基于OBE成果導向教育理念的《水質工程學》教學改革探究

平巍 陳書鴻 楊琳 全欣宇

摘要：《水質工程學》是給排水科學與工程專業的主干課程之一，具有內容多、學科交叉復雜、工程應用型強的特點。為強化課程的實施對于能力提升的針對性，本文采用OBE成果導向教育理念，分別就課程內容重構，教學方法的改進，實踐教學環節和課程成績評定的優化進行了探討，有助在課程實施過程中貫徹于OBE成果導向教育理念。

關鍵詞：成果導向教育理念;水質工程學;教學方法

成果導向（Outcomes Based Education，縮寫為OBE）是一種"圍繞實現預期的學習結果”的教育理念。其主要內涵是：視學習產出為一項重要的質量準則，一切教育活動、教育過程和課程設置都是以預期的學習成果為中心延伸開來的。相較傳統的知識導向教育理念相比，OBE教育具有學生中心、產出中心和持續改進三個基本理念，因此，在工程教育領域引入成果導向教育理念具有非常重要的現實意義。

《水質工程學》是給排水科學與工程專業的主干課程之一，其主要目標是讓學生能系統地掌握給水排水水質指標和標準以及各種水處理工藝的原理及其應用。具有涵蓋面寬、學科交叉內容多、工程應用性強等特點。在實際教學過程中，由于課程理論課時相對較長，知識點散亂，主線不清晰，同時實踐教學相對薄弱，學生對該課程的掌握難以達到現代工程教育的要求。

本文基于OBE成果導向教育理念，分別從該課程的教學內容、教學方法和實踐教學環節三個方面對教學方法和手段進行了教學改革探索，明確教學目標，優化教學內容，創新教學方法，切實提升課程對學生綜合能力的提升。

1 OBE理念下課程教學改革

1.1 教學內容改革

OBE教育理念強調知識整合而不是割裂。目前《水質工程學》教學內容主要參考《水質工程學》（李圭白、張杰主編;中國建筑工業出版社），內容涉及大量物理、化學、生物、土建等多學科領域的知識，知識點繁多，各章節之間關聯性不強，不利于學生在學習過程中整體把握，更難以將知識點串聯起來轉化為工程實踐能力。此外，傳統的水處理單元構筑物教學內容的是按先理論性知識，后實踐性知識的順序組織的，在教學過程，教師首先講授理論性知識，脫離了實踐應用，導致學生在學習過程中目的性不強，甚至不清楚為什么要學習這些知識點，因而缺乏學習目標和驅動力，覺得空洞而枯燥。而在學習實踐性知識的時候又覺得理論知識與實踐聯系性不強，導致學習脫節。

按高等學校給水排水工程專業指導委員會指導意見，專業課程的課時量縮減已成必然的趨勢。按照OBE教育理念，以學生應掌握的能力（知識）體系出發反向出發設計課程體系，因此，對課程的教學內容進行重構已成必然趨勢。具體到水質工程學課程，應把握給水處理、廢水處理工藝技術為兩條主線，按照學生在兩條主線學習過程中應掌握的知識內容和能力要求，串聯課程的知識點，構建以能力產出為目標的課程知識體系，保障每個知識點與能力的產出構成嚴謹的映射關系，再此基礎上，每個知識點按目標-應用-理論-實踐-目標的教學次序重新進行整合，貫穿OBE能力本位的理念，由目標出發，最終回歸到目標，學生在學習過程中，能夠更清楚地明確學習的目標，并時刻對照學習的達成度，有利于學生整體把握課程，并提升自我學習的目的性和積極性。

1.2 教學方法改革

OBE教學理念提倡由目標出發，教學的主體使學生而非教師。因此，在教學過程中應該思考學生能力提升了多少，而不是教師教了什么。傳統的課堂完全以教師為主導，以教學進程為主線，由知識到知識，教學工程封閉，極大地限制了學生自我完善的空間。因此，在實際教學過程中，應該明確主線，突出重點。在課程講授整體上突出，目標-原理-應用這個大框架。具體到整個課程的實施，可遵循雜質-水中的雜質-水處理工藝-單元處理這條主線，讓學生在學習中明確特定的工藝流程的功能特征，其構成每個單元構筑物對應去除的污染對象是什么;在講授特定處理單元的時候，建立起目標-構筑物-原理-設計-運行這條主線，首先應確立構筑物的作用，其主要是去除什么雜質，再以此為線索分析構筑物的結構和分類，讓學生明白單元處理構筑物的結構特點的同時，掌握構筑物的運作機理。以上兩個環節內容比較直觀，不涉及到復雜枯燥的原理，學生普遍容易掌握。在探討構筑物工作過程中，引出原理，由淺及深順其自然，在目標明確的前提下，學生始終有明白學習的大前提，目標明確，更容易接受。最后，在掌握原理的基礎上，再回到實際應用上，講解構筑物的設計和實際工程中如何運行，在講解應用性知識過程中不斷穿插學習過的理論知識，以思考題、課堂提問不斷將理論與實際進行聯系，充分發揮學生的主觀能動性，有利于學生融會貫通，全面系統的把握理論知識和實踐技能。

此外，為了讓學生更好地理論聯系實際，在教學過程應充分利用多媒體教學。仿真圖片、動畫、構筑物模型較傳統的文字和靜態圖片更直觀，有助于學生更直觀地了解構筑物的結構和工作原理，能極大夠提高教學的效率。

