基于OBE理念的《环境化学》课程改革

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　　[摘 要]《环境化学》是高等本科院校环境科学与工程专业的专业基础课程之一。基于OBE理念，重新确定了《环境化学》课程的教学目标，从教学内容、教学环节及教学方法等方面进行了教学改革与探索。结果显示，基于OBE理念进行的《环境化学》课程教学改革增强了学生主动学习的意识，提高了学生的实践能力和创新能力，对创新型人才的培养具有借鉴作用。
　　[关键词]OBE理念;环境化学;教学改革
　　[中图分类号]G642.0
　　[文献标识码]A
　　[文章编号]1005-4634（2019）03-0101-04
　　0 引言
　　OBE（outcomes-based education），也称作成果导向教育或能力导向教育，是一种基于学习产出的先进教育模式，起源于20世纪80年代。美国和澳大利亚在其教育改革的过程中不断反思教育的实用性以及教育成果的重要性，进而提出这一追求卓越教育的理念[1]。这个术语定义繁多，但内涵保持高度一致，即教育者必须对学生毕业时应达到的能力及其水平有清楚的构想，然后寻求设计适宜的教育结构来保证学生达到这些预期目标[2]。因此，OBE教育理念被认为是一种教育模式的革新。20世纪末，美国工程教育认证协会正式接纳了OBE教育理念，并将其应用到美国工程教育认证的工作中。2013年6月，中国成为“华盛顿协议”的签约成员国之一，这标志着具有国际实质等效的工程教育专业认证的帷幕已经在中国拉开[3]。因此，用OBE教育理念引导工程教育改革具有现实意义。
　　《环境化学》是环境科学与工程专业中一门新兴的交叉学科，是研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学[4]。国内外高等学校的环境科学学科人才培养都将《环境化学》作为主干课程重点发展[5]。近年来，随着环境化学污染问题的不断涌现，《环境化学》作为环境科学中的重要学科和课程，已经逐渐成为全国各大本科高等院校化学化工类以及环境类专业的一门重要专业基础课，深入学习这门课程的重要性日益显现。
　　随着OBE教育理念在我国高等教育中的不断深入和高等教育对环境科学与工程专业创新型人才培养要求的不断提高，为了适应工程教育认证的需要，提高人才培养质量，笔者以《环境化学》课程为例，基于OBE教育理念，开展了一系列教学改革工作，从教学目标、教学内容、教学环节及教学方法等方面进行了探索，并取得了一定的成效。
　　1 基于OBE理念的课程改革思路
　　1.1 重设教学目标
　　 课程原有的教学目标只注重学生对课程基础知识的学习，而OBE理念的教学目标是通过学生毕业时取得的学习产出成果来实现的，具体要求其教学目标与学生毕业要求和专业培养目标存在内在联系，明确课程教学目标在专业培养方案中的作用和在毕业要求达成方面所作的贡献;强调培养学生在《环境化学》课程体系中所需的基础知识的应用能力、环境化学污染问题分析和研究能力，培养学生一定的创新能力、团队合作和沟通表达的能力;与专业认证工作紧密结合，构建教学目标与学生毕业要求达成的对应关系矩阵。
　　1.2 改进教学内容和教学环节
　　 教学内容和教学环节是决定教学质量高低的关键。课程原有的教学内容以课本知识为主，专业知识覆盖面不广，而OBE教学理念要求课程的教学内容和教学环节要体现对课程教学目标的支撑。因此，本次改革对应重新设置的、符合OBE理念的教学目标，在保留原有核心教学内容的同时，又结合学科前沿知识，贴近环境化学热点问题，增加蕴含大量课外知识的讨论课和课程项目环节，丰富课程的教学内容，进而使学生的基础知识应用能力和分析解决问题能力得到加强，培养学生一定的创新能力。
　　1.3 改革教学方法
　　 教学方法直接影响到教学目标的达成。课程原有的教学方法单一，课堂气氛不够活跃，学生积极性不高，综合能力得不到有效提升，不符合OBE教学理念。本次改革将以综合素质能力培养为主，以调动学生学习主观能动性和激发学生强烈的求知欲和创新性为主要目标，在讲授方法、讨论课设置、课程项目设置和实验项目4个方面开展革新，从传统的以教师为中心的知识传授型向知识传授与创新、与实践相结合转变。
　　1.4 改革课程考核方式
　　《环境化学》课程考试知识点多、难度大，且缺乏对学生综合素质能力的考核;考试前“抱佛脚”“欠债式”学习现象严重，“一锤定音”的期终考试形式单一[6]，不符合OBE教学理念。因此，本次改革实施多元化的考核形式，采用平時表现、讨论课、课程项目、实验项目和结课考试等多种方式进行考核。在保证基础知识考核的同时，教师要加强对学生课程基础知识的应用能力、创新能力和实践能力的考核。
