基于OBE理念的《環(huán)境化學(xué)》課程改革

賀君 饒硯迪 王帥杰

[摘 要]《環(huán)境化學(xué)》是高等本科院校環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一?；贠BE理念，重新確定了《環(huán)境化學(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)改革與探索。結(jié)果顯示，基于OBE理念進(jìn)行的《環(huán)境化學(xué)》課程教學(xué)改革增強(qiáng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有借鑒作用。

[關(guān)鍵詞]OBE理念;環(huán)境化學(xué);教學(xué)改革

[中圖分類號]G642.0

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1005-4634（2019）03-0101-04

0 引言

OBE（outcomes-based education），也稱作成果導(dǎo)向教育或能力導(dǎo)向教育，是一種基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的先進(jìn)教育模式，起源于20世紀(jì)80年代。美國和澳大利亞在其教育改革的過程中不斷反思教育的實(shí)用性以及教育成果的重要性，進(jìn)而提出這一追求卓越教育的理念[1]。這個術(shù)語定義繁多，但內(nèi)涵保持高度一致，即教育者必須對學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達(dá)到的能力及其水平有清楚的構(gòu)想，然后尋求設(shè)計適宜的教育結(jié)構(gòu)來保證學(xué)生達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)[2]。因此，OBE教育理念被認(rèn)為是一種教育模式的革新。20世紀(jì)末，美國工程教育認(rèn)證協(xié)會正式接納了OBE教育理念，并將其應(yīng)用到美國工程教育認(rèn)證的工作中。2013年6月，中國成為“華盛頓協(xié)議”的簽約成員國之一，這標(biāo)志著具有國際實(shí)質(zhì)等效的工程教育專業(yè)認(rèn)證的帷幕已經(jīng)在中國拉開[3]。因此，用OBE教育理念引導(dǎo)工程教育改革具有現(xiàn)實(shí)意義。

《環(huán)境化學(xué)》是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)中一門新興的交叉學(xué)科，是研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)[4]。國內(nèi)外高等學(xué)校的環(huán)境科學(xué)學(xué)科人才培養(yǎng)都將《環(huán)境化學(xué)》作為主干課程重點(diǎn)發(fā)展[5]。近年來，隨著環(huán)境化學(xué)污染問題的不斷涌現(xiàn)，《環(huán)境化學(xué)》作為環(huán)境科學(xué)中的重要學(xué)科和課程，已經(jīng)逐漸成為全國各大本科高等院?；瘜W(xué)化工類以及環(huán)境類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，深入學(xué)習(xí)這門課程的重要性日益顯現(xiàn)。

隨著OBE教育理念在我國高等教育中的不斷深入和高等教育對環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求的不斷提高，為了適應(yīng)工程教育認(rèn)證的需要，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，筆者以《環(huán)境化學(xué)》課程為例，基于OBE教育理念，開展了一系列教學(xué)改革工作，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)及教學(xué)方法等方面進(jìn)行了探索，并取得了一定的成效。

1 基于OBE理念的課程改革思路

1.1 重設(shè)教學(xué)目標(biāo)

課程原有的教學(xué)目標(biāo)只注重學(xué)生對課程基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，而OBE理念的教學(xué)目標(biāo)是通過學(xué)生畢業(yè)時取得的學(xué)習(xí)產(chǎn)出成果來實(shí)現(xiàn)的，具體要求其教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生畢業(yè)要求和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)存在內(nèi)在聯(lián)系，明確課程教學(xué)目標(biāo)在專業(yè)培養(yǎng)方案中的作用和在畢業(yè)要求達(dá)成方面所作的貢獻(xiàn);強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生在《環(huán)境化學(xué)》課程體系中所需的基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力、環(huán)境化學(xué)污染問題分析和研究能力，培養(yǎng)學(xué)生一定的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊合作和溝通表達(dá)的能力;與專業(yè)認(rèn)證工作緊密結(jié)合，構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生畢業(yè)要求達(dá)成的對應(yīng)關(guān)系矩陣。

1.2 改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)

教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)是決定教學(xué)質(zhì)量高低的關(guān)鍵。課程原有的教學(xué)內(nèi)容以課本知識為主，專業(yè)知識覆蓋面不廣，而OBE教學(xué)理念要求課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)要體現(xiàn)對課程教學(xué)目標(biāo)的支撐。因此，本次改革對應(yīng)重新設(shè)置的、符合OBE理念的教學(xué)目標(biāo)，在保留原有核心教學(xué)內(nèi)容的同時，又結(jié)合學(xué)科前沿知識，貼近環(huán)境化學(xué)熱點(diǎn)問題，增加蘊(yùn)含大量課外知識的討論課和課程項目環(huán)節(jié)，豐富課程的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而使學(xué)生的基礎(chǔ)知識應(yīng)用能力和分析解決問題能力得到加強(qiáng)，培養(yǎng)學(xué)生一定的創(chuàng)新能力。

