基于OBE成果導(dǎo)向教育理念的《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)改革探究

平巍 陳書鴻 楊琳 全欣宇

摘要：《水質(zhì)工程學(xué)》是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程之一，具有內(nèi)容多、學(xué)科交叉復(fù)雜、工程應(yīng)用型強(qiáng)的特點(diǎn)。為強(qiáng)化課程的實(shí)施對(duì)于能力提升的針對(duì)性，本文采用OBE成果導(dǎo)向教育理念，分別就課程內(nèi)容重構(gòu)，教學(xué)方法的改進(jìn)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和課程成績(jī)?cè)u(píng)定的優(yōu)化進(jìn)行了探討，有助在課程實(shí)施過程中貫徹于OBE成果導(dǎo)向教育理念。

關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向教育理念;水質(zhì)工程學(xué);教學(xué)方法

成果導(dǎo)向（Outcomes Based Education，縮寫為OBE）是一種"圍繞實(shí)現(xiàn)預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果”的教育理念。其主要內(nèi)涵是：視學(xué)習(xí)產(chǎn)出為一項(xiàng)重要的質(zhì)量準(zhǔn)則，一切教育活動(dòng)、教育過程和課程設(shè)置都是以預(yù)期的學(xué)習(xí)成果為中心延伸開來的。相較傳統(tǒng)的知識(shí)導(dǎo)向教育理念相比，OBE教育具有學(xué)生中心、產(chǎn)出中心和持續(xù)改進(jìn)三個(gè)基本理念，因此，在工程教育領(lǐng)域引入成果導(dǎo)向教育理念具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

《水質(zhì)工程學(xué)》是給排水科學(xué)與工程專業(yè)的主干課程之一，其主要目標(biāo)是讓學(xué)生能系統(tǒng)地掌握給水排水水質(zhì)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)以及各種水處理工藝的原理及其應(yīng)用。具有涵蓋面寬、學(xué)科交叉內(nèi)容多、工程應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)過程中，由于課程理論課時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，知識(shí)點(diǎn)散亂，主線不清晰，同時(shí)實(shí)踐教學(xué)相對(duì)薄弱，學(xué)生對(duì)該課程的掌握難以達(dá)到現(xiàn)代工程教育的要求。

本文基于OBE成果導(dǎo)向教育理念，分別從該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)三個(gè)方面對(duì)教學(xué)方法和手段進(jìn)行了教學(xué)改革探索，明確教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，切實(shí)提升課程對(duì)學(xué)生綜合能力的提升。

1 OBE理念下課程教學(xué)改革

1.1 教學(xué)內(nèi)容改革

OBE教育理念強(qiáng)調(diào)知識(shí)整合而不是割裂。目前《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)內(nèi)容主要參考《水質(zhì)工程學(xué)》（李圭白、張杰主編;中國(guó)建筑工業(yè)出版社），內(nèi)容涉及大量物理、化學(xué)、生物、土建等多學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，知識(shí)點(diǎn)繁多，各章節(jié)之間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，不利于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中整體把握，更難以將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來轉(zhuǎn)化為工程實(shí)踐能力。此外，傳統(tǒng)的水處理單元構(gòu)筑物教學(xué)內(nèi)容的是按先理論性知識(shí)，后實(shí)踐性知識(shí)的順序組織的，在教學(xué)過程，教師首先講授理論性知識(shí)，脫離了實(shí)踐應(yīng)用，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中目的性不強(qiáng)，甚至不清楚為什么要學(xué)習(xí)這些知識(shí)點(diǎn)，因而缺乏學(xué)習(xí)目標(biāo)和驅(qū)動(dòng)力，覺得空洞而枯燥。而在學(xué)習(xí)實(shí)踐性知識(shí)的時(shí)候又覺得理論知識(shí)與實(shí)踐聯(lián)系性不強(qiáng)，導(dǎo)致學(xué)習(xí)脫節(jié)。

