基于OBE的科學(xué)教育專業(yè)《環(huán)境科學(xué)》教學(xué)改革探索*

孫艷文，陳 震，王曉忠，張偉亞，李澤賢

(河北民族師范學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，河北 承德 067000)

教育部于2017年10月出臺了《普通高等學(xué)校師范類專業(yè)認(rèn)證實施辦法(暫行)》，并于2018年1月開始正式啟動師范類專業(yè)認(rèn)證工作。師范專業(yè)認(rèn)證以“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進”為基本理念[1]。

科學(xué)教育專業(yè)是適應(yīng)我國基礎(chǔ)教育課程綜合化趨勢，培養(yǎng)義務(wù)教育階段“科學(xué)”課程師資的新興專業(yè)[2]?？茖W(xué)教育專業(yè)作為師范專業(yè)，必然面臨著師范專業(yè)的認(rèn)證工作。目前國內(nèi)科學(xué)教育專業(yè)學(xué)科專業(yè)課程主要由物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的課程組成，其中環(huán)境科學(xué)課程作為較為綜合的理科課程，一般開設(shè)在二、三年級[3]。將OBE教學(xué)理念引入科學(xué)教育專業(yè)《環(huán)境科學(xué)》課程教學(xué)改革與實踐中，根據(jù)課程定位制定預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出，在學(xué)習(xí)預(yù)期產(chǎn)出的基礎(chǔ)上優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)方法，完善評價體系，符合當(dāng)前高等教育改革的趨勢，可供基于產(chǎn)出導(dǎo)向的其他類似課程教學(xué)設(shè)計借鑒，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

1 科學(xué)教育專業(yè)《環(huán)境科學(xué)》課程改革的必要性

1.1 環(huán)境科學(xué)課程與小學(xué)科學(xué)的相關(guān)性

環(huán)境科學(xué)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生獲得寬泛的自然科學(xué)基礎(chǔ)知識和科學(xué)技能，包括學(xué)生的實踐和科技創(chuàng)新能力，比較重視自然科學(xué)基礎(chǔ)知識，綜合性較強，內(nèi)容相對而言也較為淺顯[3]。

在河北省人民出版社(簡稱冀人版)小學(xué)科學(xué)教材中，與環(huán)境教育相關(guān)的知識在全部學(xué)段的課程內(nèi)容中均有分布：在科學(xué)探究、科學(xué)知識與技能、科學(xué)態(tài)度、情感與價值觀、科學(xué)、技術(shù)與社會的關(guān)系四個教學(xué)目標(biāo)上均有體現(xiàn);在生命科學(xué)領(lǐng)域、技術(shù)與工程領(lǐng)域、地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域以及物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域四個領(lǐng)域均有涉及，而在這四大領(lǐng)域的18個主要概念的75學(xué)習(xí)內(nèi)容中，有13個主要概念的22個學(xué)習(xí)內(nèi)容與環(huán)境教育密切相關(guān)，主要體現(xiàn)在探究與發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用與拓展課程模塊(圖1)。由此可見，環(huán)境科學(xué)課程對于科學(xué)教育專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)是至關(guān)重要的。

圖1 冀人版小學(xué)科學(xué)教材中與環(huán)境教育相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容統(tǒng)計

1.2 科學(xué)教育專業(yè)環(huán)境科學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.2.1 缺少科學(xué)教育專業(yè)適用的教材

環(huán)境科學(xué)課程對科學(xué)教育專業(yè)學(xué)生的環(huán)境知識架構(gòu)以及應(yīng)用技能的培養(yǎng)起到了重要支撐作用。為了保證學(xué)生具備小學(xué)科學(xué)教學(xué)中與環(huán)境教育相關(guān)的專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，環(huán)境科學(xué)課程必須得到充分重視。但是，目前尚無完全針對科學(xué)教育專業(yè)而“量身定做”的教材，大多使用地理科學(xué)或環(huán)境科學(xué)專業(yè)所使用的教材。這類教材教學(xué)內(nèi)容較為深刻，更注重學(xué)術(shù)性，為的是讓學(xué)生學(xué)有專長，結(jié)合個人興趣的選擇一個方向，以便將來學(xué)術(shù)上的進一步深造，適合選修課程的開設(shè)，但教學(xué)內(nèi)容對提高學(xué)生小學(xué)科學(xué)教學(xué)能力的作用不大，與科學(xué)教育專業(yè)的人才培養(yǎng)方案不相符。

