基于OBE 理念和創(chuàng)新能力提升的環(huán)境化學(xué)類課程改革與探討

周貴忠

（青島科技大學(xué) 山東 青島 266042）

隨著我國工程教育專業(yè)認證的逐步開展，成果導(dǎo)向型教育（OBE）教學(xué)理念也已經(jīng)越來越多地被國內(nèi)高校教育者所熟知和認同，許多大學(xué)本科教育已經(jīng)開始推行OBE教學(xué)理念，并且在教育教學(xué)方面起到積極作用[1]。OBE 教育理念涉及整個教學(xué)流程的方方面面，從課程的設(shè)計到最終的考核。教育管理者迫切需要對OBE 的推進實施進行統(tǒng)一的規(guī)劃和管理，并對推行的結(jié)果進行量化的反饋[2]。另外，國務(wù)院印發(fā)的《深化新時代教育評價改革總體方案》是中華人民共和國成立以來第一個關(guān)于教育評價系統(tǒng)性改革的文件，該文件中對大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力提出更高要求：高等學(xué)校人才培養(yǎng)過程中，學(xué)生品德和能力應(yīng)該列在首要地位[3]。

環(huán)境化學(xué)類課程是環(huán)境類專業(yè)培養(yǎng)過程中的專業(yè)支撐課，如“環(huán)境化學(xué)”“環(huán)境污染化學(xué)”“有機污染化學(xué)”“大氣氣溶膠污染化學(xué)”“污染控制化學(xué)”“水污染控制工程”等，提高培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力是此類課程的重要目標之一。把化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與環(huán)境學(xué)科素養(yǎng)有機結(jié)合，通過教學(xué)設(shè)計、結(jié)合OBE 教學(xué)理念，形成基于產(chǎn)出導(dǎo)向的教學(xué)改革，是本文闡述的重點[4]。

通過化學(xué)微觀世界與環(huán)境宏觀世界進行聯(lián)系，研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制，要求學(xué)生具有扎實的化學(xué)功底又要具有環(huán)境素養(yǎng)。同時，環(huán)境化學(xué)類課程是一類實驗操作能力較強的課程，設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，通過過程性考核，證明學(xué)生能力的達成[5]。環(huán)境化學(xué)類課程應(yīng)該達到的知識能力目標可以用化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和環(huán)境素養(yǎng)的對應(yīng)關(guān)系表示：

①宏觀辨識與微觀探析——環(huán)境認知：對自然規(guī)律、環(huán)境法律、標準的認識；②變化觀念與平衡思想——環(huán)境情感：環(huán)境的關(guān)注、對環(huán)境的態(tài)度、對環(huán)境的責(zé)任感；③ 證據(jù)推理與模型認知——環(huán)境行為：愛護環(huán)境的自覺性、習(xí)慣性；④科學(xué)探究與創(chuàng)新意識——環(huán)境技能：發(fā)現(xiàn)和分析環(huán)境的能力，解決環(huán)境問題的能力；⑤科學(xué)精神與社會責(zé)任——環(huán)境倫理：環(huán)境與人類的經(jīng)濟行為，環(huán)境與人類生存。

基于以上觀點，提出以下環(huán)境化學(xué)類課程的改革思路。

1 環(huán)境化學(xué)類課程學(xué)習(xí)模式的改進

對于高校大學(xué)生而言，知識、素質(zhì)、能力是學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)該具備的素質(zhì)，但踏入社會，所需具備的素質(zhì)的最終目的是應(yīng)用知識、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)造社會價值，培養(yǎng)過程落腳點還是一種能力的達成。宏觀環(huán)境與微觀世界的聯(lián)系，通過認知、辨析和求證。環(huán)境化學(xué)類課程是一類鍛煉學(xué)生能力達成的專業(yè)課，能夠通過學(xué)習(xí)污染物在各大圈層中的化學(xué)存在與變化過程，弄清楚機理，可以從分子層面上解釋環(huán)境污染現(xiàn)象，具備環(huán)境問題解決的必需的素質(zhì)，就可以在面對環(huán)境復(fù)雜問題時，把已有的知識轉(zhuǎn)化為解決問題的能力，并在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新與發(fā)展。

