基于OBE理念的環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革

中圖分類號 G642.0;X83-33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號1007-7731（2025）16-0119-04

DOI號10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.16.026

AbstractTocultivate talents in the fieldof environmental science，theproblems existing in the Environmental Monitoring Experiments course were analyzed，such as rigid teaching mode，single content，one-sided asessment and insuffcient innovation.Based on the OBE concept，reforms arecariedout from 5 dimensions：teaching methods， teaching content，assessment system，laboratory managementand innovativeability training.Specificaly，a progressive teaching structure isonstructed，theteachingsylabusisintegrated，digitaltoolsandmodernmonitoring technologies are introduced，adiversifidassessmentmechanismisstablished，thefunctionalzoingof thelaboratoryistized， andpractical innovationis strengthened byrelying ontheopen laboratoryand virtual simulation platform.After8years of practice，aseriesofachievements have been made，including thecompletionofrelevant teaching reformprojects，the compilation of1 experimental instruction bookand1 setof multimedia courseware，andthe establishment ofa multidimensional performanceevaluation system.In terms of students’achievements，they have obtained1 national-level innovation project，2first prizes inthecollege-level professional skilscompetition，and therelevant teamhas been awarded the provincial excellnt practice team.The practice shows that the reform under the OBE conceptcan effctively improve thequalityof experimental teaching，enhance students’ability to solve practical environmental problems，and provide a reference for the practical teaching of environmental majors.

KeywordsOBE concept; Environmental Monitoring Experiment;environmental science; innovative ability

成果導(dǎo)向教育（OBE）理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與和學(xué)習(xí)效果的前沿教育，該理念高度注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，在教育專業(yè)過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的導(dǎo)向作用。環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)是面向環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)的核心課程，也是土壤污染防控與修復(fù)、環(huán)境影響評價(jià)、環(huán)境工程和環(huán)境規(guī)劃與管理等環(huán)境科學(xué)專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。何立平等提出了基于“學(xué)習(xí)范式\"理念的環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，該模式在教學(xué)內(nèi)容上實(shí)現(xiàn)了基本技能和創(chuàng)新性思維訓(xùn)練，將傳統(tǒng)監(jiān)測方法和大型儀器分析相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生全面開展環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)的能力，注重過程考核，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。高立等2提出在環(huán)境監(jiān)測課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，需注重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，以及創(chuàng)新和綜合實(shí)踐能力。費(fèi)穎恒等3研究認(rèn)為，常規(guī)的環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生往往進(jìn)行機(jī)械式操作，設(shè)計(jì)性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性綜合實(shí)驗(yàn)相對較少，影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，以及動(dòng)手能力、知識綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新思維能力的提高。基于此，本文分析了環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程在教學(xué)模式、內(nèi)容、考核、創(chuàng)新等方面的現(xiàn)狀，基于OBE理念，從教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、考核體系、實(shí)驗(yàn)室管理及創(chuàng)新能力培養(yǎng)維度進(jìn)行改革，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際生產(chǎn)中環(huán)境污染問題的能力。

1環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀

1.1教學(xué)模式

當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作由專職實(shí)驗(yàn)教師提前準(zhǔn)備，任課教師依照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書為學(xué)生進(jìn)行講解，學(xué)生根據(jù)教師的要求完成實(shí)驗(yàn)操作，最后以實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為實(shí)驗(yàn)成績評定的主要依據(jù)。黃曉東4研究認(rèn)為，該教學(xué)模式下，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性不高，難以達(dá)到知識、技能與情感態(tài)度的三維教學(xué)目標(biāo)；且教學(xué)模式缺乏創(chuàng)新，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.2教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目雖涵蓋水質(zhì)、大氣、土壤污染、植物中重金屬、噪聲、有機(jī)物及多環(huán)芳烴等多個(gè)測定領(lǐng)域，但多以基礎(chǔ)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生僅需按固定步驟完成操作。李林等研究表明，環(huán)境科學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容存在分散和孤立的問題，尚未形成系統(tǒng)完善的課程體系，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占比偏低，不利于培養(yǎng)學(xué)生的知識整合與綜合應(yīng)用能力。

1.3考核方式

課程成績主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和平時(shí)成績（出勤率）評定。學(xué)生較多，教師難以全面關(guān)注到每位學(xué)生的操作過程與實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，導(dǎo)致平時(shí)成績評定缺乏客觀性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為課后完成的成果，在成績中占比較大，使得學(xué)生過度重視報(bào)告撰寫，忽視實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、規(guī)范操作等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成“重結(jié)果輕過程\"的學(xué)習(xí)傾向，最終導(dǎo)致考核結(jié)果難以全面反映學(xué)生的實(shí)際能力。黃曉丹等研究指出，當(dāng)前教師主導(dǎo)的評分模式存在局限性，無法實(shí)現(xiàn)對學(xué)生進(jìn)行全方位的有效評價(jià)。

