基于OBE理念和现代认知理论课程教学改革研究

［摘 要］ 基于工程教育专业认证的基本要求，结合国内各高校消防工程与设计类课程设置的一般特点，运用文献计量学对该类课程教学改革现状进行研究。研究表明，该类课程教学改革正朝着多元化、混合式方向发展。针对教学改革中普遍存在的共性问题，结合OBE理念和现代认知理论，对课程的教学体系、授课结构和教学方法进行积极探索，提出以“产出导向、学生中心、持续改进”为核心的校内外双循环教学体系构架，并在此基础上运用现代认知理论，打破传统单一的教学模式，对课堂授课结构和教学方法进行合理优化。

［关键词］ 教学改革；消防工程与设计；OBE理念；现代认知理论

［基金项目］ 2021年度中国计量大学校级教改项目“基于OBE理念的课程教学设计——以‘消防工程与设计’课程为例”（HEX2021016）

［作者简介］ 吕 辰（1989—），男，安徽淮南人，博士，中国计量大学能源环境与安全工程学院讲师，主要从事安全重大事故灾害防治理论与技术研究；夏新兴（1993—），女，安徽宣城人，硕士，中国计量大学能源环境与安全工程学院讲师，主要从事安全法律和安全文化研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）25-0129-04 ［收稿日期］ 2023-03-17

引言

当前我国工业化进程建设正处于高速发展阶段，安全生产事故高发频发的态势依然存在。能否实现全国安全生产形势持续向好，最根本的是要增强人们的安全意识和防范能力，而最基础的则是安全人才的支撑和保障，这就需要大量高素质安全工程专业人才从事安全工作［1］。自我校开展安全工程专业工程教育认证工作以来，按照符合学校定位、适应社会经济发展需要的认证标准，合理制定了安全工程专业培养目标，设置了相应的课程体系，以满足当前社会发展对高素质安全工程专业人才的需求［2］。但在培养目标实现的过程中，课程教学质量的控制尤为重要，只有不断提高课程教学质量，才能保证毕业生能够运用安全工程专业知识解决复杂安全工程问题［3］。那么如何有效控制课程教学质量，笔者结合“消防工程与设计”课程的教学体会，对教学过程中发现的相关问题进行了相应的教学质量改革与控制研究。

一、“消防工程与设计”相关课程开设和教学改革情况

（一）“消防工程与设计”相关课程的教学改革知识图谱分析

“消防工程与设计”是安全工程专业的核心课程之一，课程的开设旨在培养学生掌握消防工程基本理论，掌握火灾风险识别与防灾技术，并具有从工程设计角度防范火灾事故发生的能力，真正做到“防得住火灾风险、控得住火灾事故、保得住人民群众生命财产安全”。由于课程内容具有体量大、细节多、更新快等特点，相应的教学质量改革与控制具有一定的复杂性和差异性，为更好地把握消防工程与设计类课程开设和教学改革情况，本文采用知识图谱［4-5］分析法，对近年来“消防工程与设计”课程教学改革状况及发展趋势进行可视化分析。

以CNKI数据库为基础，依据科学计量学、数据可视化分析原理及Vosviewer文献分析技术，对近年来课程开设和教学改革情况相关知识进行图谱绘制，实现“消防工程与设计”教学改革发展现状及趋势的可视化分析，从而更好地掌握课程开设基本现状和亟待解决的教学问题。在构建知识数据库时，鉴于我国高校众多专业均开设有与消防相关课程，但因为具体专业背景下培养目标存在差异，因此在已有文献数据库中添加安全工程专业关键词进行筛选，去除无关文献、会议摘要、报纸等，最终形成参考文献数据库。以该文献数据库为依托，使用Vosviewer对该领域相关文献关键词进行分析，有助于挖掘该领域研究热点。通过研读重要节点所对应的文献内容发现，不同形式的教学改革是当下不同高校众多学者对于课程建设思考的焦点，教学内容围绕消防工程基础理论、消防工程应用实践、消防工程防火设计等；教学形式集中在课堂教学、网络平台教学、微课、慕课等［6］；教学方法集中在OBE理论教学、翻转课堂、情景化教学、支架式教学等［7］；教学评价集中在理论考核、实践考核、学习满意度评价、目标达成度评价等［8］。由此可见，消防工程与设计类课程教学改革正朝着多元化、混合式方向发展。

（二）教学改革中存在的问题分析

通过对近年来“消防工程与设计”相关课程教学改革研究成果统计分析，有部分学者提出加强教材建设工作，有意识地加入应用性极强的消防工程实务方面的知识，以达成培养应用型人才的目的；而有些学者则提出通过选择典型工作情景，以消防安全人员实际工作为导向，依照防火防爆风险辨识具体工作过程，将理论知识与工程实际有效结合，合理设置课程设计选题和内容、丰富互动模式与多样考核方式等，进一步培养学生的应用能力，通过对教学模式及内容进行改革，以此提升教学质量；还有的学者通过调研企业对专业人才的知识需求，确定课程教学模式和教学方案的改革方向。故而，为适应形势发展和应用型人才培养需要，众多学者从教学内容、实践教学、教学方法、教学团队建设、期末考核等五个维度提出了一系列改进措施，以此促进学生在知识、能力、素质等领域的全面发展［9］。

