基于OBE模式的水处理微生物学教学改革探索

王帅杰 饶砚迪 张仰辉 范德亮 邹春榛

摘要：本文基于OBE模式，重新确定了《水处理微生物学》课程的教学目标，从教学内容、教学环节及教学方法等方面进行了教学改革探索。初步实践结果表明，教学改革大大增强了学生主动学习的意识，加强了学生的实践能力。

关键词：OBE模式；水处理微生物学；课程研究项目

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）16-0111-02

一、引言

随着我国环境形势的日益严峻和国家对环境质量的高度关注，我国的环境工程专业教育得到迅速发展。但以工程教育认证标准来进行衡量，我国的环境工程专业教学体系却存在着严重不足。在教学体系中，实践类教学课程短缺，已有的环境类教学课程大多缺乏实践环节，学生缺乏工程实践训练，与企业、产业、社会严重脱节[1，2]；对创新教育缺乏重视，创新能力的培养未贯穿于人才培养的全过程[3]。

工程教育认证标准普遍采用基于学习产出（Outcomes-Based Education，OBE）的教育模式，以产出导向为原则，以全体学生为中心，以持续改进质量为根本目的[4]。《水处理微生物学》课程是环境工程专业教学体系中的核心课程，在整个教学体系中占重要地位。笔者以《水处理微生物学》课程为试点，结合工程教育认证标准，基于OBE模式，对《水处理微生物学》课程教学体系进行了重新构建。

二、确定课程教学目标

根据OBE教育模式，要以产出导向为原则，以全体学生为中心。为了使《水处理微生物学》课程的教学目标更贴合社会需求，更满足学生的学习需要，笔者对校外25家环境类企事业单位及燕山大学大三、大四年级环境工程专业学生进行了问卷调查。调查结果表明，超过80%的单位认为应增强学生的交流能力和团队合作能力，近100%的单位认为学生应具备相关理论基础知识，并能够通过不断学习来拓宽知识范围和增强工作能力，具有一定的研究与开发能力。约90%的学生认为他们除掌握微生物学基础知识和水处理微生物学基本原理外，更应掌握废（污）水生物处理研究方法，可以将水处理微生物学理论知识用于解决废（污）水处理实际问题。结合校内外问卷调查结果，确定《水处理微生物学》课程教学目标如下：

1.掌握环境微生物学基础知识，了解环境中微生物的主要类群及其生理、生态特性；

2.掌握微生物与环境的相互作用关系以及污染物的微生物降解与转化规律，深刻理解传统及新兴的污染控制与治理技术中所涉及的微生物学原理；

3.掌握环境微生物学研究的基本方法；

4.了解有害微生物的控制技术，了解微生物在环境工程中的应用及相关的实验技术。

三、改革教学内容和教学环节

根据OBE教育理念，教学内容应体现其对教学目标的支撑，在教学环节和教学内容中应着重加强学生的工程实践训练，聚焦学生工程意识、创新意识的培养。因此，在本次课程教学改革中，在原有教学环节的基础上增设了实践环节——课程研究项目《燕山大学生活污水生物处理》。

污水处理厂通常采用微生物法处理生活污水及工业废水。在生物法水处理过程中，通常需要对污泥中的微生物进行镜检，观察污泥中的微生物种类，测定污（废）水中的微生物数量，以判断污（废）水处理程度及采取相应措施保障污（废）水处理正常运行。因此设定项目具体内容如下：

1.取燕山大学的生活污水，以污水处理厂的活性污泥为菌种，进行曝气，培养活性污泥。让学生通过显微镜观察活性污泥中的微生物，分析活性污泥的构成，将各类微生物的形态和运动状态制作成小视频，建立水处理微生物图库，便于以后更深入地研究与学习。

