OBE理念下的环境工程综合实验教学改革思考

熊 玲，陈绍华，程 聪

(中南民族大学 资源与环境学院，湖北 武汉 430074)

工程教育是培养当代卓越工程师的必由之路[1]。环境工程专业作为一门应用性和实践性很强的综合性交叉学科，需要把学生的工程实践能力的培养放在突出的地位。实践教学是环境工程专业本科教学中的重要组成部分，是培养学生工程实践能力的重要环节。工程教育界提出的产出导向教育(Outcome-Based Education，OBE),是20世纪80年代发展起来的比较有影响力的教学理念，相对于传统教学模式，OBE 理念更侧重学生的能力是否满足专业人才的需要，一般是指根据社会的需求来制定教学目标，以实现学生的预期成果和提高学生能力水平进行开展，并对学生的学习成果进行监控、评价以及改进。已成为美国、加拿大和英国等国家教育改革的主流理念[2]。《华盛顿协议成员国》大多以OBE理论作为本国工程教育质量认证的理论基础[3]。我国工程教育专业认证以《华盛顿协议》为基础，因此，我国采用OBE理念来推动学生工程实践能力的提升，逐步缩小了我国与发达国家的差距，提升了我国工程教育教学质量，具有重要的现实意义。

专业实践课程是本科教学中必不可少的环节，是培养高素质环境工程人才的基础，它是理论教学与实践的过渡方式，是培养学生工程实践能力的重要环节[4-5]。而环境工程综合实验是环境工程专业重要的实验课程，是将《环境工程原理》、《水污染控制工程》、《大气污染控制工程》和《固体废弃物处理与处置工程》等专业核心课程的基本原理、方法、技术融于一体，有利于培养学生工程实践能力和创新意识[6]。

2 环境工程综合实验改革的设计

中南民族大学环境工程专业已入选“湖北省普通高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划”与“湖北省一流学科建设专业”。近年来为了适应新时期人才培养的需要，我校环境工程专业以工程教育专业认证为契机，在OBE理念的引导下，对环境工程专业的实践课程采取了一系列的改革措施，获得了良好的教学效果。本文基于OBE教育理念，为了进一步强化实验教学环节，对我校环境工程综合实验的教学进行了改革探讨，旨在进一步提高学生的工程实践能力和创新能力。

2.1 教学目标的定位

在OBE教育理念中，教学目标先于教学内容而存在，课程资源开发、学生管理和辅导等活动都要围绕预期目标而展开[7]，在OBE教育模式中教学目标的制订很重要。针对环境工程综合实验课程，结合本专业工程教育认证的12条毕业能力要求，确定环境工程综合实验的教学目标：能够熟练运用环境工程专业的相关理论，根据环境污染物的特征，选择合适的研究路线、设计合理可行的研究方案，并能正确采集、整理研究数据，对研究结果进行关联、分析处理，获取合理有效的结论。因此环境工程综合实验要突出“选择合适的研究路线、设计合理可行的研究方案”的教学目标。

