基于成果導(dǎo)向的大氣污染控制工程課程教學(xué)改革與實(shí)踐

劉 瓊，王 龍，吳春來(lái)

(洛陽(yáng)理工學(xué)院 環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471023)

成果導(dǎo)向教育(Outcome-Based Education,OBE)是一種以學(xué)生為中心，以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向的先進(jìn)教育模式，目前已成為美國(guó)、英國(guó)、加拿大等國(guó)的主流教育理念。與傳統(tǒng)的教育模式相比，OBE教育理念面向產(chǎn)業(yè)需求，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力的過(guò)程培養(yǎng)，教育目標(biāo)更加全面，畢業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更加具體，教學(xué)設(shè)計(jì)更加優(yōu)化，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)更加公平，順應(yīng)了高等教育評(píng)估的發(fā)展趨勢(shì)，契合新形勢(shì)下社會(huì)對(duì)高素質(zhì)、復(fù)合型環(huán)境工程人才的需求。針對(duì)我國(guó)工程教育的現(xiàn)狀，將OBE的理念融入高等工程教育體系中，實(shí)現(xiàn)三個(gè)轉(zhuǎn)變，即：學(xué)科導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向；教師中心、學(xué)生中心；質(zhì)量監(jiān)控、持續(xù)改進(jìn)。引導(dǎo)并推動(dòng)我國(guó)高等工程教育改革，具有現(xiàn)實(shí)意義。

以服務(wù)建材行業(yè)為特色的大氣污染控制工程是我校環(huán)境工程專業(yè)的核心課程，具有較強(qiáng)的行業(yè)傾向性和實(shí)踐性。課程的目的和任務(wù)是面向國(guó)家相關(guān)行業(yè)尤其是建材行業(yè)，使學(xué)生系統(tǒng)地了解并掌握大氣污染控制的基本知識(shí)，大氣污染氣象學(xué)基礎(chǔ)理論，以及大氣污染防治的基本原理、主要設(shè)備和典型工藝等，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決日趨復(fù)雜的大氣污染問(wèn)題能力，具有明顯的工程化特點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式下學(xué)生實(shí)踐能力薄弱、競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不明顯的問(wèn)題，以學(xué)生就業(yè)與職業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，基于OBE教育理念制定大氣污染控制工程課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考評(píng)方式，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的工程經(jīng)驗(yàn)、素養(yǎng)以及解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。

1 明確課程目標(biāo)，制定預(yù)期產(chǎn)出

基于成果導(dǎo)向的大氣污染控制工程課程教學(xué)改革，通過(guò)對(duì)教師、學(xué)生和用人單位調(diào)查問(wèn)卷的整理分析，結(jié)合當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的需求，確立環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，反向設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，重構(gòu)課程的目標(biāo)定位，明確學(xué)生畢業(yè)時(shí)所能達(dá)到的“知識(shí)、能力與素質(zhì)”要求，并依據(jù)本課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系將預(yù)期產(chǎn)出分解為能力指標(biāo)點(diǎn)，見表1。教師以學(xué)生最終學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，圍繞這些指標(biāo)點(diǎn)組織開展教學(xué)，有目的地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，并通過(guò)學(xué)生自評(píng)、督導(dǎo)促學(xué)促教和同行評(píng)價(jià)等措施評(píng)價(jià)課程目標(biāo)的達(dá)成情況。大氣污染控制工程課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表2。

表1 課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐矩陣

表2 教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略對(duì)課程目標(biāo)的支撐

2 優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)預(yù)期產(chǎn)出

2.1 整合教學(xué)內(nèi)容，注重工程實(shí)踐

基于OBE教育理念的大氣污染控制工程課程教學(xué)，突破傳統(tǒng)的以章節(jié)為序的教學(xué)組織，以工程實(shí)踐能力培養(yǎng)為主旨，采用主線貫穿、有機(jī)整合的策略，構(gòu)建模塊化和彈性化的教學(xué)模式，合理配置各模塊教學(xué)內(nèi)容，確保教學(xué)的適切性，最大程度達(dá)成最終學(xué)習(xí)成果。在教學(xué)組織上，遵循以能力教學(xué)為主導(dǎo)、學(xué)習(xí)成果為目標(biāo)，將課程內(nèi)容劃分為基本理論模塊、技術(shù)工藝模塊、工程設(shè)計(jì)模塊和監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)四大模塊，有針對(duì)性地進(jìn)行課堂教學(xué)；對(duì)于差別較大且系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的單元，如技術(shù)工藝模塊，可以先細(xì)化為子類分別講授，再綜合比較凸顯差異性，為學(xué)生進(jìn)行工程設(shè)計(jì)模塊的學(xué)習(xí)做鋪墊。在內(nèi)容范圍上，強(qiáng)調(diào)以行業(yè)特色為導(dǎo)向，重點(diǎn)講授建材類與大氣污染相關(guān)的內(nèi)容，包括近年來(lái)受到人們重視的微細(xì)顆粒物(PM2.5)、煙氣脫硝、煙氣脫硫，以及具有前沿性的溫室氣體控制、固定源煙氣中汞沉降、跨介質(zhì)復(fù)合污染控制等與工程實(shí)踐密切結(jié)合的內(nèi)容。此外，注重學(xué)生對(duì)于新出現(xiàn)的技術(shù)、方法的學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，以及復(fù)雜條件下污染物控制思維的構(gòu)建，如對(duì)于復(fù)合污染協(xié)同控制內(nèi)容的涉獵等。