1.3 改革教學(xué)方法

教學(xué)方法直接影響到教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。課程原有的教學(xué)方法單一，課堂氣氛不夠活躍，學(xué)生積極性不高，綜合能力得不到有效提升，不符合OBE教學(xué)理念。本次改革將以綜合素質(zhì)能力培養(yǎng)為主，以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性和激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和創(chuàng)新性為主要目標(biāo)，在講授方法、討論課設(shè)置、課程項目設(shè)置和實(shí)驗(yàn)項目4個方面開展革新，從傳統(tǒng)的以教師為中心的知識傳授型向知識傳授與創(chuàng)新、與實(shí)踐相結(jié)合轉(zhuǎn)變。

1.4 改革課程考核方式

《環(huán)境化學(xué)》課程考試知識點(diǎn)多、難度大，且缺乏對學(xué)生綜合素質(zhì)能力的考核;考試前“抱佛腳”“欠債式”學(xué)習(xí)現(xiàn)象嚴(yán)重，“一錘定音”的期終考試形式單一[6]，不符合OBE教學(xué)理念。因此，本次改革實(shí)施多元化的考核形式，采用平時表現(xiàn)、討論課、課程項目、實(shí)驗(yàn)項目和結(jié)課考試等多種方式進(jìn)行考核。在保證基礎(chǔ)知識考核的同時，教師要加強(qiáng)對學(xué)生課程基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的考核。

1.5 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項目

原課程設(shè)置的4個實(shí)驗(yàn)項目較為單一，學(xué)生只是單一地按照指導(dǎo)書上的步驟進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)項目的注視和參與程度不高。本次對改革實(shí)驗(yàn)項目的進(jìn)程進(jìn)行深入優(yōu)化，改變實(shí)驗(yàn)項目的參與方式、操作方法和考核方式，讓學(xué)生深入到每個實(shí)驗(yàn)項目中去，以提高學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)、解決問題、分析問題及協(xié)作分工的能力。

2 改革方案實(shí)施

2.1 符合OBE理念教學(xué)目標(biāo)的重新設(shè)置

為了使《環(huán)境化學(xué)》課程的教學(xué)目標(biāo)更加符合OBE教育理念，筆者重新對原有的教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂，確定的教學(xué)目標(biāo)如下。

1） 能夠掌握環(huán)境污染物在大氣圈、水圈、土壤、生物體內(nèi)的運(yùn)動過程及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

2） 對環(huán)境化學(xué)物造成的環(huán)境污染問題具備分析和解決的能力。

3） 能夠培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計和問題分析的能力。

4） 能夠培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代工具，針對問題進(jìn)行資料查閱、獲取專業(yè)知識的能力;

5） 能夠培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作和有效溝通的能力。

教學(xué)目標(biāo)1的設(shè)置是考查學(xué)生對課程基礎(chǔ)知識的掌握。教學(xué)目標(biāo)2～5的設(shè)置則可以通過課程設(shè)置的以學(xué)生為中心的討論課、課程項目、實(shí)驗(yàn)項目等教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生各方面的綜合能力，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。筆者對比以往的教學(xué)目標(biāo)重新設(shè)置了教學(xué)目標(biāo)。改革不但保留了對學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識的要求，而且更加注重能力素質(zhì)的提高。

2.2 教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)改進(jìn)

1） 增設(shè)課程項目。按照OBE的教育理念，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)必須體現(xiàn)設(shè)置的課程教學(xué)目標(biāo)，并提高學(xué)生的綜合能力。因此，本次教學(xué)改革在原有的教學(xué)環(huán)節(jié)中增加了課程項目訓(xùn)練——《土壤對重金屬離子的吸附》。

具體實(shí)施方案如下：學(xué)生在本項目中4人為一組，需根據(jù)題目查閱大量文獻(xiàn)資料，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計、實(shí)驗(yàn)過程的開展及結(jié)果分析、研究報告的撰寫和項目考核答辯這4個環(huán)節(jié)內(nèi)容;指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生4個方面的情況綜合評定每個學(xué)生的項目成績，并設(shè)置優(yōu)秀小組、優(yōu)秀PPT制作等獎項以資獎勵。

通過該課程項目的實(shí)施，學(xué)生在掌握環(huán)境化學(xué)課程理論的基礎(chǔ)上，深入了解并掌握了土壤吸附重金屬離子的全部知識，具備了獨(dú)立設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案和開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的動手和團(tuán)隊協(xié)作能力，提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能動性，更好地培養(yǎng)了環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力和綜合素質(zhì)。

