基于OBE理念的《水分析化學(xué)》理實(shí)一體化教學(xué)改革研究*

黃 梅，聶麗君，殷旭東，王儒珍

(廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000)

新工科是主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略行動(dòng)，是新時(shí)代我國(guó)工程教育改革的方向。新工科建設(shè)以新經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求為導(dǎo)向，重塑工程教育，把培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才擺在更加突出的戰(zhàn)略位置[1]，其核心點(diǎn)就是全面提高人才培養(yǎng)能力[2]。隨著新工科的不斷推進(jìn)，為切實(shí)提高高校人才培養(yǎng)能力，保障人才培養(yǎng)質(zhì)量，2018年1月30日，教育部發(fā)布了我國(guó)第一個(gè)高等教育教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即《普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)類(lèi)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》[3]。《標(biāo)準(zhǔn)》在研制過(guò)程中緊緊圍繞“突出學(xué)生中心、突出產(chǎn)出導(dǎo)向、突出持續(xù)改進(jìn)”三大原則，這與成果導(dǎo)向教育(Outcome Based Education，OBE)理念“以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”三個(gè)核心思想要素完全契合[4-6]。理念是行動(dòng)的先導(dǎo)，先進(jìn)教育理念的引入可以引導(dǎo)和促進(jìn)專(zhuān)業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革，對(duì)保障和提高人才培養(yǎng)質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)，現(xiàn)在大力推行的工程教育認(rèn)證也將OBE理念的三個(gè)核心要素貫穿于認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的始終。因此，基于OBE理念的課程教學(xué)改革更具現(xiàn)實(shí)意義。新工科背景下，基于OBE理念的課程教學(xué)更強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要性。理實(shí)一體化教學(xué)模式通過(guò)打破理論課與實(shí)驗(yàn)課的界限，將專(zhuān)業(yè)課的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)兼具專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和操作技能的應(yīng)用型人才[7-9]，從而實(shí)現(xiàn)OBE教育理念的內(nèi)化。

1 水分析化學(xué)課程的性質(zhì)、任務(wù)與改革的意義

《水分析化學(xué)》是給排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修的專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)指定的十門(mén)骨干課程之一。《水分析化學(xué)》研究水及其污染物組成、性質(zhì)、含量和它們的分析方法的一門(mén)學(xué)科，是研究水中污染物及其變化的重要手段，在環(huán)境污染治理與監(jiān)測(cè)中起著“眼睛”與“哨兵”的作用[10]。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握水質(zhì)指標(biāo)分析中的基本概念、基本原理，掌握水質(zhì)分析的基本操作技能，能夠應(yīng)用正確的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理、分析和解釋?zhuān)@取合理有效的結(jié)論。具備識(shí)別及解決生產(chǎn)和科學(xué)研究中水質(zhì)分析問(wèn)題的能力。重點(diǎn)強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)組織和動(dòng)手能力。注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和綜合素質(zhì)有著特殊的作用，為后續(xù)水質(zhì)工程學(xué)等課程的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的水質(zhì)分析的科學(xué)基礎(chǔ)。

隨著社會(huì)的發(fā)展，水體中的污染物組成越來(lái)越復(fù)雜，甚至出現(xiàn)許多新型的污染物，新的水分析方法和技術(shù)也隨之涌現(xiàn)。同時(shí)，在新經(jīng)濟(jì)、新工科不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，各學(xué)科的交叉融合，水分析化學(xué)學(xué)科的內(nèi)容不斷擴(kuò)展延伸，分析方法和儀器設(shè)備持續(xù)改進(jìn)升級(jí)。為了滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)水分析人才的需求，迫切需要對(duì)《水分析化學(xué)》課程教學(xué)進(jìn)行改革和創(chuàng)新以提高教學(xué)效果，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，達(dá)成專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。在此背景下，開(kāi)展基于OBE理念的《水分析化學(xué)》理實(shí)一體化教學(xué)改革研究具有重要的意義。

2 水分析化學(xué)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端

我校的《水分析化學(xué)》課程教學(xué)分為理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分，以往主要采用先進(jìn)行課堂理論教學(xué)，學(xué)期末的實(shí)驗(yàn)周再由學(xué)生集中完成實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式。理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)空上都沒(méi)有連續(xù)性[11]，存在著諸多弊端，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)空上的不連續(xù)性，造成了理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象，嚴(yán)重弱化了理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐鞏固理論知識(shí)的相輔相成作用，沒(méi)能充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在創(chuàng)新能力培養(yǎng)及綜合素質(zhì)提高中的促進(jìn)作用。

