基于OBE理念的环境监测实践教学改革探究

宋来洲 王秀丽 贺君 张志辉

[摘要]环境监测实践教学是环境学科实践教学的核心环节，是践行新工科教学的重要抓手，是提高学生实践技能、拓展学生专业视野、关注环境实践、树立学以致用工程理念的重要举措。基于OBE的教育理念，以环境实践对工程监测的客观要求为着眼点，遵循逆向设计和正向实施的教学原则，革新环境监测的实践教学，明确监测实践教学核心要素，确定监测实践教学递进矩阵单元，顺承理论教学和工程应用的内在衔接，以提升学生工程技能为抓手，强化学生环境监测实践技能的培养，帮助学生形成既重理论基础又重工程应用的专业学习态度，使学生不仅有制定和有效实施工程监测方案的技能，而且有解决环境领域复杂工程问题的综合专业能力。

[关键词] 成果导向教育;环境监测;实践教学;教学改革;工程实践

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1005-4634（2019）05-0068-060引言

环境监测课程是环境学科重要的专业基础课，其实验技术融合了化学、生物学、光谱学、信息传输、机密制造等诸多学科前沿知识，且已广泛应用于各工业企业[1]。环境监测实践教学是环境学科实践教学的核心环节，也是践行新工科教学的重要抓手，是推进创新教育实践的重要举措。环境监测过程主要涉及监测任务明确、监测资料调查和收集、监测方案制定、监测布点设定、样品采集、运输和保存、样品预处理、选定指标定量分析、数据处理分析和结果评价等环节[2]。环境监测工程应用的特点显著，故而环境监测实践有效地顺承了监测理论与监测实践的衔接，该教学过程实施有助于学生理解和掌握监测基本概念与理论，有助于提高学生实践操作技能，能拓展学生的专业视野，督促学生关注环境实践，帮助学生树立学以致用的工程理念。然而，当前许多院校的环境监测实践教学环节存在诸多不符合环保发展和社会需求的问题，环境实践教学未有效地锚定地方经济发展对环保提出的新要求。当前，虽然环境污染治理、环境影响与评价、环保工程竣工验收以及环境污染事件应急处置等工程实践需要大量应用型环境监测人才，但环境专业大学毕业生却面临就业难的尴尬境况。

为满足各社会对环境监测工程实践应用人才的技能需求，解决高素质、强能力环境应用型人才供需矛盾，本文基于OBE（outcome—based education，成果导向教育）教育理念，着眼于环境实践对工程监测的客观要求，遵循逆向设计和正向实施的教学原则，以燕山大学环境工程专业学生为对象，探究环境监测实践教学的新思路、新举措;以实现学生工程技能提升为抓手，革新环境监测的实践教学，明确监测实践教学核心要素，搭建监测实践教学递进矩阵，顺承理论教学和工程应用的内在衔接，强化学生环境实践技能培养，帮助学生树立学以致用的新工科理论，使学生明确理论基础和工程应用兼顾的专业学习要求，具备工程监测方案制定和实施的专业技能，继而具有解决环境领域复杂工程问题的能力。

1OBE教育理念及教学要求

1.1OBE教育理念

20世纪90年代，基于学习产出为目标导向的OBE教育模式在欧美国家发展起来，其核心理念是“学生为中心、成果导向和持续改进”[3]。这就要求教学过程皆要围绕学生预期学习成效的达成开展，教学要重视学生的整体学习成果，明确教师要对学习成果负责。OBE教育模式的实施已被证实获得了较好的教学成效[3，4]。2016年6月，中国正式成为《华盛顿协议》第18个成员，OBE教育在国内工程教育领域得到了高度关注，以学生能力培养为中心，教学过程以学生学习产出为导向，课程设置、教学设计和教学过程实施皆以学生预期学習成效为主线而有序开展[5，6];OBE教育是当前国际工程教育领域的航标，其理念是新工科实践教学改革的参考指南[7]。

1.2OBE教学要求

与传统教育的模式有所不同，OBE不再是填鸭式、灌输式教学，也不再单一地强调教师“如何教”和“教什么”。OBE教育高度关注学生的学习成效，以工程和社会需求为牵引，高度关切学生未来从事相关工作能力的培养。其教学实施以学生获得知识与能力为中心。

