基于OBE理念的“环境工程原理”课程教学模式的探索与实践＊

穆金霞 武小鹰 石明娟 鱼 杰

（中国计量大学环境工程系，浙江 杭州 310018）

OBE即成果导向教育（Outcome-based education），是一种 “以学生为中心，以产出为导向，持续改进”的教育理念。OBE完全不同于传统的“照本宣科”输入式教学模式，它在教学活动中确保学生所获得的学习成果（毕业要求）和学习结束时学生应具备的能力。OBE教育理念贯穿于工程教育认证标准的始终[1]，它根据社会需求确定毕业要求，再根据毕业要求设计课程的教学活动，通过达成度评价衡量教学活动是否达到毕业要求。通过评价结果推动教学方法的持续改进，促使学生能更好地达到毕业要求[2]。

“环境工程原理”课程是环境工程专业的核心基础课程，对后期专业课的学习起到承前启后的作用[3]。我校环境工程专业于2018 年开设“环境工程原理”，以替代原来的“化工原理”。该课程具有较强的理论性和实践性，对老师上课方式有很高的要求。基于OBE理念和社会需求，我们课程组对毕业要求、课程目标、教学活动、评价方法、持续改进等进行了探索，教学过程中逐步引导学生建立工程意识，使学生在遇到问题和解决环境问题时，不仅能够考虑理论上的可能性，还要考虑环境因素、技术上的可行性、经济上的合理性等[4]。通过课程教学模式的探索改进，使学生能够理论与实际相结合，用工程观念解决实际问题，提高学生的专业能力和实践能力。同时基于OBE理念教学方式的改革也满足工程教育认证要求的课程体系，结合当前专业认证的要求，为新工科背景下培养出更多的新型人才[5]。

结合本专业的实际情况，为满足学生在学习结束时应具备的能力和素养，基于OBE理念，通过社会调研、毕业生回访等方式获得社会对环境工程专业学生的需求来调整毕业要求和确定课程目标（校外）；按照课程目标设计教学内容、教学方式、课程评价方式等教学活动（校内），通过课程评价分析每个学生是否达到教学目标的要求（达成度分析），持续改进教学活动和课程目标。

一、按照毕业要求，确定课程教学目标

要确定学生的学习成果，必须要设定能够体现毕业要求的课程目标。依据工程教育认证的标准，明确培养目标，通过培养目标完善课程体系设置。结合工程教育认证要求和本专业的特点制定了培养目标，通过课程教学进一步实施和完善培养目标。“环境工程原理”的教学目标设定为：第一，能够运用工学和理学的专业知识，通过计量检测方法表征环境污染过程与污染控制过程，解决复杂环境工程领域问题；第二，基于数据分析结果，结合环境工程原理及数学建模，模拟仿真与诊断环境污染行为特征及环保工艺运行中的问题进行分析；第三，能够确定特定水体、大气、固废和物理性因素等环境污染因素或对象，能设计合理解决方法或工程方案；第四，基于基础理论，能采用科学的方法对环境污染相关问题进行分析研究。

二、按课程教学目标实施教学活动

1.教学内容的调整

为使本科生达到毕业要求，对上课学期和教学内容进行了调整。专业基础课的目的是使学生掌握专业知识、专业技能和专业素养。专业基础课应设置在其他相关专业课之前，学生接触到专业基础课程的时间越早，对其所学专业的认知水平就越高。鉴于这个目标，通过课题组讨论，将“环境工程原理”课程由大三学年的上学期调整到大二学年的下学期。提前一学期，让大二的学生对本专业有了一定程度的了解，也为后面专业课的学习奠定基础。

课程教材选用胡洪营编著的“环境工程原理”，该教材比较全面深入地分析了单元操作的基本原理、过程与现象、典型设备及工艺等，具有较强的理论性和系统性。学习过程中让学生了解为什么要学习这门课，了解这门课的重要性。“环境工程原理”教学内容（三传一反）通过思维导图的形式分步进行讲解，并向应用和“三废”污染处理进行延伸，让学生了解“环境工程原理”的学习内容、课程结构及与其他专业课的关系。教学过程中增加学科前沿知识和先进的工艺技术，开阔学生的视野，提高学生的创造力和对课程的兴趣。在讲单元操作所涉及的基本原理及知识点时，增加典型设备的设计计算及选型，不仅建立学生的工程意识，也从课程内容上体现理论联系实际，提高解决实际问题的能力。

