基于OBE理念的土壤與環境分析課程改革

劉慧 張大庚 栗杰 李雙異

摘? 要 針對土壤與環境分析教學過程中存在的問題，利用OBE理念在教學中的引導作用，對教學內容、教學方法及手段、成績評定方法等方面進行改革。實踐表明，改革不僅保證了土壤與環境分析教學質量的持續提升，而且有助于學生實踐動手能力、自主學習能力、創新思維能力的培養和提高。

關鍵詞 土壤與環境分析;OBE;實驗教學;網絡教學;微課;大型儀器

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）07-0101-02

0 前言

OBE全稱為Outcomes-based Education（基于學習產出的教育模式），是20世紀 八九十年代美國和澳大利亞的早期基礎教育模式[1]。該教育模式要求以學生為主體，以預期成果為導向，采用反向推導方式設置各專業課程為滿足目標達成而需要的知識、能力和素質要求，并針對培養目標整合優化各專業課程體系和教學過程[2]。

傳統的土壤與環境分析將驗證理論知識和掌握實驗技能作為培養目標，忽視學生創新性思維的培養;教學內容缺乏綜合性、設計性實驗項目的設置，削弱了學生綜合運用知識能力的培養和提高;教學過程沿用教師講授、學生照著做的傳統方式，抑制了學生學習的能動性;成績評定方法和形式單一，不能客觀真實地反映學生的實驗水平和操作技能。諸多不足，不利于學生綜合能力的培養和發展成效的達成。為改變現狀，結合沈陽農業大學教學實際，將OBE理念應用于土壤與環境分析教學中，在培養目標的確立、教學方案和內容的調整、教學方法和手段的優化、成績和效果評價體系的改進等方面進行改革。

1 培養目標的確立

土壤與環境分析是農業資源與環境專業本科生專業必修課之一，是實驗類課程。基于OBE理念并參照工程認證指標，將土壤與環境分析培養目標確立為：加強學生知識、能力、素質的聯合培養，聚焦學習過程和成果產出;達到農業資源與環境專業能夠支撐的畢業要求[3]，即學生能運用所學的理論知識和實驗技能解決農業生產和環境中的實際問題。

2 實驗教學的改革

重構實驗項目? 在培養目標的引導下，沈陽農業大學在原有土壤與環境分析實驗內容的基礎上，通過重構實驗項目，將分散的驗證性實驗項目進行重組，整合為以“土壤與環境質量評價”為主線的研究型、設計型實驗項目。通過實驗項目的重構，把原先相互脫節的實驗內容系統有機地聯系在一起，克服了實驗內容劃分過細、知識面過窄的弊端，培養了學生的創新思維和創新能力[2]。例如：土壤含水量、土壤容重和孔隙度、土壤機械組成的測定整合為土壤物理性質的測定;土壤氮、磷、鉀元素含量的測定整合為土壤養分含量的測定;全鹽量、土壤陽離子交換量、土壤重金屬含量測定整合為土壤鹽漬化和毒害的測定。綜合實驗項目之間相互聯系、相互影響、相互依托，例如：土壤機械組成是造成土壤養分豐缺的主要因素;黏粒含量越多，土壤膠體吸附能力越強，土壤養分越豐富;適宜的土壤物理環境能夠提供良好的水、氣、熱條件，適宜的化學環境能創造適合生長的養分條件[4]。

實驗項目重構后，發揮了實驗項目之間的拓展性、延續性和應用性。學生通過綜合實驗項目的訓練，溝通了專業課中的理論知識，串聯了實驗課中的操作技能，驗證了實踐課中的現場經驗，完成了一份土壤與環境質量評價報告。該報告不僅包括實驗現象和實驗結果，還包括實驗成果、應用前景、社會和經濟效益的預測，以及進一步的研究設想。綜合性實驗項目也為大學生創新訓練項目的開展和畢業論文設計奠定良好的基礎[5]。

