基于OBE模式的水處理微生物學教學改革探索

王帥杰 饒硯迪 張仰輝 范德亮 鄒春榛

摘要：本文基于OBE模式，重新確定了《水處理微生物學》課程的教學目標，從教學內容、教學環節及教學方法等方面進行了教學改革探索。初步實踐結果表明，教學改革大大增強了學生主動學習的意識，加強了學生的實踐能力。

關鍵詞：OBE模式；水處理微生物學；課程研究項目

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）16-0111-02

一、引言

隨著我國環境形勢的日益嚴峻和國家對環境質量的高度關注，我國的環境工程專業教育得到迅速發展。但以工程教育認證標準來進行衡量，我國的環境工程專業教學體系卻存在著嚴重不足。在教學體系中，實踐類教學課程短缺，已有的環境類教學課程大多缺乏實踐環節，學生缺乏工程實踐訓練，與企業、產業、社會嚴重脫節[1，2]；對創新教育缺乏重視，創新能力的培養未貫穿于人才培養的全過程[3]。

工程教育認證標準普遍采用基于學習產出（Outcomes-Based Education，OBE）的教育模式，以產出導向為原則，以全體學生為中心，以持續改進質量為根本目的[4]。《水處理微生物學》課程是環境工程專業教學體系中的核心課程，在整個教學體系中占重要地位。筆者以《水處理微生物學》課程為試點，結合工程教育認證標準，基于OBE模式，對《水處理微生物學》課程教學體系進行了重新構建。

二、確定課程教學目標

根據OBE教育模式，要以產出導向為原則，以全體學生為中心。為了使《水處理微生物學》課程的教學目標更貼合社會需求，更滿足學生的學習需要，筆者對校外25家環境類企事業單位及燕山大學大三、大四年級環境工程專業學生進行了問卷調查。調查結果表明，超過80%的單位認為應增強學生的交流能力和團隊合作能力，近100%的單位認為學生應具備相關理論基礎知識，并能夠通過不斷學習來拓寬知識范圍和增強工作能力，具有一定的研究與開發能力。約90%的學生認為他們除掌握微生物學基礎知識和水處理微生物學基本原理外，更應掌握廢（污）水生物處理研究方法，可以將水處理微生物學理論知識用于解決廢（污）水處理實際問題。結合校內外問卷調查結果，確定《水處理微生物學》課程教學目標如下：

1.掌握環境微生物學基礎知識，了解環境中微生物的主要類群及其生理、生態特性；

2.掌握微生物與環境的相互作用關系以及污染物的微生物降解與轉化規律，深刻理解傳統及新興的污染控制與治理技術中所涉及的微生物學原理；

3.掌握環境微生物學研究的基本方法；

4.了解有害微生物的控制技術，了解微生物在環境工程中的應用及相關的實驗技術。

三、改革教學內容和教學環節

根據OBE教育理念，教學內容應體現其對教學目標的支撐，在教學環節和教學內容中應著重加強學生的工程實踐訓練，聚焦學生工程意識、創新意識的培養。因此，在本次課程教學改革中，在原有教學環節的基礎上增設了實踐環節——課程研究項目《燕山大學生活污水生物處理》。

污水處理廠通常采用微生物法處理生活污水及工業廢水。在生物法水處理過程中，通常需要對污泥中的微生物進行鏡檢，觀察污泥中的微生物種類，測定污（廢）水中的微生物數量，以判斷污（廢）水處理程度及采取相應措施保障污（廢）水處理正常運行。因此設定項目具體內容如下：

1.取燕山大學的生活污水，以污水處理廠的活性污泥為菌種，進行曝氣，培養活性污泥。讓學生通過顯微鏡觀察活性污泥中的微生物，分析活性污泥的構成，將各類微生物的形態和運動狀態制作成小視頻，建立水處理微生物圖庫，便于以后更深入地研究與學習。