(2)理論與實(shí)踐脫節(jié)，進(jìn)一步導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)目的不明確。在理論教學(xué)中，學(xué)生只是被動(dòng)地的接受教師強(qiáng)行灌輸?shù)睦碚撝R(shí)，以應(yīng)付考試，不知道這些理論知識(shí)將來(lái)用在何處，學(xué)習(xí)目的不明確，從而使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性大打折扣。

(3)我校以往《水分析化學(xué)》在開(kāi)學(xué)前8周就已完成理論教學(xué)部分的內(nèi)容。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)則在學(xué)期末甚至是期末考試之后才開(kāi)展。時(shí)間間隔太長(zhǎng)，到上實(shí)驗(yàn)課時(shí)大部分學(xué)生的理論知識(shí)已經(jīng)忘得差不多了，只能模仿老師機(jī)械地照搬實(shí)驗(yàn)步驟，沒(méi)有充分理解實(shí)驗(yàn)原理，不能用理論知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法找到原因，更不知道如何解決問(wèn)題。這樣嚴(yán)重抑制了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，制約了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的培養(yǎng)，更無(wú)法培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

基于存在的上述弊端，我們提出水分析化學(xué)理實(shí)一體化的教學(xué)模式，以期明確學(xué)生的學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高主觀(guān)能動(dòng)性，切實(shí)培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代要求的具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的卓越工程科技人才。

3 理實(shí)一體化教學(xué)模式的特點(diǎn)

理實(shí)一體化的教學(xué)模式將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，突破了傳統(tǒng)的理實(shí)脫節(jié)的教學(xué)模式，使理論與實(shí)踐融會(huì)貫通，它不僅是教學(xué)內(nèi)容的一體化，也是教師在理論知識(shí)、操作技能、實(shí)踐能力和教學(xué)能力上的一體化。

(1)理實(shí)結(jié)合，構(gòu)建了一體化的學(xué)習(xí)環(huán)境，改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)模式和思維方式，實(shí)踐項(xiàng)目的引入使學(xué)生的學(xué)習(xí)更具針對(duì)性和實(shí)用性。

(2)理實(shí)一體化的教學(xué)模式以學(xué)生為中心，充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效提高學(xué)生獨(dú)立思考與自主創(chuàng)新的能力，極大地培養(yǎng)了學(xué)生的責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。

(3)理實(shí)一體化要求教師結(jié)合工程實(shí)踐教授理論知識(shí)，用理論知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)原理和現(xiàn)象，邊講邊做。這就對(duì)教師在理論知識(shí)、實(shí)踐能力和教學(xué)能力等方面提出了更高的要求，促使教師不斷地努力提高自身的業(yè)務(wù)能力、教學(xué)水平并強(qiáng)化理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，這樣才能滿(mǎn)足理實(shí)一體化教學(xué)模式的需求。

4 基于OBE理念的《水分析化學(xué)》理實(shí)一體化改革措施

4.1 “思政式”引導(dǎo)，提高學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

精心組織課程的緒論課，借助網(wǎng)絡(luò)資源——圖片、視頻、鏈接等方式，全方位展示全球水資源短缺、水環(huán)境污染等現(xiàn)象，闡述水體污染的危害、強(qiáng)調(diào)水體治理的重要性，進(jìn)而引出水分析化學(xué)在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的作用。同時(shí)，結(jié)合后續(xù)的專(zhuān)業(yè)課程和同學(xué)們將來(lái)的就業(yè)方向，重申水分析化學(xué)在自來(lái)廠(chǎng)、污水廠(chǎng)的設(shè)計(jì)以及運(yùn)行管理中的重要作用。除此之外，多學(xué)科的融合交叉發(fā)展，也使得水分析檢測(cè)技術(shù)在大氣污染物分析、固體廢棄物分析等領(lǐng)域得以延伸應(yīng)用。通過(guò)“思政式”引導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)了水分析化學(xué)在新工科時(shí)代背景下解決復(fù)雜工程實(shí)際問(wèn)題所發(fā)揮的作用，引發(fā)思考和討論，提高學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)知和重視程度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，避免出現(xiàn)重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象。

