基于成果导向理念的环境工程专业实验教学改革

摘  要：环境工程专业实验是研究应用型环境工程技术人才培养的重要环节。基于成果导向理念的环境工程专业实验教学改革，通过反向设计，对传统实验教学模式进行革新。依据培养目标及环境工程技术发展趋势进行实验教学内容改革，实施学生为中心的实验教学过程，建立全过程多元化实验评价机制。实践表明，通过改革，学生成为实验课堂的主体，提高学生实验的自主能动性与兴趣，不仅锻炼学生工程实践能力，还有利于培养学生的科研探索能力。

关键词：环境工程;专业实验;成果导向理念;教学改革

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）10-0124-04

Abstract： Environmental engineering professional experiment is an important part in the cultivation of research and application technical personnel on environmental engineering. By the professional experimental teaching reform of environmental engineering， based on OBE concept， the traditional experimental teaching mode was innovated through reverse design. According to the training objectives and the development trend of environmental engineering technology， the experimental teaching content was reformed; the student-oriented experimental teaching process was implemented; the whole process and diversified evaluation mechanism for the experimental effects was established. The practice shows that students become the main body of the experimental classroom through the teaching reform， which enhances the independence， motivation and interest of students in experiments， which not only exercises students' engineering practice ability， but also helps cultivate students' research and exploration ability.

Keywords： environmental engineering; professional experiment; the concept of Outcome Based Education; teaching reform

环境工程专业实验对应“水、气、声、渣”四大课程群，通过理论与实践相结合，成为培养学生分析问题能力、解决问题能力，以及工程实践能力、创新能力的重要环节[1]。通过加强专业实验教学建设与改革进一步提高实践教学质量，夯实学生专业基础、强化学生实践技能和增强创新能力，对于培养适应新时代的研究应用型工程技术人才具有十分重要的作用[2-4]。

一、专业实验教学改革的必要性

成果导向理念，即OBE（Outcome-based Education，简称OBE）理念以学生学习成果为导向，在1981年由Spady等人首次提出后[5]，很快得到了教育界的认可与重视，成为美、英、加等国教育改革主流理念。美国工程与技术教育认证协会（Accreditation Board for Engineering and Technology，简称ABET）全面接受了OBE理念，并将这一理念始终贯穿于工程教育认证标准[6]。

自2016年，我国成为《华盛顿协议》签约成员以来，工程教育专业认证协会制定颁布了《工程教育认证标准》，强调我国高校接受认证的专业要实施成果导向教育，充分体现了OBE 理念[7-8]。

基于“厚基础、宽口径、重德行、强能力”的人才培养理念，南昌大学环境工程专业主动应对工程教育在新时代的要求，积极探索环境工程专业实验教学改革，以全面提升人才培养质量，通过专业认证，实现工程人才国际化[9]。

二、基于成果导向理念的专业实验教学改革与实施

成果导向的教学设计遵循反向设计原则，即社会需求、培养目标、毕业要求、课程体系是一个前者依次决定后者的反向决定关系。明确学习成果（毕业要求）、按毕业要求安排教学活动、对毕业要求的达成情况进行评价，这三方面是实施成果导向教育的关键[10]。

（一）教学改革的总体要求

培养目标是对学生毕业5年左右应具有的能力的总体描述。根据江西省的环境现状、江西省经济发展和南昌大学定位，从职业道德、身心素质、工具性知识、人文社会科学知识、自然科学知识、工程技术知识、专业知识等七方面能力确定培养目标，见表1。依据培养目标，按照专业认证要求，结合环境工程专业实际，充分调研其他院校环境工程专业认证情况，从基础知识的熟练掌握、分析论证、工程设计、科学研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、持续学习等十二个方面构建我校环境工程专业毕业生的毕业要求（毕业生能力）[11]。毕业要求对培养目标具有支撑作用，一个毕业要求可支撑多个培养目标，一个培养目标也可由多个毕业要求来支撑。

对毕业要求的达成情况进行评价时，需遵循关联性与准确性原则，将毕业要求分解成若干指标点（即毕业要求的二级指标），通过课程体系对毕业要求二级指标的支撑度，形成课程体系对毕业要求的支撑矩阵。以环境工程专业实验为例，课程对毕业要求的支撑矩阵见表2。

（二）实验教学内容改革

专业实验教学内容改革依据培养目标，同时考虑环境工程技术发展趋势，对专业实验的项目进行增减及内容进行调整。例如，随着活性炭在微染污水源处理、应急处理、工业废水处理中的广泛应用，增加了活性炭吸附实验。近年来生活垃圾填埋占比持续下降，而焚烧处置用于供热或发电比率逐步上升，将生活垃圾填埋时间对渗滤液的产生量、污染物浓度的影响实验项目去除。

专业（课程）实验在学生学完水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废物处理、物理性污染防治工程等专业课程后开设。而且学生之前已经完成了学科基础实验及专业基础实验。学生对于实验的基本分析测试技术及实验数据处理方法已掌握。