基于OBE教学要求，环境专业教师必须对学生毕业时达到的专业能力和业务水平有明确预期，对环境污染治理、环境影响与评价、环保工程验收、环境污染事件应急处置等工程实践了然于心，知晓其对学生专业能力和实践技能的基本要求。在此基础上，教师修订和完善教学计划、合理安排和调控教学课程、评价和革新教学方法、完善和改进教学过程，遵循“逆向设计、正向实施”的OBE教学原则，以“定义预期学习产出—实现预期学习产出—评估学习产出”持续改进的闭环为教学主线[8-10]，专注学生必备专业素养、专业知识技能、专业格局以及社会责任的培养，确保毕业生能与社会要求和环境实践需求无障碍对接。

2环境监测实践教学改革的必要性

2.1环境监测实践教学的问题所在

当前，国内大多数高校环境工程专业的环境监测实践教学实施力度不够，教学革新步伐缓慢，教学成效不显著，人才培养质量与社会期望差距较大，究其原因可主要概述为以下两个方面。

1） 教师层面：首先教师工程实践参与度不足、新工科教学理念欠缺，致使教学方案设计缺少工程环节;其次教师偏重教材理论讲解，缺乏应用工程拓展;再者大多数教师单人奋斗，未有效组建教学团队，致使教学成效低、教学效果差;此外，环境监测实践教学过程中，教师缺乏鼓励机制，成绩评定主要依据实验报告，缺乏对学生自主探究的激励。

2）学生层面：首先，学生知识点零散、不成体系，故而专业基础不扎实;其次，学生专业视野窄，对知识点在工程实践中的应用颇感茫然;再次，学生的知识点与工程实践衔接陌生，工程技能差，与实际需求脱节，致使其竞争力弱。

2.2环境监测实验教学现状分析

首先，目前大多院校环境监测的实验教学过程较为僵化，教师事先对实验目的、原理、实施过程、数据记录及分析等内容进行讲解。随后，学生照本宣科地完成实验过程并提交实验报告。最后，教师批阅报告并给出学生实验成绩。在这种教学方式和教学环节中，学生对监测理论知识与工程实践的联系少，不清楚实验项目在工程实践中应用的细节、要求和作用，致使学生学习的积极性不高、主动性不强、教学效果不佳。

其次，环境监测实践教学的内容相对独立，缺乏有效的内在衔接。环境监测实践教学在于通过监测理论学习，掌握监测方案制订、监测点位设置、样品采集和处理、样品分析、监测结果评价等基本过程和要求，顺承理论与工程应用的关联，培养与提升学生的环境工程实践技能。但目前环境监测实验教学内容大部分仅仅围绕单个项目和单个监测指标设立，忽视了各监测指标的内在关联，学生不能有效地综合各指标，对环境监测主体进行科学评价，因而与环境监测的工程实践相差甚远[11]，最终学生毕业后“什么都学了”，但“什么也不清楚”“什么也做不好”。

再者，环境监测实验课程成绩的考核形式单一，“重结果、轻过程”，学生应付了事。目前，环境监测实验课程成绩评定主要依据学生提交的实验报告，不注重实施过程的成效评价[12]，尤其忽略了学生创新能力的培养和工程理念的培养，导致评价结果不全面、不科学，致使学生乐于应付。学生课前不预习、事先不思考、参与不积极，致使教学效果不理想。

3环境监测实验教学改革的设计

3.1明确实践教学的工程要求，提升学生工程实践技能OBE教学的核心是保障学生工程实践技能的有效提升，实现实践教学过程的持续改进。因此，依据环境监测实践的工况和要求，环境实验教学需明确工程实践要求，制定出具有工程特色的环境监测实践教学方案，这就要求在教学过程中应突出学生工程实践技能的培养，切实提升学生的工程实践技能。

首先，教师要深化科研探究活动的开展。教师在日常的教学和科研工作中，要立足于地方经济发展的客观需求，增设区域特点和行业特色的实践教学内容，以工程需求为抓手，以学生的工程能力培养为目标，突出工程实践需求，逆向设计教学过程，尝试和探索将监测实验教学往工程实施效果评价方向延拓，增强实践教学的研究创新性，彰显其工程应用价值，让学生自觉体会和把控如何运用所学理论知识解决实际工程问题。