通过分析以往教学改革中所针对的共性问题，发现在传统的“消防工程与设计”相关课程教学过程中，由于培养目标认识不清及教学方法的局限性，使得课堂教学尚存在以下不足之处：（1）课程教学目标忽视了学生的“学习结果”问题；（2）教学内容缺乏联系具体实际问题；（3）教学方法单一，以知识讲授为主，忽视了对学生专业能力和学习主观能动性培养；（4）学习成果的检验多是“期末一张卷”的方式，忽视了日常对于学生的过程性学习的监督。这些问题在很多课程讲授过程中均普遍存在，也是笔者此次教改研究所关注的重点。

二、基于OBE理念的课程教学体系设计

（一）OBE理念内涵

OBE教育理念对于解决传统教学中的问题具有极大的改善作用，其是一个系统工程，需要自上而下地从“学校—学院—专业—课程”进行逐层推进。

“消防工程与设计”课程涉及消防工程学的基础理论、建筑火灾被动防护、建筑火灾主动防护、性能化防火设计等四大模块内容，以及与之配套的消防法律法规和标准规章等诸多文件，授课内容具有体量大、细节多、更新快等特点，而熟练应用课程内容还需要懂工艺、知现场、会管理，因而对于授课成效要求极高。在传统的教学方式中，学生对本门课程的学习兴趣较低，觉得书本内容较为枯燥且难以将理论和实践相结合，无法达到预期教学效果。因此在“消防工程与设计”课程教法、学法和考法改革时融入OBE理念，从而调动学生对于本门课程的学习兴趣，加强学生对本门课程基本原理的掌握，提高学习实效。

（二）OBE理念下课程教学体系构建

基于OBE理念，结合本课程的培养目标，根据我校毕业生的专业要求和五年后应获得的专业成就，对学生的知识能力指标点进行相应的细化，进一步构建“消防工程与设计”的“双循环”教学体系设计。课程目标既是教与学的起点，也是教学的终点，课程教学体系的设计应明确围绕着学生预期的学习成果展开，具体包括以下内容。

1.课程目标。以成果为导向的课程目标，以学生综合能力素质培养为重心，课程目标集中于学生预期的学习成果。课程教学设计将按照反向设计的原则，以契合毕业要求为原则构建课程的知识、能力和素质多维教学目标，突出能力本位教育。课程目标与毕业要求指标点应相互对应，以通过课程目标的实现支持相关毕业要求的实现。

2.课程内容。以成果为导向的课程内容，从实现课程目标的角度进行设计，从知识、能力、素质三个层次构建相关的教学内容，课程内容与课程目标之间要求相互对应，进而促进学习成果的实现。

3.课程实施。以成果为导向的教学模式，促成教学模式由“以内容为本”向“以学生为本”的根本性转变。在课程实施过程中，根据课程内容的教学需求，拟综合、灵活地运用项目式、问题式、案例式、探究式及启发式等不同的教学方法，促进学习成果的达成。

4.课程考核。围绕课程目标，设置相应的考核内容和方法。考核内容需体现课程目标要求的能力要素，考核方式应有利于评判课程目标的实现情况，能够覆盖所有学生，具有可操作性。考核方法应多元化，加强考核方式的有效性，在注重期末终期考核的基础上加强学习过程监督，进而促成学习成果的实现。

5.课程评估及持续改进。课程教学完成后应对本门课程进行教学质量评估。除传统的听说评课、教学检查、学生评教、教学督导等评估手段外，本研究的课程评估还应聚焦学生的学习成果，对学生最终学习成果的达成度进行评估，客观地评估与毕业要求指标点相关联的课程目标的达成情况，进而评价该课程对相关毕业要求指标点的贡献。根据学生学习成果的实现情况，及时、动态地调整课程目标、课程内容、课程教学策略和考核方法等，对该课程进行持续改进。

三、基于现代认知理论的课堂教学内容设计

现代认知学派发展对当代教育发展产生了较为深刻的影响，笔者结合现代认知理论［10］提出，在现代课堂教学中，教师应尊重学生的基本认知规律，特别是学生在掌握新知识过程中往往需要借助原有知识加以理解和吸收，将相关学习资料整合，形成自身的知识结构。因此，在现代课堂教学中，学习者要想获取自己需要的知识，只有保持良性的互动和吸收，才能不断积累知识，完善自身知识结构。作为教师要充分理解认知主义理论中互动模式的要素，抓住课堂学习者的心理特点，努力寻找教学改革方法，克服传统课堂教学问题，挖掘、发挥课堂教学独特作用，以提高课堂教学质量。

