工程教育专业认证驱动下“环境化学”课程改革探索

吴伊波　姚敏　程军蕊

[摘 要] “环境化学”是高等院校本科专业环境科学与工程课程体系中具有桥梁作用的一门专业基础课。随着工程教育专业认证的进一步深入，基于成果导向的教育理念，重新确立“环境化学”课程的教学目标，并从教学内容、教学方法及考核体系等方面进行了教学改革探索，以此完善教学大纲，旨在增强学生主动学习的积极性，提高学生综合应用所学知识解决实际工程的能力，使这门传统的理论课程能够满足环境工程专业本科生的毕业要求，支撑培养目标的达成。

[关键词] 工程教育认证;OBE理念;环境化学;教学改革

[基金项目] 2020年度宁波大学教研项目“工程教育专业认证驱动下基于OBE的‘环境化学课程改革与实践”（JYXMXYB202077）

[作者简介] 吴伊波（1983—），女，浙江宁波人，博士，宁波大学土木与环境工程学院副教授（通信作者），主要从事环境生态修复研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A      [文章编号] 1674-9324（2021）45-0079-04    [收稿日期] 2021-03-11

成果导向教育（Outcomes-Based Education， OBE）最早由美国学者Spady W G提出，在Spadyz的原文中写道：“OBE means clearly focusing and organizing everything in an educational system around what is essential for all students to be able to do successfully at the end of their learning experiences”[1]，也就是被定義为“在一个教育系统中，所有教学相关事务要清晰地聚焦和组织起来，使之能够确保学生在学习经历结束时获得成功”。近30年来，OBE教育理念已成为全球教育改革的主流理念，美国工程教育认证协会已将OBE理念贯穿于工程教育认证标准的始终[2]。中国于2013年6月加入《华盛顿协议》，标志着我国工程教育专业认证工作的全面开展，OBE教育理念也迅速深入国内各高校各专业的教学实践。在工程教育专业认证的驱动下，采用OBE教育理念引导专业课程改革具有重要的现实意义。

“环境化学”是高等本科院校环境科学与工程专业的专业基础课之一。通过对这门课的学习，使学生了解环境污染问题中的相关化学原理，能够透过环境问题的表象认识到环境问题的本质，掌握环境污染物在各环境介质中的迁移转化规律，从而对实际环境问题提出防治对策。能够结合当下环境化学领域的研究热点，了解学科前沿的发展动态，为复杂环境问题设计解决方案，最终提高学生运用化学基础理论知识解决实际环境问题的能力。“环境化学”是环境工程专业工程教育认证课程体系中不可或缺的课程，因此基于OBE教育理念加强该课程的改革势在必行[3，4]。

一、课程改革背景

根据工程教育专业认证的要求，全部必修的教学活动都应对毕业要求达成有所贡献这一原则[5]。因此，传统的培养模式和课程体系已不能适应进步的社会需求，不能达成工程应用型人才的培养目标，当前必须以成果导向为核心，以学生中心为基础，以持续改进为保障，深入专业课程体系的改革。“环境化学”课程作为环境工程专业学生从学科基础课程迈入专业领域学习的桥梁，是满足工程教育认证要求中对教学设计和知识体系构建的改革重点。笔者所在专业已向学校提交了认证申请，主要做了以下工作：（1）在最新的培养计划修订中，将“环境化学”课程由专业选修课调整为专业必修课。（2）落实和考核本课程的毕业要求及对应指标点。据2020—2021学年第1学期该课程考核评价结果显示，该课程从选修课调整为必修课后，提高了对学生的期末考核要求，加强了学生对课程理论知识的掌握。与此同时，如何将课程知识灵活地应用于解决实际问题，是该课程教学改革的重点和难点。

二、课程教学中存在的主要问题

（一）教材内容更新缓慢，不能与当下环境科学与技术的发展与时俱进

本课程选用普通高等教育“十一五”规划教材，戴树桂主编的《环境化学》（第2版），该教材知识点层次分明，内容全面详尽，是已有环境化学方面最权威的教材之一，但教材内容涉及大量的化学反应原理与计算，极少与实际环境问题相结合，严重缺少环境化学知识应用于解决环境问题的实际案例。随着环境科学的迅猛发展，环境化学的边界不断拓展，研究成果不断创新，而教材更新缓慢，这部分前沿热点问题严重缺失，学生的学习过程主要依赖教材内容，实际应用能力难以得到锻炼，这将严重影响学生对“环境化学”课程的学习兴趣和自身能力的提高。

