工程認證背景下“環(huán)境監(jiān)測”課堂教學實施與改革

周 箏，邱 誠，白 楊，李強林,景 江

(成都工業(yè)學院 材料與環(huán)境工程學院，成都 611730)

工程教育專業(yè)認證要求秉持“學生中心”“產出導向(OBE) ”和“持續(xù)改進”的核心理念，堅持知識、能力、素質有機融合，在課程建設中不斷地對教學活動工作持續(xù)改進[1]。教育改革的核心環(huán)節(jié)是課程改革，課程改革的核心環(huán)節(jié)是課堂教學[2]。“環(huán)境監(jiān)測”課程是高等學校環(huán)境科學與工程類專業(yè)核心必修課程，是知識面廣、應用性強的綜合性課程，同時也是面向就業(yè)崗位的課程。在教學過程中，如何提升學生課堂積極性和參與度，如何形成個性化學習成果，達到培養(yǎng)學生自主學習、積極創(chuàng)新的目的，是當下“環(huán)境監(jiān)測”課程改革面臨的重要問題[3-4]。我校環(huán)境科學與工程專業(yè)“環(huán)境監(jiān)測”課程組針對上述問題做了一些探索和實踐。

1 優(yōu)化課程教學體系

課程組從師生實際出發(fā)，尊重教學規(guī)律，在2017級環(huán)境專業(yè)學生中開展了課程滿意度調查和成績分析。結果顯示，學習自主選擇性和互動學習經歷上滿意率不到80%，見圖1；平時成績良好的比例明顯過大，得分較易，見圖2。針對以上問題，課程組通過優(yōu)化設計并實施科學合理的課程教學體系，提高學生參與度，提升課程挑戰(zhàn)度，形成個性化學習成果，達到有效提升學習效果的目的。

圖1 課程滿意度

圖2 成績分析

1)多環(huán)節(jié)延伸：通過課堂講授、實驗練習、實踐指導、競賽培訓、社會服務多環(huán)節(jié)將教學內容和知識要點融入教學體系之中。以環(huán)境監(jiān)測協(xié)會、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)協(xié)會為主搭建學生學習共同體模式和以開放式實驗、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃為主搭建師生學習共同體模式，突出課堂內外轉化延伸。

2)多層次分階：將實驗內容設置3個層次進階模塊，對應基本能力、應用能力和研究創(chuàng)新能力，見表1，其中研究創(chuàng)新能力模塊可供學生個性學習需要。通過設計分層進階模塊，提升課程提升“高階性”和“挑戰(zhàn)度”。

表1 實驗項目分層進階表

3)多方面融合：將思政教育與專業(yè)教育相互融合，用環(huán)保政策解讀、環(huán)?？茖W家故事、精選典型案例等作為授課內容，傳授價值觀，體現(xiàn)家國情懷和職業(yè)擔當。將競賽案例、科研課題與課堂教學相互融合，將學生真題真做真實踐與社會服務相互融合。

2 夯實課堂教學設計

2.1 明確課程目標

按照應用型人才培養(yǎng)目標要求，本課程要培養(yǎng)學生應用監(jiān)測技術應對環(huán)境問題的能力，培養(yǎng)學生監(jiān)測數(shù)據(jù)測定、分析、收集、整理和評價等方面獨立工作能力，進一步培養(yǎng)與時俱進、發(fā)展新方法和新技術的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

2.2 調整教學內容

課程講授以監(jiān)測方案制訂、采樣技術、常見和重要監(jiān)測指標測定為重點講解內容，將與其他先修課程重復的內容進行刪減，將知識點進行有效整合。加強教學設計，從課前準備、課中實施、課后任務3個方面系統(tǒng)性構建課堂教學，在有限的課時上解決重點和難點問題。

2.3 改革教學方式

1)采用案例式、項目式教學，體現(xiàn)時代性和實踐性。“環(huán)境監(jiān)測”課程具有時代感強、實踐性強的特點，可選擇有代表性的案例或某些社會事實素材，使學生帶著使命感、責任感進入課堂。

2)采用合作式、互動式教學，體現(xiàn)啟發(fā)性和協(xié)作性。老師給予學生一定的基礎知識和事實素材后，啟發(fā)學生充分發(fā)揮創(chuàng)造性和能動性。學生在教師的指導和幫助下形成學習小組，經分工協(xié)作和充分討論后形成學習成果并進行展示。

2.4 整合課程資源

整合課程資源，有效運用數(shù)字化教學工具和線上資源，開展線下課堂教學活動。通過線上線下相互呼應，課程資源成為課堂教學的有效補充。進一步開發(fā)完善試題資源庫、授課視頻庫和實踐項目庫，學生通過隨時查看強化對課程知識的掌握。對于部分前處理過程操作復雜、危險或周期比較長的監(jiān)測項目，為保證教學內容的全面性和完整性采用虛擬仿真軟件教學提升教學效果[5]。

3 改革成績考核方式

成績評定以期末成績和平時成績構成，平時成績?yōu)槌銮?、課堂展示、實驗報告、課程學習成果4個部分構成，見圖3。改變傳統(tǒng)作業(yè)形式，推行以沒有標準答案的學習成果作為課程平時成績的重要組成，體現(xiàn)開放性的學習效果。采用這種考核方式避免一次考試的片面性和學生簡單的應試性[6]，使學生更加重視平時知識的掌握和學習過程，進一步加強學生學習主動性和參與感。

