基于OBE模式的环境工程实验教学体系研究

李莉 曹俊 胡玉

摘  要：在工程技术职业全球化要求背景下，工程教育专业认证得到了学界的重视。《华盛顿协议》作为国际工程中影响力比较高的工程教育国际认可协议，明确强调了对产出结果的重视程度，并在这一背景下衍生出了OBE——成果导向教育，将学生作为主要核心，注重学生的学习过程与成果。环境工程作为技术性与实践性较强的工科专业，实验必然是比较常用的教学手段，教师需要从目前教学现状出发，围绕OBE产出导向理念，构建科学完善的产出导向实验教学体系，培养出多优秀的人才。

关键词：OBE模式；环境工程；实验教学；教学体系

中图分类号：G648    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2023）20-0131-04

在当前社会产业全面转型背景下，形成了全新的行业发展形态，这也促使教育事业全面创新与改革，培养出可持续竞争的创新人才。2017年教育部门提出了新工科理念，为全国高校的新工科研究指明了方向。环境工程作为多学科交叉融合的学科，对国家与区域环境治理以及生态修复工作有着积极影响。高校应当全面创新培养方案与教学计划，帮助学生奠定坚实的生态学基础，彰显工程特色，发挥出学科所具有的优势。实验学习作为新工科教育体系下重要手段之一，对学生综合素质以及动手实践能力的提升有着积极影响。OBE作为一种以教学成果为导向的教学模式，是工程教育的核心理念。在进行环境工程教学的过程中，教师应围绕先进的教学理念，建立实践与理论之间的联系，优化实验设计，进而取得良好的教学成果。

一、OBE理念相关概述

（一）OBE内涵分析

OBE又被称之为成果导向教育，其主要是将学习产出作为主要核心的教育模式［1］。这一理念最初是被西方国家提出，并经过大量实践教学，推进了教育事业全面创新。在实际教学过程中，更加注重对学生产出学习的分析，掌握当前学生的实际学习情况，在这一基础上反向设计新的教学结构，形成完整的评价体系。在这一教学理念背景下，学生的实践能力能够得到良好的锻炼，目前在许多高校实驗教学中得到了贯彻与落实，有效实现了对学生综合能力培养的最终目标，促使整体教育质量显著提升。在此过程中，高校需要从实验教学资源、校企合作以及师资建设等多个方面去分析，实现多个层次的改革与创新，形成属于具有自身特色的保障体系，取得良好的实验教学质量，学生将来也能够更好地适应社会工作岗位，提升自身就业能力与竞争力。此外，教师在实际开展教学的过程中将要学生的学习成果视为主要核心，融合人才培养目标，要保证学生在完成学业后明确职业发展方向。为了实现这一目标，教师需要创新自身的实验教学方法，实现最终的教育目标。从某种角度来讲，OBE强调了学生在课堂上的主体位置，将学生的职业发展作为主要方向，促使学生将专业知识内化成自己的学习能力，实现应用型人才培养的目标。

（二）OBE实验能力培养理念分析

基于OBE教学理念的实践教学基本要求进行分析，高校需要将实验作为有效的载体，落实以学生为本的教学理念，形成OBE教育理念实验教学质量保障体系。

1. 促使学生个性化发展

在实验教学过程中，教师需要了解当前学生的实际需求，将企业与社会对环境工程人才的基本要求作为教学目标，设计科学有效的实验教学模式，保证取得良好的教学成果。根据之前环境工程专业实验教学现状分析，教师基本都是以理论知识灌输为主，学生则是被动地接受，整体课堂教学氛围比较枯燥，不利于学生动手与实践能力的提升。为了改变这一现象，教师可以利用OBE教育理念构建科学有效的教学模式，促使教学质量与效率显著提升，实现对学生知识应用能力与综合素质的培养［2］。

