基于OBE理念的土壤与环境分析课程改革

2021-05-23刘慧张大庚栗杰李双异

中国教育技术装备 2021年7期

刘慧张大庚栗杰李双异

摘要针对土壤与环境分析教学过程中存在的问题，利用OBE理念在教学中的引导作用，对教学内容、教学方法及手段、成绩评定方法等方面进行改革。实践表明，改革不仅保证了土壤与环境分析教学质量的持续提升，而且有助于学生实践动手能力、自主学习能力、创新思维能力的培养和提高。

关键词土壤与环境分析;OBE;实验教学;网络教学;微课;大型仪器

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）07-0101-02

0 前言

OBE全称为Outcomes-based Education（基于学习产出的教育模式），是20世纪八九十年代美国和澳大利亚的早期基础教育模式[1]。该教育模式要求以学生为主体，以预期成果为导向，采用反向推导方式设置各专业课程为满足目标达成而需要的知识、能力和素质要求，并针对培养目标整合优化各专业课程体系和教学过程[2]。

传统的土壤与环境分析将验证理论知识和掌握实验技能作为培养目标，忽视学生创新性思维的培养;教学内容缺乏综合性、设计性实验项目的设置，削弱了学生综合运用知识能力的培养和提高;教学过程沿用教师讲授、学生照着做的传统方式，抑制了学生学习的能动性;成绩评定方法和形式单一，不能客观真实地反映学生的实验水平和操作技能。诸多不足，不利于学生综合能力的培养和发展成效的达成。为改变现状，结合沈阳农业大学教学实际，将OBE理念应用于土壤与环境分析教学中，在培养目标的确立、教学方案和内容的调整、教学方法和手段的优化、成绩和效果评价体系的改进等方面进行改革。

1 培养目标的确立

土壤与环境分析是农业资源与环境专业本科生专业必修课之一，是实验类课程。基于OBE理念并参照工程认证指标，将土壤与环境分析培养目标确立为：加强学生知识、能力、素质的联合培养，聚焦学习过程和成果产出;达到农业资源与环境专业能够支撑的毕业要求[3]，即学生能运用所学的理论知识和实验技能解决农业生产和环境中的实际问题。

2 实验教学的改革

重构实验项目在培养目标的引导下，沈阳农业大学在原有土壤与环境分析实验内容的基础上，通过重构实验项目，将分散的验证性实验项目进行重组，整合为以“土壤与环境质量评价”为主线的研究型、设计型实验项目。通过实验项目的重构，把原先相互脱节的实验内容系统有机地联系在一起，克服了实验内容划分过细、知识面过窄的弊端，培养了学生的创新思维和创新能力[2]。例如：土壤含水量、土壤容重和孔隙度、土壤机械组成的测定整合为土壤物理性质的测定;土壤氮、磷、钾元素含量的测定整合为土壤养分含量的测定;全盐量、土壤阳离子交换量、土壤重金属含量测定整合为土壤盐渍化和毒害的测定。综合实验项目之间相互联系、相互影响、相互依托，例如：土壤机械组成是造成土壤养分丰缺的主要因素;黏粒含量越多，土壤胶体吸附能力越强，土壤养分越丰富;适宜的土壤物理环境能够提供良好的水、气、热条件，适宜的化学环境能创造适合生长的养分条件[4]。

实验项目重构后，发挥了实验项目之间的拓展性、延续性和应用性。学生通过综合实验项目的训练，沟通了专业课中的理论知识，串联了实验课中的操作技能，验证了实践课中的现场经验，完成了一份土壤与环境质量评价报告。该报告不仅包括实验现象和实验结果，还包括实验成果、应用前景、社会和经济效益的预测，以及进一步的研究設想。综合性实验项目也为大学生创新训练项目的开展和毕业论文设计奠定良好的基础[5]。

优化教学方法

1）以学生为主体。在实验教学过程中突出学生的主体地位，把一些原先由教师完成的任务尝试性地在教师的指导下由学生完成。把一个班分成若干小组，每个小组5～6名学生，负责一个综合实验项目的实验准备工作，如实验仪器的准备、实验试剂的准备以及实验后期的整理。实验教师先讲授药品配制方法、原则、注意事项等相关知识，学生利用课余时间来完成。首先根据实验总人数来确定仪器配套数，计算试剂用量，然后完成试剂配制、分装、贴标签、储存等工作。在实验中还要及时更换和补充实验仪器、实验器皿、试剂耗材。有些药品还需现用现配制，如土壤有机质测定中的硫酸亚铁溶液、土壤磷测定中的钼锑抗显色液。另外还包括一些指示剂，如甲基红-溴甲酚绿、琳啡罗林等一般只有一个月的保质期，这就要求学生根据上课时间进行协调和安排。在实验过程中如果哪组药品出现问题，就要追踪到配制小组，和教师一起讨论分析，查找问题出现的原因并及时解决。在这个过程中不仅使学生意识到药品配制的重要性、谨慎性，而且深刻体会到每一个实验项目的有序开展都来之不易，提高学生对实验的重视程度，更重要的是提升学生分析问题、解决问题的能力[6]。