圖3 “環(huán)境監(jiān)測”考核評定構成

4 課堂教學設計案例分析

夯實課堂教學設計，是提升學生課堂積極性和參與度、形成個性化學習成果、培養(yǎng)學生自主學習積極創(chuàng)新的重要環(huán)節(jié)，是教師積極探索教書治學的有效途徑。以第二章水質監(jiān)測中“水質監(jiān)測方案制定”和“水中總磷測定”2個知識點為例，整合形成“某磷酸泄漏事件水質監(jiān)測方案制定”課程內容，設計課堂教學。重點是應急監(jiān)測方案制訂、總磷測定方法，難點是不同消解方式的適用性、不同規(guī)格比色皿的適用性、應急監(jiān)測過程的時間管理。

4.1 課前準備，做好“學生中心”引導教學

本次課程前，教師選擇好適合的案例、做好資源整理和相關條件選項列舉、提前做好小組分組、準備課堂氛圍營造小工具如點贊標志牌和吐槽標志牌等。學生先進行引導式教學，除了需要熟悉課本中對應的知識外，還要提前查找資料做好準備，可在“中國環(huán)境監(jiān)測”等網站和相關微信公眾號等平臺上查找標準監(jiān)測方法和注意事項等，調動學生學習的主動性。

4.2 課中實施，設計“產出導向”課堂環(huán)節(jié)

4.2.1 實施方法

采用案例式教學法和合作式教學法，提高教學效率，改善教學效果。通過突發(fā)水污染事件所涉問題引入本節(jié)教學內容，通過小組研討、成果展示和小組互評來攻克教學重難點，通過學習成果展示來檢驗課堂教學效果。

4.2.2 實施步驟

精心設計現(xiàn)場教學，從知識回顧、提出要求、案例引入、任務發(fā)布、資源配置、解釋說明、完成任務、展示互評、教師總結9個步驟實施課堂教學，見圖4，以互動學習形成成果，體現(xiàn)出“產出導向”的設計理念。

圖4 課堂教學實施步驟

1)知識回顧：教師引導學生回顧常用水樣消解方法、總磷測定方法，重點強調本次課程需要的基礎知識。

2)提出要求：6人一組形成學習合作小組，通過小組研討，共同完成學習任務，要求各小組形成學習成果，并展示互評。

3)案例引入：1輛運輸磷酸的貨車在運輸過程中發(fā)生交通事故，導致所載濃磷酸發(fā)生泄漏，并流入某河。距離某河事故發(fā)生點下游10 km有自來水取水口，15 km處有漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)。

4)任務發(fā)布：為了預測某河下游水質，評估突發(fā)事件對環(huán)境影響，要對某河進行水質監(jiān)測。小組成員通過研討，形成磷酸泄漏事件水質監(jiān)測方案并進行展示和互評。

5)資源配置：教師以多媒體圖片形式提供備選資源，具體是不同類型的消解儀器、消解劑、光度計、比色皿等，在設計備選資源時故意設“坑”，一旦選取不當，可能導致任務失敗。

6)解釋說明：對任務要求、資源限定和環(huán)境條件等問題進行解釋說明，注意教師解答問題的技巧，應起到引導作用，不應直接告訴答案。

7)完成任務：學生分工合作、小組研討、制訂方案。組長1人，全面把控研討進度，調動成員積極性；技術骨干3人，提出方案、整理方案、完善方案；PPT制作1人；成果展示1人；組內所有成員均可對方案提出意見和建議。

8)展示互評：各組形成磷酸泄漏事件水質監(jiān)測方案學習成果，由組員以PPT匯報為主進行成果展示，詳細說明監(jiān)測方案以及選擇資源的理由。其他組可對該組同學提出“點贊”或“吐槽”進行評價，被評小組可接受批評或者據(jù)理力爭，產生觀點交鋒。教師控制好課堂全局，做好引導。

9)教師總結：在互評結束后，教師對知識點進行強調，對學習成果展示和小組互評進行點評。

4.3 課后任務，進行“持續(xù)改進”方案完善

4.3.1 實驗操作，方案驗證

經過學習成果展示、批評和質疑過程，各學習小組對磷酸泄漏事件水質監(jiān)測方案進行修訂，并利用環(huán)境監(jiān)測實驗室開展實驗操作，進一步驗證。

4.3.2 完善方案，形成成果

根據(jù)實驗結果，對磷酸泄漏事件水質監(jiān)測方案進行完善，形成最終學習成果，提交作為平時成績。后續(xù)進一步提煉，部分學習成果可以作為學科競賽、專利申請的基礎。

5 改革成效

實施教學改革后，學生能夠“把頭抬起來，坐到前排來，腦筋動起來，課后忙起來”。學習小組課程作業(yè)形成個性化學習成果，學習成果經過打磨和挖掘可以成為大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、學科競賽和專利申請的課題來源，見表2、表3；大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、學科競賽和專利成果又轉化成課程教學案例，課程建設與學習成果互為支撐，構成課堂內外良性循環(huán)。學生參與度明顯提升后，學生學習興趣得到調動，2021年度環(huán)境專業(yè)學生在“互聯(lián)網+”“挑戰(zhàn)杯”、學科競賽中獲省級以上獎項65人次，省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目立項38人次，“互聯(lián)網+”網上申報參與率100%，學生獲得多項專利，形成了良好的學習創(chuàng)新氛圍。

表2 依托課程學習成果轉化的部分大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目

表3 依托課程學習成果轉化的部分專利

通過實施“環(huán)境監(jiān)測”課程改革，在教學過程中發(fā)揮教師主導作用，體現(xiàn)學生主體地位，運用案例式教學、項目式教學，課外課內相結合，豐富了教學資源，多角度綜合考核學習效果。學生興趣得到激發(fā)，加深對知識的理解，促使學生將知識運用于實際，產出個性化學習成果。課程組會以持續(xù)改進的理念，在實踐中不斷的提高和完善，進一步增強學生創(chuàng)新意識、批判精神和家國情懷的培養(yǎng)，[7]在課程改革實踐中做好教書育人工作。