2.2 教学内容的优化

传统的教学组织是以老师、书本和教室为中心，学生作为被动的单项接受者，缺乏考虑学生的深度参与。而OBE教育理念的教学组织要体现以学生为中心，激发学生主动学习和有效学习，教学过程要突出学生深度参与。因此，环境工程综合实验课程要围绕教学目标来设计教学内容。对目前我校开设的环境工程综合实验的教学内容进行优化，可以将原来多个内容具体的实验进行融合，设置成一个新的方向。例如，将原来的“硅钼蓝分光光度法测定焙烧后电解锰渣中有效硅的含量”、“粉煤灰胶凝固化实验”、“浸出毒性实验”和“利用粉煤灰、铝矾土制备聚合氯化铝及其在废水处理中的应用”四个固定废弃物处理与处置方向的实验综合设置成一个综合实验“电解锰渣/粉煤灰的综合利用及经济性分析”，优化后，学生根据自己的兴趣爱好，选择将电解锰渣制成硅锰肥、或将电解锰渣和粉煤灰混合制成固化剂、或将粉煤灰加入一定量的铝矾土制成混凝剂，还可以将电解锰渣制成高效催化剂。学生在设计方案前，需要对电解锰渣/粉煤灰的组成成分进行分析，了解其污染特征，然后根据其污染特征选择合适的利方案。例如，依托全国工程应用赛项平台THEMJZG3型水环境监测与治理技术实验/开发平台，对原来的“污水处理系统工艺设计及工艺参数控制实验”、“生物接触氧化法处理有机工业废水启动实验——生物膜的接种、培养与驯化”和“城市生活污水处理厂模型搭建实验”三个实验进行优化后设置成一个组合实验“污水处理工艺的选择及运行效果分析”。指导老师不再给定废水中污染物的种类、污染物的浓度，学生自己确定废水种类，并分析废水中污染物的特征，设计合适的污水处理流程(生物主体工艺可以自由选择A2/O、MBR、SBR，还可以将其与高级氧化、混凝沉淀、吸附过滤等工艺进行组合)。在这个实验中，需要学生自己分析废水的成分、自己设计方案、连接管道、连接自动控制装置、在线监测系统、调试、运行、并对实验结果进行分析。实验的整个过程都是以学生为中心，这样可以充分调动学生积极性，增强学生专业知识的综合运用能力，提高学生的创新能力。同时将原来综合性不强的实验进行精简，这样突出了环境工程综合实验的教学目标“选择合适的研究路线、设计合理可行的研究方案”，符合OBE教育理念。

2.3 考评方法的优化

传统的考核方式注重实验报告的撰写及对基础理论知识的掌握，OBE 教学理念是以学生学习效果为导向的考评方法，可以激发学生的学习兴趣，增强学生专业知识的综合运用能力，提高学生的创新能力[8]。环境工程综合实验是需要同学们自行查阅资料、确定实验路线和研究方案。引入过程形成性评价，改变原来以实验报告、实验操作为主的成绩评定方式。因此在成绩评定中设置开题答辩、中期答辩、终期答辩三个环节，每个环节由4-5名专业教师组成的成绩评定小组进行评分。其中开题答辩占30%，主要侧重考察学生研究方案的可行性以及实验的准备情况；中期答辩占30%，主要考察实验的进展情况；终期答辩占40%，主要侧重考察对数据的整理、结果分析和经济性分析等方面。

同时在实验考评的过程中还要建立跟踪反馈机制，实验指导老师要对学生的实践活动效果进行评估，以确定学生是否达到预期，若没有达到预期则需要重新组织实践，形成持续改进的机制。但是跟踪反馈机制要灵活，要确定学生在实践后是否获得预期能力，而不是仅仅评价学生是否完成实践内容[9]。

3 实验室保障

对环境工程综合实验进行改革后，会有很多的学生不定期进入实验室做实验，实验室各种仪器设备的利用率也会大大提高，这会给实验室的各项管理带来了的挑战。因此，如何管理才能保障实验室满足学生的需求，同时又能保障实验室的安全。(1)全天开放。在工作日的工作时间段，环境工程综合实验室全部开放，学生登记后可以自主进实验室做实验，有困难可以请教实验指导老师或实验室管理人员。(2)预约开放。在节假日、双休日以及寒暑假期间，采取预约开放的方法[10]。为了提高实验室的使用效率，在此期间学生需要使用实验室需在网上提前预约，由实验室管理老师根据预约时间定期开放实验室。同时实验室的大型测试仪器(高效液相色谱仪、原子吸收光谱仪、气相色谱仪、离子色谱仪、气相色谱-质谱联用仪、总有机碳测定仪、荧光显微镜、叶绿素荧光仪、实时荧光定量PCR仪、总有机碳分析仪、比表面积与孔径公布测试仪和酶标仪)实行预约开放，并且需要参加大型仪器操作技能培训，并且合格后才能进行操作。

4 结语

在工程教育专业认证的背景下下，中南民族大学坚持以学生培养质量为中心，学生产出为导向教育，基于OBE教育理念，为了进一步强化实验教学环节，针对性地开展了环境工程综合实验教学改革研究，从教学目标、教学内容、考评方式和实验室保障等多方面提出优化方案，旨在进一步提高学生的工程实践能力和创新能力。改革符合环境工程综合实验教学体系、学校人才培养定位和市场需求，为其它高校环境工程综合实验教学改革提供参考。