基于成果導向理念的環境工程專業實驗教學改革

鄒友琴　李群　王毛蘭　李昆　吳山　章萍

摘? 要：環境工程專業實驗是研究應用型環境工程技術人才培養的重要環節。基于成果導向理念的環境工程專業實驗教學改革，通過反向設計，對傳統實驗教學模式進行革新。依據培養目標及環境工程技術發展趨勢進行實驗教學內容改革，實施學生為中心的實驗教學過程，建立全過程多元化實驗評價機制。實踐表明，通過改革，學生成為實驗課堂的主體，提高學生實驗的自主能動性與興趣，不僅鍛煉學生工程實踐能力，還有利于培養學生的科研探索能力。

關鍵詞：環境工程;專業實驗;成果導向理念;教學改革

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）10-0124-04

Abstract： Environmental engineering professional experiment is an important part in the cultivation of research and application technical personnel on environmental engineering. By the professional experimental teaching reform of environmental engineering， based on OBE concept， the traditional experimental teaching mode was innovated through reverse design. According to the training objectives and the development trend of environmental engineering technology， the experimental teaching content was reformed; the student-oriented experimental teaching process was implemented; the whole process and diversified evaluation mechanism for the experimental effects was established. The practice shows that students become the main body of the experimental classroom through the teaching reform， which enhances the independence， motivation and interest of students in experiments， which not only exercises students' engineering practice ability， but also helps cultivate students' research and exploration ability.

Keywords： environmental engineering; professional experiment; the concept of Outcome Based Education; teaching reform

環境工程專業實驗對應“水、氣、聲、渣”四大課程群，通過理論與實踐相結合，成為培養學生分析問題能力、解決問題能力，以及工程實踐能力、創新能力的重要環節[1]。通過加強專業實驗教學建設與改革進一步提高實踐教學質量，夯實學生專業基礎、強化學生實踐技能和增強創新能力，對于培養適應新時代的研究應用型工程技術人才具有十分重要的作用[2-4]。

一、專業實驗教學改革的必要性

成果導向理念，即OBE（Outcome-based Education，簡稱OBE）理念以學生學習成果為導向，在1981年由Spady等人首次提出后[5]，很快得到了教育界的認可與重視，成為美、英、加等國教育改革主流理念。美國工程與技術教育認證協會（Accreditation Board for Engineering and Technology，簡稱ABET）全面接受了OBE理念，并將這一理念始終貫穿于工程教育認證標準[6]。

自2016年，我國成為《華盛頓協議》簽約成員以來，工程教育專業認證協會制定頒布了《工程教育認證標準》，強調我國高校接受認證的專業要實施成果導向教育，充分體現了OBE 理念[7-8]。

基于“厚基礎、寬口徑、重德行、強能力”的人才培養理念，南昌大學環境工程專業主動應對工程教育在新時代的要求，積極探索環境工程專業實驗教學改革，以全面提升人才培養質量，通過專業認證，實現工程人才國際化[9]。

二、基于成果導向理念的專業實驗教學改革與實施

成果導向的教學設計遵循反向設計原則，即社會需求、培養目標、畢業要求、課程體系是一個前者依次決定后者的反向決定關系。明確學習成果（畢業要求）、按畢業要求安排教學活動、對畢業要求的達成情況進行評價，這三方面是實施成果導向教育的關鍵[10]。

（一）教學改革的總體要求

培養目標是對學生畢業5年左右應具有的能力的總體描述。根據江西省的環境現狀、江西省經濟發展和南昌大學定位，從職業道德、身心素質、工具性知識、人文社會科學知識、自然科學知識、工程技術知識、專業知識等七方面能力確定培養目標，見表1。依據培養目標，按照專業認證要求，結合環境工程專業實際，充分調研其他院校環境工程專業認證情況，從基礎知識的熟練掌握、分析論證、工程設計、科學研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理、持續學習等十二個方面構建我校環境工程專業畢業生的畢業要求（畢業生能力）[11]。畢業要求對培養目標具有支撐作用，一個畢業要求可支撐多個培養目標，一個培養目標也可由多個畢業要求來支撐。

對畢業要求的達成情況進行評價時，需遵循關聯性與準確性原則，將畢業要求分解成若干指標點（即畢業要求的二級指標），通過課程體系對畢業要求二級指標的支撐度，形成課程體系對畢業要求的支撐矩陣。以環境工程專業實驗為例，課程對畢業要求的支撐矩陣見表2。

（二）實驗教學內容改革

專業實驗教學內容改革依據培養目標，同時考慮環境工程技術發展趨勢，對專業實驗的項目進行增減及內容進行調整。例如，隨著活性炭在微染污水源處理、應急處理、工業廢水處理中的廣泛應用，增加了活性炭吸附實驗。近年來生活垃圾填埋占比持續下降，而焚燒處置用于供熱或發電比率逐步上升，將生活垃圾填埋時間對滲濾液的產生量、污染物濃度的影響實驗項目去除。

專業（課程）實驗在學生學完水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢物處理、物理性污染防治工程等專業課程后開設。而且學生之前已經完成了學科基礎實驗及專業基礎實驗。學生對于實驗的基本分析測試技術及實驗數據處理方法已掌握。

