基于OBE理念地方高校環境工程專業實驗教學的創新

李 雁，沈 元，林春綿

（浙江工業大學環境學院，浙江 杭州 310014）

工程教育是培養當代卓越工程師的必由之路[1]。目前，隨著工程技術職業的全球化要求，工程教育專業認證在國內外得到了高度重視?！度A盛頓協議》是國際工程互認中最具國際影響力的工程教育國際認證協議[2]，其注重最終產出的結果，由此形成了工程教育專業認證的重要理念——產出導向教育（Outcome-Based Education，OBE）。產出導向教育是“以人人都能學會為前提，以學生為中心、成果為導向而設計的”教育模式[3]，教學設計和教學實施的目標是學生通過教育過程最后取得今后工程技術職業的所需。

實驗教學在本科人才培養過程中占有重要地位，是高等學校培養學生的重要環節。實驗教學在培養學生的動手能力、實踐能力、分析及解決問題的能力上起著舉足輕重的作用[4]。因此，實驗教學已越來越受到高校的重視。環境工程是一門技術性與實踐性很強的工科專業[5]。在環境工程專業教學過程中，相較其他專業，實驗教學占更重要的地位[6-7]。

根據相關統計數據，截至2016年，全國共有400多所本科院校設有環境工程專業，其中只有60多所院校隸屬于“211工程”重點建設院校，近85%的院校屬于地方本科院校[8]。為培養出適應地方經濟發展的新型環境工程人才，應進一步根據地方經濟發展需求，基于產出導向教育（OBE）的理念加強環境工程專業實驗教學改革，以培養學生的動手能力為基礎，逐步提高學生的獨立發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養具有創新能力的新型環保人才[9-12]。

浙江工業大學是一所省部共建地方高校，學校始終堅持立足浙江、服務浙江、面向全國的辦學宗旨，努力建設成為浙江省高級人才的培養基地和科學研究開發基地。浙江工業大學環境工程專業自1992年成立以來，環境工程專業經過多年發展，已設置了環境化學、環境監測、環境毒理學及儀器分析等專業基礎實驗，同時設置了廢氣、廢水、固廢和物理性污染控制工程四門課程集合的專業實驗，專業實驗教學總學時數累計近200學時。2014年10月，經過專家現場考察，浙江工業大學環境工程專業通過中國工程教育專業認證。

環境工程專業根據區域社會經濟發展的需求，培養適合區域社會經濟發展特征（如產業結構）和環境保護的需求的應用型專業人才。近年來為了適應新時期人才培養的需要，我校環境工程專業以專業認證為契機，以學生學習產出為導向，在實驗教學中采取了一系列改革措施，獲得了較好的教學效果，學生的綜合素質也得到了不斷提升。

本文在工程教育認證的背景下，結合浙江工業大學環境工程專業實驗教學改革與創新中的經驗與體會而作，為各地方高校環境工程專業實驗教學體系的完善和發展提供參考。

1 地方高校環境工程專業實驗教學存在的問題分析

1.1 實驗教學內容有待更新

地方高校一般從環境工程專業開辦以后逐漸完善實驗教學的廣度，但實驗教學內容多年沒有變化，有些實驗甚至延續十多年也不變，根本不能體現環境工程領域實際應用的革新。

在環境工程專業認證畢業要求中，要求學生了解本專業的發展前沿，具備對環境工程領域新工藝、新技術和新設備進行研發、設計和管理等能力。

但現有的專業實驗教學內容沒有隨著環境工程實踐發展而更新，有些實驗的內容已經不能體現本專業最新研究領域的應用情況。例如：氮氧化物的吸附實驗，現有氮氧化物主流處理中不再使用吸附的方法。那么當學生進入工程實踐工作時，自然不能很好地適應社會所需，所以只有將專業實驗內容跟隨工程實踐的發展而更新，才能更好地培養適應社會發展的應用型環保人才，也更好地實現工程教育認證的產出導向教育（OBE）理念。