　　1.5 优化实验项目
　　原课程设置的4个实验项目较为单一，学生只是单一地按照指导书上的步骤进行验证性实验，对实验项目的注视和参与程度不高。本次对改革实验项目的进程进行深入优化，改变实验项目的参与方式、操作方法和考核方式，让学生深入到每个实验项目中去，以提高学生设计实验、解决问题、分析问题及协作分工的能力。
　　2 改革方案实施
　　2.1 符合OBE理念教学目标的重新设置
　　 为了使《环境化学》课程的教学目标更加符合OBE教育理念，笔者重新对原有的教学大纲进行了修订，确定的教学目标如下。
　　 1） 能够掌握环境污染物在大气圈、水圈、土壤、生物体内的运动过程及迁移转化规律。
　　 2） 对环境化学物造成的环境污染问题具备分析和解决的能力。
　　 3） 能够培养学生独立完成实验设计和问题分析的能力。
　　 4） 能够培养学生利用现代工具，针对问题进行资料查阅、获取专业知识的能力;
　　 5） 能够培养学生团结协作和有效沟通的能力。 　　 教学目标1的设置是考查学生对课程基础知识的掌握。教学目标2～5的设置则可以通过课程设置的以学生为中心的讨论课、课程项目、实验项目等教学环节，提高学生各方面的综合能力，实现创新型人才的培养。笔者对比以往的教学目标重新设置了教学目标。改革不但保留了对学生掌握基础知识的要求，而且更加注重能力素质的提高。
　　2.2 教学内容和教学环节改进
　　 1） 增设课程项目。按照OBE的教育理念，教学内容和教学环节必须体现设置的课程教学目标，并提高学生的综合能力。因此，本次教学改革在原有的教学环节中增加了课程项目训练——《土壤对重金属离子的吸附》。
　　 具体实施方案如下：学生在本项目中4人为一组，需根据题目查阅大量文献资料，獨立完成实验方案的设计、实验过程的开展及结果分析、研究报告的撰写和项目考核答辩这4个环节内容;指导教师根据学生4个方面的情况综合评定每个学生的项目成绩，并设置优秀小组、优秀PPT制作等奖项以资奖励。
　　 通过该课程项目的实施，学生在掌握环境化学课程理论的基础上，深入了解并掌握了土壤吸附重金属离子的全部知识，具备了独立设计实验方案和开展科学实验研究的能力，培养了学生的动手和团队协作能力，提升了学生的自主学习能动性，更好地培养了环境工程专业学生的专业技术能力和综合素质。
　　 2） 讨论课设置。讨论课的主要内容是针对当今和环境化学有关的典型环境问题（例如酸雨、臭氧层空洞、全球气候变暖、重金属污染、典型农药的迁移转化等）的发生、危害和治理进行分组调研、集体讨论。
　　 具体实施方案如下：要求学生4人为一组，按照布置的讨论题目分工协作，查阅文献资料，并进行归纳总结，形成报告文稿存档上交，最后制作PPT汇报讲稿;讨论课每组挑选1人进行PPT汇报，限定时间为8分钟，提问答辩为5分钟;同案例小组同学、教师和其他同学提问，讲解小组要答辩，组内同学可以互相补充;教师总结时间为2分钟，总结学生讨论、发言情况，提出改进意见并打分。
　　 讨论课使学生加深了对环境化学这门学科的研究内容、研究特点的理解，了解了当今热门的与化学有关的环境问题和最新研究进展，使其具备使用现代检索工具查阅文献资料和分析归纳资料及调查研究的能力，引导学生对专业知识主动学习、积极思考，提高学生相互沟通和团队协作的能力，提升学生的社会责任感。
　　2.3 教学方法改革
　　 OBE理念强调学生学到了什么，而不是专业教师教了什么，应将教学输入过程转变为教学输出过程，将灌输式教学模式转变为研究式教学模式。《环境化学》课程的原教学方法以讲授法为主，教学内容以课本为中心。因此，学生的综合能力无法得到充分锻炼和提高，学生的主观能动性不高，不符合OBE教育理念。
　　 因此，针对原有教学方法的弊端，本课程的教学方法采用理论教学与讨论课相结合的形式，强化学生对环境化学问题的理解和科学研究能力的培养，具体方案如下。
　　1） 理论教学以讲授法为主，以讨论课为辅，讲课过程中使用论证式、提问式讲授方法，讨论课使用任务驱动法，以学生为中心，对环境污染物在各圈层的迁移转化进行深入讲解和学习。
　　2） 讨论课采用“大班授课，小班研讨”的方式，采用启发式与参与式教学，调动学生的积极性，针对布置的典型环境化学问题进行讨论学习。
　　 3） 增设以能力培养为主的课程项目，采用任务驱动法组织教学活动，激发学生的兴趣，进而主动去学习专业知识。
　　2.4 考核方式改革
　　 OBE理念中教学考核的重点是学习成果。笔者采用多元化和阶梯化的评价方法对学习成果进行综合评价，强调学习成果的达成和个人综合能力的提高。本次教学改革采用考勤、讨论课、课程项目、实验项目和理论考试等多种方式进行考核，注重对专业知识的理解和应用能力的培养，以及对学生专业实践能力、创新能力和发现、分析、解决问题能力的考核。课程考核成绩由5个部分组成，即考勤、讨论课、课程项目、实验项目和理论考试。具体考核要求和成绩评定方法如下。
