基于OBE理念地方高校環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新

李 雁，沈 元，林春綿

（浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，浙江 杭州 310014）

工程教育是培養(yǎng)當(dāng)代卓越工程師的必由之路[1]。目前，隨著工程技術(shù)職業(yè)的全球化要求，工程教育專業(yè)認(rèn)證在國內(nèi)外得到了高度重視?！度A盛頓協(xié)議》是國際工程互認(rèn)中最具國際影響力的工程教育國際認(rèn)證協(xié)議[2]，其注重最終產(chǎn)出的結(jié)果，由此形成了工程教育專業(yè)認(rèn)證的重要理念——產(chǎn)出導(dǎo)向教育（Outcome-Based Education，OBE）。產(chǎn)出導(dǎo)向教育是“以人人都能學(xué)會為前提，以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向而設(shè)計(jì)的”教育模式[3]，教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后取得今后工程技術(shù)職業(yè)的所需。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在本科人才培養(yǎng)過程中占有重要地位，是高等學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的重要環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、實(shí)踐能力、分析及解決問題的能力上起著舉足輕重的作用[4]。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)已越來越受到高校的重視。環(huán)境工程是一門技術(shù)性與實(shí)踐性很強(qiáng)的工科專業(yè)[5]。在環(huán)境工程專業(yè)教學(xué)過程中，相較其他專業(yè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占更重要的地位[6-7]。

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2016年，全國共有400多所本科院校設(shè)有環(huán)境工程專業(yè)，其中只有60多所院校隸屬于“211工程”重點(diǎn)建設(shè)院校，近85%的院校屬于地方本科院校[8]。為培養(yǎng)出適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新型環(huán)境工程人才，應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，基于產(chǎn)出導(dǎo)向教育（OBE）的理念加強(qiáng)環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力為基礎(chǔ)，逐步提高學(xué)生的獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的新型環(huán)保人才[9-12]。

浙江工業(yè)大學(xué)是一所省部共建地方高校，學(xué)校始終堅(jiān)持立足浙江、服務(wù)浙江、面向全國的辦學(xué)宗旨，努力建設(shè)成為浙江省高級人才的培養(yǎng)基地和科學(xué)研究開發(fā)基地。浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)自1992年成立以來，環(huán)境工程專業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，已設(shè)置了環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境毒理學(xué)及儀器分析等專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)設(shè)置了廢氣、廢水、固廢和物理性污染控制工程四門課程集合的專業(yè)實(shí)驗(yàn)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)總學(xué)時(shí)數(shù)累計(jì)近200學(xué)時(shí)。2014年10月，經(jīng)過專家現(xiàn)場考察，浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)通過中國工程教育專業(yè)認(rèn)證。

環(huán)境工程專業(yè)根據(jù)區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，培養(yǎng)適合區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展特征（如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)）和環(huán)境保護(hù)的需求的應(yīng)用型專業(yè)人才。近年來為了適應(yīng)新時(shí)期人才培養(yǎng)的需要，我校環(huán)境工程專業(yè)以專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，以學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采取了一系列改革措施，獲得了較好的教學(xué)效果，學(xué)生的綜合素質(zhì)也得到了不斷提升。

本文在工程教育認(rèn)證的背景下，結(jié)合浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新中的經(jīng)驗(yàn)與體會而作，為各地方高校環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完善和發(fā)展提供參考。

1 地方高校環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題分析

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容有待更新

地方高校一般從環(huán)境工程專業(yè)開辦以后逐漸完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)的廣度，但實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多年沒有變化，有些實(shí)驗(yàn)甚至延續(xù)十多年也不變，根本不能體現(xiàn)環(huán)境工程領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的革新。

在環(huán)境工程專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求中，要求學(xué)生了解本專業(yè)的發(fā)展前沿，具備對環(huán)境工程領(lǐng)域新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備進(jìn)行研發(fā)、設(shè)計(jì)和管理等能力。

但現(xiàn)有的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容沒有隨著環(huán)境工程實(shí)踐發(fā)展而更新，有些實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容已經(jīng)不能體現(xiàn)本專業(yè)最新研究領(lǐng)域的應(yīng)用情況。例如：氮氧化物的吸附實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有氮氧化物主流處理中不再使用吸附的方法。那么當(dāng)學(xué)生進(jìn)入工程實(shí)踐工作時(shí)，自然不能很好地適應(yīng)社會所需，所以只有將專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容跟隨工程實(shí)踐的發(fā)展而更新，才能更好地培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型環(huán)保人才，也更好地實(shí)現(xiàn)工程教育認(rèn)證的產(chǎn)出導(dǎo)向教育（OBE）理念。

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式仍需改進(jìn)

目前，地方高校普遍采用的都是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，教學(xué)方式基本是“注入式”或“填鴨式”，即依靠實(shí)驗(yàn)教師提前調(diào)試好實(shí)驗(yàn)設(shè)備，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器，配好實(shí)驗(yàn)藥品；任課教師在實(shí)驗(yàn)課現(xiàn)場講解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及注意事項(xiàng)；學(xué)生則按照實(shí)驗(yàn)教材上的實(shí)驗(yàn)步驟“照方抓藥式”按部就班逐項(xiàng)做實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)。這種教學(xué)方式只是對學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練，學(xué)生缺乏主動思考和創(chuàng)造性的發(fā)揮。