優化教學方法

1）以學生為主體。在實驗教學過程中突出學生的主體地位，把一些原先由教師完成的任務嘗試性地在教師的指導下由學生完成。把一個班分成若干小組，每個小組5～6名學生，負責一個綜合實驗項目的實驗準備工作，如實驗儀器的準備、實驗試劑的準備以及實驗后期的整理。實驗教師先講授藥品配制方法、原則、注意事項等相關知識，學生利用課余時間來完成。首先根據實驗總人數來確定儀器配套數，計算試劑用量，然后完成試劑配制、分裝、貼標簽、儲存等工作。在實驗中還要及時更換和補充實驗儀器、實驗器皿、試劑耗材。有些藥品還需現用現配制，如土壤有機質測定中的硫酸亞鐵溶液、土壤磷測定中的鉬銻抗顯色液。另外還包括一些指示劑，如甲基紅-溴甲酚綠、琳啡羅林等一般只有一個月的保質期，這就要求學生根據上課時間進行協調和安排。在實驗過程中如果哪組藥品出現問題，就要追蹤到配制小組，和教師一起討論分析，查找問題出現的原因并及時解決。在這個過程中不僅使學生意識到藥品配制的重要性、謹慎性，而且深刻體會到每一個實驗項目的有序開展都來之不易，提高學生對實驗的重視程度，更重要的是提升學生分析問題、解決問題的能力[6]。

2）完善評價體系。實驗課程評價是考核學習情況、檢驗教學效果、實現教學目標的重要手段。土壤與環境分析的培養目標是讓學生能夠用所學知識來解決實際問題，因此應以考核綜合能力為主要內容[7]。但多年來土壤與環境分析課程成績均采用總成績=平時（10%）+實驗報告（20%）+期末成績（70%）的考核體系，評價內容過于單一，評價功能缺乏激勵，結果造成學生不注重實驗過程，對原理、操作知識不熟練，照貓畫虎;實驗課上不積極主動，旁觀者較多;課后不分析總結，實驗報告雷同現象嚴重;期末臨時突擊，死記硬背就能取得較高的成績。這種考核體系消減了學生實驗的興趣，抑制了學生創新思維能力的培養，教學效果較差[8]，因此必須進行改革。

改革后的實驗成績由過程管理（60%）和結果考核（40%）兩部分組成。其中，過程管理包括實驗態度（5%）、實驗提問（10%）、實驗操作（35%）、實驗習慣（10%），結果考核包括實驗報告（10%）、期末考核（30%）。考核內容貫穿整個實驗教學，通過過程評價、實驗報告、期末考試相結合的方式對學生的實驗成績進行綜合評價，使實驗課成績更科學、公正、合理。

3）結合在線課程。利用多媒體技術、視頻技術、網絡技術等現代教育技術創新實驗教學，將傳統的實驗課與網絡課程、SPOC、微課、虛擬仿真實驗等形式結合起來[9]。2018年，土壤與環境分析采用實際操作教學和網絡課程教學相結合的形式。課前，教師在網絡教學系統中提前發布實驗項目、授課PPT等實驗內容，讓學生進行線上實驗步驟演示和虛擬仿真教學的預習，進而對實驗原理、實驗方法、操作步驟等產生直觀的了解。課中，學生進行實際動手操作時就熟練得多，不會慌亂，提高實驗準確率，加快實驗進度。課后，教師和學生在網絡教學系統中對實驗結果及實驗中出現的問題進行深入討論，有助學生對知識的消化理解。另外，對有較大危險性的實驗項目，教師會提前告知學生注意事項，學生實際動手操作時會額外小心謹慎，起到預警的作用，減少事故的發生。利用微課的短小精悍，把重要的知識點和關鍵步驟靈活生動地演示出來，集中學生學習的注意力，增強學生實驗的主動性與趣味性[10]。

4）結合大型儀器。針對傳統方法耗時長、重復性差等問題，在有些實驗項目上進行改革，采用傳統方法和現代大型儀器相結合的教學方式，提高實驗教學質量和大型儀器利用率。以土壤磷含量的測定為例，傳統方法采用分光光度計比色法，容易受實驗室環境和條件的限制。如顯色溫度要控制在25 ℃，顯色前要用活性炭去除浸提劑的顏色，處理不好會影響顯色效果，實驗誤差較大。改革后采用電感耦合等離子發射光譜儀（ICP）直接測定浸提液中的磷含量，避免了實驗室溫度和試劑顏色對實驗結果的影響，縮短了實驗進程，取得很好的教學效果。并通過兩種方法測定數據的對比分析，探討兩種方法的差異性和優缺點，提高學生分析問題和解決問題的能力。傳統實驗方法和大型儀器的結合，激發了學生的創新意識和創新思維，為進入社會和繼續深造打下良好的基礎。

3 結語

綜上，本文探索將OBE理念引入土壤與環境分析實驗教學中，以學生為主體，以產出為導向，通過重新確立培養目標，持續規范和改進實驗項目與內容，持續改革和創新實驗手段與方法，激發和調動學生開展實驗的主動性、積極性，從而培養學生的自主學習能力、綜合實驗能力、創新思維能力。■

參考文獻

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