新工科背景下基于OBE 理念的環境學課程教學改革與實踐

王 賢，宋文路*，卓金龍，程 杰，趙 強，彭 浩，孫卓文

（1.濟寧學院工程學院，山東曲阜 273155；2.濟寧學院生命科學與生物工程學院，山東曲阜 273155；3.中共山東省委黨校（山東行政學院），濟南 250103）

隨著人口增長和經濟發展，能源短缺日益嚴重，環境也因不可再生能源的消耗而日益惡化。能源短缺與環境問題已成為我國亟待解決的現實和戰略性問題。環境學課程是面向濟寧學院新能源科學與工程專業開設的一門專業拓展課程，同時也作為環境教育的通識課程面向全校學生開設。通過該課程的學習，能滿足培養目標中對學生具有一定的環境保護知識和素養的要求，在解決能源領域問題時能兼顧環境效益與可持續發展，具備運用所學知識分析和解決“三廢”污染的能力。同時，課程中充分挖掘、自然融入思政元素，以弘揚科學發展觀、傳播生態文明、幫助學生樹立家國情懷、使命擔當，服務資源節約型和環境友好型社會建設，成為學生認知環境問題、了解環境現狀、思考環境與發展關系的重要課堂。

一 環境學課程發展現狀與痛點問題

授課教師在前期教學實踐中發現，學生在學習這門課的過程當中，通常會面臨以下問題。比如，學生從小就被教育要有環保理念，要節約用水，要垃圾分類，要綠色出行……在學生已具備一定環保知識的學情下，如果課程還是僅僅講授污染現象和原理，沒有環境問題的解決對策，那么學生為什么要學這門課？學了到底有什么用？實際上這些痛點問題也是教師在教學過程中所遇到的問題。首先就是課程內容滯后，理論與實踐脫節，學生難以將所學的理論應用于實踐，難以通過實踐來深度理解理論，學習動機不足。第二，傳統課堂中以教師講授為主，教師單方面傳授知識，而學生只是被動接受，以“學”為中心的教學模式并沒有真正構建起來，重視知識傳授，輕視能力培養。因此，如何讓課堂“活”起來，促進學生參與式學習、合作學習、探究學習，如何提升學生的高階思維和解決實際工程問題的能力，是影響課教學成效的瓶頸。第三，注重死記硬背、期末一考定成績的考評模式下，課程評價方式單一，重結果輕過程，無法精準檢測學習效果，全面衡量教師教學成效，不利于持續改進。

鑒于此，本文以濟寧學院新能源科學與工程專業本科課程環境學為例，對課程內容、教學設計、考核評價等方面進行一系列教學改革探索與實踐，以期在創新課程建設理念、更新教學內容、推進課程改革、提升教學效果方面，為奮戰在教育一線的同仁提供一定借鑒和參考。

二 環境學教學改革思路

當前世界科技發展日新月異，從科學發現到技術成果轉化的時間不斷縮短，知識更新迭代速度加快，這些都對當前工程技術人員的知識體系、職業素養、專業技能及國際視野等提出了更高地要求。為主動應對新一輪科技革命與產業變革，高等教育必須進行全面深入地改革和創新，以適應當前科學技術和社會的發展。2017年，教育部高教司正式推出高等工程教育改革新工科計劃，為工程教育的建設和改革指明了方向[1-2]。

新工科的基本范疇一方面是新興工科，另一方面是傳統工科專業的改革、改造與升級。新能源科學與工程專業是教育部2010 年后新設立的本科專業，是國家面向當前世界能源變革重大需求所設置的新興專業，直接服務于國家能源利于轉型升級，具有極強的交叉性、前沿性和廣泛性。因此，在新工科教育背景下，教學改革應同時從宏觀上專業建設、微觀上課程改革2 方面入手。其中，高校教學改革改到深處是課程，課程是專業建設的核心內容，也是人才培養的“最后一公里”，立德樹人的落地主要就是通過具體的課程來實現的。作為新能源科學與工程專業的課程，環境學應在新工科建設的大背景下，應結合新工科的內涵與理念進行課程教學改革。

