基于OBE模式的水處理微生物學(xué)教學(xué)改革探索

王帥杰 饒硯迪 張仰輝 范德亮 鄒春榛

摘要：本文基于OBE模式，重新確定了《水處理微生物學(xué)》課程的教學(xué)目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)及教學(xué)方法等方面進(jìn)行了教學(xué)改革探索。初步實(shí)踐結(jié)果表明，教學(xué)改革大大增強(qiáng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識，加強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：OBE模式；水處理微生物學(xué)；課程研究項(xiàng)目

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）16-0111-02

一、引言

隨著我國環(huán)境形勢的日益嚴(yán)峻和國家對環(huán)境質(zhì)量的高度關(guān)注，我國的環(huán)境工程專業(yè)教育得到迅速發(fā)展。但以工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行衡量，我國的環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)體系卻存在著嚴(yán)重不足。在教學(xué)體系中，實(shí)踐類教學(xué)課程短缺，已有的環(huán)境類教學(xué)課程大多缺乏實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生缺乏工程實(shí)踐訓(xùn)練，與企業(yè)、產(chǎn)業(yè)、社會嚴(yán)重脫節(jié)[1，2]；對創(chuàng)新教育缺乏重視，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)未貫穿于人才培養(yǎng)的全過程[3]。

工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)普遍采用基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出（Outcomes-Based Education，OBE）的教育模式，以產(chǎn)出導(dǎo)向?yàn)樵瓌t，以全體學(xué)生為中心，以持續(xù)改進(jìn)質(zhì)量為根本目的[4]?！端幚砦⑸飳W(xué)》課程是環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)體系中的核心課程，在整個(gè)教學(xué)體系中占重要地位。筆者以《水處理微生物學(xué)》課程為試點(diǎn)，結(jié)合工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，基于OBE模式，對《水處理微生物學(xué)》課程教學(xué)體系進(jìn)行了重新構(gòu)建。

二、確定課程教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)OBE教育模式，要以產(chǎn)出導(dǎo)向?yàn)樵瓌t，以全體學(xué)生為中心。為了使《水處理微生物學(xué)》課程的教學(xué)目標(biāo)更貼合社會需求，更滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，筆者對校外25家環(huán)境類企事業(yè)單位及燕山大學(xué)大三、大四年級環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明，超過80%的單位認(rèn)為應(yīng)增強(qiáng)學(xué)生的交流能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，近100%的單位認(rèn)為學(xué)生應(yīng)具備相關(guān)理論基礎(chǔ)知識，并能夠通過不斷學(xué)習(xí)來拓寬知識范圍和增強(qiáng)工作能力，具有一定的研究與開發(fā)能力。約90%的學(xué)生認(rèn)為他們除掌握微生物學(xué)基礎(chǔ)知識和水處理微生物學(xué)基本原理外，更應(yīng)掌握廢（污）水生物處理研究方法，可以將水處理微生物學(xué)理論知識用于解決廢（污）水處理實(shí)際問題。結(jié)合校內(nèi)外問卷調(diào)查結(jié)果，確定《水處理微生物學(xué)》課程教學(xué)目標(biāo)如下：

1.掌握環(huán)境微生物學(xué)基礎(chǔ)知識，了解環(huán)境中微生物的主要類群及其生理、生態(tài)特性；

2.掌握微生物與環(huán)境的相互作用關(guān)系以及污染物的微生物降解與轉(zhuǎn)化規(guī)律，深刻理解傳統(tǒng)及新興的污染控制與治理技術(shù)中所涉及的微生物學(xué)原理；

3.掌握環(huán)境微生物學(xué)研究的基本方法；

4.了解有害微生物的控制技術(shù)，了解微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)用及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

三、改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)

根據(jù)OBE教育理念，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)其對教學(xué)目標(biāo)的支撐，在教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容中應(yīng)著重加強(qiáng)學(xué)生的工程實(shí)踐訓(xùn)練，聚焦學(xué)生工程意識、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。因此，在本次課程教學(xué)改革中，在原有教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上增設(shè)了實(shí)踐環(huán)節(jié)——課程研究項(xiàng)目《燕山大學(xué)生活污水生物處理》。

污水處理廠通常采用微生物法處理生活污水及工業(yè)廢水。在生物法水處理過程中，通常需要對污泥中的微生物進(jìn)行鏡檢，觀察污泥中的微生物種類，測定污（廢）水中的微生物數(shù)量，以判斷污（廢）水處理程度及采取相應(yīng)措施保障污（廢）水處理正常運(yùn)行。因此設(shè)定項(xiàng)目具體內(nèi)容如下：

1.取燕山大學(xué)的生活污水，以污水處理廠的活性污泥為菌種，進(jìn)行曝氣，培養(yǎng)活性污泥。讓學(xué)生通過顯微鏡觀察活性污泥中的微生物，分析活性污泥的構(gòu)成，將各類微生物的形態(tài)和運(yùn)動狀態(tài)制作成小視頻，建立水處理微生物圖庫，便于以后更深入地研究與學(xué)習(xí)。

2.將活性污泥中的微生物進(jìn)行分離，培養(yǎng)。采用平板劃線法，將活性污泥中的細(xì)菌分離出來，對細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)，計(jì)數(shù)，繪制其生長曲線。