（二）教学内容侧重基础理论，不足以使学生形成将理论应用于实践的思维

本课程的授课对象并非化学专业学生，虽然他们在此之前已修过无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等化学基础课程，但大部分学生对这些基础理论知识掌握得不够扎实，欠缺必要的知识储备。在“环境化学”的学习中，对某一环境介质中的某个环境问题的理解，可能同时涉及以上多种基础化学知识，因此需要花费大量的时间讲解这些基本概念、经典理论及计算公式，导致理论知识讲授的密度过高，课程较为枯燥。在课时有限的情况下，运用所学的理论知识进一步结合实际环境问题分析教学内容的步骤可能被一笔带过，或者让学生自行课外研读，难以保证以成果为导向的教学效果，这将严重影响“环境化学”课程目标的达成，严重阻碍学生将理论知识应用于解决实际问题的思维能力的培养。

（三）教学方法相对单一，不能有效促进学生综合应用能力的提升

以上两点表明，学生对“环境化学”知识的学习严重依赖教师的课堂讲解，学生只能一味地听讲和记忆，课堂参与力度严重不足。虽然笔者在教学过程中已经意识到这个问题，比如在课前对上节课知识点进行简单的回顾，设计一些小问题让学生回答，布置1～2次关于当下热点环境问题的PPT汇报作业，增加课堂互动环节，但效果甚微，仍不能充分调动学生的主观能动性，不利于学生的个性发展，以及综合应用能力的提升，难以突破以往学习模式中存在的缺陷和漏洞。

基于以上问题，要想确保学生能够应用课程所学的理论知识、操作技能，以及实际应用案例等解决实际问题，必须突破传统教学模式，从教学目标、教学内容、教学方法和课程评价等方面，加强OBE教育理念的应用，注重提升学生对所学知识的实际应用能力。着眼于学生学习结束后真正拥有的能力，以多种方式组织教学，让学生去验证所学的知识，证明他们取得的学习成果，且逐步提高挑战水平和可接受的完成标准，期待所有学生都能达到自我实现的目的。因此，课程与教学设计应回归到学生的能力提高上，尤其强调学生学到了什么，而不是教师教了什么，以学生达到的能力表现作为教学的最终目标。将“反向设计、正向实施”的原则实施到位，结合成果导向的视角，完善课程目标、课程整体设计及课程评估体系。

三、基于OBE理念的教學改革探索

（一）基于OBE理念重设教学目标——提高对学生能力素质的培养

为使“环境化学”课程的教学更加符合OBE教育理念，需要重新确立教学目标，考虑学生对课程基础知识的掌握程度、对化学污染物造成的环境问题的分析和解决能力、对环境污染中涉及的具体科学问题进行实验方案的设计能力、通过文献等查阅工具获取对当前热点环境化学问题观点的能力、通过团队协作和有效沟通进行汇报能力的培养。笔者从这几方面重新确立更加符合OBE教学理念的教学目标。教学目标1：结合分析化学、有机化学等基础知识，理解和掌握各环境介质中发生的环境污染问题的化学原理，并提出相应的解决对策，使学生掌握这门课程的基础知识，启发学生灵活应用化学知识解决环境污染的问题。教学目标2：能正确应用“环境化学”的理论和计算方法，解决实际环境污染问题，使学生学以致用，利用所学理论知识解析单一环境污染问题。教学目标3：能结合“环境化学”和其他主干专业课程所学知识，以及文献查阅方法，分析和讨论实际中的环境问题，并提出治理和预防措施。在此基础上，使学生能够结合其他专业课程的知识，并利用文献查阅手段解决实际中更复杂的环境问题，并提出防治对策。三个教学目标分别支撑毕业要求中相应的指标点，以此实现专业认证中对学生毕业要求的达成，全面提高学生各方面的综合能力。

（二）基于OBE理念改进教学内容——实施案例引导式授课

每学期在课程开篇，结合当前环境化学关注的热点问题，以故事的形式呈现与日常生活密切相关的新型污染物，包括新型污染物的来源、特性、环境归驱及可能产生的危害，以此充分展示该学科的作用和魅力，充分调动学生的积极性。在理论课程的讲授中，引入各环境介质的前沿问题，围绕某一热点环境问题提出相应的科学问题，将理论基础知识穿插在案例讲解过程中。此外，增设项目课程，通过查阅文献完成实验方案的设计;增设讨论课程，对典型环境问题及当下的研究进展进行PPT汇报，并设提问环节，以此加深学生对环境化学学科内容和研究特点的理解，使学生具备使用现代检索工具查阅文献资料和分析归纳资料的能力。

（三）基于OBE理念丰富教学方法——构建多样化的教学模式

1.案例导入教学。在理论知识课程的讲授中，播放涉及课程内容的前沿环境问题短视频，引出本讲内容，然后围绕该环境问题，向学生提出相关理论和具体问题，让学生带着问题聆听本讲知识点，由此掌握相关基本概念、计算方法等。在此基础上适当讲解针对该环境问题的解决对策，启发学生利用所学知识解决实际环境问题。