基于艾宾浩斯记忆保持曲线，人体大脑对新事物的学习接受能力有限，学习保留率与时间间隔之间存在着非线性特征关系。随着时间推移，开始时遗忘速率较快，而后遗忘速率逐渐减缓，学习后如不抓紧复习回顾，当到达第6天时将会只剩下原先获取认知信息的25.4%。由此，可将遗忘曲线理论与“消防工程与设计”课堂教学计划相结合，合理安排课堂教学节奏，有意识地增强不同课堂之间知识讲授的连贯性，将有助于学生对于课堂知识点的牢固掌握。

为加强学生对课堂知识点的牢固掌握，在考虑学习者的记忆规律的基础上，对课堂授课内容计划进行合理安排。在传统45分钟的课堂教学中，在第n次课堂开始时，大约用6分钟的时间对以往课堂授课重点内容进行回顾，其中3分钟用于回顾第（n-2）次课堂重点内容，3分钟用于回顾第（n-1）次课堂重点内容。接下来35分钟进行新课知识点内容讲授，其中5分钟用于随堂讨论。在课堂最后，用4分钟对本次新授知识点内容进行梳理和总结，并布置思考题或预留课后学习任务。

在课堂新知识点传授过程中，借鉴学习金字塔原理，学生通过主动学习的学习保留率要远远高于被动学习所带来的学习保留率，即通过讨论、提问、发言来学习能记住50%；通过模拟操作、实际操作来学习能够记住75%；通过做报告、教学、汇报等方式进行学习能记住90%。而与之相比，通过听讲仅能记住5%；通过阅读和图片演示的学习只能识记10%～20%。因此，对于“消防工程与设计”这门知识点丰富庞杂的课程，在教学过程中除了课堂教师讲授（信息认知）外，还需要调动学生自主学习的积极性，如采用举例操作、思维启发、专题汇讲等方式，打破传统单一的教学模式，将零散知识点有效串联，内化为学生自身知识储备。此外，通过消防设计小组讨论、火灾事故案例分析、动手试验、消防隐患“随手拍”等方式，将知识与实践结合起来提升学习效率。

结语

“消防工程与设计”课程涉及火灾发生、发展及蔓延的基础理论，建筑物消防被动防护设计，建筑物消防主动防护设计和消防性能化设计等方面内容，知识体系具有体量大、细节多、更新快等特点。本文基于工程教育专业认证的基本要求，结合OBE理念和现代认知理论，对课程的教学体系、课堂授课结构和教学方法进行了积极探索，实现学生对专业知识的获取、实践能力的培养、业务素质的提升。

参考文献

［1］吕辰，夏新兴，刘辉，等.高校安全工程专业人才培养模式探讨［J］.教育现代化，2020，7（45）：28-31.

［2］张爱然，李晓霞，姚有利.基于应用型人才培养的《消防工程学》课程教学改革的实践［J］.安全与环境工程，2018，25（5）：166-168+173.

［3］阳富强，施永乾，郭进，等.工程教育专业认证视角下的燃烧学课程教学改革与实践［J］.化工高等教育，2018，35（3）：52-56.

［4］陈悦，陈超美，刘则渊，等.CiteSpace知识图谱的方法论功能［J］.科学学研究，2015，33（2）：242-253.

［5］陈悦，刘则渊.悄然兴起的科学知识图谱［J］.科学学研究，2005，23（2）：149-154.

［6］陈鹏.研究型大学消防工程学支架式教学设计研究［J］.高教论坛，2008（1）：90-92.

［7］宋莹，董羽，史俊伟，等.基于建构主义的建筑消防工程课程支架式教学模式研究［J］.教育教学论坛，2020（12）：302-303.

［8］李庆钊，朱建云.双一流背景下安全工程《燃烧学》实验与理论融合式教学探索与实践［J］.高教学刊，2020（10）：25-29.

［9］易灿南，胡鸿，易玉枚，等.疫情下《火灾与爆炸灾害控制》课程教学改革实践［J］.高教学刊，2021（3）：35-38.

［10］雷柏伟，吴兵.基于现代认知理论的消防工程学课堂教学改革浅析［J］.大学教育，2019（6）：44-47.

Research on Course Teaching Reform Based on OBE and Modern Cognitive Theory： A Case of the Course of Fire Engineering and Design

LYU Chen， XIA Xin-xing

（College of Energy Environment and Safety Engineering， China Jiliang University， Hangzhou，

Zhejiang 310018， China）

Abstract： Based on the basic requirements of the professional accreditation of engineering education and the general characteristics of the course settings of Fire Engineering and Design in various universities in China， the current situation of the teaching reform of this course is studied by using bibliometrics， and the study shows that the teaching reform of this course tends to develop in a diversified and mixed direction. In view of the common problems in teaching reform， the OBE concept and modern cognitive theory are combined to actively explore the teaching system， lecture structure and teaching methods of the course， and propose the framework of a double-cycle teaching system in and out of school with “output-oriented， student-centred and continuous improvement” as the core. On this basis， the course uses modern cognitive theory to break away from the traditional single teaching mode and optimize the teaching structure and teaching methods in the classroom.

Key words： teaching reform; fire engineering and design; OBE concept; modern cognitive theory