3.用培養(yǎng)好的活性污泥處理學(xué)校生活污水，測定處理效果，并分析在處理過程中出現(xiàn)的問題，提出有效的改進(jìn)措施。

4.對污泥中的活性組分進(jìn)行分析，檢測其含有的酶，研究酶對降解環(huán)境污染物的重要作用，以及活性污泥法處理生活污水的機(jī)理。

5.項(xiàng)目報(bào)告撰寫及匯報(bào)答辯。

項(xiàng)目實(shí)施程序如下：①制定項(xiàng)目方案。鼓勵學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)資料，或在圖書館查找紙質(zhì)資料。通過資料檢索、閱讀，提煉關(guān)鍵點(diǎn)，理解課題內(nèi)涵。②實(shí)施項(xiàng)目方案。在小組內(nèi)討論項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的問題或向老師求解③總結(jié)項(xiàng)目成果。撰寫項(xiàng)目報(bào)告，制作PPT，進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)。

四、改革教學(xué)方法

《水處理微生物學(xué)》課程原教學(xué)組織方式以教材和教授法為中心，課程配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生分析問題、解決問題的能力得不到充分鍛煉。針對原教學(xué)組織方式中的弊端，增設(shè)以能力培養(yǎng)為主的課程研究項(xiàng)目，以調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造性為主要目標(biāo)。針對課堂教學(xué)、課程研究項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)三部分的教學(xué)方法分別進(jìn)行如下改革：課堂教學(xué)的教學(xué)方法以講授法為主，綜合使用解釋式講授、論證式講授和問答式講授。教師對微生物學(xué)基礎(chǔ)知識、水處理微生物學(xué)基本原理進(jìn)行解釋。針對水處理微生物學(xué)基本原理在具體水處理工程中的實(shí)際應(yīng)用問題，進(jìn)行論證式講授和問答式講授，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐意識。課程研究項(xiàng)目采用任務(wù)驅(qū)動式的教學(xué)方法，輔以自主學(xué)習(xí)法和討論法。將學(xué)生分成若干小組（每組4人），每個(gè)小組下發(fā)任務(wù)書。各小組針對任務(wù)，查閱資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，撰寫項(xiàng)目報(bào)告。在小組內(nèi)討論項(xiàng)目完成過程中出現(xiàn)的問題，并制定解決方案。實(shí)驗(yàn)的主要教學(xué)方法包括任務(wù)驅(qū)動法、自主學(xué)習(xí)法和演示法。學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案主動學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)的操作方法，教師對項(xiàng)目中出現(xiàn)的難度較高的及學(xué)生未練習(xí)過的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行演示，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行操作。此外，筆者也相應(yīng)地對課程考核方式進(jìn)行了改革，豐富了考核形式，注重對學(xué)生知識應(yīng)用能力、實(shí)踐能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力的考核。課程成績由以下3部分組成：結(jié)課考試成績、實(shí)驗(yàn)成績和項(xiàng)目成績。成績評定方法如下：

1.結(jié)課考試成績；此部分成績占總成績的60%，按正確程度進(jìn)行評價(jià)；

2.實(shí)驗(yàn)成績；此部分成績占總成績的10%，從兩方面進(jìn)行評價(jià)：①實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫（占實(shí)驗(yàn)成績的50%）②實(shí)驗(yàn)操作成績（占實(shí)驗(yàn)成績的50%）.

3.項(xiàng)目成績。此部分成績占總成績的30%，由小組成績和組內(nèi)成績兩部分構(gòu)成。小組成績?yōu)榻M內(nèi)所有同學(xué)的基準(zhǔn)分，在此基準(zhǔn)上，加上每位同學(xué)的組內(nèi)得分。小組成績基準(zhǔn)占項(xiàng)目成績的80%，從三個(gè)方面進(jìn)行評價(jià)：①項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的合理性及先進(jìn)性（占小組成績的20%）②PPT匯報(bào)及答辯情況（占小組成績的40%）③項(xiàng)目研究報(bào)告的邏輯性及正確度（占小組成績的40%）。

組內(nèi)成績占項(xiàng)目成績的20%，由各小組成員依據(jù)其在組內(nèi)的貢獻(xiàn)自行確定，但成員間最高分與最低分差值不得小于15%。

五、改革成果評價(jià)

經(jīng)過本次教學(xué)改革實(shí)踐，近100%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)踐環(huán)節(jié)的引入和教學(xué)方法的改革加深了學(xué)生對微生物學(xué)基礎(chǔ)知識和水處理微生物學(xué)基本原理的認(rèn)識和理解，能引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)生綜合運(yùn)用水處理微生物學(xué)基礎(chǔ)知識來分析、解決廢（污）水生物處理實(shí)踐問題的能力。課程教學(xué)更注重學(xué)生工程實(shí)踐意識及能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和溝通表達(dá)能力。但有少數(shù)同學(xué)認(rèn)為實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的加入，擠占了理論課學(xué)習(xí)的時(shí)間，影響了理論知識的學(xué)習(xí)，認(rèn)為應(yīng)該適當(dāng)增加課時(shí)，確保理論知識的深入學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]山寶琴，劉羽.基于OBE模式的環(huán)境工程教學(xué)體系探索[J].陜西教育：高教，2016，（3）：64-65.

[2]張秋根，熊輝，魏立安，等.基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的環(huán)境工程專業(yè)核心課程體系與內(nèi)容優(yōu)化[J].江西化工，2011，（1）：21-23.

[3]姜理英，陳浚.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)改革探析[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2014，13（3）：256-260

[4]楊毅剛，孟斌，王偉楠.基于OBE模式的技術(shù)創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].高等工程教育研究，2015，（6）：24-30.