2.专题讨论教学。分组分主题开展。一般以4～5人为一组，分工合作，围绕某一热点环境问题，进行资料搜集、PPT制作、课堂汇报及问题回答。在常规PPT汇报课程的基础上，特别设置提问环节，不仅能提高学生对PPT内容的关注度，还能引发其思考，对汇报小组提出问题，由此展开讨论，这一过程能够加深学生对该主题环境问题的理解，激发学生的学习兴趣。

3.项目设计教学。在学习完本课程各讲所有基本知识后，在课程最后1～2讲设置该环节，旨在考查和检验学生的综合应用能力。针对某一复杂环境问题，学生在结合其他专业课程知识、查阅文献的基础上，独立设计实验方案，以大作业的形式上交。教师在课程中对学生的设计方案进行评价和优化，培养学生的科研素养，进一步提升环境工程专业毕业生的专业技能和综合素养。

（四）基于OBE理念完善考核方式——注重考核学生的应用能力

OBE理念中教学考核的重点是学习成果。课程考核摒弃了原有的以理论考试为主的考核方式，注重讨论课程和项目课程学生学习成果的达成和个人综合能力的提高，且在期末考试卷中提高案例导入式题型的比例，对学生的专业实践能力、创新能力、团队协作能力，以及发现、分析、解决问题的能力进行综合评价。讨论课程和项目课程考核评分方法如下。

1.讨论课程评分。每组得分由四部分组成，其中资料搜集和整理占20%，PPT制作占20%，PPT讲解占30%，回答问题和交流环节占30%。讨论课得分占总成绩的20%。

2.项目课程评分。每份设计得分由三部分组成，其中实验设计的合理性占30%，实验方案的拟定占30%，项目报告的撰写（包括格式、文献引用等）占40%。项目课得分占总成绩的20%。

基于OBE导向的毕业要求与课程内容的对应关系，进一步明确“环境化学”设置的课程内容对毕业要求的贡献。通过教改措施（见图1），特别是引入案例导入式讲授，调整讨论课模式，增设项目设计课程，极大地调动了学生对专业课的学习兴趣，显著提升了教学效果，学生在获得了更大的成就感后会更加主动地去学习。在持续改进的机制下，形成以评促改、以改促学、以学促新的良性循环，教师的教学水平不断提高，学生的能力和素质不断提升。

四、结语

以工程教育专业认证驱动下为契机，重新思考学生究竟该如何培养，课程体系究竟该如何设置，教师究竟该如何教学，由此开展“环境化学”课程的OBE改革。在全面解读《工程教育认证标准》的基础上，根据“环境化学”课程特色，对照12条毕业要求及相应指标点，与之形成明确的支撑关系，以此完善课程教学大纲，并实施于课堂教学，同时将通过“评价—反馈—改进”持续跟踪改革成效，真正提高学生学习的主观能动性，最终显著提高学生解决环境污染复杂工程问题的能力。

参考文献

[1]Spady WG.Outcome-Based Education： Critical Issues and Answers[M]. Arlington：American Association of School Administrators，1994：1-212.

[2]王红军.基于工程教育专业认证OBE理念的毕业要求达成度评价解析[J].教育现代化，2017，4（49）：162-166.

[3]范崢，牛梦龙，黄风林，等.工程教育专业认证背景下化工专业课程教学改革研究[J].大学教育，2019（12）：48-51.

[4]刘啸天.OBE教育理念下的工科化学基础课程改革探析[J].科技风，2019（31）：32-33.

[5]刘炎，张若青，徐宏海.工程教育专业认证视角下我国工科高等教育质量提升研究[J].教育教学论坛，2018（34）：16-17.

Exploration on Teaching Reform of Environmental Chemistry Course under the Background of Engineering Education Certification

WU Yi-bo， YAO Min， CHENG Jun-rui

（School of Civil and Environmental Engineering， Ningbo University， Ningbo，

Zhejiang 315211， China）

Abstract： Environmental Chemistry is a professional basic course that plays an important role as a bridge in the curriculum system of environmental science and engineering. With the further deepening of the professional certification of engineering education， based on the achievement oriented educational concept， the teaching objectives of the Environmental Chemistry course were established， and the teaching reform was explored from the aspects of teaching content， teaching methods and assessment system so as to improve the syllabus. The purpose was to enhance students enthusiasm for active learning and improve their ability to comprehensively apply knowledge to solve practical engineering， which could enable this traditional theoretical course to meet the graduation requirements of undergraduates in environmental engineering and support the achievement of training objectives.

Key words： engineering education certification; OBE concept; Environmental Chemistry; teaching reform