2. 培养学生的实践操作能力

在以往环境工程实践教学的过程中，虽然教师开展了实验教学，但是学生获得的知识还是以理论为主，在自主操作中遇到问题无法独立解决，并不符合社会对人才的基本需求。为了优化这一现象，教师需要掌握当前学生的实际学习情况，实现对研究成果的分析，做好学生实践操作中各个环节的评价，形成科学完善的质量保障体系，进而取得良好的环境工程专业教学成果，促使学生的知识转化能力与操作能力显著提升。

3. 实施教师培训，强化教师队伍

在实验教学的过程中落实OBE教育理念，能够更好发挥出其教学优势，构建起良好的实验教学质量保障体系，强化教师队伍，为应用型人才培养奠定坚实的基础。因此高校需要全面创新质量保障体系与实验教学评价制度，将教学重心放在理论知识传达中，实现教学的全面创新，优化教师环境工程实验能力，为学生提供良好的教学服务。

二、高校环境工程专业实验教学现状分析

（一）实验教学内容需要创新

大部分高校的环境工程专业从开设到现在的实验教学内容都没有发生变化，无法跟上当前时代以及行业发展的需求。在环境工程专业认证毕业中，明确提到了需要学生掌握未来行业发展的全新形势，具备环境工程领域新工艺以及新技术的研发与设计能力。而当前的实验教学内容并没有随着工程环境以及工程的发展进行创新，许多实验内容比较落后。比如在进行氮氧化物吸附实验的过程中，当前处理已不再采用吸附的方式［3］。而人们在进入工程实验中时，依然采取传统的处理方式，必然无法满足与时俱进的需求。因此高校在实验教学中需要随着当前时代发展进行全面创新，进而才能够培养出更多适合社会发展的高素质人才，才能满足当前工程教育认证的产出导向教育理念要求。

（二）实验教学手段需要创新

当前大部分高校一直延续着传统实验教学模式，教师占据了实验的主体位置，提前为学生调试好对应的实验设备，准备好实验仪器与实验药品，在为学生讲解实验原理以及实验注意事项后，学生按照教师的要求开展学习。在整个过程中，学生缺少思考以及分析的机会，只是按部就班地实验、做好数据记录。这样的教学方式只是单纯对学生进行了实验技能的训练，对学生综合能力的提升起不到任何作用［4］。当前环境工程专业人才培养目标中，包括对学生科学思维以及科学研究、实验技能等多个方面能力的提升，以此保证学生具备创新意识与精神。所以诸如学生机械式地抄写预习报告，记录实验数据等这类传统实验方式，无法理解实验在工程应用中的意义，与理论教学之间缺少紧密的联系。为优化这一现象，教师需要全面创新与改革实验教学方式，促使每一位学生都参与到实验教学中，锻炼实践动手能力，巩固理论知识，实现综合全面发展。

（三）考试成绩考核机制有待创新

大部分高校在开展环境工程实验教学的过程中，可能会受到实验仪器以及场地的限制，在实验的过程中将学生分为几个小组进行分组操作，会导致一些学生并没有实际参与到其中，而教师对学生实验成绩的评价却是将小组作为一个单位，根据实验数据进行整体的评价，并没有深入地考虑到每一位学生的实验动手能力与操作技能，导致学生对实验操作的积极性与主动性不高［5］。教师的实验成绩基本都是将学生的实验结论作为唯一标准，导致许多学生在实验的过程中将重心都放在了实验结果的记录上，忽视了实验预习、实验操作的过程，缺少对实验原理的深入理解，对结果讨论也仅停留于形式，对应的教学评价存在许多不足之处。因此，为了优化这一现象，教师需要构建科学有效的实验考核制度，实现对学生全过程、多方位的监督，提升评价的科学性与有效性，使之符合目前教学改革的基本要求，提升学生综合素质的全面发展。