在新工科概念提出的同年6 月，我國成為“華盛頓協議”正式成員，從此，正式開啟了具有國際實質等效的工程教育專業認證工作[3]。作為工程教育專業認證的三大核心理念之一，成果導向教育（Outcomes-Based Education，OBE），又稱目標導向教育、產出導向教育，是以學生的學習效果為導向，著眼于培養學生能力、面向市場需求的一種具有較強靈活性的教育理念[4]。與傳統學科導向的“正向”相比，OBE 理念是“反向”的，由學生的畢業需求決定培養目標，進而對應課程體系。也就是說，每一門課程都應對學生畢業要求有具體的貢獻，畢業要求是教學內容的依據，教學內容是達到畢業要求的具體支撐。不難看出，用成果導向教育理念引導工程教育改革具有現實意義，是達成新工科人才培養目標的重要支撐[5]。因此，環境學課程教學應與OBE 教育理念進行深度融合，更加注重加強學生實踐能力的培養，貼近社會企業的需求，適應社會對學生質量的要求，也可為以后申請通過工程專業認證做準備。

三 環境學教學改革措施

（一）重塑基于OBE 理念的課程教學內容體系，力求達到課程內容前沿化、課程思政全程化、試驗研討自主化、實踐訓練工程化

依據濟寧學院發展定位與學生就業需求，緊密結合區域特色、行業特色和學科特色，秉承新工科建設和工程教育專業認證“以學生為中心、成果導向、持續改進”理念，提升課程的創新性、高階性和挑戰度，為學生將來服務于能源企業“三廢”治理與環境保護相關工作奠定基礎。基于OBE 理念的課程改革方案如圖1 所示。

圖1 基于OBE 理念的課程教學改革方案

首先，及時將學術研究、科技發展創新成果引入課程，加大探究性、創新型研討環節比重。結合教學團隊教師研究方向，科研反哺教學，積極引導學生進行個性化學習，并通過競賽、“雙創”科研訓練等活動，培養學生深度分析、大膽質疑、勇于創新的精神和能力[6]。其次，在原有理論課和實驗課的基礎上，增設煤化工企業、污水處理廠實地參觀和工程設計，以工程項目為驅動反向安排和設計教學內容，引導學生從書本走向實際，提高學生職業素養和實踐創新能力。第三，圍繞立德樹人根本任務，發揮專業課“主渠道、主戰場”作用，深度理解課程本身的內涵和價值，將價值引領融入科學故事，將能力培養嵌入案例剖析，針對每個章節挖掘思政元素，精選案例串成一個個有感染力的故事，用有情節的故事帶動學生進行記憶。在知識傳授的同時，培養學生家國情懷、社會責任感以及科學素養、職業精神，達成能力培養和價值塑造的育人目標[7]。

（二）構建線上線下混合式教學模式，開展信息技術與教學深度融合、改革解決傳統教學短板優勢明顯、包含跨學科理論與實踐相結合的多維度立體化教學過程

一門課程從知識傳授轉向能力和素養導向的教育，需要重新構建一個能夠有效支撐能力提升的學習流程。因此，在一線教學工作中，課程組運用“慕課+課堂”開展理論教學，采取“實驗+現場”創新混合式教學，幫助學生完成“線上自主學習+線下深度參與”的學習過程，引導學生學會終生學習，學會批判思維，從學到知識轉變為學會思考，從理解、記憶等初階認知提升為綜合、評價等高階認知[8]。

混合教學設計參照圖如圖2 所示。課前，充分利用自建慕課資源（超星學習通/學銀在線平臺），制定線上線下緊密結合的教學計劃，并通過發送預習題、線上答疑等方式，結合具體學情分析進行針對性的線下教學設計。課中，運用雨課堂教學工具，設計以課堂“活起來”、讓學生“忙起來”為主要特征的多種線下翻轉教學活動，通過學生給學生講解、學生向學生提問、學生與學生研討、教師給學生點評，從而鍛煉學生的表達、質疑、溝通和交流的能力，實現以“教”為中心向以“學”為中心轉變[9]。另外，在傳統的教師講解過程中借助雨課堂，以隨堂練習的方式及時發現盲點，檢驗線上學習成效，通過搶答、彈幕、分組討論等方式增加課堂趣味性，提高學生的課堂參與度，實現“灌輸式”教學模式向“探究式、個性化”方式轉變。課后，教師督促學生完成章節測驗并進行自主實驗，根據雨課堂數據反饋進行課后答疑輔導，撰寫教學反思。經過線上線下混合式教學，學生完成課前獲取碎片化知識點，課堂通過教師講解將知識點進行模塊化，進而通過討論、共享形成知識體系化的構建過程，課后再次鞏固強化，最終獲得個性化、終身化的學習能力。

