基于OBE与PAD理念融合的“132”教学模式探索——以《土壤污染控制工程》课程为例

吉恒莹，马晓利，肖 璐

（新疆师范大学化学化工学院，新疆 乌鲁木齐 830054）

新工科的“新”体现在五个方面，即工程教育的新理念、学科专业的新结构、人才培养的新模式、教育教学的新质量、分类发展的新体系［1］。然而，现有的高等教育人才培养模式与新工科的要求相差很远。因此，在新工科建设的过程中，必须重新审视学科专业建设，提出新的人才培养方案、教学模式和教学方法以及对教师能力素质和教学的新要求［2］。尽管国内理工科高校环境专业已开设与土壤污染环境相关的课程，如《土壤污染与控制》《土壤污染与防治》和《土壤修复技术》等，但是与“新工科”内涵式人才培养要求并不匹配［3］。由此，高校教师需要创新教学模式和教学方法，以满足复杂多变的教育教学环境和新的专业能力要求。

《土壤污染控制工程》是以解决土壤环境问题为导向的环境科学与工程专业核心课程。教学目标是使学生了解土壤属性、识别土壤污染、解析土壤污染物的行为与效应，掌握土壤污染控制的基本原理、技术方法与工程措施；课程的核心是识别复杂的土壤污染问题，判断其关键环节和参数，并结合专业知识对复杂工程问题进行分解。在实际教学过程中，课程从学生角度出发，顺应移动互联网时代的要求，形成以学生为中心的移动学习模式，通过线上和线下混合教学，从被动式“让我学习”转变成主动的“我要学习”，加强学生对知识的掌握程度、分析与应用能力，查找教学痛点并找到解决对策，对《土壤污染控制工程》课程教学创新具有重要意义。

1 《土壤污染控制工程》课程教学痛点

面对日益严重的土壤污染及土地安全问题，《土壤污染控制工程》已成为高校环境科学与工程专业学生急需掌握的基本知识和应用技术，相关教师积极探索该课程教学改革和创新：根据学生求知兴趣点，将案例教学融入该课程，提高学生自主分析、解决问题的能力。引入PBL 教学法［4］，以问题为基础，以学生为中心，从教学内容、学习方式、问题设计、小组学习及教学评价等方面对课程改革进行了初步探索［5］。但是，针对当前行业发展及金课建设的要求，该课程改革和创新的力度仍然不够，主要存在以下三个方面的问题：

1.1 教学内容

课程教材建设跟不上专业发展需求，教材内容在一定程度上存在理论与实践相脱节的问题。目前使用的教材有两种：一是浙江大学徐建明教授主编，中国农业出版社出版的“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《土壤学》，本教材内容全面，土壤基础知识完备，但是缺乏实践应用技术；二是《土壤污染与修复》《污染土壤修复原理与方法》等相类似的教材，此类教材内容较为繁杂，各个章节之间有很多联系和交叉，学生学习过程中容易混淆，甚至产生畏难情绪。开篇便是关于污染控制和修复知识点，学生对土壤的基本性质不清楚，无法掌握真正解决土壤污染问题的技术与方法。

1.2 教学设计

（1）教学方法与手段陈旧，学生学习兴趣不高，普遍存在重结果、轻过程的现象；

（2）教学形式呆板。虽将多元化教学、翻转课堂等方式引入日常课堂教学，但因课时有限，无法保证正常教学内容的完成。大部分课程内容仍然以灌输式教学为主，导致学生学习兴趣不高，忽视了学生的特点和个性，无法做到因材施教，学生对知识探索也缺乏主动性和积极性，创新能力缺失；

（3）成绩考核方式单一。缺乏过程性考核，忽视了学生的个体差异。

1.3 课程思政

（1）专业知识与思政教育融合匹配度低，教师挖掘和充实课程“思政”元素的深度不够，并且对专业知识本身所蕴含的价值讲授较少，过程中忘记讲授知识的价值和意义［6］；

（2）发挥教师融合的纽带作用存在难度，思想政治教育与专业教学存在“两张皮”的现象，也就是需要处理“知识”与“德育”的辩证关系［7］。

当前，关于《土壤污染控制工程》课程的教学研究较少，特别是基于OBE 和PAD 理念的相关研究鲜见报道，说明对该课程开展教学改革研究不足，产出的成果有限。由此，近几年本教学团队通过对该课程教学模式进行改革，提出融合成果导向教育（OBE）［8］与对分课堂（PAD）理念的《土壤污染控制工程》课程教学模式。