1.4教學(xué)創(chuàng)新

祝鵬飛等研究指出，目前環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)仍以教師講授為主，學(xué)生處于被動(dòng)接受狀態(tài)。這種模式雖便于教師掌控教學(xué)進(jìn)度，卻限制了學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新思維的發(fā)展。此外，部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容長期未更新，可能與快速發(fā)展的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)及實(shí)際生產(chǎn)需求脫節(jié)。隨著學(xué)生思維活躍度的提升、信息接觸面的擴(kuò)大以及儀器設(shè)備的快速更新，現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容已難以滿足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求，需引入新穎性、實(shí)踐性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以提升教學(xué)效果。

2基于OBE理念的環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革

2.1教學(xué)方式的革新

環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)是環(huán)境科學(xué)專業(yè)考核中核心的實(shí)踐性課程，現(xiàn)按實(shí)驗(yàn) + 實(shí)習(xí)的遞進(jìn)式教學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)行。基于OBE理念，突出學(xué)生的主體地位，要求學(xué)生全程參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施及總結(jié)過程，教師僅承擔(dān)引導(dǎo)與協(xié)助角色。同時(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需求，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)際場景獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，強(qiáng)化以產(chǎn)出為導(dǎo)向的能力培養(yǎng)目標(biāo)。嚴(yán)麗麗等在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，改變原有的教學(xué)模式，充分利用MOOC、SPOC、雨課堂、3D動(dòng)畫等數(shù)字化工具重構(gòu)教學(xué)場景。以動(dòng)畫形式演示規(guī)范操作流程及不規(guī)范操作的后果，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性。在“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析\"模塊中，教師通過PPT講解數(shù)據(jù)綜合分析方法，學(xué)生則利用計(jì)算機(jī)構(gòu)建監(jiān)測數(shù)據(jù)模型，推測環(huán)境因素變化對環(huán)境質(zhì)量的影響并作出評價(jià)。鄧煥廣等實(shí)踐證實(shí)，引入SAS、SPSS、Origin等數(shù)據(jù)處理軟件后，學(xué)生的綜合分析能力得到極大提升。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

原有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)雖能夯實(shí)學(xué)生的基本知識與操作技能，但對主動(dòng)性、探索性及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)存在局限。基于OBE理念，教學(xué)內(nèi)容從以下3個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的革新。

2.2.1強(qiáng)化課前準(zhǔn)備階段 將實(shí)驗(yàn)方案擬訂、試劑配置、樣品采集與預(yù)處理等準(zhǔn)備工作交由學(xué)生自主完成，教師提供必要協(xié)助。實(shí)驗(yàn)前通過問題導(dǎo)向式預(yù)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃怼⒉襟E及注意事項(xiàng)。課堂通過隨機(jī)提問考核預(yù)習(xí)效果，教師僅針對重難點(diǎn)進(jìn)行精講，極大縮短了講授時(shí)間，這種討論式自學(xué)模式有效突破常規(guī)教學(xué)的局限性，提升學(xué)生獨(dú)立思考與問題解決的能力。

2.2.2對接區(qū)域發(fā)展需求 結(jié)合環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)需求，在課程中增加大氣污染物 PM_2.5，PM₁₀，SO₂ 、NO₂、CO、O₃、TSP 、甲醛的測定，土壤重金屬Cd、Pb、Hg，As 及多環(huán)芳烴等測定項(xiàng)目，使教學(xué)內(nèi)容更貼近區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理的實(shí)際需求。

2.2.3引入現(xiàn)代儀器與技術(shù) 響應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng) + ”時(shí)代的技術(shù)變革，將先進(jìn)設(shè)備與方法融入教學(xué)。王訪等研究發(fā)現(xiàn)，通過傳統(tǒng)方法與現(xiàn)代儀器的平行實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)操作，了解先進(jìn)的試驗(yàn)方法。利用液相色譜儀、重金屬石墨消解儀、全自動(dòng)氟離子測定儀等設(shè)備，植物樣品預(yù)處理等試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了從明火加熱消解向石墨消解儀快速消解、微波密閉消解的轉(zhuǎn)型，不僅提升消解速率，還減少了氧化劑使用量及強(qiáng)酸揮發(fā)對人體的危害。

2.3考核體系多元化

改革后的考核體系由三部分構(gòu)成：平時(shí)實(shí)驗(yàn)操作成績（ 20% ）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績（ 30% ）、實(shí)驗(yàn)操作考試成績（ 50% ）。其中，平時(shí)成績結(jié)合課前預(yù)習(xí)質(zhì)量、獨(dú)立操作能力、問題解決表現(xiàn)、在線資源利用及方法改進(jìn)建議等維度進(jìn)行動(dòng)態(tài)評分。操作考試采用一對一抽簽形式，在學(xué)期末考查學(xué)生對儀器使用的熟練度及獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力。嚴(yán)麗麗等8對實(shí)驗(yàn)考核方式進(jìn)行改進(jìn)，提出增加設(shè)計(jì)性、實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的積極性。這種將理論和實(shí)踐相結(jié)合的考核方式，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)其向?qū)W習(xí)、思考、動(dòng)手、創(chuàng)新方向轉(zhuǎn)變，極大提升了考核結(jié)果的科學(xué)性。