圖2 線上線下混合式教學模式

（三）建立過程性和結果性相融合的考評模式，形成過程可回溯、診斷積極有效、嚴格體現過程評價的多元化考核評價體系

從知識、能力、素養3 個維度，采用筆試、展講、論文/設計作業及實驗實訓等多種方式，考評學生知識獲取、遷移應用及創新能力。除閉卷考試占50%以外，在線學習根據智慧樹平臺數據導出占總成績的20%；線下成績綜合雨課堂簽到、隨堂練習、互動討論和學生展講等環節，占總成績的10%；課程大作業包括設計型作業、分析型作業，以及實驗報告，一共占總成績的20%。最后，通過問卷星、學生評教、教學督導等反饋學習效果，依據結果改進教學過程，形成“評價—反饋—改進”閉環（表1）。

表1 課程評價體系

四 環境學教學改革成效

（一）教學成效顯著，學生評價反響好

本次教學改革從2021 年開始實施，面向2020 級學生開設。由問卷星調查結果（表2）可知，教學改革促進了學生學習興趣的提高，86.36%的學生認為教師在更新教學內容，介紹學科新動態、新發展，理論聯系實際方面做得非常好，較好完成了大綱設定的教學目標。在多樣化的授課形式中，75%的學生能夠接受翻轉課堂和分組研討，并認為課堂氣氛活躍，師生互動性好。另外，線上自學、播放視頻、利用雨課堂等信息化教學手段同樣得到一半比例以上學生的認可。經過與部分學生交流訪談，學生表示由于線上教學活動的增多，占用了部分課余時間，因此對于額外耗時的小論文興趣并不大。另外，課程教學評價多年為優秀，從教務系統中學生評價結果可知，學生對任課教師給予較高評價，反響較好（表3）。

表2 問卷星調查結果

表3 課程教學質量評價

（二）學生成績得到提升，形成積極創新氛圍

除了學生的主觀感受外，本研究以2019 級未實施教學改革作為對照班，與教學改革后的2020 級學生的最終成績進行了客觀對比，結果如圖3 所示。2 個班學生成績均呈現正態分布，與2019 級僅為73 分的平均成績相比，實施教學改革的班級成績在80～90 分的學生人數明顯增多，平均成績也提高到81 分。另外，實施教學改革的班級中學生參加科技創新活動積極性高，實踐能力和創新思維也得到鍛煉，立項了更多項校級以上“互聯網+”、挑戰杯及大學生創新創業訓練計劃項目。

圖3 改革前后學生成績對比

（三）課程建設穩步推進，團隊教師教學育人水平提高

依托課程創新改革實踐，團隊教師獲批多項教學改革項目和教學質量工程項目，并獲得教育部產學合作協同育人項目及省級教學改革項目立項。同時，青年教師的教學能力得到提升，在校級教學技能競賽、教學創新大賽中屢獲佳績。團隊教師獲得山東省優秀科技工作者、受聘為可再生能源學會大學生優秀作品競賽評委等榮譽。

五 結束語

本文以濟寧學院新能源科學與工程專業環境學課程為例，闡述了新工科建設背景下、基于成果導向的環境學課程教學改革理念和授課情況，對課程內容、教學設計、考核評價等方面進行了改革探索與實踐。在課程理念上進行了創新，從以“教”為中心向以“學”為中心轉變；在教學設計上注意提升教學效果，從灌輸式向探究型、個性化轉變；在考核評價上更加側重于過程，從注重死記硬背、“期末一考定成績”向注重獨立思考、全過程學業評價的方式轉變。改革后的課堂學生反響良好，成績得到提升，形成積極創新氛圍，也促進了教師教學水平的提高。改革成果將直接應用于新能源科學與工程專業學生，同時作為環境教育通識選修課服務于全校學生，有利于學生綜合素質的提升。