基于OBE理念的土壤與環(huán)境分析課程改革

劉慧 張大庚 栗杰 李雙異

摘? 要 針對土壤與環(huán)境分析教學(xué)過程中存在的問題，利用OBE理念在教學(xué)中的引導(dǎo)作用，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段、成績評定方法等方面進行改革。實踐表明，改革不僅保證了土壤與環(huán)境分析教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)提升，而且有助于學(xué)生實踐動手能力、自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)和提高。

關(guān)鍵詞 土壤與環(huán)境分析;OBE;實驗教學(xué);網(wǎng)絡(luò)教學(xué);微課;大型儀器

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）07-0101-02

0 前言

OBE全稱為Outcomes-based Education（基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式），是20世紀 八九十年代美國和澳大利亞的早期基礎(chǔ)教育模式[1]。該教育模式要求以學(xué)生為主體，以預(yù)期成果為導(dǎo)向，采用反向推導(dǎo)方式設(shè)置各專業(yè)課程為滿足目標達成而需要的知識、能力和素質(zhì)要求，并針對培養(yǎng)目標整合優(yōu)化各專業(yè)課程體系和教學(xué)過程[2]。

傳統(tǒng)的土壤與環(huán)境分析將驗證理論知識和掌握實驗技能作為培養(yǎng)目標，忽視學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng);教學(xué)內(nèi)容缺乏綜合性、設(shè)計性實驗項目的設(shè)置，削弱了學(xué)生綜合運用知識能力的培養(yǎng)和提高;教學(xué)過程沿用教師講授、學(xué)生照著做的傳統(tǒng)方式，抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性;成績評定方法和形式單一，不能客觀真實地反映學(xué)生的實驗水平和操作技能。諸多不足，不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和發(fā)展成效的達成。為改變現(xiàn)狀，結(jié)合沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)實際，將OBE理念應(yīng)用于土壤與環(huán)境分析教學(xué)中，在培養(yǎng)目標的確立、教學(xué)方案和內(nèi)容的調(diào)整、教學(xué)方法和手段的優(yōu)化、成績和效果評價體系的改進等方面進行改革。

1 培養(yǎng)目標的確立

土壤與環(huán)境分析是農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)本科生專業(yè)必修課之一，是實驗類課程。基于OBE理念并參照工程認證指標，將土壤與環(huán)境分析培養(yǎng)目標確立為：加強學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的聯(lián)合培養(yǎng)，聚焦學(xué)習(xí)過程和成果產(chǎn)出;達到農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)能夠支撐的畢業(yè)要求[3]，即學(xué)生能運用所學(xué)的理論知識和實驗技能解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境中的實際問題。

2 實驗教學(xué)的改革

重構(gòu)實驗項目? 在培養(yǎng)目標的引導(dǎo)下，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)在原有土壤與環(huán)境分析實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過重構(gòu)實驗項目，將分散的驗證性實驗項目進行重組，整合為以“土壤與環(huán)境質(zhì)量評價”為主線的研究型、設(shè)計型實驗項目。通過實驗項目的重構(gòu)，把原先相互脫節(jié)的實驗內(nèi)容系統(tǒng)有機地聯(lián)系在一起，克服了實驗內(nèi)容劃分過細、知識面過窄的弊端，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[2]。例如：土壤含水量、土壤容重和孔隙度、土壤機械組成的測定整合為土壤物理性質(zhì)的測定;土壤氮、磷、鉀元素含量的測定整合為土壤養(yǎng)分含量的測定;全鹽量、土壤陽離子交換量、土壤重金屬含量測定整合為土壤鹽漬化和毒害的測定。綜合實驗項目之間相互聯(lián)系、相互影響、相互依托，例如：土壤機械組成是造成土壤養(yǎng)分豐缺的主要因素;黏粒含量越多，土壤膠體吸附能力越強，土壤養(yǎng)分越豐富;適宜的土壤物理環(huán)境能夠提供良好的水、氣、熱條件，適宜的化學(xué)環(huán)境能創(chuàng)造適合生長的養(yǎng)分條件[4]。

實驗項目重構(gòu)后，發(fā)揮了實驗項目之間的拓展性、延續(xù)性和應(yīng)用性。學(xué)生通過綜合實驗項目的訓(xùn)練，溝通了專業(yè)課中的理論知識，串聯(lián)了實驗課中的操作技能，驗證了實踐課中的現(xiàn)場經(jīng)驗，完成了一份土壤與環(huán)境質(zhì)量評價報告。該報告不僅包括實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，還包括實驗成果、應(yīng)用前景、社會和經(jīng)濟效益的預(yù)測，以及進一步的研究設(shè)想。綜合性實驗項目也為大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目的開展和畢業(yè)論文設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)[5]。

