基于OBE理念的《环境生态工程综合实验》教学模式初探*

董 菁

(华侨大学化工学院，福建 厦门 361021)

当前，新一轮社会变革和产业革命正在快速展开，新技术、新业态层出不穷。中国高等教育也面临着全新的机遇与挑战，如何培养新时代可持续竞争力的创新人才，2017 年以来，教育部提出发展新工科的理念并大力推进全国高校开展新工科的相关研究和实践。新工科的“新”也体现在多学科的交叉融合上[1]。环境生态工程专业是一门多学科交叉融合的新兴学科，以环境生态学的理论基础，基于系统整体的思维模式，融合环境工程与其他工程学科的技术手段，为国家和区域环境治理及生态修复工作提供理论基础和实践策略。

华侨大学环境生态工程专业于2017年开始招收第一批本科学生，其培养方案和教学计划的编制既要夯实生态学基础，又要体现工程特色，在要注重学科传统优势的同时，凸显地域特色与需求。实践教学在新工科体系下人才培养中发挥着不可替代的作用，是提高学生综合素质和动手能力的重要途径。OBE (Outcome-based Education)是一种以教学成果为导向的教育模式，是工程教育认证的核心理念[2]。本专业开展的《环境生态工程综合实验》是一门培养学生将理论与实践紧密结合的实践课程，本文就目前该实践课程的教学如何按照新工科要求，以“结果导向教育(OBE)”理念为理论指导，进行初步的探索。

1 课程建设现状及问题

《环境生态工程综合实验》教学目标是通过理论教学和实验训练，使学生具备下列能力：(1)掌握环境生态工程综合实验基本实验技能与方法，包括重金属和石油污染土壤的修复方法，滩涂土壤和水体理化性质的测定方法以及水体中磷的测定方法等；(2)了解各种技术在目前环境生态工程学研究领域的应用情况；(3)能利用所学的环境生态工程综合实验基础知识及操作技术为进一步的学习和工作实践中解决有关环境生态学领域问题打下实践基础。目前该课程开设过程中存在的主要问题是缺少实验场地及学时数不足等从而导致学生的学习积极性不高。因此，本文从实验内容、实验教学资源及实验教学结果评价等探讨了如何基于OBE理念来实现对学生动手能力及创新意识的培养。

2 实验教学改革措施

2.1 实验教学内容的优化

新工科对于人才培养的新模式体现在课程体系与实践教学体系的紧密结合[3]。因此在进行实验项目设计时，主要与当前研究前沿以及带有海西地域特色的科研课题相结合，从而激发学生的学习兴趣，并在实验的每个环节都体现出OBE的理念，让学生明白为什么做这个实验，怎么做实验，基于环境生物学、环境工程微生物学、环境地学、环境生态监测、环境工程学及环境生态工程等专业理论知识来解决复杂的环境生态问题。《环境生态工程综合实验》是一门实践性课程，人才培养模式必须坚持学生的主体地位，帮助学生夯实专业基础知识和技能的同时，提高创新和工程实践能力[4]。根据实验项目的类型，本课程又分为综合型和设计性等两种类型，通过将科研思维引入课堂，来激发学生学习知识和科学研究的热情，有利于调动学生实验的积极性、主动性，也有利于全面提高学生发现问题与解决问题能力、实践操作能力、组织协调能力。目前开设的实验项目内容如表1所示。

表1 《环境生态工程综合实验》实验项目设置Table 1 Experimental project settings of Comprehensive Experiment on Environmental Ecological Engineering

2.2 实验教学资源整合

在实验场地及学时数不足的情况下，我们主要依托华侨大学化工学院的环境工程专业实验室如水处理工程实验室、大气污染控制实验室等及环境生态工程专业实验室如环境监测、环境化学实验室等开展综合实验室，还可借助学校学院的相关实验平台。同时为了满足工程教育认证中关于四届在校生生均使用面积≥5 m2的要求，将一个班级的学生进行分组实验，从而解决了实验空间不足的问题。同时鼓励学生以团队的形式参加各平台的大学生创新创业大赛和教师科研项目，以此来弥补学时数不足的情况。将实验教学与工程应用、科研相结合，形成产学研相结合的教学模式，能让学生体会到学以致用，在实验项目的操作中加深理论知识的理解，也提高了学生学习理论知识的积极性。