進行教學內容改革時，在原有實驗基礎上，減少驗證性實驗，增加綜合性實驗、設計性實驗，以期學生面對一個環境問題能夠進行全面分析，設計實驗方案來解決，充分調動學生動手、動腦、動心的學習積極性，促進學生自主創新能力的培養[12-13]。

改革后的環境工程專業實驗內容如圖1所示，圖中虛線框內為新增的實驗項目。

（三）全過程多元化實驗效果評價

在實驗課程內容確定后，開展專業實驗，對實驗效果進行評價。以往實驗的教學組織過程一般是學生預習實驗，教師集中講授，然后學生分組實驗（學生在實驗過程中遇到問題請教老師），實驗完成后提交實驗報告。評價實驗效果依據考勤與實驗報告質量。實驗完成效果主要依賴于教師備課、講解與實驗指導，學生基本處于被動接受過程。學生作為教學主體的另一面，其能動性很少發揮出來。很多學生帶著“打醬油”“湊份子”的心態來實驗室。

基于OBE理念，以學生為中心的實驗教學，不僅重視學生在整個實驗過程中動手操作能力的鍛煉，還重視學生在實驗過程中對基本理論理解掌握并加以應用的思維能力的發展。因此實驗教學評價要注重實驗過程、方式多元。專業實驗教學改革后，進入實驗之前，要求學生帶著問題預習，實驗課教師仍要講解與示范，但增加學生與教師討論及組內學生討論環節。若實驗結果不滿意，通過對實驗結果的討論來分析原因，進行持續改進，直至達到滿意的實驗效果為止。評價依據畢業要求指標點，從實驗操作、實驗環境維護與儀器設備保養、團隊合作、實驗觀察和數據記錄、實驗報告以及預習情況來進行全程多元評價。

在實驗過程中討論環節的增加，使得整個實驗教學過程教師與學生、學生與學生之間形成一種多向互動。教師起引導作用，而不是灌輸，使學生逐漸成為實驗課堂的主體。學生的主觀能動性在實驗過程被強調并且得到尊重，因而得以激發。通過實驗課堂的“頭腦風暴”活動，啟發了學生大腦內部認知發展過程，有利于發展學生的智慧潛能、陶冶情操，使每個學生作為一個獨立個體在被尊重中都達到自己最佳發展水平，有利于創新能力培養[14-16]。

三、結束語

基于OBE理念的環境工程專業實驗教學改革，通過反向設計對傳統實驗教學模式進行了革新。以學生為中心的實驗教學過程，學生作為課堂主體的自主能動性得到尊重與鼓勵，興趣得以激發，不僅鍛煉了學生實踐動手能力，還有利于培養學生的科研興趣及探索能力。通過專業實驗教學改革，不但提升了實驗教學質量，也為我校環境工程專業通過專業認證，走向國際奠定了基礎。

參考文獻：

[1]李紅，石素君，趙修臣，等.基于OBE理念的引線鍵合實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2020，39（7）：211-213，222.

[2]劉紅飛，張志萍.新工科建設背景下實踐教學的思路[J].教書育人：高教論壇，2019（2）：90-91.

[3]殷瑞祥，呂念玲，賴麗娟，等.高等學校工程專業實驗教學的設計與實施[J].實驗室研究與探索，2018，37（9）：206-210.

[4]李江，李金娟，張瑞雪，等.貴州大學環境工程專業實踐類教學體系現狀及優化對策[J].創新創業理論研究與實踐，2019（15）：21-24.

[5]Spady W. Choosing Outcomes of Significance[J].Educational Leadership，1994，6（51）：18-22.

[6]李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.

[7]施曉秋.遵循專業認證OBE理念的課程教學設計與實施[J].高等工程教育研究，2018（5）：160-166.

[8]耿俊浩，田錫天，馬炳和.工業界視角下面向專業認證的工程實踐類課程教學改革[J].高等工程教育研究，2018（2）：136-141.

[9]胡鈞銘，楊建軍.面向專業認證的車輛工程實驗教學改革[J].實驗技術與管理，2019，36（8）：182-185.

[10]李志義.成果導向的教學設計[J].中國大學教學，2015（3）：32-39.

[11]修光利，郭宇杰，侯麗敏.工程教育專業認證中非技術能力達成的教學研究——以環境工程專業為例[J].高等工程教育研究，2020（3）：74-79.

[12]包紅旭.環境工程專業綜合設計、研究性實驗教程[M].沈陽：遼寧大學出版社，2016.

[13]潘梅，嚴金龍，陳天明，等.基于“OBE”理念的環境工程專業實驗課程改革與建設[J].教育教學論壇，2018（5）：277-278.

[14]周成海.課堂教學原理與方法[M].北京：中國輕工業出版社，2015.

[15]李志義.解析工程教育專業認證的學生中心理念[J].中國高等教育，2014（21）：19-22.

[16]谷陳，陳鶴鳴.工程教育專業認證中的教師職責探究[J].高等工程教育研究，2020（3）：104-108.

基金項目：江西省高等學校教學改革研究課題“協同創新體系下環境專業創新型人才培養研究”（JXJG-16-1-63）;南昌大學教學改革研究課題“工程教育專業認證后環境工程專業實踐教學改革與探索”（NCUJGLX-19-82）

作者簡介：鄒友琴（1973-），女，漢族，江西奉新人，博士，副教授，碩士研究生導師，研究方向為環境與水資源。