2.將活性污泥中的微生物進行分離，培養。采用平板劃線法，將活性污泥中的細菌分離出來，對細菌進行培養，計數，繪制其生長曲線。

3.用培養好的活性污泥處理學校生活污水，測定處理效果，并分析在處理過程中出現的問題，提出有效的改進措施。

4.對污泥中的活性組分進行分析，檢測其含有的酶，研究酶對降解環境污染物的重要作用，以及活性污泥法處理生活污水的機理。

5.項目報告撰寫及匯報答辯。

項目實施程序如下：①制定項目方案。鼓勵學生通過網絡搜索相關資料，或在圖書館查找紙質資料。通過資料檢索、閱讀，提煉關鍵點，理解課題內涵。②實施項目方案。在小組內討論項目實施過程中遇到的問題或向老師求解③總結項目成果。撰寫項目報告，制作PPT，進行項目匯報。

四、改革教學方法

《水處理微生物學》課程原教學組織方式以教材和教授法為中心，課程配套的實驗教學以驗證型實驗為主，學生分析問題、解決問題的能力得不到充分鍛煉。針對原教學組織方式中的弊端，增設以能力培養為主的課程研究項目，以調動學生自主學習、激發學生的求知欲和創造性為主要目標。針對課堂教學、課程研究項目、實驗三部分的教學方法分別進行如下改革：課堂教學的教學方法以講授法為主，綜合使用解釋式講授、論證式講授和問答式講授。教師對微生物學基礎知識、水處理微生物學基本原理進行解釋。針對水處理微生物學基本原理在具體水處理工程中的實際應用問題，進行論證式講授和問答式講授，強化學生的實踐意識。課程研究項目采用任務驅動式的教學方法，輔以自主學習法和討論法。將學生分成若干小組（每組4人），每個小組下發任務書。各小組針對任務，查閱資料，設計實驗方案，撰寫項目報告。在小組內討論項目完成過程中出現的問題，并制定解決方案。實驗的主要教學方法包括任務驅動法、自主學習法和演示法。學生根據設計的實驗方案主動學習實驗原理及相關的操作方法，教師對項目中出現的難度較高的及學生未練習過的實驗操作進行演示，指導學生進行操作。此外，筆者也相應地對課程考核方式進行了改革，豐富了考核形式，注重對學生知識應用能力、實踐能力、解決問題能力和創新能力的考核。課程成績由以下3部分組成：結課考試成績、實驗成績和項目成績。成績評定方法如下：

1.結課考試成績；此部分成績占總成績的60%，按正確程度進行評價；

2.實驗成績；此部分成績占總成績的10%，從兩方面進行評價：①實驗報告的撰寫（占實驗成績的50%）②實驗操作成績（占實驗成績的50%）.

3.項目成績。此部分成績占總成績的30%，由小組成績和組內成績兩部分構成。小組成績為組內所有同學的基準分，在此基準上，加上每位同學的組內得分。小組成績基準占項目成績的80%，從三個方面進行評價：①項目設計方案的合理性及先進性（占小組成績的20%）②PPT匯報及答辯情況（占小組成績的40%）③項目研究報告的邏輯性及正確度（占小組成績的40%）。

組內成績占項目成績的20%，由各小組成員依據其在組內的貢獻自行確定，但成員間最高分與最低分差值不得小于15%。

五、改革成果評價

經過本次教學改革實踐，近100%的學生認為實踐環節的引入和教學方法的改革加深了學生對微生物學基礎知識和水處理微生物學基本原理的認識和理解，能引導學生積極思考、主動學習，提高學生綜合運用水處理微生物學基礎知識來分析、解決廢（污）水生物處理實踐問題的能力。課程教學更注重學生工程實踐意識及能力的培養，提高了學生團隊合作和溝通表達能力。但有少數同學認為實踐教學內容的加入，擠占了理論課學習的時間，影響了理論知識的學習，認為應該適當增加課時，確保理論知識的深入學習。

參考文獻：

[1]山寶琴，劉羽.基于OBE模式的環境工程教學體系探索[J].陜西教育：高教，2016，（3）：64-65.

[2]張秋根，熊輝，魏立安，等.基于工程教育專業認證的環境工程專業核心課程體系與內容優化[J].江西化工，2011，（1）：21-23.

[3]姜理英，陳浚.工程教育專業認證背景下環境工程專業教學改革探析[J].浙江工業大學學報（社會科學版），2014，13（3）：256-260

[4]楊毅剛，孟斌，王偉楠.基于OBE模式的技術創新能力培養[J].高等工程教育研究，2015，（6）：24-30.