按高等學(xué)校給水排水工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)指導(dǎo)意見，專業(yè)課程的課時(shí)量縮減已成必然的趨勢(shì)。按照OBE教育理念，以學(xué)生應(yīng)掌握的能力（知識(shí)）體系出發(fā)反向出發(fā)設(shè)計(jì)課程體系，因此，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)已成必然趨勢(shì)。具體到水質(zhì)工程學(xué)課程，應(yīng)把握給水處理、廢水處理工藝技術(shù)為兩條主線，按照學(xué)生在兩條主線學(xué)習(xí)過程中應(yīng)掌握的知識(shí)內(nèi)容和能力要求，串聯(lián)課程的知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建以能力產(chǎn)出為目標(biāo)的課程知識(shí)體系，保障每個(gè)知識(shí)點(diǎn)與能力的產(chǎn)出構(gòu)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠成潢P(guān)系，再此基礎(chǔ)上，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)按目標(biāo)-應(yīng)用-理論-實(shí)踐-目標(biāo)的教學(xué)次序重新進(jìn)行整合，貫穿OBE能力本位的理念，由目標(biāo)出發(fā)，最終回歸到目標(biāo)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，能夠更清楚地明確學(xué)習(xí)的目標(biāo)，并時(shí)刻對(duì)照學(xué)習(xí)的達(dá)成度，有利于學(xué)生整體把握課程，并提升自我學(xué)習(xí)的目的性和積極性。

1.2 教學(xué)方法改革

OBE教學(xué)理念提倡由目標(biāo)出發(fā)，教學(xué)的主體使學(xué)生而非教師。因此，在教學(xué)過程中應(yīng)該思考學(xué)生能力提升了多少，而不是教師教了什么。傳統(tǒng)的課堂完全以教師為主導(dǎo)，以教學(xué)進(jìn)程為主線，由知識(shí)到知識(shí)，教學(xué)工程封閉，極大地限制了學(xué)生自我完善的空間。因此，在實(shí)際教學(xué)過程中，應(yīng)該明確主線，突出重點(diǎn)。在課程講授整體上突出，目標(biāo)-原理-應(yīng)用這個(gè)大框架。具體到整個(gè)課程的實(shí)施，可遵循雜質(zhì)-水中的雜質(zhì)-水處理工藝-單元處理這條主線，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中明確特定的工藝流程的功能特征，其構(gòu)成每個(gè)單元構(gòu)筑物對(duì)應(yīng)去除的污染對(duì)象是什么;在講授特定處理單元的時(shí)候，建立起目標(biāo)-構(gòu)筑物-原理-設(shè)計(jì)-運(yùn)行這條主線，首先應(yīng)確立構(gòu)筑物的作用，其主要是去除什么雜質(zhì)，再以此為線索分析構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)和分類，讓學(xué)生明白單元處理構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的同時(shí)，掌握構(gòu)筑物的運(yùn)作機(jī)理。以上兩個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)容比較直觀，不涉及到復(fù)雜枯燥的原理，學(xué)生普遍容易掌握。在探討構(gòu)筑物工作過程中，引出原理，由淺及深順其自然，在目標(biāo)明確的前提下，學(xué)生始終有明白學(xué)習(xí)的大前提，目標(biāo)明確，更容易接受。最后，在掌握原理的基礎(chǔ)上，再回到實(shí)際應(yīng)用上，講解構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和實(shí)際工程中如何運(yùn)行，在講解應(yīng)用性知識(shí)過程中不斷穿插學(xué)習(xí)過的理論知識(shí)，以思考題、課堂提問不斷將理論與實(shí)際進(jìn)行聯(lián)系，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，有利于學(xué)生融會(huì)貫通，全面系統(tǒng)的把握理論知識(shí)和實(shí)踐技能。

此外，為了讓學(xué)生更好地理論聯(lián)系實(shí)際，在教學(xué)過程應(yīng)充分利用多媒體教學(xué)。仿真圖片、動(dòng)畫、構(gòu)筑物模型較傳統(tǒng)的文字和靜態(tài)圖片更直觀，有助于學(xué)生更直觀地了解構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)和工作原理，能極大夠提高教學(xué)的效率。

