基于成果导向的大气污染控制工程课程教学改革与实践

2021-02-05吴春来

河南化工 2021年1期

刘琼，王龙，吴春来

(洛阳理工学院环境工程与化学学院，河南洛阳 471023)

成果导向教育(Outcome-Based Education,OBE)是一种以学生为中心，以学习产出为导向的先进教育模式，目前已成为美国、英国、加拿大等国的主流教育理念。与传统的教育模式相比，OBE教育理念面向产业需求，强调学生学习能力和实践能力的过程培养，教育目标更加全面，毕业标准更加具体，教学设计更加优化，评估标准更加公平，顺应了高等教育评估的发展趋势，契合新形势下社会对高素质、复合型环境工程人才的需求。针对我国工程教育的现状，将OBE的理念融入高等工程教育体系中，实现三个转变，即：学科导向、目标导向；教师中心、学生中心；质量监控、持续改进。引导并推动我国高等工程教育改革，具有现实意义。

以服务建材行业为特色的大气污染控制工程是我校环境工程专业的核心课程，具有较强的行业倾向性和实践性。课程的目的和任务是面向国家相关行业尤其是建材行业，使学生系统地了解并掌握大气污染控制的基本知识，大气污染气象学基础理论，以及大气污染防治的基本原理、主要设备和典型工艺等，培养学生分析和解决日趋复杂的大气污染问题能力，具有明显的工程化特点。针对传统人才培养模式下学生实践能力薄弱、竞争优势不明显的问题，以学生就业与职业发展为导向，基于OBE教育理念制定大气污染控制工程课程的学习目标、教学内容、教学方法及考评方式，持续改进教学质量，提升学生的工程经验、素养以及解决实际工程问题的能力。

1 明确课程目标，制定预期产出

基于成果导向的大气污染控制工程课程教学改革，通过对教师、学生和用人单位调查问卷的整理分析，结合当今社会对人才的需求，确立环境工程专业的培养目标。在此基础上，反向设计教学过程，重构课程的目标定位，明确学生毕业时所能达到的“知识、能力与素质”要求，并依据本课程对毕业要求的支撑关系将预期产出分解为能力指标点，见表1。教师以学生最终学习成果为导向，围绕这些指标点组织开展教学，有目的地引导学生学习，并通过学生自评、督导促学促教和同行评价等措施评价课程目标的达成情况。大气污染控制工程课程教学内容、教学策略对课程目标的支撑关系见表2。

表1 课程目标对毕业要求的支撑矩阵

表2 教学内容、教学策略对课程目标的支撑

2 优化教学过程，实现预期产出

2.1 整合教学内容，注重工程实践

基于OBE教育理念的大气污染控制工程课程教学，突破传统的以章节为序的教学组织，以工程实践能力培养为主旨，采用主线贯穿、有机整合的策略，构建模块化和弹性化的教学模式，合理配置各模块教学内容，确保教学的适切性，最大程度达成最终学习成果。在教学组织上，遵循以能力教学为主导、学习成果为目标，将课程内容划分为基本理论模块、技术工艺模块、工程设计模块和监测评价四大模块，有针对性地进行课堂教学；对于差别较大且系统相对独立的单元，如技术工艺模块，可以先细化为子类分别讲授，再综合比较凸显差异性，为学生进行工程设计模块的学习做铺垫。在内容范围上，强调以行业特色为导向，重点讲授建材类与大气污染相关的内容，包括近年来受到人们重视的微细颗粒物(PM2.5)、烟气脱硝、烟气脱硫，以及具有前沿性的温室气体控制、固定源烟气中汞沉降、跨介质复合污染控制等与工程实践密切结合的内容。此外，注重学生对于新出现的技术、方法的学习能力培养，以及复杂条件下污染物控制思维的构建，如对于复合污染协同控制内容的涉猎等。

2.2 实施多元化教学策略

基于OBE教育理念的大气污染控制工程课程教学，突破传统的以教师为中心的教学模式，以最终学习成果为导向，采用“双主互动”的教学模式，构建“课堂讲授—网络平台—现场教学”三位一体的立体教学体系，将教与学从课内向课外延伸，让学生真正成为学习的主人。

2.2.1“双主互动”教学模式

大气污染控制工程课程具有很强的理论性，而且知识比较抽象，学生感觉枯燥无味，难以激发起学生学习的兴趣。将“双主互动”教学模式应用于大气污染控制工程课程改革的过程中，通过研讨式教学与案例式教学、项目教学相结合方式，使理论教学与实践教学相互促进、融合，从而实现基于OBE的理论和实践一体化的教学效果[1]。例如：教师可将教学模块进一步分解为若干个专题(含配套案例)，组织学生以任务驱动、小组讨论、组间分享的方式进行研讨，最后由教师讲评、总结，突出重点、突破难点。基于OBE的合作式学习，将学生之间的竞争转变为自我竞争，通过团队合作、协同学习等方式，使学习能力较强者变得更强，使学习能力较弱者得到提升。

2.2.2“线上与线下”混合式教学模式

大气污染控制工程课程内容覆盖面广、知识交叉性强。传统的教学模式过于单一，忽略了学生发散思维、创新意识和实践能力的培养，难以适应和满足当代工程教育的需要。“线上与线下”混合式教学是一种跨越时间和空间的教学模式，通过网络化的线上教学(如MOOC、虚拟仿真等)与传统面授的线下教学相结合，构建融情境、交互、体验、反思为一体的深度学习场域，有利于学生自主学习、创新精神和实践能力的培养，与OBE“以学生为中心、成果导向、持续改进”的教育理念不谋而合[2-3]。具体做法：通过师生共建、共同维护的模式，组织搭建了集学习、交流与仿真为一体的多维教学平台，可以实现资料库、案例库、实时交流和评价体系等多个模块之间的信息通讯。通过此平台的学习，学生可以获取用于解决复杂工程问题所需的文献、信息和数据，促进课堂教学与在线教学的深度融合，体现了“学生为主体，教师为主导”的教育理念，对于充分挖掘教与学潜能有着重要的现实意义。

2.2.3“现场教学”模式

大气污染控制工程是一门实践性很强的课程，传统教学大多只注重基础理论，而忽视实践环节，造成理论与实践的严重脱节。

具体实施如下：依托校外实训基地——洛阳环保机械设备有限公司和洛阳中联水泥厂，进行大气污染控制工程课程的现场教学。在实施过程中，指导教师结合环保机械设备有限公司生产的袋式除尘器和旋风除尘器实体和装配图，对设备的结构进行现场示范教学，并带领学生参观生产线。在学生进入水泥厂前，指导教师针对该厂采用的选择性非催化还原法(SNCR)脱硝工艺进行了详细讲解，然后按工段进行现场教学，包括水泥生产线、烟气除尘脱硝工程主体(袋式除尘器、氨水SNCR脱硝设备)、附属设备(管道、阀门、仪表控制、储氨罐、自动控制系统等)及工艺系统的实际参数。