1.2 實驗教學方式仍需改進

目前，地方高校普遍采用的都是傳統的實驗教學模式，教學方式基本是“注入式”或“填鴨式”，即依靠實驗教師提前調試好實驗設備，準備好實驗儀器，配好實驗藥品；任課教師在實驗課現場講解實驗原理，實驗內容及注意事項；學生則按照實驗教材上的實驗步驟“照方抓藥式”按部就班逐項做實驗，記錄數據。這種教學方式只是對學生基本實驗技能的訓練，學生缺乏主動思考和創造性的發揮。

在環境工程專業畢業要求中，要求學生具有良好的科學思維方式、科學研究方法與基本實驗技能，具備求實創新的意識和精神。

傳統的實驗教學方式學生只是機械地抄寫預習報告，操作實驗步驟，記錄實驗數據，完成實驗報告，根本不理解也不思考實驗過程在實際工程應用上的真正意義，也不能與理論課程的相關內容聯系起來。故只有在改進和創新專業實驗教學方式，才能讓每個學生主動積極地參與到實驗過程中，對實驗過程進行深入思考，將理論知識聯系到實驗的結果中，以達成工程教育專業認證的要求。

1.3 實驗成績考核機制不完善

由于地方高校環境工程專業實驗儀器和場地的限制，實驗往往是多名學生分組操作，在實驗過程中常常會出現個別學生根本不動手的現象，而教師在給實驗成績時依據實驗記錄對一組學生進行評定，缺乏實驗過程的評定，實驗成績就不能完全體現每位學生的實驗動手能力和操作技能，從而也使部分認真做實驗的學生動手積極性不高。

在對專業實驗畢業要求達成度評價時，需要基于實驗預習情況、操作技能、課堂討論、數據處理、研究結果、報告撰寫、合作能力、考勤情況各方面統一評價。

以往實驗成績基本根據學生實驗報告而定，部分學生在實驗過程中只注重實驗結果的記錄，對實驗預習、實驗操作技能等過程基本不重視，實驗原理一概不知，對結果與討論及課后思考題更只是流于形式，故評價機制存在明顯的缺陷。因此，通過完善實驗成績考核制度，來提升學生實驗教學的整體積極性和主動性是實驗教學改革的必要途徑。

在工程教學專業認證的背景下，基于OBE理念力爭地方高校環境工程專業學生的知識和能力更適應當代社會和地方發展的需要，具有更強的競爭力，積極開展環境工程專業實驗教學的改革是十分必要的。

2 地方高校環境工程專業實驗教學改革創新之舉

2.1 修訂實驗教學大綱，更新實驗教學內容

隨著當代環保技術的不斷發展，實際工程領域的環保技術應用也在不斷更新進步，環境工程專業實驗教學內容也應隨之更新。地方高校應著眼于能促進區域經濟發展、應用于當地實際工程項目的環保技術，以便學生畢業后能直接上手處理當地的環保問題，成為骨干技術力量。故積極修訂實驗教學大綱，更新實驗教學內容，淘汰早已不適合的實驗，開展新型區域特色的環境技術新實驗，注重培養學生的動手能力和實際解決問題的能力，實現學生產出導向的目標。

例如，浙江工業大學環境工程專業自認證后，去除了早已不再使用的活性炭吸附氮氧化物氣體的實驗，增加了活性炭吸附有機廢氣的實驗。不僅更有利于學生掌握當前的環保新技術，更有利于學生今后工作的實際應用。

2.2 創新實驗教學方式，發揮學生主觀能動性

按照工程教育專業認證的最新畢業要求，明確環境工程的學生畢業時應該具備12種要求，其中包括實踐動手、創新等能力?！疤铠喪健钡膶嶒灲虒W方式已經不再適應當代教育的發展了，應積極創新實驗教學方式，采用開放式的教學方式。即：在規定的時間內，給學生提供一個開放的實驗環境，學生自行安排實驗進度，選擇實驗內容，設計實驗方案；師生及學生之間可以對實驗進行充分的交流，真正做到以學生為主，自主實驗，老師起輔導和監督管理的作用，讓學生在實驗中掌握實驗技能，培養學生的各種能力。