環(huán)境化學(xué)類課程需要具備哪些知識，又培養(yǎng)學(xué)生哪些素質(zhì)能力呢？

環(huán)境化學(xué)類課程側(cè)重于化學(xué)污染物在各大圈層的存在、遷移、轉(zhuǎn)化、循環(huán)、形態(tài)分布等知識的積累：①化學(xué)污染物遷移與轉(zhuǎn)化：遷移過程有來源、分布、擴散、循環(huán)等過程，轉(zhuǎn)化過程包括反應(yīng)、形態(tài)、歸宿等過程；②化學(xué)污染物的循環(huán)過程：例如碳、氧、氮、硫、磷和各種金屬元素等，均以變化的形態(tài)和多種化學(xué)反應(yīng)形成復(fù)雜的循環(huán)體系；③化學(xué)污染物分布和形態(tài)：不同化學(xué)污染物在各大圈層中分布不同，形態(tài)各異。其在環(huán)境全程中化學(xué)行為不同，而且污染效應(yīng)表現(xiàn)差異很大。在形態(tài)方面，化學(xué)污染物的結(jié)合態(tài)、價態(tài)、結(jié)構(gòu)態(tài)、化合態(tài)等各不相同。④在環(huán)境中化學(xué)污染物轉(zhuǎn)化機理：在流動介質(zhì)中，如水、大氣等環(huán)境介質(zhì)中，化學(xué)污染物的會受到溫度、壓力、PH、氧氣、生物介質(zhì)等作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)化效應(yīng)，并且難免受流體各種狀態(tài)的影響。

通過學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)類課程，提高學(xué)生生態(tài)環(huán)保意識，使學(xué)生具備可持續(xù)發(fā)展的人文素質(zhì)，為解決工程復(fù)雜問題做準備。掌握化學(xué)污染物在各圈層中轉(zhuǎn)化機理，理解其化學(xué)反應(yīng)過程。環(huán)境介質(zhì)中的影響因素眾多且容易發(fā)生變化，僅僅通過一般化學(xué)機理規(guī)律難以發(fā)現(xiàn)其反應(yīng)的全過程，在環(huán)境污染化學(xué)發(fā)展過程中，針對這種情況，通過學(xué)科交叉，相繼提出和研究了許多前沿課題。這些知識、素質(zhì)和能力的獲取，需要進行改革創(chuàng)新，以產(chǎn)出為導(dǎo)向。

貫徹OBE 理念，環(huán)境化學(xué)類課程課程建設(shè)內(nèi)容包括：

①通過教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變，進行教學(xué)方法改革，處理好課堂內(nèi)外的關(guān)系。環(huán)境化學(xué)類課程是理論與實踐相結(jié)合的課程，下功夫探究研究型教育教學(xué)模式，將課堂灌輸知識變成啟發(fā)探究式課堂，將引導(dǎo)學(xué)生多思多悟多實踐，打破時空限制，將知識性教學(xué)通過課堂改革，教學(xué)內(nèi)容延伸到教育全過程，真正做到以“學(xué)生”為中心。以靈活多變的考試系統(tǒng)或?qū)嶒炂脚_為主，考察學(xué)生的創(chuàng)新能力。

②改進環(huán)境化學(xué)類課程教學(xué)模式，吸引學(xué)生、誘導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)?；瘜W(xué)過程有趣生動，實驗多樣，以“吊胃口”式講課吸引學(xué)生注意力，寓教于樂，更好的導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合化學(xué)知識介紹“酸甜苦辣咸”的化學(xué)本質(zhì)、應(yīng)該怎么吃、對身體多么有益，使學(xué)生垂涎三尺，主動去想，大膽去做。教學(xué)方式方法靈活多樣、緊跟潮流，需要認真研究。