2.4 實(shí)驗(yàn)室管理精細(xì)化

針對學(xué)生數(shù)量增加及實(shí)驗(yàn)儀器布局不合理的問題，重新規(guī)劃教學(xué)空間，設(shè)立環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室、儀器室、天平室、色譜分析室等功能分區(qū)，保障每位學(xué)生的動(dòng)手操作機(jī)會(huì)，提高實(shí)驗(yàn)效率，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。

同時(shí)制定安全預(yù)防策略，改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境。結(jié)合學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的實(shí)際情況，為學(xué)生配備實(shí)驗(yàn)服、防護(hù)眼鏡、實(shí)驗(yàn)手套等裝備，并在每學(xué)期第一節(jié)課進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，將《實(shí)驗(yàn)室安全知識手冊》發(fā)放給每位進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生，重點(diǎn)講解本學(xué)期實(shí)驗(yàn)所涉及到酸堿、腐蝕性、易燃易爆藥品的使用注意事項(xiàng)等。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室配備洗眼裝置、通風(fēng)櫥、消防器材、醫(yī)藥箱、應(yīng)急噴淋裝置等，保障每位學(xué)生的人身及財(cái)產(chǎn)安全，每年定期安排消防演練、實(shí)驗(yàn)室安全月宣傳、實(shí)驗(yàn)室危化品泄漏處置演練等，制定實(shí)驗(yàn)室日巡看、周檢查、月排查制度，將安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

2.5 創(chuàng)新性能力培養(yǎng)

2.5.1開放實(shí)驗(yàn)室 設(shè)立開放性實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合2周專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用多門課程知識完成創(chuàng)新性研究。參考顏婉茹等的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑢W(xué)生利用開放性實(shí)驗(yàn)室提供的儀器，以環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)為依托，從大氣、土壤、水質(zhì)、噪聲、農(nóng)產(chǎn)品等5個(gè)方面的污染監(jiān)測中自主選題，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。例如，針對校園周邊高架橋施工的環(huán)境污染，學(xué)生自主完成河渠水流中全氮、全磷、COD、氨氮、懸浮物、pH的測定，以及農(nóng)田土壤中重金屬和區(qū)域噪聲的測定，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評價(jià)，綜合分析污染源、提出解決方案，最終形成PPT匯報(bào)成果。整個(gè)過程由學(xué)生自主制訂計(jì)劃、實(shí)施及評價(jià)，教師僅提供方向性指導(dǎo)，有效培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、協(xié)作精神及解決復(fù)雜問題的能力。

2.5.2開設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn) 針對GC/MS、原子吸收分析儀等大型儀器，操作繁瑣且數(shù)量有限的問題，可構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺。楊禹等[2利用虛擬仿真的沉浸性、交互式和構(gòu)想性的優(yōu)點(diǎn)，將分析測試儀器結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)操作步驟可視化，直觀形象地展示出儀器運(yùn)行的每個(gè)環(huán)節(jié)及注意事項(xiàng)，并針對重難點(diǎn)展開深入淺出的研究。學(xué)生通過虛擬空間模擬操作實(shí)驗(yàn)過程，提前掌握儀器使用規(guī)范并發(fā)現(xiàn)潛在問題，再通過線下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證解決。對于部分復(fù)雜實(shí)驗(yàn)可通過錄制視頻讓學(xué)生提前學(xué)習(xí)，以便其在實(shí)驗(yàn)過程中更好地掌握實(shí)驗(yàn)方法及操作步驟

3改革成效

環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程經(jīng)過連續(xù)8年的改革，已取得一定的階段性成效。改革期間，團(tuán)隊(duì)完成了“關(guān)于《環(huán)境監(jiān)測》獨(dú)立實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究\"項(xiàng)目，形成系列教學(xué)成果，編制學(xué)生實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1本；制作內(nèi)容豐富、體系完善且含實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)的多媒體教學(xué)課件1項(xiàng)；建立多維度成績評定機(jī)制，包括預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及綜合實(shí)踐設(shè)計(jì)能力等方面的成績評定體系1套。

在學(xué)生能力培養(yǎng)方面，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生首次獲批國家級創(chuàng)新項(xiàng)目1項(xiàng)；在學(xué)院專業(yè)技能大賽中，環(huán)境科學(xué)專業(yè)2名學(xué)生獲得一等獎(jiǎng)；在2016年省級大中專學(xué)生志愿者暑期實(shí)踐活動(dòng)中，獲評省級優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)。

4結(jié)語

基于OBE理念的環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)課程改革，以學(xué)生發(fā)展為中心，通過重構(gòu)教學(xué)方式及評價(jià)體系等方式，有效提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題及獨(dú)立科研的能力。后續(xù)研究將聚焦實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的深化突破，通過優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)體系、拓展校企協(xié)同平臺等路徑，進(jìn)一步提升環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新性，為環(huán)境科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)提供更強(qiáng)支撐。

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（責(zé)任編輯：張琴）