其次，鼓励学生积极参与工程社会实践，学科建设可结合专业和区域特色，与地方企业建立学生联合培养机制，落实学生到特色企业或相关环保企业参与生产和实践活动。

最后，环境学科可依据实际需要，精心设计并组织实践教学过程，可尝试学生低薪（或无薪）顶岗实习，适度融入环保工程建设、施工和运营管理等环节，较深入地参与环保工程监测方案的策划设计和具体实施。多渠道、多层面的教学实施，可以切实提高学生的工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力，使学生就业和企业人才需求达到无缝对接。

3.2搭建环境监测知识点矩阵，持续改进监测实践教学设计 OBE 人才培养要求对实践教学环节适时优化，对教学过程进行全程监管，对教学质量进行适时评价，继而保障学生实践技能和工程应用能力得以有效提高。在此基础上，按照工程需要，明确监测实践教学的知识点要素、搭建环境监测知识点矩阵是尤为重要的工作。为此，笔者以工程领域的环境监测实践需求为指引，深入分析了《环境监测》、《环境分析测试技术》和《环境化学》等课程教学计划，探究了监测各知识点的脉络和内在衔接，明确了监测知识点核心要素（如表1所示），构建了与环境工程实践紧密相关的监测知识点矩阵（如图1所示）。

表1分别列出了监测实践教学涉及的知识要点、知识方式和知识方法3个环节的矩阵元素，明确了从哪里开展教学、重点教什么，以及怎样开展教学。上述3个环节的递进和相互作用方式示见图1。图1显示了知识要点、知识方式和知识方法之间具有依次促进作用，且相互完善和补充。知识要点明确了环境监测实践教学要从学生专业知识通识学习、教师团队指导和教学科技创新三方面開展;知识方式要求环境监测实践教学要关注学生工程理念形成、应用探究能力培养和专业技能提升;知识方法表明实践教学过程和学生学习可通过现场调研、实训实践和开放探索等途径得以实现。上述3个环节不仅仅是单向促进，而且可以逆向反馈和持续改进。环节间相互促进和完善，最终实现了OBE教学所要求的学生专业监测实践技能的有效提升。图1环境监测知识点矩阵网

3.3革新环境监测教学内容，开展特色实践教学

教学要着眼于环境污染治理工程、环境影响与评价、环境工程验收，以及环境应急事件处置等工程实践对监测工作的客观要求，明确当前环境监测的核心工作，归纳并总结监测实践教学内容，继而制定教学方案，细化教学内容的开展，并保障其有效实施。

创新的实验教学设计体现在两个方面：（1）在原有COD、BOD、氨氮、硝酸盐、磷酸盐等常规环境监测实验项目的基础上，设计课程项目，以学校燕鸣湖湖水为测试对象，让学生开展项目活动，要求学生根据所学内容，制定合理的监测方案，准确进行水样采集、保存和水质指标监测，并对湖水水质进行综合评价;通过该课程项目的实施，使学生能够熟悉掌握和运用环境监测课程理论知识，具备独立设计实验方案和开展水质检测和评价的能力，培养学生的动手和团队协作能力，更好地培养环境工程专业学生的专业技能，提升其专业素养;（2）结合区域及行业特点，考虑增设具有区域特色（或行业特点）的综合性监测实验，将环境专业基础理论和工程应用紧密结合，如京津和河北地区的高校环境监测实践教学可将有机污染物测定与VOCs工程治理相融合，使监测工程应用的指向性更为明确。扣紧实验教学与工程实践的内在衔接，开展有区域特色的监测实践教学，教学过程中增设VOCs污染物监测项目的同时，评估UV/光催化、低温等离子、吸附、以及催化燃烧等处置技术用于VOCs治理的工程效能，继而使监测实践和工程应用紧密结合。

3.4完善和革新实践教学过程，激励学生主动学习OBE环境监测实践教学过程要充分贯彻以学生为中心、学生能力提升和工程技能培养为核心的教学要求，保证学生对整个教学过程积极参与，对环境监测实验教学的所有环节有所掌控，这需要对常规的教学过程进行完善与革新，具体步骤如下。

首先，严格落实实验前预习机制，促使学生主动学习。环境监测实验开展前，教师要事先将实验实施和要求的教学文稿（如PPT、微课）发给学生。学生在开展实验前首先上交预习报告，未完成预习报告的学生不允许进入后续实验实施环节，且学生需说明未预习的合理理由，补正预习报告后补做实验。此外，任课教师要检查预习报告，就实验环节进行提问，并就学生预习提出的问题进行答疑。