2.丰富教学方式

在教学过程中，将OBE教育理念体现在课程教学全过程中。对于“环境工程原理”课程，学生学习的积极性不高，在知识爆炸时代，学生普遍认为理论性课程没有实际的指导意义，可能在以后的工作中用不到或已过时，这主要是学生无法在学习过程中体会到知识的实际应用，不了解科学研究与工程技术的不同。在上课过程中以问题为导向，引入实际工程案例，以学生为中心，让学生对案例进行探讨分析，老师只起辅助作用，通过案例分析引出环境问题解决方法，将理论知识与实际相结合，从而激发学生学习的主动性和创造力。例如，在讲授过滤部分内容时，提出在雾霾天时人们为什么要戴口罩？引导学生进行思考讨论：戴口罩的目的是什么？哪种类型的口罩能真正起到作用？口罩过滤的原理是什么？生活中的过滤设备有哪些？如何防止雾霾发生（环境治理）？之后将过滤基础知识、过滤原理进行讲解和提问，通过问题导向激发了学生学习的主动性和竞争力。在讲过滤设备及应用时，结合某陶瓷厂除尘案例进行讲解，同时引出工程问题，结合所学的知识，让学生查阅相关文献，分组进行讨论，提出改进或更优化的方案，分析核算各种方案的优缺点，选择最经济最合理的方案。在问题为导向的教学模式和案例分析中，通过查阅文献使学生了解专业发展前沿和拓宽了知识范围，通过分析整理优化方案培养了学生解决实际问题的能力、团结协作、创新能力、书面表达能力。

教学过程中结合MOOC平台、雨课堂、BB教学平台等教学方法，形成“PPT+板书+网络课堂+翻转课堂+课后讨论”的教学模式。该模式使学生完全参与课堂教学中来，不但活跃了课堂气氛，还极大地提高学生学习的积极性，取得良好的教学效果。

3.构建合理的课程评价体系

在毕业要求和培养目标的要求下，课程评价体系不能仅以闭卷考试和作业作为评价的指标，而是要将教学的各个环节（课程目标、课程内容、教学方式、考核内容等）融入教学课程评价过程中，进行综合考虑。考核方式由平时成绩和期末成绩组成，平时成绩由作业成绩考核扩展到课堂讨论（雨课堂、翻转课堂、BB平台）、课后作业、小组专题讨论（案例分析作业）及思维导图考核，权重由20%增加到50%。期末考试内容为基础知识、案例分析、计算说明等，权重降低到50%。学习结束后，把教学目标和学生获得的考核结果结合，对班级进行综合评价和每个学生的单独评价，分析学生总体学习效果和单个学生学习效果，根据学习效果评价学生对课程内容的掌握程度和获得的专业能力，评价教学方式是否合理、学生是否达到教学目标的要求。同时对分析结果设置目标值和最低值，对低于最低值的同学进行课外辅导或鼓励加入课外学习小组。课程评价体系的改进，即考查学生对知识的掌握情况，还发挥了课程评价过程对学生学习兴趣及主动性的推动作用。

在2019年采用了新的教学方式和课程评价体系，对2017—2020的学生成绩进行分析。2017年，班级考试平均成绩为59分，总评成绩为70分；2018年，班级考试平均成绩为61分，总评成绩为70分；2019年考试平均成绩为69分，总评成绩82分；2020年考试平均成绩为71分，总评成绩82分。从成绩上可以看出，采用新的教学方式后试卷成绩和总评成绩都有一定程度的提升。同时对大三、大四两届学生进行调研，80%同学们认为，新的教学方式对后续专业课的学习和知识应用能力的培养起到一定的作用。

4.持续改进措施

持续改进是OBE教育理念的重要原则。在满足毕业要求条件下，我们对学生预期成果和实际成果的达成情况进行分析，包括课程内容设置、教学目标、课程教学实施、考核评价等是否存在偏差，并分析产生偏差原因，提出了改进措施，保障了课程教学改革的持续性。

结语

为达到工程教育专业认证标准要求，基于OBE教育理念，结合本校的实际情况，对环境工程原理课程的教学目标、教学活动和评价方式进行改进。根据毕业要求，确定课程教学目标和教学内容；采用灵活的教学方法和构建合理的考核评价体系，实现课程教学目标，并持续改进，提高学生的学习成果。课程改革，即促进工程教育专业认证标准的落实，也促进具有工程实践能力人才的培养。