基于OBE模式的“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革

摘 ?要：提升高等學(xué)校的教學(xué)水平和創(chuàng)新能力、發(fā)展新工科建設(shè)，是實(shí)現(xiàn)建設(shè)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科戰(zhàn)略任務(wù)的必由之路。作為水利類工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”需要參考以成果為目標(biāo)的教育理念（OBE）進(jìn)行相應(yīng)的教育改革。文章結(jié)合具體教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，深入分析課程的特點(diǎn)及目前教學(xué)中存在的問題。從課程定位、內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)體系四方面針對(duì)OBE教學(xué)模式在“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”;OBE;教學(xué)改革;水利類工科專業(yè)

作者簡(jiǎn)介：路瑩，吉林大學(xué)新能源與環(huán)境學(xué)院講師，博士，研究方向?yàn)樗h(huán)境化學(xué)、污染水文地質(zhì)學(xué)。（吉林 長(zhǎng)春 130021）

基金項(xiàng)目：本文系吉林大學(xué)本科教學(xué)改革研究項(xiàng)目“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)”（編號(hào)：2019XYB415）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2019）24-0030-03

成果導(dǎo)向教育（Outcomes-based Education，簡(jiǎn)稱OBE）是指基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式，最早出現(xiàn)在美國(guó)的基礎(chǔ)教育改革。[1]OBE要求學(xué)校和教師應(yīng)該先明確學(xué)習(xí)成果，配合多元彈性的個(gè)性化學(xué)習(xí)要求，讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)過程完成自我實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)，再將成果反饋來改進(jìn)原有的課程設(shè)計(jì)與課程教學(xué)。[2]因此，為有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，基于OBE模式對(duì)現(xiàn)有課程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與改進(jìn)已勢(shì)在必行。

“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”課程是吉林大學(xué)水利類專業(yè)的基礎(chǔ)課，是該專業(yè)多門課程的先導(dǎo)課程，學(xué)生對(duì)該課程的掌握情況直接影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果。傳統(tǒng)的水分析化學(xué)教學(xué)以講述化學(xué)分析方法為主，但隨著人們生活水平的提高，水環(huán)境污染加劇，水環(huán)境樣品中待測(cè)成分越來越復(fù)雜，僅憑常規(guī)的化學(xué)分析法無法得到準(zhǔn)確的結(jié)果，必須借助儀器分析的技術(shù)和手段才能完成，所以國(guó)內(nèi)外高校已紛紛開展了水分析化學(xué)課程的教學(xué)改革。[3-6]但是，目前大多數(shù)水分析化學(xué)課程都是針對(duì)排水工程等專業(yè)開設(shè)的，針對(duì)地下水科學(xué)與工程、水文與水資源工程專業(yè)及其應(yīng)用的領(lǐng)域則有所差異，同時(shí)不同專業(yè)間的課程體系也不盡相同。針對(duì)這一現(xiàn)狀，筆者結(jié)合多年的“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)吉林大學(xué)新能源與環(huán)境學(xué)院的自身?xiàng)l件、課程設(shè)置與OBE教學(xué)理論的分析，開展有針對(duì)性的水分析化學(xué)教學(xué)改革，致力于促進(jìn)專業(yè)培養(yǎng)過程中先后課程的銜接，減少重復(fù)性的教學(xué)，提高教學(xué)效率，從而讓學(xué)生更加明確本課程的教學(xué)重點(diǎn)，旨在加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

一、“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”課程現(xiàn)狀與存在的問題

1.課程教學(xué)內(nèi)容已無法滿足社會(huì)要求?！八治龌瘜W(xué)與實(shí)驗(yàn)”課程主要以滴定分析為主，滴定分析的教學(xué)課時(shí)占總學(xué)時(shí)的68.75%，儀器分析的學(xué)時(shí)僅占18.75%。而目前高靈敏度、高選擇性、高自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化已成為分析化學(xué)的發(fā)展方向。但目前的學(xué)時(shí)分配無法對(duì)先進(jìn)的儀器分析方法做過多地講授，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于水質(zhì)分析僅局限于傳統(tǒng)的分析技術(shù)，所培養(yǎng)的學(xué)生往往無法勝任實(shí)際的水質(zhì)測(cè)試研究工作。

2.水分析化學(xué)課程學(xué)時(shí)大幅縮減，水分析化學(xué)與分析化學(xué)內(nèi)容重疊較多。2018年起吉林大學(xué)開始施行本科按專業(yè)類招生，隨之本科培養(yǎng)方案進(jìn)行了相當(dāng)大的調(diào)整，“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”從原來的48學(xué)時(shí)縮減至32學(xué)時(shí)，理論學(xué)時(shí)縮減了50%，同時(shí)水利類專業(yè)公共基礎(chǔ)課增設(shè)了“分析化學(xué)”與“分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”，學(xué)時(shí)數(shù)分別為40和32學(xué)時(shí)。由于水分析化學(xué)是分析化學(xué)的一個(gè)分支，所以二者研究?jī)?nèi)容不可避免會(huì)有交叉，[7-8]若是依然按原教學(xué)構(gòu)架開展教學(xué)活動(dòng)，一方面課時(shí)不滿足需求，另一方面重復(fù)內(nèi)容的教學(xué)不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的系統(tǒng)掌握及橫向思維能力的培養(yǎng)。