1.3 實踐教學環節改革

水質工程學實踐環節包括課內實驗、課程設計、生產實習等內容。目前課程的實踐體系還存在針對性不強，實踐環節薄弱的問題，主要體現在課內實驗形式單一，大部分為驗證性實驗，缺乏開放性和綜合性試驗;課程設計針對性不強，成果同質化現象嚴重;生產實習因經費、水廠的管理規定、安全等問題往往達不到預期的目標。針對目前現狀，按照OBE教育理念的要求，分別作以下改進：

（1）課內實驗。根據水質工程學的課程特點，課內實驗環節按演示實驗、驗證實驗和綜合性實驗三個層次構建。演示實驗主要是通過教師通過教學模型講解水處理工藝或構筑物的結構，主要是讓學生更直觀地了解水處理工藝流程的組成及復雜構筑物的形式，條件允許的情況下，可將構筑物結構的理論課程內容完全以演示實驗的形式來實現。驗證實驗主要是驗證重要的理論，讓學生更好地掌握理論知識并充分內化，目前《水質工程學》課內實驗大部分屬于這一類。為充分貫徹OBE教學理念，在實驗設計時應充分考慮實驗提升學生哪方面的能力，對實驗項目進行優化。以自由沉淀實驗為例，傳統的自由沉淀實驗主要實驗內容是測定自由沉淀曲線，然而部分學生在做完試驗后，并不清楚實驗的真正目的是什么，不清楚為什么要安排這個實驗，更不明白實驗的結果對工程實踐應用有何意義。因此在實驗講解中，應該穿插自由沉淀基礎理論的部分知識，重點讓學生明白截留速度與水力負荷之間的關系，以及其對沉淀池的設計有何重要的工程意義，然后，再分析截留速度與沉淀高度和沉淀時間的關系，明確我們要驗證的主要知識點，最后過渡到實驗操作方法，如此，學生從目標入手，帶著問題進行理論分析和實驗操作，由此提高學生的參與感。綜合性試驗是考察學生對知識的綜合應用能力，培養學生分析解決問題的能力和實踐動手能力，由指導教師提出實驗任務，給定實驗器材，讓學生設計實驗，最后操作驗證，由此提升學生思考問題、分析問題、解決問題的綜合能力。

（2）課程設計。《水質工程學》課程設計是由教師給定設計任務，提出設計要求，并集中指導學生，由學生獨立完成工程設計的實踐環節。為避免設計針對性不強，成果同質化的問題，教師在思考設計題目是應考慮目前主要的水質問題，給定的水質參數應合理，學生能夠選擇的工藝類型應該是主流的和前沿的工藝類型。在指導過程中，應做到集中和分散相結合，集中討論共性的問題，如設計規范、工藝選擇原則、設計參數的選定，圖紙繪制等;分散則針對每個題目不同的水質特性，不同的處理要求分別予以分析。指導過程應是啟發式的，根據題目的要求，輔助學生分析原水水質和處理要求，并確定主要目標污染物，選擇針對性的處理單元，比選工藝流程，最終確定。指導過程不得給學生指定具體的工藝。在課程設計過程中，可提供一些優秀的設計案例，供學生參考，避免設計成果規范性不強，同時，也能提高學生的見識。

（3）生產實習。生產實習是學生距離崗位最近的學習過程。通過加強與地方自來水廠、污水處理廠的交流合作，建立實習實訓產學研基地，從而提供更多的機會讓學生動手實踐。同時，因水廠的安全問題和管理規定，在實際生產實習過程中，學生動手的機會不多，因此，可適當開發仿真實訓、校內實訓基地作為補充和銜接，在水廠主要學習管理經驗、工作程序，提升學生的嚴謹的工作態度和虛心包容的學習態度;在實訓基地和仿真平臺上更多地學習掌握水廠的操作技巧和事故處理處置方式。

1.4 成績評定環節改革

OBE教學理念以能力產出為主導，強調個性化評定。即：根據每個學生的個體差異，指定個性化的評定等級，并適時進行評定，根據評定結果掌握學生的學習狀態，對教學行為進行及時修正。因此，課程的成績評定應充分反映學生對理論知識和實踐技能的全面掌握和提升上。刺猬，成績評定也是OBE教學理念中最終目標達成度和教學體系持續改進的依據。結合水質工程學課程特點，擬將學生綜合成績分為能力提升環節和理論知識環節，其分值權重應按照學生的特點靈活浮動，杜絕一刀切的評價方式。其中能力提升環節依據單元構筑物的設計、水質測定、單元構筑物工況測定、綜合實驗設計等多個方面的能力評定。理論知識環節可以通過課程單元思考題、案例剖析、課堂討論、隨堂測驗和期末考試來體現。兩個環節的內容應有一定的可選性，學生可以依據自身的特點，結合自身的能力提升目標，來選擇評價單元，由此極大提升課程對于學生個性化的寬容度，這與OBE的理念是完全一致的。此外，在課程實施過程中，應經常對照課程計劃與執行的偏差，及時了解學生的能力提升情況，客觀評價課程實施的階段性能力提升達成度，作為課程持續改進的依據，形成“計劃（Plan）-執行（Do）-檢查（Check）-處理（Action）”的“PDCA”良性閉合循環。

2 結語

貫徹OBE教學理念，有利于明晰課程預期產出能力與知識的對應關系，明確學習的主線，優化教學內容，同時改進的教學方法有助于學生有目標出發參與教學過程，進而激發學生自身的學習能力，縮減知識與能力之間的轉化過程，對于專業工程技術人才的培養具有重要的意義。

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基金項目：重慶三峽學院校級教改項目，編號三峽學院教[2017]189號。