基于OBE 理念和創新能力提升的環境化學類課程改革與探討

周貴忠

（青島科技大學 山東 青島 266042）

隨著我國工程教育專業認證的逐步開展，成果導向型教育（OBE）教學理念也已經越來越多地被國內高校教育者所熟知和認同，許多大學本科教育已經開始推行OBE教學理念，并且在教育教學方面起到積極作用[1]。OBE 教育理念涉及整個教學流程的方方面面，從課程的設計到最終的考核。教育管理者迫切需要對OBE 的推進實施進行統一的規劃和管理，并對推行的結果進行量化的反饋[2]。另外，國務院印發的《深化新時代教育評價改革總體方案》是中華人民共和國成立以來第一個關于教育評價系統性改革的文件，該文件中對大學生的創新實踐能力提出更高要求：高等學校人才培養過程中，學生品德和能力應該列在首要地位[3]。

環境化學類課程是環境類專業培養過程中的專業支撐課，如“環境化學”“環境污染化學”“有機污染化學”“大氣氣溶膠污染化學”“污染控制化學”“水污染控制工程”等，提高培養學生創新能力是此類課程的重要目標之一。把化學學科核心素養與環境學科素養有機結合，通過教學設計、結合OBE 教學理念，形成基于產出導向的教學改革，是本文闡述的重點[4]。

通過化學微觀世界與環境宏觀世界進行聯系，研究有害化學物質在環境介質中的存在、化學特性、行為和效應及其控制，要求學生具有扎實的化學功底又要具有環境素養。同時，環境化學類課程是一類實驗操作能力較強的課程，設計教學環節，通過過程性考核，證明學生能力的達成[5]。環境化學類課程應該達到的知識能力目標可以用化學學科核心素養和環境素養的對應關系表示：

①宏觀辨識與微觀探析——環境認知：對自然規律、環境法律、標準的認識；②變化觀念與平衡思想——環境情感：環境的關注、對環境的態度、對環境的責任感；③ 證據推理與模型認知——環境行為：愛護環境的自覺性、習慣性；④科學探究與創新意識——環境技能：發現和分析環境的能力，解決環境問題的能力；⑤科學精神與社會責任——環境倫理：環境與人類的經濟行為，環境與人類生存。

基于以上觀點，提出以下環境化學類課程的改革思路。

1 環境化學類課程學習模式的改進

對于高校大學生而言，知識、素質、能力是學生畢業時應該具備的素質，但踏入社會，所需具備的素質的最終目的是應用知識、創新創業、創造社會價值，培養過程落腳點還是一種能力的達成。宏觀環境與微觀世界的聯系，通過認知、辨析和求證。環境化學類課程是一類鍛煉學生能力達成的專業課，能夠通過學習污染物在各大圈層中的化學存在與變化過程，弄清楚機理，可以從分子層面上解釋環境污染現象，具備環境問題解決的必需的素質，就可以在面對環境復雜問題時，把已有的知識轉化為解決問題的能力，并在此基礎上進行創新與發展。

環境化學類課程需要具備哪些知識，又培養學生哪些素質能力呢？

環境化學類課程側重于化學污染物在各大圈層的存在、遷移、轉化、循環、形態分布等知識的積累：①化學污染物遷移與轉化：遷移過程有來源、分布、擴散、循環等過程，轉化過程包括反應、形態、歸宿等過程；②化學污染物的循環過程：例如碳、氧、氮、硫、磷和各種金屬元素等，均以變化的形態和多種化學反應形成復雜的循環體系；③化學污染物分布和形態：不同化學污染物在各大圈層中分布不同，形態各異。其在環境全程中化學行為不同，而且污染效應表現差異很大。在形態方面，化學污染物的結合態、價態、結構態、化合態等各不相同。④在環境中化學污染物轉化機理：在流動介質中，如水、大氣等環境介質中，化學污染物的會受到溫度、壓力、PH、氧氣、生物介質等作用產生轉化效應，并且難免受流體各種狀態的影響。

通過學習環境化學類課程，提高學生生態環保意識，使學生具備可持續發展的人文素質，為解決工程復雜問題做準備。掌握化學污染物在各圈層中轉化機理，理解其化學反應過程。環境介質中的影響因素眾多且容易發生變化，僅僅通過一般化學機理規律難以發現其反應的全過程，在環境污染化學發展過程中，針對這種情況，通過學科交叉，相繼提出和研究了許多前沿課題。這些知識、素質和能力的獲取，需要進行改革創新，以產出為導向。

貫徹OBE 理念，環境化學類課程課程建設內容包括：

①通過教學觀念轉變，進行教學方法改革，處理好課堂內外的關系。環境化學類課程是理論與實踐相結合的課程，下功夫探究研究型教育教學模式，將課堂灌輸知識變成啟發探究式課堂，將引導學生多思多悟多實踐，打破時空限制，將知識性教學通過課堂改革，教學內容延伸到教育全過程，真正做到以“學生”為中心。以靈活多變的考試系統或實驗平臺為主，考察學生的創新能力。

②改進環境化學類課程教學模式，吸引學生、誘導學生主動學習。化學過程有趣生動，實驗多樣，以“吊胃口”式講課吸引學生注意力，寓教于樂，更好的導入教學內容，結合化學知識介紹“酸甜苦辣咸”的化學本質、應該怎么吃、對身體多么有益，使學生垂涎三尺，主動去想，大膽去做。教學方式方法靈活多樣、緊跟潮流，需要認真研究。