　　 1） 考勤成绩。课程的所有教学环节均要求每个学生的积极参与。无特殊情况不得缺勤，无故缺勤一次扣1分;无故缺勤3次将取消课程的理论考试资格;考勤成绩占总成绩的10%;
　　 2） 讨论课成绩。教师要求学生按照布置的讨论题目分组协作;每个小组挑选1人进行PPT汇报，其他人均安排相应工作;讨论课的成绩占总成绩的10%。
　　 每组学生的成绩从以下3个方面进行评价：（1）文献资料的查阅整理及归纳总结情况，占讨论课成绩的40%;（2）PPT讲解情况，占讨论课成绩的50%;（3）回答问题和提问交流情况，占讨论课成绩的10%。
　　 3） 课程项目成绩。每个小组按照课程项目进行分工协作，完成该项目的考核工作，课程项目成绩占总成绩的20%。课程项目成绩由4个部分组成：（1）实验设计，占20%;（2）实验的开展及结果分析，占30%;（3）相关技术报告的撰写结果评估等，占40%;（4）项目考核PPT答辩，占10%。
　　 4） 实验项目成绩。学生需做好实验预习准备，设计实验方案，开展试验，最终完成数据分析并提交实验报告。未按时提交实验报告或实验报告有抄袭现象的，该次实验成绩按0分计。每个实验成绩由3部分组成。其中，课前预习占20%，实验操作占40%，实验报告占40%。实验项目成绩占总成绩的20%;
　　 5） 理论考试成绩。理论考试成绩占总成绩的40%。如理论考试成绩达不到卷面成绩的60%，则本门课程总成绩定为不合格。
　　2.5 实验项目改革
　　 笔者将原有的4个验证性实验转变为综合性实验，要求学生在进行实验前必须根据掌握的、与实验项目相关的工程知识写好预习实验报告，设计拟开展的实验方案。实验前学生需向指导教师进行口头汇报，教师要就学生预习情况指出相关问题，最终确定好实验方案。在操作中要对实验中出现的各种问题进行分析和解决;对实验数据进行有效分析，使学生初步具备独立设计实验方案的能力，培养学生对实验现象进行分析、解释和归纳总结的能力及通过各种方式进行有效沟通的能力。 　　3 改革成果评价
　　3.1 提高学生学习主动性
　　 对于课程引入的所有改革内容，特别是讨论课、课程项目环节。学生需要主动收集资料，整理并分析资料，并进行演示汇报。这样极大地调动了学生的专业学习兴趣，活跃了课堂气氛，改善了教学效果，加深了学生对课程基础知识的理解与应用。
　　3.2 学生反馈良好
　　 课程教学改革后，笔者通过问卷调查的方式征求学生对课程的进一步建议，并进行了统计分析。问卷结果显示，95%以上的学生对这种学习产出的工程教育模式非常满意，对课程设计的教学改革内容接受度较高，并能够积极配合、参与其中;重新设置的教学目标得以充分达成，符合OBE教学理念的毕业要求得以充分实现，提高了学生的综合素质，培养了学生的创新能力、团队合作和沟通表达的能力，符合国家提出的创新型工程教育人才的培养要求。
　　4 结束语
　　综上所述，笔者按照OBE的教学理念，对教学目标、教学内容和环节、教学方法、考核方式等几个方面进行了大胆改革，使学生更主动积极地投入到课程的理论学习和实践学习中去，学生的综合素质能力得到显著提高，探索创新和沟通交流的能力得到加強，对OBE工程教育理念的推广和高层次环境科学与工程专业创新型人才的培养起到了一定的积极作用。
　　参考文献
　　[1]Spady W G.Outcome-based education：critical issues and answers[M].Arlington，VA：American Association of School Administrators，1994：1-10.
　　[2]夏淑倩，王曼玲，程金萍，等.践行OBE理念，开展化工类专业新工科建设[J].化工高等教育，2018（ 1）：9-12.
　　[3]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（ 17）：7-10.
　　[4]戴树桂.环境化学（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
　　[5]杨欣，骆海萍.《环境化学》教学改革的实践与探讨[J].广州化工，2017，45（ 23）：155-156.
　　[6]朱新萍，姚芳，李志强，等.《环境化学》考核方式改革与实施效果[J].辽宁工业大学学报（ 社会科学版），2018，20（ 3）：125-127.
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