2 基于OBE与PAD理念融合的《土壤污染控制工程》“132”教学模式创新

《土壤污染控制工程》课程根据新工科需求，融合OBE 与PAD 理念，构建“132”教学模式（图1）。该模式形成围绕一个中心，即“以学生为中心”，实施“3 学”成果导向输出，实现“2 性”教育突破，有效助力了专业课程培养目标的达成［9］，能够让学生成为具有较强实践动手能力的新时代大学生，满足“新工科”背景下对创新型人才培养的要求［10］。

图1 融合OBE和PAD理念的“132”教学模式

2.1 理念融合，创建新的教学模式

基于OBE成果导向和PAD对分课堂理念，对《土壤污染控制工程》课程进行教学改革，形成“132”教学模式。

OBE 理念：成果导向教育（Outcome-Based Education，OBE）是指清晰地聚焦在组织教育系统，使之围绕确保学生获得在未来生活中取得实质性成功的经验。与知识结构、教师传授为主导的传统教育相反，OBE强调学生的预期学习成果的确定、达成方式以及达成度的评价［11-12］。

PAD 理念：称为对分课堂，把教学分为在时间上清晰分离的三个过程，分别为讲授、内化吸收和讨论。将一半课堂时间分配给教师进行讲授，另一半时间分配给学生以讨论的形式进行交互式学习。对分课堂的关键创新在于把讲授和讨论时间错开，让学生在课后有一周时间自主安排学习，进行个性化的内化吸收。此外，在考核方法上，对分课堂强调过程性评价，并关注不同的学习需求，让学生能够根据个人学习目标确定对课程的投入［13-14］。

OBE 理念以学生为中心，注重学生收获及能力结构变化——教学目标；PAD 模式把学生从知识接受者转变为知识与能力的展示者，增强自主知识构建——教学手段［15］。两种理念共同点均以学生作为学习的主体，均注重过程性考核和成果评价的多元化，将二者理念融合，形成“132”教学模式（图1）。

2.2 围绕“1中心”，教学内容的重构与教学资源的整合

根据“新工科”建立能力与课程体系之间一一对应关系的社会需求，结合环境科学与工程专业的培养目标，设定本课程的课程目标：知识目标、能力目标、素质目标和思政目标，最终形成“以学生为中心”的教学内容。

（1）教材内容转换成教学内容。按照大学生认知能力的渐进式，对《土壤学》《污染土壤修复原理与方法》和《污染土壤修复技术与应用》三本教材内容进行知识的重构，形成三大模块教学内容，即土壤物质组成（宏观）、土壤性质过程（微观）和土壤利用及管理（技术应用）（图2）。

图2 教学内容重构

（2）教学内容与教学资源整合。根据“新工科”内涵式人才培养要求，教学内容具有前沿性和时代性，教学资源能够有效服务于学生学习，有必要对教学资源与教学内容进行整合。通过教学资源的“筛选”和教学内容的“重组”，确定融入四个方面的内容，即科学研究、前沿应用、课程思政、科学思维。例如：从土壤专业领域和修复控制实际中选择恰当的案例融入教学，创造情境，学生以小组学习方式，通过前期调查和查阅文献，与教师交流和讨论污染土壤修复设计，以达到课程目标。

（3）根据教学内容，从道、法、术、器四个方面进行思政内容的融合。利用《道德经》中的“道法术器”思想，清晰地反映课程学习过程中“思政”和“专业”相融相长原则（图3）。

图3 “道法术器”思政融合

以“道”而言，土壤理论问题与当前的方针政策结合起来；以“法”而论，遵循教育教学规律，学习是循序渐进过程，土壤知识是从理论到实践再到技能掌握的过程；以“术”而讲，“画龙点睛”教学方式在课程中的应用；以“器”而谈，即欲善教，必先利器，通过智慧课堂，多媒体与网络链接，形成在线研讨模式，将当前土壤环境保护政策、热点问题和污染事件，及时传达给学生，同时探讨正确的处理方式（表1）。