2.2 實(shí)施多元化教學(xué)策略

基于OBE教育理念的大氣污染控制工程課程教學(xué)，突破傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，以最終學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，采用“雙主互動(dòng)”的教學(xué)模式，構(gòu)建“課堂講授—網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)—現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)”三位一體的立體教學(xué)體系，將教與學(xué)從課內(nèi)向課外延伸，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。

2.2.1“雙主互動(dòng)”教學(xué)模式

大氣污染控制工程課程具有很強(qiáng)的理論性，而且知識(shí)比較抽象，學(xué)生感覺枯燥無(wú)味，難以激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。將“雙主互動(dòng)”教學(xué)模式應(yīng)用于大氣污染控制工程課程改革的過(guò)程中，通過(guò)研討式教學(xué)與案例式教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)相結(jié)合方式，使理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相互促進(jìn)、融合，從而實(shí)現(xiàn)基于OBE的理論和實(shí)踐一體化的教學(xué)效果[1]。例如：教師可將教學(xué)模塊進(jìn)一步分解為若干個(gè)專題(含配套案例)，組織學(xué)生以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、小組討論、組間分享的方式進(jìn)行研討，最后由教師講評(píng)、總結(jié)，突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)?；贠BE的合作式學(xué)習(xí)，將學(xué)生之間的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽晕腋?jìng)爭(zhēng)，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作、協(xié)同學(xué)習(xí)等方式，使學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)者變得更強(qiáng)，使學(xué)習(xí)能力較弱者得到提升。

2.2.2“線上與線下”混合式教學(xué)模式

大氣污染控制工程課程內(nèi)容覆蓋面廣、知識(shí)交叉性強(qiáng)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式過(guò)于單一，忽略了學(xué)生發(fā)散思維、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，難以適應(yīng)和滿足當(dāng)代工程教育的需要?！熬€上與線下”混合式教學(xué)是一種跨越時(shí)間和空間的教學(xué)模式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的線上教學(xué)(如MOOC、虛擬仿真等)與傳統(tǒng)面授的線下教學(xué)相結(jié)合，構(gòu)建融情境、交互、體驗(yàn)、反思為一體的深度學(xué)習(xí)場(chǎng)域，有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，與OBE“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教育理念不謀而合[2-3]。具體做法：通過(guò)師生共建、共同維護(hù)的模式，組織搭建了集學(xué)習(xí)、交流與仿真為一體的多維教學(xué)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)資料庫(kù)、案例庫(kù)、實(shí)時(shí)交流和評(píng)價(jià)體系等多個(gè)模塊之間的信息通訊。通過(guò)此平臺(tái)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以獲取用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題所需的文獻(xiàn)、信息和數(shù)據(jù)，促進(jìn)課堂教學(xué)與在線教學(xué)的深度融合，體現(xiàn)了“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教育理念，對(duì)于充分挖掘教與學(xué)潛能有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.2.3“現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)”模式

大氣污染控制工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，傳統(tǒng)教學(xué)大多只注重基礎(chǔ)理論，而忽視實(shí)踐環(huán)節(jié)，造成理論與實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)。

具體實(shí)施如下：依托校外實(shí)訓(xùn)基地——洛陽(yáng)環(huán)保機(jī)械設(shè)備有限公司和洛陽(yáng)中聯(lián)水泥廠，進(jìn)行大氣污染控制工程課程的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。在實(shí)施過(guò)程中，指導(dǎo)教師結(jié)合環(huán)保機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的袋式除塵器和旋風(fēng)除塵器實(shí)體和裝配圖，對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)示范教學(xué)，并帶領(lǐng)學(xué)生參觀生產(chǎn)線。在學(xué)生進(jìn)入水泥廠前，指導(dǎo)教師針對(duì)該廠采用的選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝工藝進(jìn)行了詳細(xì)講解，然后按工段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，包括水泥生產(chǎn)線、煙氣除塵脫硝工程主體(袋式除塵器、氨水SNCR脫硝設(shè)備)、附屬設(shè)備(管道、閥門、儀表控制、儲(chǔ)氨罐、自動(dòng)控制系統(tǒng)等)及工藝系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)。

3 建立體系評(píng)估，促進(jìn)持續(xù)改進(jìn)

學(xué)習(xí)產(chǎn)出評(píng)估是OBE教育模式中十分重要的環(huán)節(jié)，大氣污染控制工程課程采用全過(guò)程、多元化的考核手段，多層次、多角度評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效，并建立一種具有“評(píng)價(jià)—反饋—改進(jìn)”循環(huán)特征的持續(xù)改進(jìn)機(jī)制，這對(duì)于提升工程人才培養(yǎng)的質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)意義。

3.1 考核方式及成績(jī)構(gòu)成

采用“3+1”的方式對(duì)課程進(jìn)行考核，具體環(huán)節(jié)、權(quán)重以及與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表3。

其中，形成性評(píng)價(jià)包括課堂表現(xiàn)、習(xí)題作業(yè)和方案設(shè)計(jì)共3項(xiàng)，在總評(píng)成績(jī)中的權(quán)重為0.4，結(jié)果性評(píng)價(jià)包括期末考試成績(jī)1項(xiàng)，在總評(píng)成績(jī)中權(quán)重為0.6。

3.2 學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著人們對(duì)大氣污染防治重視程度的日益提高，與大氣污染控制相關(guān)的新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。大氣污染控制工程課程教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要持續(xù)貫徹執(zhí)行“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，并在實(shí)踐中不斷探索與完善，以期適應(yīng)具有國(guó)際化、專業(yè)化和特色化的環(huán)境工程領(lǐng)域人才培養(yǎng)要求。