1.3 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革

水質(zhì)工程學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等內(nèi)容。目前課程的實(shí)踐體系還存在針對(duì)性不強(qiáng)，實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱的問題，主要體現(xiàn)在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)形式單一，大部分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏開放性和綜合性試驗(yàn);課程設(shè)計(jì)針對(duì)性不強(qiáng)，成果同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重;生產(chǎn)實(shí)習(xí)因經(jīng)費(fèi)、水廠的管理規(guī)定、安全等問題往往達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)。針對(duì)目前現(xiàn)狀，按照OBE教育理念的要求，分別作以下改進(jìn)：

（1）課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)水質(zhì)工程學(xué)的課程特點(diǎn)，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)按演示實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次構(gòu)建。演示實(shí)驗(yàn)主要是通過教師通過教學(xué)模型講解水處理工藝或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)，主要是讓學(xué)生更直觀地了解水處理工藝流程的組成及復(fù)雜構(gòu)筑物的形式，條件允許的情況下，可將構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的理論課程內(nèi)容完全以演示實(shí)驗(yàn)的形式來實(shí)現(xiàn)。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證重要的理論，讓學(xué)生更好地掌握理論知識(shí)并充分內(nèi)化，目前《水質(zhì)工程學(xué)》課內(nèi)實(shí)驗(yàn)大部分屬于這一類。為充分貫徹OBE教學(xué)理念，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生哪方面的能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化。以自由沉淀實(shí)驗(yàn)為例，傳統(tǒng)的自由沉淀實(shí)驗(yàn)主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是測(cè)定自由沉淀曲線，然而部分學(xué)生在做完試驗(yàn)后，并不清楚實(shí)驗(yàn)的真正目的是什么，不清楚為什么要安排這個(gè)實(shí)驗(yàn)，更不明白實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)工程實(shí)踐應(yīng)用有何意義。因此在實(shí)驗(yàn)講解中，應(yīng)該穿插自由沉淀基礎(chǔ)理論的部分知識(shí)，重點(diǎn)讓學(xué)生明白截留速度與水力負(fù)荷之間的關(guān)系，以及其對(duì)沉淀池的設(shè)計(jì)有何重要的工程意義，然后，再分析截留速度與沉淀高度和沉淀時(shí)間的關(guān)系，明確我們要驗(yàn)證的主要知識(shí)點(diǎn)，最后過渡到實(shí)驗(yàn)操作方法，如此，學(xué)生從目標(biāo)入手，帶著問題進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)操作，由此提高學(xué)生的參與感。綜合性試驗(yàn)是考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，由指導(dǎo)教師提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)，給定實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最后操作驗(yàn)證，由此提升學(xué)生思考問題、分析問題、解決問題的綜合能力。

（2）課程設(shè)計(jì)。《水質(zhì)工程學(xué)》課程設(shè)計(jì)是由教師給定設(shè)計(jì)任務(wù)，提出設(shè)計(jì)要求，并集中指導(dǎo)學(xué)生，由學(xué)生獨(dú)立完成工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。為避免設(shè)計(jì)針對(duì)性不強(qiáng)，成果同質(zhì)化的問題，教師在思考設(shè)計(jì)題目是應(yīng)考慮目前主要的水質(zhì)問題，給定的水質(zhì)參數(shù)應(yīng)合理，學(xué)生能夠選擇的工藝類型應(yīng)該是主流的和前沿的工藝類型。在指導(dǎo)過程中，應(yīng)做到集中和分散相結(jié)合，集中討論共性的問題，如設(shè)計(jì)規(guī)范、工藝選擇原則、設(shè)計(jì)參數(shù)的選定，圖紙繪制等;分散則針對(duì)每個(gè)題目不同的水質(zhì)特性，不同的處理要求分別予以分析。指導(dǎo)過程應(yīng)是啟發(fā)式的，根據(jù)題目的要求，輔助學(xué)生分析原水水質(zhì)和處理要求，并確定主要目標(biāo)污染物，選擇針對(duì)性的處理單元，比選工藝流程，最終確定。指導(dǎo)過程不得給學(xué)生指定具體的工藝。在課程設(shè)計(jì)過程中，可提供一些優(yōu)秀的設(shè)計(jì)案例，供學(xué)生參考，避免設(shè)計(jì)成果規(guī)范性不強(qiáng)，同時(shí)，也能提高學(xué)生的見識(shí)。

