基于OBE的科学教育专业《环境科学》教学改革探索*

孙艳文，陈 震，王晓忠，张伟亚，李泽贤

(河北民族师范学院 化学与化工学院，河北 承德 067000)

教育部于2017年10月出台了《普通高等学校师范类专业认证实施办法(暂行)》，并于2018年1月开始正式启动师范类专业认证工作。师范专业认证以“学生中心、产出导向、持续改进”为基本理念[1]。

科学教育专业是适应我国基础教育课程综合化趋势，培养义务教育阶段“科学”课程师资的新兴专业[2]。科学教育专业作为师范专业，必然面临着师范专业的认证工作。目前国内科学教育专业学科专业课程主要由物理学、化学、生物学、地理学、天文学及环境科学领域的课程组成，其中环境科学课程作为较为综合的理科课程，一般开设在二、三年级[3]。将OBE教学理念引入科学教育专业《环境科学》课程教学改革与实践中，根据课程定位制定预期学习产出，在学习预期产出的基础上优化教学内容、改进教学方法，完善评价体系，符合当前高等教育改革的趋势，可供基于产出导向的其他类似课程教学设计借鉴，具有重要的理论和现实意义。

1 科学教育专业《环境科学》课程改革的必要性

1.1 环境科学课程与小学科学的相关性

环境科学课程旨在培养学生获得宽泛的自然科学基础知识和科学技能，包括学生的实践和科技创新能力，比较重视自然科学基础知识，综合性较强，内容相对而言也较为浅显[3]。

在河北省人民出版社(简称冀人版)小学科学教材中，与环境教育相关的知识在全部学段的课程内容中均有分布：在科学探究、科学知识与技能、科学态度、情感与价值观、科学、技术与社会的关系四个教学目标上均有体现;在生命科学领域、技术与工程领域、地球与宇宙科学领域以及物质科学领域四个领域均有涉及，而在这四大领域的18个主要概念的75学习内容中，有13个主要概念的22个学习内容与环境教育密切相关，主要体现在探究与发现和应用与拓展课程模块(图1)。由此可见，环境科学课程对于科学教育专业学生的培养是至关重要的。

图1 冀人版小学科学教材中与环境教育相关的学习内容统计

1.2 科学教育专业环境科学课程教学现状

1.2.1 缺少科学教育专业适用的教材

环境科学课程对科学教育专业学生的环境知识架构以及应用技能的培养起到了重要支撑作用。为了保证学生具备小学科学教学中与环境教育相关的专业素养和综合素质，环境科学课程必须得到充分重视。但是，目前尚无完全针对科学教育专业而“量身定做”的教材，大多使用地理科学或环境科学专业所使用的教材。这类教材教学内容较为深刻，更注重学术性，为的是让学生学有专长，结合个人兴趣的选择一个方向，以便将来学术上的进一步深造，适合选修课程的开设，但教学内容对提高学生小学科学教学能力的作用不大，与科学教育专业的人才培养方案不相符。

1.2.2 教学方法和评价方式单一

目前部分高校课程教学中普遍存在如下缺陷：①教学方法落后。多采用“填鸭式”“演讲式”的传统教学方法，部分课程为了体现学生的主导地位，采用了翻转课堂、对分课堂、BOPPPS等教学方法，但是上课方式变成了学生讲和学生自学，教学改革流于形式。②考核方式单一。部分课程采用签到、点名的方式或仅通过期末考试进行考核，与师范专业认证不相符。

2 科学教育专业《环境科学》课程教学改革思路和具体方法

2.1 制定符合OBE教学理念教学目标

OBE教学理念遵循的是反向设计原则。反向设计是从需求开始，由需求决定培养目标[5]。因此，根据我校最新版科学教育专业人才培养方案，对科学教育专业《环境科学》课程的教学目标进行了反向设计。

根据科学教育专业的人才培养方案，该课程的教学目标设置为：1)能够正确描述环境问题的发生、发展，正确认识人类活动对多环境要素的影响;污染物在环境中的迁移、转化规律和处理与处置原则;正确认识全球环境问题、可持续发展战略和清洁生产等基本理论。2)能够独立完成与环境科学相关的实践活动，正确运用环境科学知识分析、解决小学科学课本中与环境教育相关问题。3)能够结合生活和社会需求，开展以环境为主题的小学科学特色的科技创新实践活动、综合实践活动和科普讲解。

2.2 优化教学内容

对于科学教育专业，《环境科学》课程的培养目标是学生能够具备小学科学教学中与环境教育相关的专业素养和综合素质，因此，为了在有限的学时内能够达成教学目标，课程内容的选择尤为重要。