表1 “道法术器”思政融合的精准对标课堂

2.3 实施“3学”成果导向输出

2.3.1 课程目标的设定

根据“新工科”建立能力与课程体系之间一一对应关系的社会需求，结合环境科学与工程专业的培养目标，设定本课程的课程目标（图4）：知识目标、能力目标、素质目标和思政目标，最终形成“以学生为中心”的教学内容。根据这个中心，凝练出“3”学：一是“以学生发展为中心”，根据学生的基础，设定本课程的拓展训练内容；二是“以学生学习为中心”，教学内容模块化，实现学生自主学习、相互学习、展示学习；三是“以学生学习效果为中心”，课前设定预习内容和习题，课中重点讲解配合讨论和习题，课后同步训练。

图4 《土壤污染控制工程》课程目标

2.3.2 注重学生发展，借助信息技术，增加实践和拓展训练

教师以项目化形式布置相应教学单元综合实践任务，学生可使用仿真软件和空间实验室完成预测和模拟污染土壤处理效果，定量和定性分析结果，并以PPT 答辩和研究报告的形式完成综合实践任务汇报，促进科研与教学的有机融合，拓宽本科实验教学的深度和广度。

2.3.3 通过多种教学手段和方法，增加学生学习的途径

教师通过“课前-课中-课后”的任务驱动方式，使学生地位主体化，提高自主学习的能力。一是课程开设前发送调查问卷，掌握学生对线上和线下课程的需求；二是课程开始时，利用在线慕课和雨课堂平台实现课前-课中-课后的学习任务，使学生课前了解教学内容中的部分基础知识，并完成相应习题，达到在正式课堂教学过程中有的放矢地设计教学内容的目标。课堂中，对“情景、案例和分组讨论”方式和项目导向方式进行融合，对教学内容重难点进行剖析，训练、培养学生的学习、创新能力。课后加强知识的巩固，同时拓展实践实训能力；三是通过各种新颖的形式展现课程，比如微课、虚拟现实、动画以及文本资源，更有效服务于学生的学习。

2.3.4 丰富学生课程学习的内容，产生良好的学习效果

课堂教学中渗透研究性学习的思想，让学生在教师指导下自主发现问题、探究问题、获得结论，以便最大限度发展学生的智能。例如，讲授土壤有机质分解和转化的内容时，先进行视频《生物圈2 号》展示，抛出“生物圈2号失败的原因是什么？”的问题，然后进行课程内容讲解，最后让学生进行讨论，确定结论。这个过程能够潜移默化、有效地培养学生的探究能力和创新精神。

2.4 实现“2性”的突破

教师通过课前、课中及课后的教学活动，引导和训练学生，使学生认识到该课程“学什么、如何学和学习的成效”。在教学过程中，课程内容反映前沿性和时代性，教学形式呈现先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性，使学生具有解决复杂问题的综合能力和创新能力；以学生喜欢和关注的鲜活案例、故事、人物为媒介，将课程思政有效融入专业课教学，提升学生家国情怀、工匠精神，培养学生严谨的科学态度和坚韧的科学精神，从而达到知识能力素质的有机融合，培养学生解决复杂问题的能力，最终实现“2 性”教育的成果，即“创新性”和“高阶性”，最终达成课程培养目标。

3 建立过程化和以成果为导向的学生学习结果评价体系

从教师授课环节和学生拓展环节等两个方面综合评价“以学习效果为中心”的成效，也就是评价学生学得如何（表2）。

表2 考核评价体系

3.1 通过线上平台布置课前预习

利用中国慕课网和自录微课视频，布置预习任务，清晰了解学生是否完成，通过课前测试检验预习成果，对学生掌握程度一目了然，课中进行针对性的讲解。

3.2 利用线上实验平台弥补实践能力

根据课程内容，布置相应的模拟实验，可以提高学生的实操技能，同时激发学生对好成绩的追求，不断进行模拟实验，达到以“满分”收官目的。线上模拟可以解决本课程由于场地和时间限制而不能进行实际操作的问题，进行实践学习，提高学生的实践经验。