2）完善评价体系。实验课程评价是考核学习情况、检验教学效果、实现教学目标的重要手段。土壤与环境分析的培养目标是让学生能够用所学知识来解决实际问题，因此应以考核综合能力为主要内容[7]。但多年来土壤与环境分析课程成绩均采用总成绩=平时（10%）+实验报告（20%）+期末成绩（70%）的考核体系，评价内容过于单一，评价功能缺乏激励，结果造成学生不注重实验过程，对原理、操作知识不熟练，照猫画虎;实验课上不积极主动，旁观者较多;课后不分析总结，实验报告雷同现象严重;期末临时突击，死记硬背就能取得较高的成绩。这种考核体系消减了学生实验的兴趣，抑制了学生创新思维能力的培养，教学效果较差[8]，因此必须进行改革。

改革后的实验成绩由过程管理（60%）和结果考核（40%）两部分组成。其中，过程管理包括实验态度（5%）、实验提问（10%）、实验操作（35%）、实验习惯（10%），结果考核包括实验报告（10%）、期末考核（30%）。考核内容贯穿整个实验教学，通过过程评价、实验报告、期末考试相结合的方式对学生的实验成绩进行综合评价，使实验课成绩更科学、公正、合理。

3）结合在线课程。利用多媒体技术、视频技术、网络技术等现代教育技术创新实验教学，将传统的实验课与网络课程、SPOC、微课、虚拟仿真实验等形式结合起来[9]。2018年，土壤与环境分析采用实际操作教学和网络课程教学相结合的形式。课前，教师在网络教学系统中提前发布实验项目、授课PPT等实验内容，让学生进行线上实验步骤演示和虚拟仿真教学的预习，进而对实验原理、实验方法、操作步骤等产生直观的了解。课中，学生进行实际动手操作时就熟练得多，不会慌乱，提高实验准确率，加快实验进度。课后，教师和学生在网络教学系统中对实验结果及实验中出现的问题进行深入讨论，有助学生对知识的消化理解。另外，对有较大危险性的实验项目，教师会提前告知学生注意事项，学生实际动手操作时会额外小心谨慎，起到预警的作用，减少事故的发生。利用微课的短小精悍，把重要的知识点和关键步骤灵活生动地演示出来，集中学生学习的注意力，增强学生实验的主动性与趣味性[10]。

4）结合大型仪器。针对传统方法耗时长、重复性差等问题，在有些实验项目上进行改革，采用传统方法和现代大型仪器相结合的教学方式，提高实验教学质量和大型仪器利用率。以土壤磷含量的测定为例，传统方法采用分光光度计比色法，容易受实验室环境和条件的限制。如显色温度要控制在25 ℃，显色前要用活性炭去除浸提剂的颜色，处理不好会影响显色效果，实验误差较大。改革后采用电感耦合等离子发射光谱仪（ICP）直接测定浸提液中的磷含量，避免了实验室温度和试剂颜色对实验结果的影响，缩短了实验进程，取得很好的教学效果。并通过两种方法测定数据的对比分析，探讨两种方法的差异性和优缺点，提高学生分析问题和解决问题的能力。传统实验方法和大型仪器的结合，激发了学生的创新意识和创新思维，为进入社会和继续深造打下良好的基础。

3 结语

综上，本文探索将OBE理念引入土壤与环境分析实验教学中，以学生为主体，以产出为导向，通过重新确立培养目标，持续规范和改进实验项目与内容，持续改革和创新实验手段与方法，激发和调动学生开展实验的主动性、积极性，从而培养学生的自主学习能力、综合实验能力、创新思维能力。■

参考文献

[1]王波，王美玲，劉伟，等.基于OBE理念的电子技术实践教学改革[J].实验室研究与探索，2019（10）：228-231.

[2]黄海婵，孙东昌.基于OBE理念的“微生物学实验”改革探索[J].实验技术与管理，2019（5）：232-234.

[3]唐凤翔，郑允权，黄剑东.基于成果导向的制药工程专业实验教学改革实践[J].实验技术与管理，2019（4）：217-221.

[4]李晓婷，詹军，王维超，等.豫中烟区土壤物理性状与养分特性及其关系[J].河南农业大学学报，2016（6）：715-719.

[5]杨继年，宣自月，崔蓬，等.基于专业认证背景的高分子材料专业综合实验教学实践[J].高分子通报，2019（5）：

71-76.

[6]李忠意，杨剑虹，程永毅，等.“土壤农化分析”实验教学的改革与探索[J].西南师范大学学报，2019（1）：144-149.

[7]武立华，刘志海，张杨，等.基于OBE理念的大学物理实验教学体系探索[J].实验技术与管理，2018（10）：188-189.

[8]史同娜，朱冰洁，杨伟，等.基于“互联网+”实验教学新模式下“评分树”考核体系的构建[J].实验技术与管理，