三、OBE理念下高校环境工程专业实验教学改革策略分析

（一）构建产出导向实验教学大纲，创新实验教学内容

在目前社会不断发展的情况下，环境技术全面创新，工程领域的环境技术应用也实现了全面创新与改革，所以高校在开展环境工程专业实验教学的过程中，应当保证内容跟上时代发展的脚步，使学生掌握先进的技术手段［6］。在实际教学中，高校需要从当前区域经济发展以及当地实际工程项目的环保技术出发，保证学生在毕业后可以灵活运用所学知识解决社会上存在的环境问题，成为服务国家的骨干技术力量。为了实现这一目标，高校应当创新实验教学大纲，从传统实验教学内容中脱离出来，开展新型区域特色环境技术实验，实现对学生动手能力与实际解决能力的培养，进而满足产出导向的最终目标。例如以往运用活性炭吸附氮氧化物气体的实验，在如今看来，实验内容已经比较落后，教师可以用活性炭吸附有机废气实验来取代，促使学生更好地掌握环保技术，进而在将来工作中实现灵活运用。

（二）明确产出导向教学目标，创新实验教学手段

高校在环境工程实验教学的过程中，需要围绕着工程教育专业认证的毕业要求进行分析，明确对应的产出导向教学目标，实现对学生实践动手以及创新精神等多个方面能力的培养。教师应从传统实验教学模式中脱离出来，为学生构建开放式实验课堂［7］。在实验之前先为学生布置对应的任务，随后要求学生在规定实践内进行自主操作，按照自己的想法去安排实验的进度以及方案等，在遇到问题后，可以求助教师，促使师生之间进行良好的交流与互动，在此过程中，要保证学生能够彰显自身的主体位置，发挥出自身的主观能动性，而教师则起到了组织与引导的作用，促使学生在实践操作中深入思考，掌握先进的实验技能，实现综合全面发展。

但是有一部分高校受到了自身条件的限制，无法为实验教学的顺利开展投入大量的资金，导致学生的实验场地比较局限，无法独立完成实验，而是需要多人共用。教师应当结合教学内容进行调整，对个别实验推行自主实验的方式，调动学生对实验积极性与主动性。比如在组织学生开展污水處理生化实验的过程中，有机废水的好氧生化处理——接触氧化、氧气沟以及SBR工艺实验，学生们可以自行分组选择对应的实验工艺，并且从设备调试到实验方案设计都需要学生自己动手去完成，从传统按照实验步骤以及教师安排的模式下脱离出来，锻炼学生的组织与动手能力，充分彰显以学生为主的产出导向教育理念［8］。

（三）创新实验考核方式，调动学生实验学习的兴趣与热情

高校在以往对学生实验考核的过程中，将实验报告视为唯一的标准，并没有考虑学生的操作技能，存在着学生并没做过实验，但是交了实验报告也可以得分的现象。为了改变这一现象，细分各项标准，实现过程性评价，关注学生在实验中的操作过程，从预习、到勤以及实验过程操作、实验报告撰写、数据处理等多个方面进行全面的分析，促使学生能够端正自己的学习态度，积极参与到实验操作中，通过实验动手，感受到实验学习的乐趣，进而提升学习兴趣。在思考问题的过程中，学生还能够主动去查阅文献，拓展自身的学习氛围，取得不一样的实验教学成果。在OBE产出导向背景下，不仅要分析学生对环境工程基础知识的掌握情况，还应当包括技能输出中体现的职业素养、职业规范、创新精神等多个方面的全方位考核。高校在环境工程实验的考核中，需要丰富对应的参考标准，完善课内外考核机制，促使学生综合全面发展［9］。

（四）运用现代化实验教学手段，融入科研内容

目前我国环境污染问题严重，受到了广大群众的重视，因此高校环境专业也迎来了一定的挑战与机遇。但当前高校实验场地与条件不充足，需要反复训练的实验或者工艺复杂、占地较大以及耗时较长的实验无法在课堂上完成。教师可以利用虚拟仿真实验解决这一问题，有效发挥先进智能技术在教学中的优势，避免实验中出现安全风险，满足学生反复实验的需求，使学生开展持续性学习，熟练地掌握实验技能。

