基于OBE的科學教育專業《環境科學》教學改革探索*

孫艷文，陳 震，王曉忠，張偉亞，李澤賢

(河北民族師范學院 化學與化工學院，河北 承德 067000)

教育部于2017年10月出臺了《普通高等學校師范類專業認證實施辦法(暫行)》，并于2018年1月開始正式啟動師范類專業認證工作。師范專業認證以“學生中心、產出導向、持續改進”為基本理念[1]。

科學教育專業是適應我國基礎教育課程綜合化趨勢，培養義務教育階段“科學”課程師資的新興專業[2]。科學教育專業作為師范專業，必然面臨著師范專業的認證工作。目前國內科學教育專業學科專業課程主要由物理學、化學、生物學、地理學、天文學及環境科學領域的課程組成，其中環境科學課程作為較為綜合的理科課程，一般開設在二、三年級[3]。將OBE教學理念引入科學教育專業《環境科學》課程教學改革與實踐中，根據課程定位制定預期學習產出，在學習預期產出的基礎上優化教學內容、改進教學方法，完善評價體系，符合當前高等教育改革的趨勢，可供基于產出導向的其他類似課程教學設計借鑒，具有重要的理論和現實意義。

1 科學教育專業《環境科學》課程改革的必要性

1.1 環境科學課程與小學科學的相關性

環境科學課程旨在培養學生獲得寬泛的自然科學基礎知識和科學技能，包括學生的實踐和科技創新能力，比較重視自然科學基礎知識，綜合性較強，內容相對而言也較為淺顯[3]。

在河北省人民出版社(簡稱冀人版)小學科學教材中，與環境教育相關的知識在全部學段的課程內容中均有分布：在科學探究、科學知識與技能、科學態度、情感與價值觀、科學、技術與社會的關系四個教學目標上均有體現;在生命科學領域、技術與工程領域、地球與宇宙科學領域以及物質科學領域四個領域均有涉及，而在這四大領域的18個主要概念的75學習內容中，有13個主要概念的22個學習內容與環境教育密切相關，主要體現在探究與發現和應用與拓展課程模塊(圖1)。由此可見，環境科學課程對于科學教育專業學生的培養是至關重要的。

圖1 冀人版小學科學教材中與環境教育相關的學習內容統計

1.2 科學教育專業環境科學課程教學現狀

1.2.1 缺少科學教育專業適用的教材

環境科學課程對科學教育專業學生的環境知識架構以及應用技能的培養起到了重要支撐作用。為了保證學生具備小學科學教學中與環境教育相關的專業素養和綜合素質，環境科學課程必須得到充分重視。但是，目前尚無完全針對科學教育專業而“量身定做”的教材，大多使用地理科學或環境科學專業所使用的教材。這類教材教學內容較為深刻，更注重學術性，為的是讓學生學有專長，結合個人興趣的選擇一個方向，以便將來學術上的進一步深造，適合選修課程的開設，但教學內容對提高學生小學科學教學能力的作用不大，與科學教育專業的人才培養方案不相符。

1.2.2 教學方法和評價方式單一

目前部分高校課程教學中普遍存在如下缺陷：①教學方法落后。多采用“填鴨式”“演講式”的傳統教學方法，部分課程為了體現學生的主導地位，采用了翻轉課堂、對分課堂、BOPPPS等教學方法，但是上課方式變成了學生講和學生自學，教學改革流于形式。②考核方式單一。部分課程采用簽到、點名的方式或僅通過期末考試進行考核，與師范專業認證不相符。

2 科學教育專業《環境科學》課程教學改革思路和具體方法

2.1 制定符合OBE教學理念教學目標

OBE教學理念遵循的是反向設計原則。反向設計是從需求開始，由需求決定培養目標[5]。因此，根據我校最新版科學教育專業人才培養方案，對科學教育專業《環境科學》課程的教學目標進行了反向設計。

根據科學教育專業的人才培養方案，該課程的教學目標設置為：1)能夠正確描述環境問題的發生、發展，正確認識人類活動對多環境要素的影響;污染物在環境中的遷移、轉化規律和處理與處置原則;正確認識全球環境問題、可持續發展戰略和清潔生產等基本理論。2)能夠獨立完成與環境科學相關的實踐活動，正確運用環境科學知識分析、解決小學科學課本中與環境教育相關問題。3)能夠結合生活和社會需求，開展以環境為主題的小學科學特色的科技創新實踐活動、綜合實踐活動和科普講解。

2.2 優化教學內容

對于科學教育專業，《環境科學》課程的培養目標是學生能夠具備小學科學教學中與環境教育相關的專業素養和綜合素質，因此，為了在有限的學時內能夠達成教學目標，課程內容的選擇尤為重要。

