基于OBE理念的水污染控制工程课程教学改革初探
2022-12-09张迎明吴朕君
张迎明 ， 吴朕君
(河南工业大学 环境工程学院 ， 河南 郑州 450001)
OBE(Outcome Based Education)理念是工科专业认证的核心理念，包括两方面的思想，第一是强调以学生为中心，面向全体学生，以学生的学习产出为导向，对学生的知识、能力和素质方面进行评价；第二是强调合理的教学评价与质量持续改进，课程要求具备合理的评价措施，对学生的学习成果进行评价，以考核学生学习目的是否达成，并且通过评价结果，对后续的教学和学习过程进行调整和改进。水污染控制工程是环境工程专业核心主干课程之一，由水污染控制工程、水处理技术实验、水污染控制工程课程设计等方面内容组成，为了贯彻OBE教学理念，提高学生学习质量，培养符合本专业毕业要求和培养目标的学生，本课程在教学和学习过程中进行了精心设计，明确课程的学习目标，细化课程的授课措施及评价措施，体现了以学生产出为导向和质量持续改进的思想。
1 明确课程对毕业要求的支撑情况
根据OBE教学理念，在培养方案和课程体系确立过程中，采用反向设计和正向实施的方法，通过教师研讨、毕业生反馈、用人单位反馈和专家论证等多种形式，确定了我校环境工程专业的培养方案和毕业要求。
培养方案和课程体系制定过程见图1。
图1 OBE理念应用于教学过程
在水污染控制工程教学过程设计中，针对毕业要求中解决复杂环境工程问题的专业知识、基本能力和基本素质进行了具体要求，经过课程组老师的研讨，制定了课程的学习目标，课程目标与对应的毕业要求指标点见表1。
表1 水污染控制工程课程目标及对应的毕业要求
2 细化课程的授课措施和评价措施
根据毕业要求中对环境工程专业毕业生的知识、能力和素质的要求，确立本课程的课程目标后，课程的授课和学习方法也采取了多种方式。以学生学习为中心，以学生产出为导向，改进了教学方法，采用案例学习、专题讨论、探究式学习、设计性实验、课程设计等方式，提高学生掌握知识和能力的水平。以第4章活性污泥法为例作具体介绍，首先确定了本章的教学知识目标为掌握活性污泥法的基本概念，活性污泥法的基本工艺流程，活性污泥法工艺的类型，教学能力目标为掌握活性污泥法的设计计算，活性污泥法运行与管理。同时培养学生良好的工程伦理道德，分别对应于毕业要求1、毕业要求3和毕业要求8，将课程目标细化为知识目标和能力目标，同时制定切实有效的达成途径和评价措施，为保障学生学习质量提供有效支撑，细化的学习内容与达成途径、评价措施见表2。
表2 活性污泥法学习内容的达成途径及评价措施
能力目标1是本章的教学重点与难点，为了提高学生学习质量，培养学生解决复杂环境工程问题的能力，通过理论教学，实验与课程设计加强，切实达到学习目标。理论教学过程中通过生活污水处理厂的设计例题，使学生了解污水处理厂生物处理单元的关键参数与计算公式，并通过作业的方式加深学生的学习效果。在水处理实验教学过程中，开始了设计性实验。通过实验装置尺寸确定处理的水量、曝气量、处理水的浓度、配水的浓度等。从实验初始阶段的驯化，到实验装置的稳定运行，从实验运行参数的确定到水质分析、观察微生物、出水达标整个过程中，使学生经历一个完整的启动运行过程，进一步巩固理论课中活性污泥法的基本原理、基本运行参数，进一步掌握参数测定方法和原理，初步了解工程启动运行的基本过程，提高学生工程应用能力。学生分组撰写运行报告，并对运行过程中的问题进行讨论交流，有效地培养学生解决复杂水污染工程问题的思维方式和实践能力。
在课程设计环节，采用活性污泥法处理城市生活污水，每班设置不同的主体工艺类型，每位同学设置不同的处理水量，学生可以根据规范和手册选用可行的计算公式和参数，并对计算结果进行初步的设备选型，加深学生对处理原理和关键参数的理解，提高学生的设计计算能力。同时通过解析实际生活污水处理厂的规模、运行工艺与处理构筑物，让学生了解和熟悉实际污水处理厂的设计程序，以及从原水进水到出水达标排放各处理构筑物之间的关系，加深理论认知的同时，提高学生对课程设计的工程意义的理解。
3 学生学习成果达成评价与持续改进
OBE教学理念要求教学要有合理的评价方式，通过对学生学习成果的合理评价和总结，得到教学过程中存在的问题，并在后序的教学过程中进行持续改进。为了有效评价学生对知识和能力的达成情况，水污染控制工程教学过程中采用多种方式考查学生的达成情况，仍以第4章活性污泥法的教学为例，通过作业、试卷、实验报告、课程设计计算书等，通过每项成果成绩，以10分为满分计算折合得到评价结果，各项知识目标和能力目标结果如表3所示。
由表3的数据平均计算得到每项知识目标与能力目标的结果。
表3 活性污泥法学习内容达成情况
各项知识目标和能力目标1达成预期值，达成情况良好，能力目标2虽然未达到预期值，但目标值仍高于6.0。通过达成情况分析表，可以知道提高能力目标2是今后教学过程中持续改进的重点。教师可以通过研讨的方式提出改进措施，并加以实施。
为了评价试卷考核的合理性，对试题难度、分布情况及成绩情况进行统计分析，试卷容易题占70%，试卷综合题占30%，平均成绩为66.9，稍偏难，但达到预期成绩；考核内容符合大纲要求，题型多样，基本覆盖大纲要求内容；课程成绩偏态值为-0.28，基本符合正态分布，区分度 0.44，区分能力强；效度为 0.39，效度较好。试卷成绩基本合理，不同的样本成绩变化与试卷难度变化较匹配。
4 结束语
水污染控制工程理论课学时有限，在较短时间内让学生熟练掌握污水处理各种原理，要求学生投入大量课外的时间和精力。授课中如果采用研讨式教学方式，对学生自主学习能力要求较高，只有确保学生课前认真预习，同时多阅读相关参考书籍，才能在研讨课上取得较好的效果。因此，确立学生学习主体意识，进一步贯彻OBE教学理念，加强学生学习的自主性和探究性是今后努力的方向。