4.2 整合教學(xué)內(nèi)容，課程教學(xué)模塊化

水分析化學(xué)的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生水質(zhì)分析的系統(tǒng)知識(shí)和基本技能，掌握水質(zhì)分析的基本操作。水質(zhì)監(jiān)測(cè)與分析是給排水科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的就業(yè)方向之一，為達(dá)成職業(yè)崗位對(duì)理論知識(shí)與實(shí)踐技能的要求，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合、取舍，不僅要注重理論知識(shí)的充實(shí)，還要加強(qiáng)實(shí)踐技能的訓(xùn)練。

首先，根據(jù)專(zhuān)業(yè)課程體系的設(shè)置和人才培養(yǎng)的要求，以專(zhuān)業(yè)夠用、深淺適度的原則，精心選練教學(xué)內(nèi)容，避免與《無(wú)機(jī)及分析化學(xué)》課程內(nèi)容的簡(jiǎn)單重復(fù)，合理增加儀器分析實(shí)驗(yàn)部分的內(nèi)容，適度淡化理論，強(qiáng)化實(shí)踐，突出工程應(yīng)用性。同時(shí)，對(duì)教學(xué)重難點(diǎn)進(jìn)行重組，改變?cè)瓉?lái)課程的教學(xué)順序與教學(xué)體系，以分析方法為導(dǎo)向?qū)⒔虒W(xué)內(nèi)容模塊化。每一模塊中教學(xué)內(nèi)容理實(shí)一體化，既包含理論知識(shí)，也包含實(shí)踐內(nèi)容。

其次，教學(xué)內(nèi)容注意緊跟時(shí)代和學(xué)科發(fā)展的步伐，采用講座、網(wǎng)絡(luò)課堂或文獻(xiàn)查閱等方式向?qū)W生介紹水質(zhì)分析的新技術(shù)、新方法以及新規(guī)范，讓學(xué)生了解水分析化學(xué)的最新發(fā)展趨勢(shì)。

4.3 理實(shí)融合，教學(xué)一體化

目前，我校水分析化學(xué)課程已經(jīng)由原來(lái)的一門(mén)課分解為水分析化學(xué)和水分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)兩門(mén)課，分別由不同的教師獨(dú)立授課，先上完理論課，再集中在實(shí)驗(yàn)周開(kāi)展實(shí)驗(yàn)課。這樣的教學(xué)模式使理論和實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，理論知識(shí)得不到及時(shí)鞏固，也不利于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。為改變這種理論與實(shí)踐分開(kāi)教學(xué)的模式，理論課和實(shí)驗(yàn)課將由理論課和實(shí)驗(yàn)課的教師協(xié)同負(fù)責(zé)。先由實(shí)驗(yàn)課教師按照教學(xué)模塊內(nèi)容設(shè)計(jì)、選定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，確定要達(dá)到的目標(biāo)，再由理論課教師以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為導(dǎo)向，重點(diǎn)講授與實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、方案實(shí)施以及實(shí)驗(yàn)操作中涉及的基本概念、方法原理，并借助視頻影像資料直觀(guān)展示相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并用理論知識(shí)加以解釋。比如在氧化還原滴定法模塊中，以水中化學(xué)需氧量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為導(dǎo)向，重點(diǎn)講授化學(xué)需氧量的基本概念、重鉻酸鉀法的方法原理，通過(guò)圖片或視頻展示在滴定過(guò)程中水溶液顏色的變化，對(duì)有可能出現(xiàn)的異樣顏色進(jìn)行理論分析，并給出解決問(wèn)題的方案。當(dāng)每一模塊的理論知識(shí)學(xué)完后，接著學(xué)生馬上開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作加深對(duì)理論知識(shí)的理解，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。此時(shí)，實(shí)驗(yàn)教師重點(diǎn)解決實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)范問(wèn)題以及指導(dǎo)學(xué)生如何處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的異常現(xiàn)象等問(wèn)題。這種模塊化的理實(shí)一體化教學(xué)模式，使學(xué)生能夠在短時(shí)間內(nèi)牢固掌握所的學(xué)理論知識(shí)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)教師也可以避免對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的重復(fù)講解，而著重解決與實(shí)驗(yàn)操作技能相關(guān)的問(wèn)題，切實(shí)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