③創(chuàng)新評教模式，以產(chǎn)出為導(dǎo)向評價教學(xué)過程。傳統(tǒng)以教論教的模式已經(jīng)不適應(yīng)時代要求，OBE理念已經(jīng)深入人心。換言之，環(huán)境化學(xué)類課程老師教的好不好，要通過學(xué)生最終達成了什么能力來評價，環(huán)境化學(xué)類課程在綜合環(huán)境倫理、科學(xué)精神等因素的基礎(chǔ)上建立教學(xué)評價模型。

2 環(huán)境化學(xué)類課程重視創(chuàng)新實踐能力提升

環(huán)境化學(xué)類課程是一類實驗實踐比較強的課程，除了具備扎實的環(huán)境、化學(xué)類基礎(chǔ)知識，需要大量的實驗、實踐鞏固和拓展學(xué)生的應(yīng)用能力。

環(huán)境化學(xué)類實驗課是鍛煉學(xué)生動手能力的基本環(huán)節(jié)，其目的是加深學(xué)生對存在的環(huán)境污染物遷移轉(zhuǎn)化、介質(zhì)中的分配行為和在環(huán)境總氧化降解等基本理論和方法的認識；使學(xué)生掌握環(huán)境中樣品化學(xué)分析前處理的方法和操作技能；培養(yǎng)學(xué)生使用各種主要光譜類、色譜類儀器分析處置環(huán)境樣品的能力；再就是培養(yǎng)學(xué)生對給定命題的實驗設(shè)計、實驗預(yù)備、結(jié)果討論、問題分析、團隊協(xié)作等研究的綜合素質(zhì)。

環(huán)境化學(xué)類課程相關(guān)的實踐形式還多，其中實習(xí)是重要的方式之一。例如調(diào)查研究區(qū)域水、大氣、土壤環(huán)境污染現(xiàn)狀，收集相關(guān)資料。采集水、大氣、土壤環(huán)境樣品并進行分析，并運用環(huán)境化學(xué)類知識解釋各種污染現(xiàn)象，提出解決方案，最終形成環(huán)境污染實習(xí)報告。

但是以上實踐方式效果不夠顯著。創(chuàng)新實踐能力要靠在人才培養(yǎng)過程中設(shè)置合理的鍛煉環(huán)節(jié)，如環(huán)境化學(xué)類課程結(jié)合實驗項目訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐等環(huán)節(jié)的設(shè)置培養(yǎng)大學(xué)生實踐能力。具體創(chuàng)新做法包括：

①增加設(shè)計性、綜合性實驗項目。設(shè)計實驗時從微觀粒子水平上，多角度探究宏觀環(huán)境現(xiàn)象及變化的機制、防治途徑。總結(jié)報告時，運用環(huán)境、化學(xué)等相關(guān)專業(yè)知識，描述化學(xué)污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化等復(fù)雜問題，從分子、原子、離子微觀環(huán)境表達污染產(chǎn)生機理及相關(guān)模型及求解。

② 鼓勵學(xué)生參加大學(xué)生賽事活動拓展專業(yè)知識。針對有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的濃度水平和形態(tài)，潛在有害物質(zhì)的來源、它們在個別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為開展創(chuàng)新實踐研究，探索有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑，并在各類賽事中展示研究成果。

③結(jié)合實際環(huán)境問題熱點開展創(chuàng)新實踐。運用環(huán)境化學(xué)知識，針對各圈層污染物的不同特點，借助各種資料及手段分析環(huán)境問題的關(guān)鍵參數(shù)，并獲得有效結(jié)論。運用環(huán)境工程學(xué)科基本原理對復(fù)雜環(huán)境工程問題進行評估，合理表達復(fù)雜環(huán)境工程問題。