優(yōu)化教學(xué)方法

1）以學(xué)生為主體。在實驗教學(xué)過程中突出學(xué)生的主體地位，把一些原先由教師完成的任務(wù)嘗試性地在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生完成。把一個班分成若干小組，每個小組5～6名學(xué)生，負責(zé)一個綜合實驗項目的實驗準備工作，如實驗儀器的準備、實驗試劑的準備以及實驗后期的整理。實驗教師先講授藥品配制方法、原則、注意事項等相關(guān)知識，學(xué)生利用課余時間來完成。首先根據(jù)實驗總?cè)藬?shù)來確定儀器配套數(shù)，計算試劑用量，然后完成試劑配制、分裝、貼標簽、儲存等工作。在實驗中還要及時更換和補充實驗儀器、實驗器皿、試劑耗材。有些藥品還需現(xiàn)用現(xiàn)配制，如土壤有機質(zhì)測定中的硫酸亞鐵溶液、土壤磷測定中的鉬銻抗顯色液。另外還包括一些指示劑，如甲基紅-溴甲酚綠、琳啡羅林等一般只有一個月的保質(zhì)期，這就要求學(xué)生根據(jù)上課時間進行協(xié)調(diào)和安排。在實驗過程中如果哪組藥品出現(xiàn)問題，就要追蹤到配制小組，和教師一起討論分析，查找問題出現(xiàn)的原因并及時解決。在這個過程中不僅使學(xué)生意識到藥品配制的重要性、謹慎性，而且深刻體會到每一個實驗項目的有序開展都來之不易，提高學(xué)生對實驗的重視程度，更重要的是提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力[6]。

2）完善評價體系。實驗課程評價是考核學(xué)習(xí)情況、檢驗教學(xué)效果、實現(xiàn)教學(xué)目標的重要手段。土壤與環(huán)境分析的培養(yǎng)目標是讓學(xué)生能夠用所學(xué)知識來解決實際問題，因此應(yīng)以考核綜合能力為主要內(nèi)容[7]。但多年來土壤與環(huán)境分析課程成績均采用總成績=平時（10%）+實驗報告（20%）+期末成績（70%）的考核體系，評價內(nèi)容過于單一，評價功能缺乏激勵，結(jié)果造成學(xué)生不注重實驗過程，對原理、操作知識不熟練，照貓畫虎;實驗課上不積極主動，旁觀者較多;課后不分析總結(jié)，實驗報告雷同現(xiàn)象嚴重;期末臨時突擊，死記硬背就能取得較高的成績。這種考核體系消減了學(xué)生實驗的興趣，抑制了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，教學(xué)效果較差[8]，因此必須進行改革。

改革后的實驗成績由過程管理（60%）和結(jié)果考核（40%）兩部分組成。其中，過程管理包括實驗態(tài)度（5%）、實驗提問（10%）、實驗操作（35%）、實驗習(xí)慣（10%），結(jié)果考核包括實驗報告（10%）、期末考核（30%）。考核內(nèi)容貫穿整個實驗教學(xué)，通過過程評價、實驗報告、期末考試相結(jié)合的方式對學(xué)生的實驗成績進行綜合評價，使實驗課成績更科學(xué)、公正、合理。

3）結(jié)合在線課程。利用多媒體技術(shù)、視頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代教育技術(shù)創(chuàng)新實驗教學(xué)，將傳統(tǒng)的實驗課與網(wǎng)絡(luò)課程、SPOC、微課、虛擬仿真實驗等形式結(jié)合起來[9]。2018年，土壤與環(huán)境分析采用實際操作教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)相結(jié)合的形式。課前，教師在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中提前發(fā)布實驗項目、授課PPT等實驗內(nèi)容，讓學(xué)生進行線上實驗步驟演示和虛擬仿真教學(xué)的預(yù)習(xí)，進而對實驗原理、實驗方法、操作步驟等產(chǎn)生直觀的了解。課中，學(xué)生進行實際動手操作時就熟練得多，不會慌亂，提高實驗準確率，加快實驗進度。課后，教師和學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中對實驗結(jié)果及實驗中出現(xiàn)的問題進行深入討論，有助學(xué)生對知識的消化理解。另外，對有較大危險性的實驗項目，教師會提前告知學(xué)生注意事項，學(xué)生實際動手操作時會額外小心謹慎，起到預(yù)警的作用，減少事故的發(fā)生。利用微課的短小精悍，把重要的知識點和關(guān)鍵步驟靈活生動地演示出來，集中學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力，增強學(xué)生實驗的主動性與趣味性[10]。

4）結(jié)合大型儀器。針對傳統(tǒng)方法耗時長、重復(fù)性差等問題，在有些實驗項目上進行改革，采用傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代大型儀器相結(jié)合的教學(xué)方式，提高實驗教學(xué)質(zhì)量和大型儀器利用率。以土壤磷含量的測定為例，傳統(tǒng)方法采用分光光度計比色法，容易受實驗室環(huán)境和條件的限制。如顯色溫度要控制在25 ℃，顯色前要用活性炭去除浸提劑的顏色，處理不好會影響顯色效果，實驗誤差較大。改革后采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP）直接測定浸提液中的磷含量，避免了實驗室溫度和試劑顏色對實驗結(jié)果的影響，縮短了實驗進程，取得很好的教學(xué)效果。并通過兩種方法測定數(shù)據(jù)的對比分析，探討兩種方法的差異性和優(yōu)缺點，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。傳統(tǒng)實驗方法和大型儀器的結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維，為進入社會和繼續(xù)深造打下良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

綜上，本文探索將OBE理念引入土壤與環(huán)境分析實驗教學(xué)中，以學(xué)生為主體，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過重新確立培養(yǎng)目標，持續(xù)規(guī)范和改進實驗項目與內(nèi)容，持續(xù)改革和創(chuàng)新實驗手段與方法，激發(fā)和調(diào)動學(xué)生開展實驗的主動性、積極性，從而培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、綜合實驗?zāi)芰?、?chuàng)新思維能力?！?/p>

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