3.教學(xué)結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)單一?！八治龌瘜W(xué)與實(shí)驗(yàn)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，目前該課程的考核和評(píng)價(jià)主要采用的是30%平時(shí)成績(jī)和70%期末考試成績(jī)計(jì)算的綜合成績(jī)作為學(xué)生的最后考核成績(jī)。盡管平時(shí)成績(jī)的評(píng)定有課堂測(cè)驗(yàn)、作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等多種評(píng)價(jià)方式，但對(duì)于一門注重學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的課程而言，筆試考核方式顯然不合理，忽略了實(shí)驗(yàn)操作過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)手法和操作規(guī)程的嚴(yán)格要求，在一定程度上影響學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲芯瘛?/p>

二、OBE模式的實(shí)施方案和方法

1.教學(xué)目標(biāo)的定位。在傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容先于教學(xué)目標(biāo)而存在并占據(jù)核心位置;而在OBE教育模式中，教學(xué)目標(biāo)先于教學(xué)內(nèi)容而存在，課程資源開發(fā)、學(xué)生管理和輔導(dǎo)等活動(dòng)都要圍繞預(yù)期目標(biāo)而展開。[9]因此，在OBE教育模式中教學(xué)目標(biāo)的制訂很重要。針對(duì)“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”課程，結(jié)合本專業(yè)OBE工程教育認(rèn)證的12條畢業(yè)能力要求及課程規(guī)劃培養(yǎng)方案確定以水質(zhì)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，運(yùn)用各種分析方法測(cè)定水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)踐操作能力、測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)處理能力以及對(duì)測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的分析判斷能力為具體課程目標(biāo)，突出以水為研究對(duì)象的水質(zhì)分析實(shí)踐技能的培養(yǎng)。

2.教學(xué)內(nèi)容改革。圍繞課程教學(xué)目標(biāo)，基于OBE理念反向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，明確各知識(shí)點(diǎn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)預(yù)期教學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)及程度。[1]“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)分為理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分。

結(jié)合該課程知識(shí)體系，理論教學(xué)內(nèi)容可分為三大模塊：①知識(shí)模塊，介紹常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的含義，水質(zhì)樣品采集、保存、預(yù)處理的基本方法以及水質(zhì)數(shù)據(jù)的分析與處理方法;②化學(xué)分析方法應(yīng)用模塊，由于滴定分析原理在先導(dǎo)課程“分析化學(xué)”中已講授，對(duì)于“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”中此部分的理論教學(xué)，應(yīng)以水質(zhì)指標(biāo)的應(yīng)用測(cè)試為主，在水質(zhì)代表性指標(biāo)中選擇表征天然水主要特征的堿度、硬度、氯化物、有機(jī)污染綜合指標(biāo)（高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量）為代表性水質(zhì)指標(biāo)，分別介紹四大滴定分析方法在這些指標(biāo)測(cè)試中的實(shí)際應(yīng)用;③儀器分析方法應(yīng)用模塊，主要是對(duì)酸度計(jì)、分光光度計(jì)、原子吸收分光光度計(jì)、原子熒光光譜儀、離子色譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀的基本原理、儀器結(jié)構(gòu)進(jìn)行講解，并介紹各儀器分析方法的基本流程。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)配合理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)上述理論教學(xué)內(nèi)容，本課程擬設(shè)計(jì)9個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：①水中pH與堿度的測(cè)定;②水中硬度的測(cè)定;③水中氯化物含量的測(cè)定;④水中高錳酸鹽指數(shù)的測(cè)定;⑤鄰二氮菲分光光度法測(cè)定水中的鐵;⑥水中鈉、鉀含量的測(cè)定（原子吸收光譜法）;⑦水中氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽含量的測(cè)定（離子色譜法）;⑧水中砷含量的測(cè)定（原子熒光光譜法）;⑨水中有機(jī)物含量的測(cè)定（氣相色譜法或液相色譜法）。從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以看出，雖然部分水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定有重復(fù)，但不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中所用的方法不同，所以設(shè)置相同的測(cè)試指標(biāo)，學(xué)生還可對(duì)比不同分析方法得到結(jié)果之間的差異，從而加深對(duì)不同方法的理解。此外，在各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開展前應(yīng)設(shè)置“實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)課”，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性以及可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解。為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，在所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后還應(yīng)設(shè)置“實(shí)驗(yàn)匯報(bào)課”，該課以學(xué)生為主體，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果匯報(bào)水質(zhì)測(cè)試結(jié)果，并對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析討論。教師需在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中觀察學(xué)生出現(xiàn)的問題，在最終的匯報(bào)課上對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)。

