基于OBE理念的“環(huán)境工程原理”課程教學(xué)模式的探索與實(shí)踐＊

穆金霞 武小鷹 石明娟 魚(yú) 杰

（中國(guó)計(jì)量大學(xué)環(huán)境工程系，浙江 杭州 310018）

OBE即成果導(dǎo)向教育（Outcome-based education），是一種 “以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的教育理念。OBE完全不同于傳統(tǒng)的“照本宣科”輸入式教學(xué)模式，它在教學(xué)活動(dòng)中確保學(xué)生所獲得的學(xué)習(xí)成果（畢業(yè)要求）和學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)學(xué)生應(yīng)具備的能力。OBE教育理念貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的始終[1]，它根據(jù)社會(huì)需求確定畢業(yè)要求，再根據(jù)畢業(yè)要求設(shè)計(jì)課程的教學(xué)活動(dòng)，通過(guò)達(dá)成度評(píng)價(jià)衡量教學(xué)活動(dòng)是否達(dá)到畢業(yè)要求。通過(guò)評(píng)價(jià)結(jié)果推動(dòng)教學(xué)方法的持續(xù)改進(jìn)，促使學(xué)生能更好地達(dá)到畢業(yè)要求[2]。

“環(huán)境工程原理”課程是環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，對(duì)后期專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)起到承前啟后的作用[3]。我校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)于2018 年開(kāi)設(shè)“環(huán)境工程原理”，以替代原來(lái)的“化工原理”。該課程具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，對(duì)老師上課方式有很高的要求?；贠BE理念和社會(huì)需求，我們課程組對(duì)畢業(yè)要求、課程目標(biāo)、教學(xué)活動(dòng)、評(píng)價(jià)方法、持續(xù)改進(jìn)等進(jìn)行了探索，教學(xué)過(guò)程中逐步引導(dǎo)學(xué)生建立工程意識(shí)，使學(xué)生在遇到問(wèn)題和解決環(huán)境問(wèn)題時(shí)，不僅能夠考慮理論上的可能性，還要考慮環(huán)境因素、技術(shù)上的可行性、經(jīng)濟(jì)上的合理性等[4]。通過(guò)課程教學(xué)模式的探索改進(jìn)，使學(xué)生能夠理論與實(shí)際相結(jié)合，用工程觀念解決實(shí)際問(wèn)題，提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力和實(shí)踐能力。同時(shí)基于OBE理念教學(xué)方式的改革也滿足工程教育認(rèn)證要求的課程體系，結(jié)合當(dāng)前專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的要求，為新工科背景下培養(yǎng)出更多的新型人才[5]。

結(jié)合本專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況，為滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)應(yīng)具備的能力和素養(yǎng)，基于OBE理念，通過(guò)社會(huì)調(diào)研、畢業(yè)生回訪等方式獲得社會(huì)對(duì)環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的需求來(lái)調(diào)整畢業(yè)要求和確定課程目標(biāo)（校外）；按照課程目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、課程評(píng)價(jià)方式等教學(xué)活動(dòng)（校內(nèi)），通過(guò)課程評(píng)價(jià)分析每個(gè)學(xué)生是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求（達(dá)成度分析），持續(xù)改進(jìn)教學(xué)活動(dòng)和課程目標(biāo)。

一、按照畢業(yè)要求，確定課程教學(xué)目標(biāo)

要確定學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，必須要設(shè)定能夠體現(xiàn)畢業(yè)要求的課程目標(biāo)。依據(jù)工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，明確培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)培養(yǎng)目標(biāo)完善課程體系設(shè)置。結(jié)合工程教育認(rèn)證要求和本專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)制定了培養(yǎng)目標(biāo)，通過(guò)課程教學(xué)進(jìn)一步實(shí)施和完善培養(yǎng)目標(biāo)?！碍h(huán)境工程原理”的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為：第一，能夠運(yùn)用工學(xué)和理學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，通過(guò)計(jì)量檢測(cè)方法表征環(huán)境污染過(guò)程與污染控制過(guò)程，解決復(fù)雜環(huán)境工程領(lǐng)域問(wèn)題；第二，基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合環(huán)境工程原理及數(shù)學(xué)建模，模擬仿真與診斷環(huán)境污染行為特征及環(huán)保工藝運(yùn)行中的問(wèn)題進(jìn)行分析；第三，能夠確定特定水體、大氣、固廢和物理性因素等環(huán)境污染因素或?qū)ο?，能設(shè)計(jì)合理解決方法或工程方案；第四，基于基礎(chǔ)理論，能采用科學(xué)的方法對(duì)環(huán)境污染相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析研究。