在環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)要求中，要求學(xué)生具有良好的科學(xué)思維方式、科學(xué)研究方法與基本實(shí)驗(yàn)技能，具備求實(shí)創(chuàng)新的意識和精神。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式學(xué)生只是機(jī)械地抄寫預(yù)習(xí)報(bào)告，操作實(shí)驗(yàn)步驟，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，根本不理解也不思考實(shí)驗(yàn)過程在實(shí)際工程應(yīng)用上的真正意義，也不能與理論課程的相關(guān)內(nèi)容聯(lián)系起來。故只有在改進(jìn)和創(chuàng)新專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，才能讓每個(gè)學(xué)生主動積極地參與到實(shí)驗(yàn)過程中，對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行深入思考，將理論知識聯(lián)系到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，以達(dá)成工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求。

1.3 實(shí)驗(yàn)成績考核機(jī)制不完善

由于地方高校環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器和場地的限制，實(shí)驗(yàn)往往是多名學(xué)生分組操作，在實(shí)驗(yàn)過程中常常會出現(xiàn)個(gè)別學(xué)生根本不動手的現(xiàn)象，而教師在給實(shí)驗(yàn)成績時(shí)依據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄對一組學(xué)生進(jìn)行評定，缺乏實(shí)驗(yàn)過程的評定，實(shí)驗(yàn)成績就不能完全體現(xiàn)每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力和操作技能，從而也使部分認(rèn)真做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生動手積極性不高。

在對專業(yè)實(shí)驗(yàn)畢業(yè)要求達(dá)成度評價(jià)時(shí)，需要基于實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況、操作技能、課堂討論、數(shù)據(jù)處理、研究結(jié)果、報(bào)告撰寫、合作能力、考勤情況各方面統(tǒng)一評價(jià)。

以往實(shí)驗(yàn)成績基本根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告而定，部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果的記錄，對實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作技能等過程基本不重視，實(shí)驗(yàn)原理一概不知，對結(jié)果與討論及課后思考題更只是流于形式，故評價(jià)機(jī)制存在明顯的缺陷。因此，通過完善實(shí)驗(yàn)成績考核制度，來提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體積極性和主動性是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要途徑。

在工程教學(xué)專業(yè)認(rèn)證的背景下，基于OBE理念力爭地方高校環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生的知識和能力更適應(yīng)當(dāng)代社會和地方發(fā)展的需要，具有更強(qiáng)的競爭力，積極開展環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革是十分必要的。

2 地方高校環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革創(chuàng)新之舉

2.1 修訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

隨著當(dāng)代環(huán)保技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)際工程領(lǐng)域的環(huán)保技術(shù)應(yīng)用也在不斷更新進(jìn)步，環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)隨之更新。地方高校應(yīng)著眼于能促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、應(yīng)用于當(dāng)?shù)貙?shí)際工程項(xiàng)目的環(huán)保技術(shù)，以便學(xué)生畢業(yè)后能直接上手處理當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保問題，成為骨干技術(shù)力量。故積極修訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，淘汰早已不適合的實(shí)驗(yàn)，開展新型區(qū)域特色的環(huán)境技術(shù)新實(shí)驗(yàn)，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實(shí)際解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生產(chǎn)出導(dǎo)向的目標(biāo)。

例如，浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)自認(rèn)證后，去除了早已不再使用的活性炭吸附氮氧化物氣體的實(shí)驗(yàn)，增加了活性炭吸附有機(jī)廢氣的實(shí)驗(yàn)。不僅更有利于學(xué)生掌握當(dāng)前的環(huán)保新技術(shù)，更有利于學(xué)生今后工作的實(shí)際應(yīng)用。

2.2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，發(fā)揮學(xué)生主觀能動性

按照工程教育專業(yè)認(rèn)證的最新畢業(yè)要求，明確環(huán)境工程的學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)該具備12種要求，其中包括實(shí)踐動手、創(chuàng)新等能力?！疤铠喪健钡膶?shí)驗(yàn)教學(xué)方式已經(jīng)不再適應(yīng)當(dāng)代教育的發(fā)展了，應(yīng)積極創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，采用開放式的教學(xué)方式。即：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，給學(xué)生提供一個(gè)開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生自行安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；師生及學(xué)生之間可以對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行充分的交流，真正做到以學(xué)生為主，自主實(shí)驗(yàn)，老師起輔導(dǎo)和監(jiān)督管理的作用，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中掌握實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。