3.3 云参观，开阔学生的眼界

云参观能够使学生对国家的发展历史、环境变迁有更深刻的了解，对专业知识的理解更加透彻。

3.4 课程考核评价体系改革

通过课程考核方式的改革，增加学生学习的主观能动性，提高对知识理解的运用能力，达到提高成绩的目的。本课程的考核方式为期末考试（30%）和过程性考核（70%）相结合。过程性考核内容是依据教学目标、教学内容和教学要求，采用适当、多元的考核方式，具体改革和考核情况如表3和表4所示。

表3 课程考核方式对比

表4 《土壤污染控制工程》教学评教

表4 考核与评价方式及成绩比例

4 教学模式对教学效果的效应分析

4.1 学生成绩明显提高

教师通过“课前-课中-课后”的任务驱动方式，使学生地位主体化，提高自主学习的能力。一是课程开设前发送调查问卷，掌握学生对线上和线下课程的需求；二是课程开始时，利用在线慕课和雨课堂平台实现课前-课中-课后的学习任务，使学生课前了解教学内容中的部分基础知识，并完成相应习题，达到在正式课堂教学过程中有的放矢地设计教学内容的目的。课堂中，对“情景、案例和分组讨论”方式和项目导向方式进行融合，对教学内容重难点进行剖析，训练、培养学生的学习、创新能力。课后加强知识的巩固，同时拓展实践实训能力；三是通过各种新颖的形式展现课程，比如微课、虚拟现实、动画以及文本资源，更有效服务于学生的学习。

新疆师范大学化学化工学院采用“132”教学模式与采用传统教学模式的相同环境专业学生测评成绩进行对比分析（环境科学17-9班、环境科学18-8班、环境工程19-6班属于传统教学模式，环境科学20-7班、环境工程20-8 班、环境工程21-7 班采用“132”教学模式）（图5）。使用新的教学模式后，过程性考核充分照顾到每个学生的差异，特别是学习过程量化后，学生学习的时间增多了，整体学习状况良好。从图5 明显可以看出，班级的期末卷面平均成绩都有一定的提升。虽然期末卷面成绩所占比重有所下降，但是题目的难度提高了，例如综合类型的题目比例增大，融入了污染修复技术案例和工程计算，要求学生绘制工程修复简明设计流程图，全盘考查学生能力。

图5 测评成绩对比分析

4.2 学生评教良好

在学生的评价体系内增加对课堂、课外、实习过程的教学督导和评价。一是使教师能够了解授课过程的不足以及学生的疑问；二是督促教师针对学生的问题积极有效地改进教学不足。本课程经过两年的“132”教学模式的探索，学生对授课效果反响较好，具体情况如表4所示。

4.3 学生科研能力提升

通过系列的教学改革措施，提高了学生的学习积极性，同时线上、线下相结合的多手段教学方式，加深学生对理论知识的理解，激发学生的自主实验兴趣，使学生找到解开学科奥秘的钥匙，有助于发展学生的构建思维，提升科研热度。在此基础上，2020年和2021年，多名新疆师范大学化学化工学院环境专业学生立项大学生创新创业计划。

4.4 教师教学能力提高

伴随课程的教学改革步伐，授课教师的教学能力及教研水平都得到了提升。新疆师范大学化学化工学院相关专业老师连续两年，获得了全国高校教师教学创新大赛省赛的奖项，主持该课程的教学质量工程项目1项，并且多次进行课程创新的观摩课，获得良好的推广效果。

5 结语

在《土壤污染控制工程》课程教学过程中，立足于“新工科”内涵，构建OBE与PAD理念融合的“132”教学模式，推进“以学生为中心”的学习范式；教师作为学生学习方法和教学环境的设计者，学生作为学习的主体，执行“学习时套嵌式的知识框架互通互动”的学习方式；融合课前深度预习与资料分析、课上讲授与研讨、课后重点复习的方式，激发学生学习的兴趣，提升教学效果，达成课程目标，即“以学生为中心”，并在“学生发展”、“学生学习”和“学生效果”的“3 阶段”中实现成果转化。通过这种教学方式，成功实现了“高阶性”和“创新性”的“2性”教育突破。