1.2.2 教學(xué)方法和評價方式單一

目前部分高校課程教學(xué)中普遍存在如下缺陷：①教學(xué)方法落后。多采用“填鴨式”“演講式”的傳統(tǒng)教學(xué)方法，部分課程為了體現(xiàn)學(xué)生的主導(dǎo)地位，采用了翻轉(zhuǎn)課堂、對分課堂、BOPPPS等教學(xué)方法，但是上課方式變成了學(xué)生講和學(xué)生自學(xué)，教學(xué)改革流于形式。②考核方式單一。部分課程采用簽到、點名的方式或僅通過期末考試進行考核，與師范專業(yè)認(rèn)證不相符。

2 科學(xué)教育專業(yè)《環(huán)境科學(xué)》課程教學(xué)改革思路和具體方法

2.1 制定符合OBE教學(xué)理念教學(xué)目標(biāo)

OBE教學(xué)理念遵循的是反向設(shè)計原則。反向設(shè)計是從需求開始，由需求決定培養(yǎng)目標(biāo)[5]。因此，根據(jù)我校最新版科學(xué)教育專業(yè)人才培養(yǎng)方案，對科學(xué)教育專業(yè)《環(huán)境科學(xué)》課程的教學(xué)目標(biāo)進行了反向設(shè)計。

根據(jù)科學(xué)教育專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，該課程的教學(xué)目標(biāo)設(shè)置為：1)能夠正確描述環(huán)境問題的發(fā)生、發(fā)展，正確認(rèn)識人類活動對多環(huán)境要素的影響;污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律和處理與處置原則;正確認(rèn)識全球環(huán)境問題、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和清潔生產(chǎn)等基本理論。2)能夠獨立完成與環(huán)境科學(xué)相關(guān)的實踐活動，正確運用環(huán)境科學(xué)知識分析、解決小學(xué)科學(xué)課本中與環(huán)境教育相關(guān)問題。3)能夠結(jié)合生活和社會需求，開展以環(huán)境為主題的小學(xué)科學(xué)特色的科技創(chuàng)新實踐活動、綜合實踐活動和科普講解。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

對于科學(xué)教育專業(yè)，《環(huán)境科學(xué)》課程的培養(yǎng)目標(biāo)是學(xué)生能夠具備小學(xué)科學(xué)教學(xué)中與環(huán)境教育相關(guān)的專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)，因此，為了在有限的學(xué)時內(nèi)能夠達成教學(xué)目標(biāo)，課程內(nèi)容的選擇尤為重要。

為了提高環(huán)境科學(xué)與小學(xué)科學(xué)課程中環(huán)境教育相關(guān)知識的協(xié)調(diào)性，對照現(xiàn)行小學(xué)科學(xué)教材與環(huán)境教育相關(guān)知識的關(guān)聯(lián)程度，在教學(xué)過程中增加了部分與小學(xué)生環(huán)境教育密切相關(guān)的內(nèi)容。例如：在土壤污染與防治章節(jié)，增加綠色蔬菜、無公害蔬菜、有機蔬菜、普通蔬菜的區(qū)別，廢干電池對環(huán)境的影響，如何處理損壞的水銀溫度計，生態(tài)農(nóng)業(yè)等教學(xué)內(nèi)容;在全球環(huán)境章節(jié)，增加各種各樣的滅火器，南極的臭氧空洞，原始森林的奧秘等教學(xué)內(nèi)容，作為教材內(nèi)容的延伸和補充。

2.3 改進教學(xué)方法

OBE教學(xué)理念遵循以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)地位，教學(xué)過程中采用講授法、線上線下混合式教學(xué)法、實踐教學(xué)法和案例教學(xué)法。對于基礎(chǔ)知識主要采用講授法。

由于課時有限和新冠疫情的影響，《環(huán)境科學(xué)》課程的實踐活動受到一定程度的影響。為了保證課程達成度，將題庫和各種環(huán)境要素污染或污染治理場所相關(guān)實踐視頻放到線上。例如：“兩山理論”的發(fā)源地、倫敦如何治理火電污染、污水去哪了、看不見的污染、垃圾去哪了、綠色建筑、太陽能光伏發(fā)電等，與線下的課上學(xué)習(xí)、課下總結(jié)(思維導(dǎo)圖)、課后作業(yè)、實踐總結(jié)等環(huán)節(jié)有機結(jié)合，進行線上線下混合式教學(xué)。通過實地錄制的視頻將學(xué)習(xí)內(nèi)容具體化，學(xué)生對知識的理解和記憶得到加強，教學(xué)環(huán)節(jié)的完整性得到強化，同時還解決了課時少，實踐基地少的問題，避免了新冠疫情對教學(xué)實效的影響。

將小學(xué)科學(xué)課程中與環(huán)境教育相關(guān)的知識進行總結(jié)，作為課后作業(yè)，學(xué)生以小學(xué)科學(xué)課本中與環(huán)境教育相關(guān)的課后作業(yè)作為實踐內(nèi)容之一，驗證對所學(xué)環(huán)境科學(xué)理論知識的掌握程度，提高分析、解決問題的能力。