為了提高環境科學與小學科學課程中環境教育相關知識的協調性，對照現行小學科學教材與環境教育相關知識的關聯程度，在教學過程中增加了部分與小學生環境教育密切相關的內容。例如：在土壤污染與防治章節，增加綠色蔬菜、無公害蔬菜、有機蔬菜、普通蔬菜的區別，廢干電池對環境的影響，如何處理損壞的水銀溫度計，生態農業等教學內容;在全球環境章節，增加各種各樣的滅火器，南極的臭氧空洞，原始森林的奧秘等教學內容，作為教材內容的延伸和補充。

2.3 改進教學方法

OBE教學理念遵循以學生為中心，充分發揮學生的主導地位，教學過程中采用講授法、線上線下混合式教學法、實踐教學法和案例教學法。對于基礎知識主要采用講授法。

由于課時有限和新冠疫情的影響，《環境科學》課程的實踐活動受到一定程度的影響。為了保證課程達成度，將題庫和各種環境要素污染或污染治理場所相關實踐視頻放到線上。例如：“兩山理論”的發源地、倫敦如何治理火電污染、污水去哪了、看不見的污染、垃圾去哪了、綠色建筑、太陽能光伏發電等，與線下的課上學習、課下總結(思維導圖)、課后作業、實踐總結等環節有機結合，進行線上線下混合式教學。通過實地錄制的視頻將學習內容具體化，學生對知識的理解和記憶得到加強，教學環節的完整性得到強化，同時還解決了課時少，實踐基地少的問題，避免了新冠疫情對教學實效的影響。

將小學科學課程中與環境教育相關的知識進行總結，作為課后作業，學生以小學科學課本中與環境教育相關的課后作業作為實踐內容之一，驗證對所學環境科學理論知識的掌握程度，提高分析、解決問題的能力。

以環境為主題進行小學綜合實踐活動設計(表1)，學生通過小學綜合活動設計驗證對所學知識的掌握程度和運用能力，形成技能、技巧，提高記憶能力和思維能力、創作能力，培養合作意識和團隊精神，在理論聯系實踐中學習知識。

表1 以環境為主題進行小學綜合實踐活動設計

2.4 構建合理的學習評價體系

根據《環境科學》課程的教學方法，采取了過程性考核和期末考試相結合的方式對學生的學習效果進行評價。過程性考核(占總成績的40%)包括課前考核、課堂考核和課后考核3個方面的內容。其中，課前考核主要包括對小學科學課本中與環境教育相關知識的分析匯總，引導學生進行學習方向，提高學習的指向性;課堂考核包括課堂筆記、思維導圖、課上測試3個部分內容，督促學生學習和對學生的學習效果進行及時的評價;課后考核包括課后作業、實踐總結和以環境為主題的小學綜合實踐活動課程設計。期末考試占總成績的60%，考查學生對課程理論知識的總體掌握程度和運用能力。這種評價體系具有評價方式多元化、評價過程全程性和評價結果持續改進的特點，符合師范專業認證的要求。

2.5 課程思政融入《環境科學》課程教學

為了引導學生樹立保護環境的責任感和使命感，基于OBE教學理念，將“藍天、碧水、凈土保衛戰”“碳達峰、碳中和”“美麗中國，我是行動者”“中央生態環境保護督察”“兩高項目”“《中國的生物多樣性保護》白皮書”“碳排放權交易”“三線一單”“生態產品價值實現”“‘十四五’生態環保規劃”“美麗中國”等融入課程，既豐富了教學內容，拓寬了學生眼界，提高了學生學習興趣，又引導學生在學習我國生態環境保護制度的同時認識到中國擔當、中國方案、中國行動，樹立正確的環境觀、價值觀。

3 《環境科學》課程教學改革實踐效果

1)學生學習的方向性更加明確

由于增加了課前教材分析過程性考核環節，學生的自主學習能力得到了明顯提高，學習目標更加明確，在學習之前就明確自己應該學什么，做什么以及應該具備哪些能力。

2)學生學習積極性得到了明顯調動

調查顯示，大部分學生認為該教學模式中通過將教學內容與小學科學課本相關聯，更能激發學習興趣，將課程中學習到的理論知識和技能直接應用于小學科學教學中，能夠驗證學生對知識的運用能力。

3)學生的綜合素質得到了明顯提高

通過小學綜合實踐活動的設計，學生的創新實踐能力、合作交流能力、分析解決問題的能力都得到了提升。將思政內容融入課堂教學，學生能夠運用環境科學的理論、方法、觀點審視公眾關注的環境污染等社會熱點問題，樹立保護環境的責任感和使命感。

4 結語

基于OBE教學理念，對科學教育專業《環境科學》課程進行改革與實踐，從人才培養方案出發，結合小學科學教師教學能力的要求，通過對學習目標的設定，教學內容的優化，教學方式的改進，教學評價方式的多元化設計，明確了學生學習的方向性，提升了學習目標達成度，提高了學生與環境教育相關的專業素養和綜合能力，有效的解決了課堂學習內容與工作實際脫節的問題，達到了產出導向的要求。