二、按課程教學(xué)目標(biāo)實(shí)施教學(xué)活動(dòng)

1.教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

為使本科生達(dá)到畢業(yè)要求，對(duì)上課學(xué)期和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的目的是使學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能和專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課應(yīng)設(shè)置在其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)課之前，學(xué)生接觸到專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的時(shí)間越早，對(duì)其所學(xué)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)知水平就越高。鑒于這個(gè)目標(biāo)，通過(guò)課題組討論，將“環(huán)境工程原理”課程由大三學(xué)年的上學(xué)期調(diào)整到大二學(xué)年的下學(xué)期。提前一學(xué)期，讓大二的學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)有了一定程度的了解，也為后面專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

課程教材選用胡洪營(yíng)編著的“環(huán)境工程原理”，該教材比較全面深入地分析了單元操作的基本原理、過(guò)程與現(xiàn)象、典型設(shè)備及工藝等，具有較強(qiáng)的理論性和系統(tǒng)性。學(xué)習(xí)過(guò)程中讓學(xué)生了解為什么要學(xué)習(xí)這門(mén)課，了解這門(mén)課的重要性?！碍h(huán)境工程原理”教學(xué)內(nèi)容（三傳一反）通過(guò)思維導(dǎo)圖的形式分步進(jìn)行講解，并向應(yīng)用和“三廢”污染處理進(jìn)行延伸，讓學(xué)生了解“環(huán)境工程原理”的學(xué)習(xí)內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)及與其他專(zhuān)業(yè)課的關(guān)系。教學(xué)過(guò)程中增加學(xué)科前沿知識(shí)和先進(jìn)的工藝技術(shù)，開(kāi)闊學(xué)生的視野，提高學(xué)生的創(chuàng)造力和對(duì)課程的興趣。在講單元操作所涉及的基本原理及知識(shí)點(diǎn)時(shí)，增加典型設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型，不僅建立學(xué)生的工程意識(shí)，也從課程內(nèi)容上體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.豐富教學(xué)方式

在教學(xué)過(guò)程中，將OBE教育理念體現(xiàn)在課程教學(xué)全過(guò)程中。對(duì)于“環(huán)境工程原理”課程，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高，在知識(shí)爆炸時(shí)代，學(xué)生普遍認(rèn)為理論性課程沒(méi)有實(shí)際的指導(dǎo)意義，可能在以后的工作中用不到或已過(guò)時(shí)，這主要是學(xué)生無(wú)法在學(xué)習(xí)過(guò)程中體會(huì)到知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，不了解科學(xué)研究與工程技術(shù)的不同。在上課過(guò)程中以問(wèn)題為導(dǎo)向，引入實(shí)際工程案例，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行探討分析，老師只起輔助作用，通過(guò)案例分析引出環(huán)境問(wèn)題解決方法，將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造力。例如，在講授過(guò)濾部分內(nèi)容時(shí)，提出在霧霾天時(shí)人們?yōu)槭裁匆骺谡郑恳龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考討論：戴口罩的目的是什么？哪種類(lèi)型的口罩能真正起到作用？口罩過(guò)濾的原理是什么？生活中的過(guò)濾設(shè)備有哪些？如何防止霧霾發(fā)生（環(huán)境治理）？之后將過(guò)濾基礎(chǔ)知識(shí)、過(guò)濾原理進(jìn)行講解和提問(wèn)，通過(guò)問(wèn)題導(dǎo)向激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和競(jìng)爭(zhēng)力。在講過(guò)濾設(shè)備及應(yīng)用時(shí)，結(jié)合某陶瓷廠除塵案例進(jìn)行講解，同時(shí)引出工程問(wèn)題，結(jié)合所學(xué)的知識(shí)，讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，分組進(jìn)行討論，提出改進(jìn)或更優(yōu)化的方案，分析核算各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇最經(jīng)濟(jì)最合理的方案。在問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)模式和案例分析中，通過(guò)查閱文獻(xiàn)使學(xué)生了解專(zhuān)業(yè)發(fā)展前沿和拓寬了知識(shí)范圍，通過(guò)分析整理優(yōu)化方案培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作、創(chuàng)新能力、書(shū)面表達(dá)能力。