以環(huán)境為主題進行小學(xué)綜合實踐活動設(shè)計(表1)，學(xué)生通過小學(xué)綜合活動設(shè)計驗證對所學(xué)知識的掌握程度和運用能力，形成技能、技巧，提高記憶能力和思維能力、創(chuàng)作能力，培養(yǎng)合作意識和團隊精神，在理論聯(lián)系實踐中學(xué)習(xí)知識。

表1 以環(huán)境為主題進行小學(xué)綜合實踐活動設(shè)計

2.4 構(gòu)建合理的學(xué)習(xí)評價體系

根據(jù)《環(huán)境科學(xué)》課程的教學(xué)方法，采取了過程性考核和期末考試相結(jié)合的方式對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行評價。過程性考核(占總成績的40%)包括課前考核、課堂考核和課后考核3個方面的內(nèi)容。其中，課前考核主要包括對小學(xué)科學(xué)課本中與環(huán)境教育相關(guān)知識的分析匯總，引導(dǎo)學(xué)生進行學(xué)習(xí)方向，提高學(xué)習(xí)的指向性;課堂考核包括課堂筆記、思維導(dǎo)圖、課上測試3個部分內(nèi)容，督促學(xué)生學(xué)習(xí)和對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行及時的評價;課后考核包括課后作業(yè)、實踐總結(jié)和以環(huán)境為主題的小學(xué)綜合實踐活動課程設(shè)計。期末考試占總成績的60%，考查學(xué)生對課程理論知識的總體掌握程度和運用能力。這種評價體系具有評價方式多元化、評價過程全程性和評價結(jié)果持續(xù)改進的特點，符合師范專業(yè)認(rèn)證的要求。

2.5 課程思政融入《環(huán)境科學(xué)》課程教學(xué)

為了引導(dǎo)學(xué)生樹立保護環(huán)境的責(zé)任感和使命感，基于OBE教學(xué)理念，將“藍天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)”“碳達峰、碳中和”“美麗中國，我是行動者”“中央生態(tài)環(huán)境保護督察”“兩高項目”“《中國的生物多樣性保護》白皮書”“碳排放權(quán)交易”“三線一單”“生態(tài)產(chǎn)品價值實現(xiàn)”“‘十四五’生態(tài)環(huán)保規(guī)劃”“美麗中國”等融入課程，既豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓寬了學(xué)生眼界，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)我國生態(tài)環(huán)境保護制度的同時認(rèn)識到中國擔(dān)當(dāng)、中國方案、中國行動，樹立正確的環(huán)境觀、價值觀。

3 《環(huán)境科學(xué)》課程教學(xué)改革實踐效果

1)學(xué)生學(xué)習(xí)的方向性更加明確

由于增加了課前教材分析過程性考核環(huán)節(jié)，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到了明顯提高，學(xué)習(xí)目標(biāo)更加明確，在學(xué)習(xí)之前就明確自己應(yīng)該學(xué)什么，做什么以及應(yīng)該具備哪些能力。

2)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性得到了明顯調(diào)動

調(diào)查顯示，大部分學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)模式中通過將教學(xué)內(nèi)容與小學(xué)科學(xué)課本相關(guān)聯(lián)，更能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，將課程中學(xué)習(xí)到的理論知識和技能直接應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，能夠驗證學(xué)生對知識的運用能力。

3)學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了明顯提高

通過小學(xué)綜合實踐活動的設(shè)計，學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力、合作交流能力、分析解決問題的能力都得到了提升。將思政內(nèi)容融入課堂教學(xué)，學(xué)生能夠運用環(huán)境科學(xué)的理論、方法、觀點審視公眾關(guān)注的環(huán)境污染等社會熱點問題，樹立保護環(huán)境的責(zé)任感和使命感。

4 結(jié)語

基于OBE教學(xué)理念，對科學(xué)教育專業(yè)《環(huán)境科學(xué)》課程進行改革與實踐，從人才培養(yǎng)方案出發(fā)，結(jié)合小學(xué)科學(xué)教師教學(xué)能力的要求，通過對學(xué)習(xí)目標(biāo)的設(shè)定，教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，教學(xué)方式的改進，教學(xué)評價方式的多元化設(shè)計，明確了學(xué)生學(xué)習(xí)的方向性，提升了學(xué)習(xí)目標(biāo)達成度，提高了學(xué)生與環(huán)境教育相關(guān)的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力，有效的解決了課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容與工作實際脫節(jié)的問題，達到了產(chǎn)出導(dǎo)向的要求。