地方高校由于實驗經費和場地的原因很難做到所有的實驗都采用自主式的實驗方式，可以將原先的實驗進行改造，將個別實驗推行自主實驗的方式，增加學生的主觀能動性。例如：浙江工業大學環境工程專業學生在污水處理生化大實驗：有機廢水的好氧生化處理——接觸氧化、氧化溝、SBR工藝實驗中，實現了自行分組選擇實驗的工藝；在另一實驗已學會COD和BOD測試的前提下，從設備的調試，實驗方案的設計，微生物的培養馴化，實驗試劑的配置都由學生自己動手，不再采用老式的只按實驗步驟做實驗的方式，讓學生鍛煉了組織能力、動手能力和獨立思考的能力，真正體現了學生為主的產出導向教育（OBE）理念。

2.3 改進實驗考核方式，提升學生實驗積極性

傳統的實驗課成績往往只看重實驗報告的質量，對實驗過程中的操作技能沒有體現，甚至會出現沒來做過實驗，交了實驗報告也有得分的現象存在，導致很多學生對實驗的積極性很低，實驗課上也是能混就混，只要把實驗報告做好就行，也失去了一次很好鍛煉自己各方面能力的機會。采用細分各項標準，使實驗考核內容細化，強化過程考核，不失為是一種很好的方式。

浙江工業大學環境工程在專業認證后改進了實驗考核方式，將預習、到勤、實驗過程的操作、實驗報告的撰寫與數據處理及課堂中老師布置的思考題按權重比例進行了分配，將預習報告和實驗過程的操作當場批改打分，迫使學生認真預習，積極動手，帶著問題做實驗，在實驗過程中尋找答案，增強學生進行實驗的興趣。在思考題的回答中，讓學生主動查閱文獻，拓展知識面。

2.4 增加現代化仿真實驗教學手段，拓展科研新課題納入實驗教學

當前環境污染形勢比較嚴峻，我國高校環境專業面臨著前所未有的挑戰與機遇[13]。由于地方高校實驗場地和條件的限值，一些需要反復訓練型的實驗或是一些工藝復雜、占地大、耗時長、高風險或污染型實驗，很難在課堂上實現。因此增加虛擬仿真實驗不僅能很好地解決實際實驗場地和條件的問題，避免實驗過程中出現的風險，更可以讓學生反復實驗，熟悉實驗過程，理解實驗原理，實現持續的學習。

科研課題是最新環保技術的載體，將科研新課題納入實驗教學不僅有利于實驗的重復試驗，也更能激發學生學習的積極性，更好地了解環境專業的發展前沿，拓展學生的技術眼界，完善學生的知識結構，為今后走上工作崗位打下良好的基礎。

浙江工業大學環境工程專業自2013年起，借助浙江省支持地方高校專項資金項目，購買了部分虛擬仿真實驗教學軟件，包括典型污水處理廠AAO工藝認識實習、生產實習仿真軟件，水處理仿真實訓軟件（AB工藝、氣浮工藝、氧化溝工藝、生物接觸氧化工藝、反滲透工藝、SBR工藝、UASB工藝、生物接觸氧化法工藝、傳統活性污泥工藝），化工廠尾氣催化燃燒工藝仿真軟件，化工廠廢棄物熱力氧化焚燒工藝仿真軟件，垃圾焚燒處理廠廢氣處理操作實習仿真軟件，生活垃圾堆肥工藝操作實習仿真軟件。通過這些軟件的學習，讓學生更好地掌握一些無法在實驗室實現的實驗，更貼近實習的工程。后期構想能實現產學研結合，實現個別如COD測定等環境工程領域經典實驗的虛擬仿真實驗。

專業實驗增加了生物質產沼氣的實驗，學生可以自己設計生物質產沼氣的條件 （包括溫度，添加的生物質種類等），得出不同條件下產氣情況，并分析其產生氣體的成分；根據實驗條件的不同、產生物質及量的不同，得出最佳的實驗條件。這種小型的綜合性實驗更有助于培養學生分析問題、解決問題和創新性的能力。

3 結語

通過對環境工程專業實驗教學創新：修訂實驗教學大綱，更新實驗教學內容，創新實驗教學方式；發揮學生主觀能動性，改進實驗考核方式；提升學生實驗積極性；增加現代化仿真實驗教學手段，拓展科研新課題納入實驗教學等一系列的探索與實踐，一切基于學生的產出導向教育（OBE），使學生能夠全面達到工程教育專業認證的要求，實現地方高校培養合格環保工程師的目標。