2） 討論課設(shè)置。討論課的主要內(nèi)容是針對當(dāng)今和環(huán)境化學(xué)有關(guān)的典型環(huán)境問題（例如酸雨、臭氧層空洞、全球氣候變暖、重金屬污染、典型農(nóng)藥的遷移轉(zhuǎn)化等）的發(fā)生、危害和治理進(jìn)行分組調(diào)研、集體討論。

具體實(shí)施方案如下：要求學(xué)生4人為一組，按照布置的討論題目分工協(xié)作，查閱文獻(xiàn)資料，并進(jìn)行歸納總結(jié)，形成報告文稿存檔上交，最后制作PPT匯報講稿;討論課每組挑選1人進(jìn)行PPT匯報，限定時間為8分鐘，提問答辯為5分鐘;同案例小組同學(xué)、教師和其他同學(xué)提問，講解小組要答辯，組內(nèi)同學(xué)可以互相補(bǔ)充;教師總結(jié)時間為2分鐘，總結(jié)學(xué)生討論、發(fā)言情況，提出改進(jìn)意見并打分。

討論課使學(xué)生加深了對環(huán)境化學(xué)這門學(xué)科的研究內(nèi)容、研究特點(diǎn)的理解，了解了當(dāng)今熱門的與化學(xué)有關(guān)的環(huán)境問題和最新研究進(jìn)展，使其具備使用現(xiàn)代檢索工具查閱文獻(xiàn)資料和分析歸納資料及調(diào)查研究的能力，引導(dǎo)學(xué)生對專業(yè)知識主動學(xué)習(xí)、積極思考，提高學(xué)生相互溝通和團(tuán)隊協(xié)作的能力，提升學(xué)生的社會責(zé)任感。

2.3 教學(xué)方法改革

OBE理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)到了什么，而不是專業(yè)教師教了什么，應(yīng)將教學(xué)輸入過程轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)輸出過程，將灌輸式教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯渴浇虒W(xué)模式?！董h(huán)境化學(xué)》課程的原教學(xué)方法以講授法為主，教學(xué)內(nèi)容以課本為中心。因此，學(xué)生的綜合能力無法得到充分鍛煉和提高，學(xué)生的主觀能動性不高，不符合OBE教育理念。

因此，針對原有教學(xué)方法的弊端，本課程的教學(xué)方法采用理論教學(xué)與討論課相結(jié)合的形式，強(qiáng)化學(xué)生對環(huán)境化學(xué)問題的理解和科學(xué)研究能力的培養(yǎng)，具體方案如下。

1） 理論教學(xué)以講授法為主，以討論課為輔，講課過程中使用論證式、提問式講授方法，討論課使用任務(wù)驅(qū)動法，以學(xué)生為中心，對環(huán)境污染物在各圈層的遷移轉(zhuǎn)化進(jìn)行深入講解和學(xué)習(xí)。

2） 討論課采用“大班授課，小班研討”的方式，采用啟發(fā)式與參與式教學(xué)，調(diào)動學(xué)生的積極性，針對布置的典型環(huán)境化學(xué)問題進(jìn)行討論學(xué)習(xí)。

3） 增設(shè)以能力培養(yǎng)為主的課程項目，采用任務(wù)驅(qū)動法組織教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生的興趣，進(jìn)而主動去學(xué)習(xí)專業(yè)知識。

2.4 考核方式改革

OBE理念中教學(xué)考核的重點(diǎn)是學(xué)習(xí)成果。筆者采用多元化和階梯化的評價方法對學(xué)習(xí)成果進(jìn)行綜合評價，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)成果的達(dá)成和個人綜合能力的提高。本次教學(xué)改革采用考勤、討論課、課程項目、實(shí)驗(yàn)項目和理論考試等多種方式進(jìn)行考核，注重對專業(yè)知識的理解和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，以及對學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題能力的考核。課程考核成績由5個部分組成，即考勤、討論課、課程項目、實(shí)驗(yàn)項目和理論考試。具體考核要求和成績評定方法如下。

1） 考勤成績。課程的所有教學(xué)環(huán)節(jié)均要求每個學(xué)生的積極參與。無特殊情況不得缺勤，無故缺勤一次扣1分;無故缺勤3次將取消課程的理論考試資格;考勤成績占總成績的10%;

2） 討論課成績。教師要求學(xué)生按照布置的討論題目分組協(xié)作;每個小組挑選1人進(jìn)行PPT匯報，其他人均安排相應(yīng)工作;討論課的成績占總成績的10%。