3.教學(xué)方法改革。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師往往通過一些例題、習(xí)題進(jìn)行知識(shí)模塊的訓(xùn)練和教學(xué)。這種方式往往只注重知識(shí)點(diǎn)的講授，缺乏確定的使用環(huán)境，依然無法脫離“理論灌輸”的教學(xué)模式。因此，在進(jìn)行理論教學(xué)內(nèi)容拆分的過程中，在現(xiàn)有多媒體教學(xué)手段的基礎(chǔ)上，引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻以及虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，講解相應(yīng)知識(shí)模塊的體系。能夠避免理論灌輸，同時(shí)，讓學(xué)生學(xué)以致用。另外，本門課程中還涉及很多計(jì)算的內(nèi)容，而OBE教學(xué)理念是應(yīng)突出“學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用”，[10]所以教學(xué)方法的改革要突破傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)模式，在基于實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，調(diào)動(dòng)學(xué)生的思考，引導(dǎo)學(xué)生開展課堂討論，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)學(xué)生的思考習(xí)慣，使學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)由“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”。[11]

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要加強(qiáng)師生互動(dòng)，可嘗試將演示實(shí)驗(yàn)由教師演示改為由學(xué)生演示、同學(xué)評(píng)議、教師總結(jié)的形式，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。為使學(xué)生在開展實(shí)驗(yàn)前充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)前學(xué)生需完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告中實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)試劑、儀器、用品和實(shí)驗(yàn)步驟等部分內(nèi)容的撰寫。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)采用“一人一組”的形式，保證每人均能獨(dú)立自主完成實(shí)驗(yàn)，如果部分儀器分析實(shí)驗(yàn)受儀器數(shù)量的限制需采用多人一組，每人都需有明確的分工。而且由于學(xué)生數(shù)量較多，每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)平行開設(shè)多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生輪流操作，最大限度地提高教學(xué)效率，但由于實(shí)驗(yàn)中涉及多臺(tái)儀器的教學(xué)，這種教學(xué)方式務(wù)必要保證每類實(shí)驗(yàn)儀器有專業(yè)人員從旁協(xié)助。為防個(gè)別學(xué)生捏造數(shù)據(jù)，每個(gè)學(xué)生得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需經(jīng)指導(dǎo)教師簽字后方為有效，最后寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中還應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)驗(yàn)成功與失敗經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與討論。

4.教學(xué)結(jié)果評(píng)價(jià)方式的改革。評(píng)估學(xué)習(xí)產(chǎn)出是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié)，合理地對(duì)各項(xiàng)能力進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，對(duì)課程的改革及持續(xù)改進(jìn)有非常重要的作用。[12]結(jié)合本門課程的畢業(yè)要求，其評(píng)價(jià)體系應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)水質(zhì)分析相關(guān)實(shí)踐操作、數(shù)據(jù)處理以及結(jié)果檢驗(yàn)三方面內(nèi)容的考核。首先，實(shí)踐操作的考核應(yīng)采用面試的形式，一人一題，題目從多個(gè)實(shí)驗(yàn)中抽簽產(chǎn)生，主要包括考核取樣、溶液配制、濃度標(biāo)定和測(cè)定水中某項(xiàng)指標(biāo)等內(nèi)容;數(shù)據(jù)處理能力的考核比較適合沿用試卷考試的形式;對(duì)水質(zhì)分析結(jié)果準(zhǔn)確性的檢驗(yàn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，通過撰寫水質(zhì)分析報(bào)告及答辯的形式，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)束后的實(shí)驗(yàn)總結(jié)課上，學(xué)生將各自的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以水質(zhì)分析報(bào)告的形式呈現(xiàn)，同學(xué)之間互相對(duì)比，展開對(duì)結(jié)果差異與準(zhǔn)確性的討論。通過這種形式，有利于活躍學(xué)生的思維，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中保持較高的學(xué)習(xí)興趣和飽滿的狀態(tài)，積極主動(dòng)地完成相關(guān)學(xué)習(xí)思考。

三、結(jié)語

OBE模式應(yīng)用于“水分析化學(xué)與實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)中，雖然對(duì)教師、學(xué)生提出了更高的要求，但其教學(xué)效果是顯著的。首先，在課程定位上更加明確清晰，結(jié)合具體專業(yè)要求設(shè)置教學(xué)內(nèi)容;其次，在教學(xué)過程的實(shí)施上更加切合學(xué)生學(xué)情，改變單一全程灌輸?shù)姆椒?，運(yùn)用多種教學(xué)法，最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性;最后，在課程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方式上更加靈活化和多樣化，考核的力度更大、覆蓋面更廣。

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責(zé)任編輯 ?陳 ?佩