4.4 完善教學(xué)方法，豐富教學(xué)手段

水分析化學(xué)課程采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法為主、講-演-練方法為輔的教學(xué)方法。

所謂任務(wù)驅(qū)動(dòng)法就是結(jié)合本專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，圍繞課程教學(xué)目的，以水質(zhì)指標(biāo)為綱，以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為導(dǎo)向，將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成一個(gè)或多個(gè)任務(wù)，通過(guò)教師的引導(dǎo)，讓學(xué)生帶著真實(shí)的任務(wù)在探索中學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)完成任務(wù)，不斷地獲得成就感，可以激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探索，勇于開(kāi)拓進(jìn)取的自學(xué)能力。

從歷年的教學(xué)情況來(lái)看，本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能相對(duì)薄弱，實(shí)驗(yàn)操作和儀器的使用不規(guī)范。采用講-演-練的教學(xué)方法可以使學(xué)生直觀(guān)地看到實(shí)驗(yàn)操作方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解，有利于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范化，并通過(guò)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)練習(xí)使學(xué)生的操作技能得到進(jìn)一步的提高。

通過(guò)引入文本動(dòng)畫(huà)、圖形圖像、音頻視頻等多媒體素材，豐富教學(xué)手段，使抽象性的內(nèi)容變得更加直觀(guān)，更有利于加深學(xué)生的理解和記憶；借助學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)和發(fā)布課堂教學(xué)活動(dòng)，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，增強(qiáng)互動(dòng)，活躍課堂氣氛，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。

4.5 素質(zhì)拓展，進(jìn)一步提升實(shí)踐能力

為進(jìn)一步提升學(xué)生實(shí)踐操作技能，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中同步舉辦實(shí)驗(yàn)操作技能大賽，設(shè)立獎(jiǎng)項(xiàng)，并可以向?qū)W校申報(bào)素拓分，以賽促學(xué)。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)與水分析課程相關(guān)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，并積極參與本院系老師的科研項(xiàng)目，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

4.6 課程考核多元化，構(gòu)建科學(xué)的考評(píng)體系

受實(shí)驗(yàn)教學(xué)從屬于理論教學(xué)觀(guān)念的影響，原有的課程考核往往以考試為主，平時(shí)成績(jī)(包括考勤情況和作業(yè)完成情況)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)(包括考勤情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告)僅占很小的比例，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課程中的地位被嚴(yán)重弱化，學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)、動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維能力以及知識(shí)運(yùn)用能力等在考核中得不到體現(xiàn)，制定合理有效的考評(píng)體系勢(shì)在必行[12]。

為了強(qiáng)化創(chuàng)新型卓越工程科技人才的價(jià)值導(dǎo)向，本次課程改革改變過(guò)去的考核方式，采用多元化的課程考核方法，構(gòu)建科學(xué)的考評(píng)體系?？偝煽?jī)?nèi)杂煽荚嚦煽?jī)、平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)?nèi)糠纸M成，通過(guò)增加實(shí)驗(yàn)成績(jī)的權(quán)重加大實(shí)踐操作的考核力度，進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)踐操作的重要地位，改變重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)狀。平時(shí)成績(jī)除了作業(yè)和考勤情況之外，將囊括所有的課堂活動(dòng)，比如課前預(yù)習(xí)、課堂測(cè)驗(yàn)、搶答和課堂討論等，這些都可用通過(guò)學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)可以進(jìn)一步細(xì)化為實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性、操作技能的熟練成度、數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)的反思與討論等。整個(gè)考評(píng)體系加大了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)全過(guò)程的綜合考核力度，有助于促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。

5 結(jié) 語(yǔ)

在新工科的時(shí)代背景下，OBE教育理念更強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要性?；贠BE理念的理實(shí)一體化課程教學(xué)模式，以實(shí)踐為導(dǎo)向，充分肯定了學(xué)生的主體地位和發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用，將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)融合，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主觀(guān)能動(dòng)性，提升課堂教學(xué)效果，保證教學(xué)質(zhì)量，有效達(dá)成新工科對(duì)創(chuàng)新型卓越工程科技人才培養(yǎng)能力的要求。