每組學(xué)生的成績從以下3個方面進(jìn)行評價：（1）文獻(xiàn)資料的查閱整理及歸納總結(jié)情況，占討論課成績的40%;（2）PPT講解情況，占討論課成績的50%;（3）回答問題和提問交流情況，占討論課成績的10%。

3） 課程項目成績。每個小組按照課程項目進(jìn)行分工協(xié)作，完成該項目的考核工作，課程項目成績占總成績的20%。課程項目成績由4個部分組成：（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計，占20%;（2）實(shí)驗(yàn)的開展及結(jié)果分析，占30%;（3）相關(guān)技術(shù)報告的撰寫結(jié)果評估等，占40%;（4）項目考核PPT答辯，占10%。

4） 實(shí)驗(yàn)項目成績。學(xué)生需做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，開展試驗(yàn)，最終完成數(shù)據(jù)分析并提交實(shí)驗(yàn)報告。未按時提交實(shí)驗(yàn)報告或?qū)嶒?yàn)報告有抄襲現(xiàn)象的，該次實(shí)驗(yàn)成績按0分計。每個實(shí)驗(yàn)成績由3部分組成。其中，課前預(yù)習(xí)占20%，實(shí)驗(yàn)操作占40%，實(shí)驗(yàn)報告占40%。實(shí)驗(yàn)項目成績占總成績的20%;

5） 理論考試成績。理論考試成績占總成績的40%。如理論考試成績達(dá)不到卷面成績的60%，則本門課程總成績定為不合格。

2.5 實(shí)驗(yàn)項目改革

筆者將原有的4個驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前必須根據(jù)掌握的、與實(shí)驗(yàn)項目相關(guān)的工程知識寫好預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報告，設(shè)計擬開展的實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)前學(xué)生需向指導(dǎo)教師進(jìn)行口頭匯報，教師要就學(xué)生預(yù)習(xí)情況指出相關(guān)問題，最終確定好實(shí)驗(yàn)方案。在操作中要對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行分析和解決;對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，使學(xué)生初步具備獨(dú)立設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案的能力，培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、解釋和歸納總結(jié)的能力及通過各種方式進(jìn)行有效溝通的能力。

3 改革成果評價

3.1 提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性

對于課程引入的所有改革內(nèi)容，特別是討論課、課程項目環(huán)節(jié)。學(xué)生需要主動收集資料，整理并分析資料，并進(jìn)行演示匯報。這樣極大地調(diào)動了學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氣氛，改善了教學(xué)效果，加深了學(xué)生對課程基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用。

3.2 學(xué)生反饋良好

課程教學(xué)改革后，筆者通過問卷調(diào)查的方式征求學(xué)生對課程的進(jìn)一步建議，并進(jìn)行了統(tǒng)計分析。問卷結(jié)果顯示，95%以上的學(xué)生對這種學(xué)習(xí)產(chǎn)出的工程教育模式非常滿意，對課程設(shè)計的教學(xué)改革內(nèi)容接受度較高，并能夠積極配合、參與其中;重新設(shè)置的教學(xué)目標(biāo)得以充分達(dá)成，符合OBE教學(xué)理念的畢業(yè)要求得以充分實(shí)現(xiàn)，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊合作和溝通表達(dá)的能力，符合國家提出的創(chuàng)新型工程教育人才的培養(yǎng)要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，筆者按照OBE的教學(xué)理念，對教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)、教學(xué)方法、考核方式等幾個方面進(jìn)行了大膽改革，使學(xué)生更主動積極地投入到課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)中去，學(xué)生的綜合素質(zhì)能力得到顯著提高，探索創(chuàng)新和溝通交流的能力得到加強(qiáng)，對OBE工程教育理念的推廣和高層次環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)起到了一定的積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1]Spady W G.Outcome-based education：critical issues and answers[M].Arlington，VA：American Association of School Administrators，1994：1-10.

[2]夏淑倩，王曼玲，程金萍，等.踐行OBE理念，開展化工類專業(yè)新工科建設(shè)[J].化工高等教育，2018（ 1）：9-12.

[3]李志義.解析工程教育專業(yè)認(rèn)證的成果導(dǎo)向理念[J].中國高等教育，2014（ 17）：7-10.

[4]戴樹桂.環(huán)境化學(xué)（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]楊欣，駱海萍.《環(huán)境化學(xué)》教學(xué)改革的實(shí)踐與探討[J].廣州化工，2017，45（ 23）：155-156.

[6]朱新萍，姚芳，李志強(qiáng)，等.《環(huán)境化學(xué)》考核方式改革與實(shí)施效果[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報（ 社會科學(xué)版），2018，20（ 3）：125-127.