合理分组。其次，应明确各组员的具体分工和责任。小组成员的具体分工同样应结合每位成员的学习基础和个性特征确定，且随着项目的推进轮换分工，争取达到全方位锻炼和提升每位学生能力的目的。最后，根据知识点类型及项目完成度要求分配教学学时。首先确定教师讲解和学生自主学习的知识点，而后基于不同知识点及其对应项目的