教學(xué)過(guò)程中結(jié)合MOOC平臺(tái)、雨課堂、BB教學(xué)平臺(tái)等教學(xué)方法，形成“PPT+板書(shū)+網(wǎng)絡(luò)課堂+翻轉(zhuǎn)課堂+課后討論”的教學(xué)模式。該模式使學(xué)生完全參與課堂教學(xué)中來(lái)，不但活躍了課堂氣氛，還極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，取得良好的教學(xué)效果。

3.構(gòu)建合理的課程評(píng)價(jià)體系

在畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標(biāo)的要求下，課程評(píng)價(jià)體系不能僅以閉卷考試和作業(yè)作為評(píng)價(jià)的指標(biāo)，而是要將教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)（課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)方式、考核內(nèi)容等）融入教學(xué)課程評(píng)價(jià)過(guò)程中，進(jìn)行綜合考慮。考核方式由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)組成，平時(shí)成績(jī)由作業(yè)成績(jī)考核擴(kuò)展到課堂討論（雨課堂、翻轉(zhuǎn)課堂、BB平臺(tái)）、課后作業(yè)、小組專(zhuān)題討論（案例分析作業(yè)）及思維導(dǎo)圖考核，權(quán)重由20%增加到50%。期末考試內(nèi)容為基礎(chǔ)知識(shí)、案例分析、計(jì)算說(shuō)明等，權(quán)重降低到50%。學(xué)習(xí)結(jié)束后，把教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生獲得的考核結(jié)果結(jié)合，對(duì)班級(jí)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和每個(gè)學(xué)生的單獨(dú)評(píng)價(jià)，分析學(xué)生總體學(xué)習(xí)效果和單個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，根據(jù)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握程度和獲得的專(zhuān)業(yè)能力，評(píng)價(jià)教學(xué)方式是否合理、學(xué)生是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。同時(shí)對(duì)分析結(jié)果設(shè)置目標(biāo)值和最低值，對(duì)低于最低值的同學(xué)進(jìn)行課外輔導(dǎo)或鼓勵(lì)加入課外學(xué)習(xí)小組。課程評(píng)價(jià)體系的改進(jìn)，即考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，還發(fā)揮了課程評(píng)價(jià)過(guò)程對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及主動(dòng)性的推動(dòng)作用。

在2019年采用了新的教學(xué)方式和課程評(píng)價(jià)體系，對(duì)2017—2020的學(xué)生成績(jī)進(jìn)行分析。2017年，班級(jí)考試平均成績(jī)?yōu)?9分，總評(píng)成績(jī)?yōu)?0分；2018年，班級(jí)考試平均成績(jī)?yōu)?1分，總評(píng)成績(jī)?yōu)?0分；2019年考試平均成績(jī)?yōu)?9分，總評(píng)成績(jī)82分；2020年考試平均成績(jī)?yōu)?1分，總評(píng)成績(jī)82分。從成績(jī)上可以看出，采用新的教學(xué)方式后試卷成績(jī)和總評(píng)成績(jī)都有一定程度的提升。同時(shí)對(duì)大三、大四兩屆學(xué)生進(jìn)行調(diào)研，80%同學(xué)們認(rèn)為，新的教學(xué)方式對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)和知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng)起到一定的作用。

4.持續(xù)改進(jìn)措施

持續(xù)改進(jìn)是OBE教育理念的重要原則。在滿足畢業(yè)要求條件下，我們對(duì)學(xué)生預(yù)期成果和實(shí)際成果的達(dá)成情況進(jìn)行分析，包括課程內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)實(shí)施、考核評(píng)價(jià)等是否存在偏差，并分析產(chǎn)生偏差原因，提出了改進(jìn)措施，保障了課程教學(xué)改革的持續(xù)性。

結(jié)語(yǔ)

為達(dá)到工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求，基于OBE教育理念，結(jié)合本校的實(shí)際情況，對(duì)環(huán)境工程原理課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)活動(dòng)和評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)畢業(yè)要求，確定課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容；采用靈活的教學(xué)方法和構(gòu)建合理的考核評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)，并持續(xù)改進(jìn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。課程改革，即促進(jìn)工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)，也促進(jìn)具有工程實(shí)踐能力人才的培養(yǎng)。