地方高校由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和場地的原因很難做到所有的實(shí)驗(yàn)都采用自主式的實(shí)驗(yàn)方式，可以將原先的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造，將個(gè)別實(shí)驗(yàn)推行自主實(shí)驗(yàn)的方式，增加學(xué)生的主觀能動性。例如：浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生在污水處理生化大實(shí)驗(yàn)：有機(jī)廢水的好氧生化處理——接觸氧化、氧化溝、SBR工藝實(shí)驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)了自行分組選擇實(shí)驗(yàn)的工藝；在另一實(shí)驗(yàn)已學(xué)會COD和BOD測試的前提下，從設(shè)備的調(diào)試，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，微生物的培養(yǎng)馴化，實(shí)驗(yàn)試劑的配置都由學(xué)生自己動手，不再采用老式的只按實(shí)驗(yàn)步驟做實(shí)驗(yàn)的方式，讓學(xué)生鍛煉了組織能力、動手能力和獨(dú)立思考的能力，真正體現(xiàn)了學(xué)生為主的產(chǎn)出導(dǎo)向教育（OBE）理念。

2.3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核方式，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課成績往往只看重實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量，對實(shí)驗(yàn)過程中的操作技能沒有體現(xiàn)，甚至?xí)霈F(xiàn)沒來做過實(shí)驗(yàn)，交了實(shí)驗(yàn)報(bào)告也有得分的現(xiàn)象存在，導(dǎo)致很多學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的積極性很低，實(shí)驗(yàn)課上也是能混就混，只要把實(shí)驗(yàn)報(bào)告做好就行，也失去了一次很好鍛煉自己各方面能力的機(jī)會。采用細(xì)分各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，使實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容細(xì)化，強(qiáng)化過程考核，不失為是一種很好的方式。

浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程在專業(yè)認(rèn)證后改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)考核方式，將預(yù)習(xí)、到勤、實(shí)驗(yàn)過程的操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫與數(shù)據(jù)處理及課堂中老師布置的思考題按權(quán)重比例進(jìn)行了分配，將預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)過程的操作當(dāng)場批改打分，迫使學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)，積極動手，帶著問題做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中尋找答案，增強(qiáng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的興趣。在思考題的回答中，讓學(xué)生主動查閱文獻(xiàn)，拓展知識面。

2.4 增加現(xiàn)代化仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，拓展科研新課題納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)

當(dāng)前環(huán)境污染形勢比較嚴(yán)峻，我國高校環(huán)境專業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇[13]。由于地方高校實(shí)驗(yàn)場地和條件的限值，一些需要反復(fù)訓(xùn)練型的實(shí)驗(yàn)或是一些工藝復(fù)雜、占地大、耗時(shí)長、高風(fēng)險(xiǎn)或污染型實(shí)驗(yàn)，很難在課堂上實(shí)現(xiàn)。因此增加虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不僅能很好地解決實(shí)際實(shí)驗(yàn)場地和條件的問題，避免實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，更可以讓學(xué)生反復(fù)實(shí)驗(yàn)，熟悉實(shí)驗(yàn)過程，理解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)現(xiàn)持續(xù)的學(xué)習(xí)。

科研課題是最新環(huán)保技術(shù)的載體，將科研新課題納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅有利于實(shí)驗(yàn)的重復(fù)試驗(yàn)，也更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更好地了解環(huán)境專業(yè)的發(fā)展前沿，拓展學(xué)生的技術(shù)眼界，完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，為今后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。

浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)自2013年起，借助浙江省支持地方高校專項(xiàng)資金項(xiàng)目，購買了部分虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，包括典型污水處理廠AAO工藝認(rèn)識實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)仿真軟件，水處理仿真實(shí)訓(xùn)軟件（AB工藝、氣浮工藝、氧化溝工藝、生物接觸氧化工藝、反滲透工藝、SBR工藝、UASB工藝、生物接觸氧化法工藝、傳統(tǒng)活性污泥工藝），化工廠尾氣催化燃燒工藝仿真軟件，化工廠廢棄物熱力氧化焚燒工藝仿真軟件，垃圾焚燒處理廠廢氣處理操作實(shí)習(xí)仿真軟件，生活垃圾堆肥工藝操作實(shí)習(xí)仿真軟件。通過這些軟件的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生更好地掌握一些無法在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，更貼近實(shí)習(xí)的工程。后期構(gòu)想能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，實(shí)現(xiàn)個(gè)別如COD測定等環(huán)境工程領(lǐng)域經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。

專業(yè)實(shí)驗(yàn)增加了生物質(zhì)產(chǎn)沼氣的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以自己設(shè)計(jì)生物質(zhì)產(chǎn)沼氣的條件 （包括溫度，添加的生物質(zhì)種類等），得出不同條件下產(chǎn)氣情況，并分析其產(chǎn)生氣體的成分；根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件的不同、產(chǎn)生物質(zhì)及量的不同，得出最佳的實(shí)驗(yàn)條件。這種小型的綜合性實(shí)驗(yàn)更有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題和創(chuàng)新性的能力。

3 結(jié)語

通過對環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新：修訂實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式；發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核方式；提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性；增加現(xiàn)代化仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，拓展科研新課題納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)等一系列的探索與實(shí)踐，一切基于學(xué)生的產(chǎn)出導(dǎo)向教育（OBE），使學(xué)生能夠全面達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，實(shí)現(xiàn)地方高校培養(yǎng)合格環(huán)保工程師的目標(biāo)。