其次，科学规划实验过程实施。实验过程有序、科学化的开展是OBE教学成效的重要保障。监测实验过程涉及规范采样、合理预处理、合规测试等过程，学生必须针对预先测定项目落实样品现场采样、现场处置、样品运送等事项。同时，制定详尽的测试方案并征得教师认可。环境监测实验过程需由学生独立操作完成。在实验过程中教师要巡视现场，及时指正不规范的实验操作，耐心解答学生在实验过程中存在的问题。同时，教师要做好问题记录以备后续教学改进，对相应知识点的工程应用进行拓展，帮助学生夯牢实验技能，养成良好的工程实践素养。

再者，完善实验成绩考核机制。实验报告是学生实验成效的集中体现，其除了实验目的、原理、实施步骤、结果记录和数据分析等常规内容外，也鼓励学生可依据自己的兴趣展开拓展研究。学生要对实验过程进行规整与分析，敢于对教学过程进行修订和完善，并将此内容融入报告中。教师对学生自我探究的内容打分并计入实验成绩，激励学生自主开展创新研究。

3.5多渠道多层面加强与学生交流，提升学生工程实践认知工程实践能力的提升是教学目标的核心内容，也是学生综合能力培养的关键。笔者通过发放问卷调查和座谈沟通的手段，进一步了解学生对教学改革的认知感，充分听取学生意见，并解惑各种疑问，据此进一步完善教學改革内容;充分运用现代化教学手段，加强与学生交流。目前，MOOC、“超星学习通”、“微课”等多媒体教学已被学生熟知。此外，微信、QQ等已被普遍应用，教师可发挥上述教学手段的优势，延展课上教学，使学生即使离开实验现场依然能对实验环节和核心议题进行交流、探讨、分析和总结。教师进行必要的启发引导，增强了学生学习的积极性和能动性，继而有效保障了OBE所要求的教学效果。

4结束语

本文基于OBE逆向设计和正向实施的教学原则，以环境实践对工程监测的客观要求为抓手，阐述了OBE教育理念和教学要求，分析了环境监测实践教学现状，剖析了环境监测实践教学的问题所在，探究了提升学生工程技能的环境监测实践教学改革途径，提出了在归纳环境监测教学内容基础上开展特色实践教学，在明确实践教学工程要求的基础上提升学生工程实践技能，在搭建环境监测知识点矩阵网基础上持续改进监测实践教学设计，在完善和革新教学过程的基础上激励学生主动学习等可行举措，旨在提高环境监测实践教学效果，提升学生工程实践技能，继而为环境工程技术人才培养提供借鉴和支撑。教学改革思路和内容将随着教学实践的开展有效地推进，并不断更新和完善，继而更好地践行OBE教学理念的要求。参考文献

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[责任编辑孙菊]

Research on OBE-based practical teaching of environmental monitoring

SONG Lai-zhou1，WANG Xiu-li1，HE Jun1，ZHANG Zhi-hui2

（1. College of Environmental and Chemical Engineering，Yanshan University，Qinhuangdao，Hebei 066004，China;

2. Liren College，Yanshan University，Qinhuangdao，Hebei 066004，China）

AbstractEnvironmental monitoring has been the core issue of practical teaching of environmental discipline. To the college students， it has been the important link for implementing emerging engineering teaching， and the critical measures for enhancing students′ professional techniques， widening their professional version， concerning environmental practice， and establishing engineering concept for making study serve the practical purpose. Therefore， based on the concept of outcomes-based education （OBE）， following the reverse-design and positive-implement principle， we urge a reform of practical teaching of environmental monitoring， to guarantee the key elements of practical teaching， to establish the progressive matrix units， and to follow the inherent correlation between theoretical teaching and engineering application. This design aims to strengthen the training of practical technique in environmental monitoring for the students， and help them to form the learning attitude for focusing on both theoretical basis and engineering application. The above measures will help the students competent for formulating and effectively implementing the engineering monitoring program. Additionally， they will be beneficial for students to obtain the comprehensive abilities for resolving complicated engineering problems.

Keywordsoutcome-based education;environmental monitoring;practical teaching;teaching reform;engineering practice

[收稿日期]2019-01-06[基金項目]河北省高等教育教学改革研究与实践项目（2018GJJG085）;燕山大学教学研究与改革项目（2018XJJG05）

[作者简介]*宋来洲（1972-），男，山东五莲人。博士，教授，博士生导师，主要研究方向为环境污染治理及环境教学。