在环保技术研究的过程中，需要结合目前的科研成果，通过实验去验证，加深学生相关内容的深入理解与认识，促使学生在潜移默化的过程中构建完整的知识体系，以更好地适应当前社会发展需求。

为了实现这一目标，高校需要加大资金投入，购买虚拟仿真实验软件，为环境工程专业学生更好地开展实验学习奠定坚实基础。学生利用此类现代化实验教学手段开展学习，能够更好地掌握一些实验室内无法操作的实验，在反复地锻炼中，学生的分析以及解决问题能力将会显著提升［10］。

四、结语

根据上述文章所述，在当前社会不断发展的背景下，环境污染问题越来越严重，国家加强对环境保护工作重视程度和对环境工程相关人才要求显著提升。高校作为人才输送的主要场所，在环境工程专业教学的过程中，应当结合时代发展需求，全面创新人才培养体系，落实OBE产出导向教学理念，实现科学有效的实验设计，有效优化传统实验教学中存在的不足，制订科学合理的产出导向教学大纲，灵活先进的实验教学手段，完善实验考核体系，在此过程中学生的主体位置应被充分彰显出来，对应的实践能力以及思维得到良好的锻炼，启发学生的创新意识，实现对知识的深入探索与分析，掌握一些前沿的知识与技能，为国家环境保护工作贡献一份力量。

参考文献：

［1］ 蓝惠霞，周贵忠，顾元香，等. 基于工程教育专业认证理念的环境工程综合实验教学创新与改革［J］. 黑龙江造纸，2022，50（02）：53-56.

［2］ 杨文佳，刘燕，许抗抗，等. OBE驱动创新人才培养模式在基因工程实验教学中的應用［J］. 轻工科技，2021，37（12）：171-173.

［3］ 潘梅，曹燕，张磊，等. 基于OBE的应用型本科院校环境工程专业实验教学质量保障体系探究［J］. 产业与科技论坛，2021，20（21）：279-280.

［4］ 刘芳. 环境类应用型人才培养实验教学探讨——以河北环境工程学院为例［J］. 河北能源职业技术学院学报，2020，20（03）：82-84.

［5］ 宋晓红，李艳红，张立浩，等. OBE理念下的《环境工程微生物学实验》教学改革与实践——以桂林理工大学为例［J］. 高教学刊，2020（07）：136-138.

［6］ 钱飞跃，李勇，王俊霞，等. OBE背景下五星教学法在环境工程原理实验教学中的应用［J］. 化工高等教育，2020，37（01）：115-119.

［7］ 孟凡刚，黄越，赵姗姗. 基于科研能力综合提升的《环境工程微生物学及实验》教学改革［J］. 微生物学杂志，2020，40（01）：125-128.

［8］ 赵闫华，郝向英，覃亮. 基于IEET工程认证背景下环境工程专业实验教学改革与创新——以肇庆学院为例［J］. 教育教学论坛，2020（06）：389-390.

［9］ 吴卿，肖京京，彭森. 环境工程专业环境微生物实验教学中的问题及思考［J］. 内江科技，2019，40（09）：81-82.

［10］ 李雁，沈元，林春绵. 基于OBE理念地方高校环境工程专业实验教学的创新［J］. 浙江化工，2018，49（10）：32-36.

（责任编辑：淳洁）

基金项目：教育部产学研合作协同育人项目2022年第二批立项项目“基于OBE模式的环境工程虚拟仿真实验教学体系研究”（项目编号：221004231121653）

作者简介：李莉（1975—），女，硕士，汉江师范学院副教授，研究方向为水污染控制；曹俊（1984—），女，硕士，汉江师范学院讲师，研究方向为生态修复；胡玉（1982—），男，博士，汉江师范学院副教授，研究方向为水生态保护与治理。