为了提高环境科学与小学科学课程中环境教育相关知识的协调性，对照现行小学科学教材与环境教育相关知识的关联程度，在教学过程中增加了部分与小学生环境教育密切相关的内容。例如：在土壤污染与防治章节，增加绿色蔬菜、无公害蔬菜、有机蔬菜、普通蔬菜的区别，废干电池对环境的影响，如何处理损坏的水银温度计，生态农业等教学内容;在全球环境章节，增加各种各样的灭火器，南极的臭氧空洞，原始森林的奥秘等教学内容，作为教材内容的延伸和补充。

2.3 改进教学方法

OBE教学理念遵循以学生为中心，充分发挥学生的主导地位，教学过程中采用讲授法、线上线下混合式教学法、实践教学法和案例教学法。对于基础知识主要采用讲授法。

由于课时有限和新冠疫情的影响，《环境科学》课程的实践活动受到一定程度的影响。为了保证课程达成度，将题库和各种环境要素污染或污染治理场所相关实践视频放到线上。例如：“两山理论”的发源地、伦敦如何治理火电污染、污水去哪了、看不见的污染、垃圾去哪了、绿色建筑、太阳能光伏发电等，与线下的课上学习、课下总结(思维导图)、课后作业、实践总结等环节有机结合，进行线上线下混合式教学。通过实地录制的视频将学习内容具体化，学生对知识的理解和记忆得到加强，教学环节的完整性得到强化，同时还解决了课时少，实践基地少的问题，避免了新冠疫情对教学实效的影响。

将小学科学课程中与环境教育相关的知识进行总结，作为课后作业，学生以小学科学课本中与环境教育相关的课后作业作为实践内容之一，验证对所学环境科学理论知识的掌握程度，提高分析、解决问题的能力。

以环境为主题进行小学综合实践活动设计(表1)，学生通过小学综合活动设计验证对所学知识的掌握程度和运用能力，形成技能、技巧，提高记忆能力和思维能力、创作能力，培养合作意识和团队精神，在理论联系实践中学习知识。

表1 以环境为主题进行小学综合实践活动设计

2.4 构建合理的学习评价体系

根据《环境科学》课程的教学方法，采取了过程性考核和期末考试相结合的方式对学生的学习效果进行评价。过程性考核(占总成绩的40%)包括课前考核、课堂考核和课后考核3个方面的内容。其中，课前考核主要包括对小学科学课本中与环境教育相关知识的分析汇总，引导学生进行学习方向，提高学习的指向性;课堂考核包括课堂笔记、思维导图、课上测试3个部分内容，督促学生学习和对学生的学习效果进行及时的评价;课后考核包括课后作业、实践总结和以环境为主题的小学综合实践活动课程设计。期末考试占总成绩的60%，考查学生对课程理论知识的总体掌握程度和运用能力。这种评价体系具有评价方式多元化、评价过程全程性和评价结果持续改进的特点，符合师范专业认证的要求。

2.5 课程思政融入《环境科学》课程教学

为了引导学生树立保护环境的责任感和使命感，基于OBE教学理念，将“蓝天、碧水、净土保卫战”“碳达峰、碳中和”“美丽中国，我是行动者”“中央生态环境保护督察”“两高项目”“《中国的生物多样性保护》白皮书”“碳排放权交易”“三线一单”“生态产品价值实现”“‘十四五’生态环保规划”“美丽中国”等融入课程，既丰富了教学内容，拓宽了学生眼界，提高了学生学习兴趣，又引导学生在学习我国生态环境保护制度的同时认识到中国担当、中国方案、中国行动，树立正确的环境观、价值观。

3 《环境科学》课程教学改革实践效果

1)学生学习的方向性更加明确

由于增加了课前教材分析过程性考核环节，学生的自主学习能力得到了明显提高，学习目标更加明确，在学习之前就明确自己应该学什么，做什么以及应该具备哪些能力。

2)学生学习积极性得到了明显调动

调查显示，大部分学生认为该教学模式中通过将教学内容与小学科学课本相关联，更能激发学习兴趣，将课程中学习到的理论知识和技能直接应用于小学科学教学中，能够验证学生对知识的运用能力。

3)学生的综合素质得到了明显提高

通过小学综合实践活动的设计，学生的创新实践能力、合作交流能力、分析解决问题的能力都得到了提升。将思政内容融入课堂教学，学生能够运用环境科学的理论、方法、观点审视公众关注的环境污染等社会热点问题，树立保护环境的责任感和使命感。

4 结语

基于OBE教学理念，对科学教育专业《环境科学》课程进行改革与实践，从人才培养方案出发，结合小学科学教师教学能力的要求，通过对学习目标的设定，教学内容的优化，教学方式的改进，教学评价方式的多元化设计，明确了学生学习的方向性，提升了学习目标达成度，提高了学生与环境教育相关的专业素养和综合能力，有效的解决了课堂学习内容与工作实际脱节的问题，达到了产出导向的要求。