2.3 实验教学结果的多维评价

传统的实验教学评价主要是按预习报告、考勤、上课态度、提问或回答问题、实验操作、实验数据记录及实验数据分析等情况进行评分后权重加成[5]。OBE理念要求教师在每个教学环节中贯彻以结果为导向及持续改性的教育理念，持续改进是课程评价的基础。因此教师需要对学生的整个学习过程进行多维的全面性评价。一是在实验开展前期的评价，通过对学生基础理论成绩的查阅及与班主任的谈话等方式从而对其已经具有的知识、能力、态度等基本状况做出合理的评价。二是在实验开展过程中采用几项指标评价点及时反馈并根据个体差异进行有步骤的矫正，以强化学生的综合能力为目标，而不以区分评价对象的优良程度为目的，这个评价过程更多的是考察学生发现问题及解决问题的能力。三是在每个实验项目结束后对学生学习效果的系统性评价，对其在包括实验原理、实验准备、实验操作及实验结果的全过程总结性评价来查看学生总结问题的能力。通过多维的评价来判断实验课程体系是否达成课程目标，是否合理及需要改进的地方。

2.4 OBE理念在实验教学中的具体应用

以实验项目4《复育红树植物对滩涂土壤理化性质的改善》为例来说明OBE理念在《环境生态工程综合实验》教学改革中的具体应用。红树林对调节热带气候和防止海岸侵蚀起了重要作用，随着对保护滨海湿地重要性的认识日益提高，近年在滨海湿地的生态环境保护中，复育红树林是一种重要的生态修复工程手段。通过本实验的教学可以让学生们了解红树林植物对滩涂土壤的生态效益以及对土壤理化性质的改善机理，掌握土壤理化性质的测定方法，特别是掌握运用凯氏定氮仪测定土壤含氮量的方法。

本课程的实验教学包括实验理论讲授、实践操作和实验报告。考核方式包括过程考核和期末考试。过程考核是实验预习、实验操作和实验报告三部分的综合评定，期末考试基于实验理论讲授、实验原理、实验操作和数据分析讨论等内容进行闭卷笔试。实验开展前对学生进行分组，不同组学生将自行设计红树植物秋茄或桐花树-土壤的理化性质测定的实验组和对照组。通过对不同组学生的实验预习的完成准确性、报告完整性和预习效果设置不同权重进行评分，并对实验设计的合理性进行矫正，如测定土壤氧化还原电位、盐度、pH、土壤营养元素氮含量等土壤理化性质的选择及具体测试方法。实验开展过程中，对每个学生的实验参与情况进行评估，包括课堂出勤、过程参与，以及实验操作过程中的操作技能进行评分。实验过程协调统一，保证每位学生都有动手操作的机会，教师根据学生的不同情况进行必要的指导，学生独立操作完成实验。实验操作评价标准将从完成实验及数据采集两个方面设置权重进行评分。实验报告内容应包括：实验目的；实验原理；实验试剂、仪器设备；实验方法与步骤；实验数据与处理；实验结果与讨论等。指导分析实验结果，比较秋茄或桐花树-土壤和对照无红树植物培养组土壤样品的理化性质特点，并说明使用土壤多参数测定仪以及使用凯氏定氮仪测试土壤氮含量的关键步骤和注意事项。实验报告将从完成准时性、步骤翔实性、数据质量和分析问题等方面设置不同权重后进行评分。最后总成绩的组成=实验预习×10%+实验参与×10%+实验操作×20%+实验报告×30%+操作笔试×30%。通过对考核方式的细化，明确学生个体间的差异，从而能够更好地因材施教，培养学生的思辨能力和科学精神。

最后按照课程目标与毕业要求的对应关系对实验教学目标的达成情况进行评分，不断持续改进教学大纲。通过本课程的理论教学和实验训练，使学生能够掌握环境生态工程综合实验基本实验技能与方法；了解各种技术在目前环境生态工程学研究领域的应用情况；能利用所学的环境生态工程综合实验基础知识及操作技术为进一步的学习和工作实践中解决有关环境生态学领域问题打下实践基础。

3 结 语

本文从环境生态工程综合实验的教学现状出发，找出存在的不足，从实验教学内容、实验资源及实验结果评价等方面，基于OBE，提出将积极、创新的学习理念融入到实验课的各个教学环节中，使学生具有系统全面的专业知识和基本技能同时还有具备创新精神和工程实践能力的同时。提高学生在理论学习和实践中对实验设计、实际操作和结果分析的主动性和创新能力，培养学生自主学习的能力。