③創新評教模式，以產出為導向評價教學過程。傳統以教論教的模式已經不適應時代要求，OBE理念已經深入人心。換言之，環境化學類課程老師教的好不好，要通過學生最終達成了什么能力來評價，環境化學類課程在綜合環境倫理、科學精神等因素的基礎上建立教學評價模型。

2 環境化學類課程重視創新實踐能力提升

環境化學類課程是一類實驗實踐比較強的課程，除了具備扎實的環境、化學類基礎知識，需要大量的實驗、實踐鞏固和拓展學生的應用能力。

環境化學類實驗課是鍛煉學生動手能力的基本環節，其目的是加深學生對存在的環境污染物遷移轉化、介質中的分配行為和在環境總氧化降解等基本理論和方法的認識；使學生掌握環境中樣品化學分析前處理的方法和操作技能；培養學生使用各種主要光譜類、色譜類儀器分析處置環境樣品的能力；再就是培養學生對給定命題的實驗設計、實驗預備、結果討論、問題分析、團隊協作等研究的綜合素質。

環境化學類課程相關的實踐形式還多，其中實習是重要的方式之一。例如調查研究區域水、大氣、土壤環境污染現狀，收集相關資料。采集水、大氣、土壤環境樣品并進行分析，并運用環境化學類知識解釋各種污染現象，提出解決方案，最終形成環境污染實習報告。

但是以上實踐方式效果不夠顯著。創新實踐能力要靠在人才培養過程中設置合理的鍛煉環節，如環境化學類課程結合實驗項目訓練、創新創業實踐等環節的設置培養大學生實踐能力。具體創新做法包括：

①增加設計性、綜合性實驗項目。設計實驗時從微觀粒子水平上，多角度探究宏觀環境現象及變化的機制、防治途徑。總結報告時，運用環境、化學等相關專業知識，描述化學污染物在環境中的遷移轉化等復雜問題，從分子、原子、離子微觀環境表達污染產生機理及相關模型及求解。

② 鼓勵學生參加大學生賽事活動拓展專業知識。針對有害物質在環境介質中存在的濃度水平和形態，潛在有害物質的來源、它們在個別環境介質中和不同介質間的環境化學行為開展創新實踐研究，探索有害物質已造成影響的緩解和消除以及防止產生危害的方法和途徑，并在各類賽事中展示研究成果。

③結合實際環境問題熱點開展創新實踐。運用環境化學知識，針對各圈層污染物的不同特點，借助各種資料及手段分析環境問題的關鍵參數，并獲得有效結論。運用環境工程學科基本原理對復雜環境工程問題進行評估，合理表達復雜環境工程問題。

3 環境化學類課程考核評價模式創新

基于環境化學類課程的特點，通過改革各項教育教學模式，鼓勵學生針對復雜環境問題，多自己動手動腦操作和實踐，變被動教師課堂教學模式為學生主動學習模式，打破課上和課下、線上和線下的界限，促進學生課上思考、課下自學，主動學習掌握各種技能。通過改革各項教育教學環節，“重過程—多元化—考能力”，與工程教育專業認證實質等效，實現培養的環境類人才與國際接軌。許多教育家和學者，針對“公平和高質量”提出了一系列改革措施，但高等教育改革不可能一蹴而就，還要繼續深入。

在考核過程中，重視知識的考察而缺乏應用能力的儲備，一考定終身的現象仍然存在，而過程性評價比例不足。因此，在環境化學類課程考核過程中，結合課程目標，除了工程知識外，特別注重問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具等能力的考核。

環境化學類課程考核評價模式幾個特點：

①結合虛擬現實等建設考試平臺。與傳統教育相比，OBE 模式可以衡量學生具有的能力。環境化學類課程在建設考試平臺時，應該與結虛擬仿真、虛擬現實、數字多媒體等技術手段，結合實際教學情況搭建考試平臺。在確認學生培養目標及學生的核心能力的基礎上，設計考試系統及OBE應用流程，搭建OBE教學評價模型并嵌入考試系統中。

②教學資源庫、試題庫建設。環境問題存在復雜性，解決環境問題的方式也不一定是唯一的，因此傳統意義上的標準答案式考試已不適合環境化學類課程。OBE 模式考核的是學生的能力達成情況，原來標準答案模式的考試應不再使用，體現能力達成的非標準答案成為主流。高質量的試題是考試成功的關鍵要素，建設基于OBE 理念進行教學資源庫、試題建設是考核評價重要環節。

③注重創新能力考核。創新始終是解決復雜環境問題的主要出路。基于創新能力評價不同內容，設定特定場景，提供獨立的基于OBE 的組卷模式，考察不同對象應具有的創新能力。在崇尚品德、提高專業素質能力的基礎上，有效提高學生的培養質量，并通過合理評價機制考察其能力達成情況，形成了一套環境化學類課程課程建設方案。題庫建設完成后，在考試系統內排考進行正式考試，考試完成后輸出OBE 終結性教學評價結果。

4 結論

OBE 理念與我國長期以來形成的教育理念差別巨大，尤其在教與學方面。在考核過程中，重視能力提升。實踐是鍛煉工程人才不可或缺的教育手段，工科專業特別重視對學生科技創新能力和工程實踐能力的培養。環境化學類課程基于其學科交叉特色，其對人才培養過程中化學學科核心素養和環境素養均有較高要求，結合OBE 教育理念，本文從學習觀念和模式改進、創新實踐能力提升、考核評價模式創新三個方面闡述環境化學類課程改革的必要性。