进行教学内容改革时，在原有实验基础上，减少验证性实验，增加综合性实验、设计性实验，以期学生面对一个环境问题能够进行全面分析，设计实验方案来解决，充分调动学生动手、动脑、动心的学习积极性，促进学生自主创新能力的培养[12-13]。

改革后的环境工程专业实验内容如图1所示，图中虚线框内为新增的实验项目。

（三）全过程多元化实验效果评价

在实验课程内容确定后，开展专业实验，对实验效果进行评价。以往实验的教学组织过程一般是学生预习实验，教师集中讲授，然后学生分组实验（学生在实验过程中遇到问题请教老师），实验完成后提交实验报告。评价实验效果依据考勤与实验报告质量。实验完成效果主要依赖于教师备课、讲解与实验指导，学生基本处于被动接受过程。学生作为教学主体的另一面，其能动性很少发挥出来。很多学生带着“打酱油”“凑份子”的心态来实验室。

基于OBE理念，以学生为中心的实验教学，不仅重视学生在整个实验过程中动手操作能力的锻炼，还重视学生在实验过程中对基本理论理解掌握并加以应用的思维能力的发展。因此实验教学评价要注重实验过程、方式多元。专业实验教学改革后，进入实验之前，要求学生带着问题预习，实验课教师仍要讲解与示范，但增加学生与教师讨论及组内学生讨论环节。若实验结果不满意，通过对实验结果的讨论来分析原因，进行持续改进，直至达到满意的实验效果为止。评价依据毕业要求指标点，从实验操作、实验环境维护与仪器设备保养、团队合作、实验观察和数据记录、实验报告以及预习情况来进行全程多元评价。

在实验过程中讨论环节的增加，使得整个实验教学过程教师与学生、学生与学生之间形成一种多向互动。教师起引导作用，而不是灌输，使学生逐渐成为实验课堂的主体。学生的主观能动性在实验过程被强调并且得到尊重，因而得以激发。通过实验课堂的“头脑风暴”活动，启发了学生大脑内部认知发展过程，有利于发展学生的智慧潜能、陶冶情操，使每个学生作为一个独立个体在被尊重中都达到自己最佳发展水平，有利于创新能力培养[14-16]。

三、结束语

基于OBE理念的环境工程专业实验教学改革，通过反向设计对传统实验教学模式进行了革新。以学生为中心的实验教学过程，学生作为课堂主体的自主能动性得到尊重与鼓励，兴趣得以激发，不仅锻炼了学生实践动手能力，还有利于培养学生的科研兴趣及探索能力。通过专业实验教学改革，不但提升了实验教学质量，也为我校环境工程专业通过专业认证，走向国际奠定了基础。

参考文献：

[1]李红，石素君，赵修臣，等.基于OBE理念的引线键合实验教学改革[J].实验室研究与探索，2020，39（7）：211-213，222.

[2]刘红飞，张志萍.新工科建设背景下实践教学的思路[J].教书育人：高教论坛，2019（2）：90-91.

[3]殷瑞祥，吕念玲，赖丽娟，等.高等学校工程专业实验教学的设计与实施[J].实验室研究与探索，2018，37（9）：206-210.

[4]李江，李金娟，张瑞雪，等.贵州大学环境工程专业实践类教学体系现状及优化对策[J].创新创业理论研究与实践，2019（15）：21-24.

[5]Spady W. Choosing Outcomes of Significance[J].Educational Leadership，1994，6（51）：18-22.

[6]李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34，70.

[7]施晓秋.遵循专业认证OBE理念的课程教学设计与实施[J].高等工程教育研究，2018（5）：160-166.

[8]耿俊浩，田锡天，马炳和.工业界视角下面向专业认证的工程实践类课程教学改革[J].高等工程教育研究，2018（2）：136-141.

[9]胡钧铭，杨建军.面向专业认证的车辆工程实验教学改革[J].实验技术与管理，2019，36（8）：182-185.

[10]李志义.成果导向的教学设计[J].中国大学教学，2015（3）：32-39.

[11]修光利，郭宇杰，侯丽敏.工程教育专业认证中非技术能力达成的教学研究——以环境工程专业为例[J].高等工程教育研究，2020（3）：74-79.

[12]包红旭.环境工程专业综合设计、研究性实验教程[M].沈阳：辽宁大学出版社，2016.

[13]潘梅，严金龙，陈天明，等.基于“OBE”理念的环境工程专业实验课程改革与建设[J].教育教学论坛，2018（5）：277-278.

[14]周成海.课堂教学原理与方法[M].北京：中国轻工业出版社，2015.

[15]李志义.解析工程教育专业认证的学生中心理念[J].中国高等教育，2014（21）：19-22.

[16]谷陈，陈鹤鸣.工程教育专业认证中的教师职责探究[J].高等工程教育研究，2020（3）：104-108.

基金项目：江西省高等学校教学改革研究课题“协同创新体系下环境专业创新型人才培养研究”（JXJG-16-1-63）;南昌大学教学改革研究课题“工程教育专业认证后环境工程专业实践教学改革与探索”（NCUJGLX-19-82）

作者简介：邹友琴（1973-），女，汉族，江西奉新人，博士，副教授，硕士研究生导师，研究方向为环境与水资源。