2.将活性污泥中的微生物进行分离，培养。采用平板划线法，将活性污泥中的细菌分离出来，对细菌进行培养，计数，绘制其生长曲线。

3.用培养好的活性污泥处理学校生活污水，测定处理效果，并分析在处理过程中出现的问题，提出有效的改进措施。

4.对污泥中的活性组分进行分析，检测其含有的酶，研究酶对降解环境污染物的重要作用，以及活性污泥法处理生活污水的机理。

5.项目报告撰写及汇报答辩。

项目实施程序如下：①制定项目方案。鼓励学生通过网络搜索相关资料，或在图书馆查找纸质资料。通过资料检索、阅读，提炼关键点，理解课题内涵。②实施项目方案。在小组内讨论项目实施过程中遇到的问题或向老师求解③总结项目成果。撰写项目报告，制作PPT，进行项目汇报。

四、改革教学方法

《水處理微生物学》课程原教学组织方式以教材和教授法为中心，课程配套的实验教学以验证型实验为主，学生分析问题、解决问题的能力得不到充分锻炼。针对原教学组织方式中的弊端，增设以能力培养为主的课程研究项目，以调动学生自主学习、激发学生的求知欲和创造性为主要目标。针对课堂教学、课程研究项目、实验三部分的教学方法分别进行如下改革：课堂教学的教学方法以讲授法为主，综合使用解释式讲授、论证式讲授和问答式讲授。教师对微生物学基础知识、水处理微生物学基本原理进行解释。针对水处理微生物学基本原理在具体水处理工程中的实际应用问题，进行论证式讲授和问答式讲授，强化学生的实践意识。课程研究项目采用任务驱动式的教学方法，辅以自主学习法和讨论法。将学生分成若干小组（每组4人），每个小组下发任务书。各小组针对任务，查阅资料，设计实验方案，撰写项目报告。在小组内讨论项目完成过程中出现的问题，并制定解决方案。实验的主要教学方法包括任务驱动法、自主学习法和演示法。学生根据设计的实验方案主动学习实验原理及相关的操作方法，教师对项目中出现的难度较高的及学生未练习过的实验操作进行演示，指导学生进行操作。此外，笔者也相应地对课程考核方式进行了改革，丰富了考核形式，注重对学生知识应用能力、实践能力、解决问题能力和创新能力的考核。课程成绩由以下3部分组成：结课考试成绩、实验成绩和项目成绩。成绩评定方法如下：

1.结课考试成绩；此部分成绩占总成绩的60%，按正确程度进行评价；

2.实验成绩；此部分成绩占总成绩的10%，从两方面进行评价：①实验报告的撰写（占实验成绩的50%）②实验操作成绩（占实验成绩的50%）.

3.项目成绩。此部分成绩占总成绩的30%，由小组成绩和组内成绩两部分构成。小组成绩为组内所有同学的基准分，在此基准上，加上每位同学的组内得分。小组成绩基准占项目成绩的80%，从三个方面进行评价：①项目设计方案的合理性及先进性（占小组成绩的20%）②PPT汇报及答辩情况（占小组成绩的40%）③项目研究报告的逻辑性及正确度（占小组成绩的40%）。

组内成绩占项目成绩的20%，由各小组成员依据其在组内的贡献自行确定，但成员间最高分与最低分差值不得小于15%。

五、改革成果评价

经过本次教学改革实践，近100%的学生认为实践环节的引入和教学方法的改革加深了学生对微生物学基础知识和水处理微生物学基本原理的认识和理解，能引导学生积极思考、主动学习，提高学生综合运用水处理微生物学基础知识来分析、解决废（污）水生物处理实践问题的能力。课程教学更注重学生工程实践意识及能力的培养，提高了学生团队合作和沟通表达能力。但有少数同学认为实践教学内容的加入，挤占了理论课学习的时间，影响了理论知识的学习，认为应该适当增加课时，确保理论知识的深入学习。

参考文献：

[1]山宝琴，刘羽.基于OBE模式的环境工程教学体系探索[J].陕西教育：高教，2016，（3）：64-65.

[2]张秋根，熊辉，魏立安，等.基于工程教育专业认证的环境工程专业核心课程体系与内容优化[J].江西化工，2011，（1）：21-23.

[3]姜理英，陈浚.工程教育专业认证背景下环境工程专业教学改革探析[J].浙江工业大学学报（社会科学版），2014，13（3）：256-260

[4]杨毅刚，孟斌，王伟楠.基于OBE模式的技术创新能力培养[J].高等工程教育研究，2015，（6）：24-30.