（3）生產(chǎn)實(shí)習(xí)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)是學(xué)生距離崗位最近的學(xué)習(xí)過程。通過加強(qiáng)與地方自來水廠、污水處理廠的交流合作，建立實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)產(chǎn)學(xué)研基地，從而提供更多的機(jī)會(huì)讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。同時(shí)，因水廠的安全問題和管理規(guī)定，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)不多，因此，可適當(dāng)開發(fā)仿真實(shí)訓(xùn)、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地作為補(bǔ)充和銜接，在水廠主要學(xué)習(xí)管理經(jīng)驗(yàn)、工作程序，提升學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和虛心包容的學(xué)習(xí)態(tài)度;在實(shí)訓(xùn)基地和仿真平臺(tái)上更多地學(xué)習(xí)掌握水廠的操作技巧和事故處理處置方式。

1.4 成績(jī)?cè)u(píng)定環(huán)節(jié)改革

OBE教學(xué)理念以能力產(chǎn)出為主導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)個(gè)性化評(píng)定。即：根據(jù)每個(gè)學(xué)生的個(gè)體差異，指定個(gè)性化的評(píng)定等級(jí)，并適時(shí)進(jìn)行評(píng)定，根據(jù)評(píng)定結(jié)果掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，對(duì)教學(xué)行為進(jìn)行及時(shí)修正。因此，課程的成績(jī)?cè)u(píng)定應(yīng)充分反映學(xué)生對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐技能的全面掌握和提升上。刺猬，成績(jī)?cè)u(píng)定也是OBE教學(xué)理念中最終目標(biāo)達(dá)成度和教學(xué)體系持續(xù)改進(jìn)的依據(jù)。結(jié)合水質(zhì)工程學(xué)課程特點(diǎn)，擬將學(xué)生綜合成績(jī)分為能力提升環(huán)節(jié)和理論知識(shí)環(huán)節(jié)，其分值權(quán)重應(yīng)按照學(xué)生的特點(diǎn)靈活浮動(dòng)，杜絕一刀切的評(píng)價(jià)方式。其中能力提升環(huán)節(jié)依據(jù)單元構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、水質(zhì)測(cè)定、單元構(gòu)筑物工況測(cè)定、綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面的能力評(píng)定。理論知識(shí)環(huán)節(jié)可以通過課程單元思考題、案例剖析、課堂討論、隨堂測(cè)驗(yàn)和期末考試來體現(xiàn)。兩個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容應(yīng)有一定的可選性，學(xué)生可以依據(jù)自身的特點(diǎn)，結(jié)合自身的能力提升目標(biāo)，來選擇評(píng)價(jià)單元，由此極大提升課程對(duì)于學(xué)生個(gè)性化的寬容度，這與OBE的理念是完全一致的。此外，在課程實(shí)施過程中，應(yīng)經(jīng)常對(duì)照課程計(jì)劃與執(zhí)行的偏差，及時(shí)了解學(xué)生的能力提升情況，客觀評(píng)價(jià)課程實(shí)施的階段性能力提升達(dá)成度，作為課程持續(xù)改進(jìn)的依據(jù)，形成“計(jì)劃（Plan）-執(zhí)行（Do）-檢查（Check）-處理（Action）”的“PDCA”良性閉合循環(huán)。

2 結(jié)語

貫徹OBE教學(xué)理念，有利于明晰課程預(yù)期產(chǎn)出能力與知識(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，明確學(xué)習(xí)的主線，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)改進(jìn)的教學(xué)方法有助于學(xué)生有目標(biāo)出發(fā)參與教學(xué)過程，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)能力，縮減知識(shí)與能力之間的轉(zhuǎn)化過程，對(duì)于專業(yè)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)具有重要的意義。

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