3 環(huán)境化學(xué)類課程考核評價模式創(chuàng)新

基于環(huán)境化學(xué)類課程的特點，通過改革各項教育教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生針對復(fù)雜環(huán)境問題，多自己動手動腦操作和實踐，變被動教師課堂教學(xué)模式為學(xué)生主動學(xué)習(xí)模式，打破課上和課下、線上和線下的界限，促進學(xué)生課上思考、課下自學(xué)，主動學(xué)習(xí)掌握各種技能。通過改革各項教育教學(xué)環(huán)節(jié)，“重過程—多元化—考能力”，與工程教育專業(yè)認證實質(zhì)等效，實現(xiàn)培養(yǎng)的環(huán)境類人才與國際接軌。許多教育家和學(xué)者，針對“公平和高質(zhì)量”提出了一系列改革措施，但高等教育改革不可能一蹴而就，還要繼續(xù)深入。

在考核過程中，重視知識的考察而缺乏應(yīng)用能力的儲備，一考定終身的現(xiàn)象仍然存在，而過程性評價比例不足。因此，在環(huán)境化學(xué)類課程考核過程中，結(jié)合課程目標，除了工程知識外，特別注重問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具等能力的考核。

環(huán)境化學(xué)類課程考核評價模式幾個特點：

①結(jié)合虛擬現(xiàn)實等建設(shè)考試平臺。與傳統(tǒng)教育相比，OBE 模式可以衡量學(xué)生具有的能力。環(huán)境化學(xué)類課程在建設(shè)考試平臺時，應(yīng)該與結(jié)虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實、數(shù)字多媒體等技術(shù)手段，結(jié)合實際教學(xué)情況搭建考試平臺。在確認學(xué)生培養(yǎng)目標及學(xué)生的核心能力的基礎(chǔ)上，設(shè)計考試系統(tǒng)及OBE應(yīng)用流程，搭建OBE教學(xué)評價模型并嵌入考試系統(tǒng)中。

②教學(xué)資源庫、試題庫建設(shè)。環(huán)境問題存在復(fù)雜性，解決環(huán)境問題的方式也不一定是唯一的，因此傳統(tǒng)意義上的標準答案式考試已不適合環(huán)境化學(xué)類課程。OBE 模式考核的是學(xué)生的能力達成情況，原來標準答案模式的考試應(yīng)不再使用，體現(xiàn)能力達成的非標準答案成為主流。高質(zhì)量的試題是考試成功的關(guān)鍵要素，建設(shè)基于OBE 理念進行教學(xué)資源庫、試題建設(shè)是考核評價重要環(huán)節(jié)。

③注重創(chuàng)新能力考核。創(chuàng)新始終是解決復(fù)雜環(huán)境問題的主要出路。基于創(chuàng)新能力評價不同內(nèi)容，設(shè)定特定場景，提供獨立的基于OBE 的組卷模式，考察不同對象應(yīng)具有的創(chuàng)新能力。在崇尚品德、提高專業(yè)素質(zhì)能力的基礎(chǔ)上，有效提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，并通過合理評價機制考察其能力達成情況，形成了一套環(huán)境化學(xué)類課程課程建設(shè)方案。題庫建設(shè)完成后，在考試系統(tǒng)內(nèi)排考進行正式考試，考試完成后輸出OBE 終結(jié)性教學(xué)評價結(jié)果。

4 結(jié)論

OBE 理念與我國長期以來形成的教育理念差別巨大，尤其在教與學(xué)方面。在考核過程中，重視能力提升。實踐是鍛煉工程人才不可或缺的教育手段，工科專業(yè)特別重視對學(xué)生科技創(chuàng)新能力和工程實踐能力的培養(yǎng)。環(huán)境化學(xué)類課程基于其學(xué)科交叉特色，其對人才培養(yǎng)過程中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和環(huán)境素養(yǎng)均有較高要求，結(jié)合OBE 教育理念，本文從學(xué)習(xí)觀念和模式改進、創(chuàng)新實踐能力提升、考核評價模式創(chuàng)新三個方面闡述環(huán)境化學(xué)類課程改革的必要性。