基于工程教育专业认证理念的“环境化学”课程教学改革

    魏金枝 孙晓君 姜俊艳

    

    摘? ?要：文章基于OBE理念，结合环境化学课程特点，从教学内容、教学环节、教学方法及考核评价体系等方面提出了环境化学教学改革的路径。即关注课程目标与培养目标的相互关联，构建持续改进的课程体系，生成知识、能力与素质一体化课程，转变课程评价的目标与形式，从而有利于提高工程人才培养的质量。

    关键词：环境化学;教学改革;工程教育;专业认证

    中图分类号：G642.0? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? 文章编号：1002-4107（2019）12-0026-02

    工程教育专业认证工作在我国开展已十年有余，工程教育专业认证秉持成果导向（OBE）、以学生为中心

    （SC）及持续改进（CQI）的理念评价高校的工程教育人才培养体系，促进专业培养的人才更好地服务于社会和行业。各高校纷纷开展工程教育专业的改革和创新，以此为指导促进工程教育质量的全面提升[1]。哈尔滨理工大学环境工程专业的特色是以化学为依托，对污染环境的三废进行防控和治理。“环境化学”作为环境工程专业核心课，主要阐述污染物在大气圈、水圈、岩石—土圈及生物圈层环境介质中迁移转化所涉及的污染化学问题及其效应，为环境污染治理奠定理论基础。在哈尔滨理工大学环境工程专业进行专业认证的过程中，专业教师将认证的理念融入到课程的教学过程中已成为常态，不断去探索如何贯彻以学生为中心的教育理念，如何实施成果导向的教育取向，如何实现持续改进的质量提升，从而不断地对课程的教学内容、教学环节、教方法学及考核评价体系等进行改革，以期支撑对毕业要求能力的培养，最终达成专业的培养目标。

    一、关注课程目标与培养目标的相互关联

    专业培养目标为专业教育产出（或称教育成果），毕业要求为毕业生的学习产出（或称学习成果），课程（包括所有教学环节）是专业教育的基本载体，专业教育目标的达成，主要是靠课程教学目标的达成而实现的[2]。课程体系按照成果导向的理念要进行反向设计，即课程设计从顶峰成果（培养目标）入手，结合毕业要求，确定课程具体的教学目标。

    在工程教育专业认证的背景下，哈尔滨理工大学环境工程专业结合本专业人才培养定位，充分考虑社会经济发展对专业人才的需求制定了本专业的培养目标：培养符合国家、区域经济社会发展需要和适应行业科学与技术进步，具有良好的思想品德、人文素养、职业道德和可持续发展理念，专业基础扎实、创新与实践能力强，具备承担环境工程项目、解决复杂环境工程问题及持续学习能力的应用型人才。为实现本专业培养目标，结合专业特点将毕业要求具体化，基于“环境化学”课程特點对毕业要求中的“工程知识”和“问题分析”等能力的达成具有支撑，最终确定“环境化学”课程的教学目标：课程目标1是能够理解污染物迁移转化规律的基本概念、基本原理，用于识别环境污染;课程目标2是能够依据污染物的迁移转化规律，分析并阐述各圈层中典型污染现象的形成原因和机理，设计污染物迁移转化规律的实验方案。培养学生分析和表达复杂环境工程问题的能力。

    其中课程目标1注重夯实基础，课程目标2注重培养学生分析能力和表达能力。为此在教学大纲的制定过程中围绕这两个课程目标，确定教学内容及教学环节。

    二、突出教学内容及环节的持续改进

    “环境化学”课程主要讲授污染物在大气圈、水圈、岩石—土圈及生物圈层环境介质中迁移转化所涉及的污染化学问题及其效应。通过本课程的学习，能够培养学生将所学原理和方法用于识别、分析环境工程问题的能力，为环境污染治理奠定理论基础。为了进一步夯实基础知识，本专业在2015版培养方案修订中，将 “环境化学”课程的理论学时由原来的32学时调整为40学时;为了培养学生分析问题、表达问题能力，设置“化学与环境”学年论文的撰写环节。具体教学内容在教学大纲的修订中进行完善，以支撑对课程目标的达成。

    通过学习污染物在大气、水体、土壤及生物体内迁移转化规律的基本概念、基本原理，使学生获得识别环境污染问题必要的知识和方法。教学过程中以启发式教学方法为主，穿插案例教学方法。教学内容与授课方式可支撑课程目标1。

    通过学习污染物在大气中的迁移转化规律，分析光化学烟雾、硫酸烟雾、酸雨、臭氧层破坏、雾霾等污染现象的形成原因和机理;学习污染物在水体的迁移转化规律，分析水体中金属存在的形态、有机污染物的分布;学习污染物在土壤中的迁移转化规律，分析土壤的污染与防治问题;学习污染物在生物体内的转运与转化规律，分析污染物的生物处理机理，培养学生分析问题解决问题的能力。教学过程中启发式教学方法与案例教学方法相结合，并设置大作业环节进行学以致用，教学内容与授课方式可支撑课程目标2。

    通过对学生知识水平、能力和素质的考核进行达成度的评价，未达成则对教学内容和教学方法进行持续改进。此外，环境化学是一个年轻的学科，其内涵和外延都随着人类对环境认知的加深而不断变化[3]。因此，在教学过程中，紧跟行业发展动态和学科发展前沿，及时更新教学内容。

    三、以学生为中心实施教学活动

    工程教育专业认证的三大核心理念之一是以学生为中心，在整个教学活动中，向学生传授相关知识的同时，更注重学生能力的培养，包括学习能力、表达能力和分析问题解决问题的能力等。终身学习的能力也是专业认证标准中毕业要求的能力之一，每门课程有机会、有责任培养学生的学习能力。环境化学的研究内容涉及了大气、水体、土壤、生物等各圈层的各种污染物的迁移转化规律，内容纷杂，因此在教学过程中致力于培养学生剖析各知识点间的相关性、构建知识框架的能力。将碎片化的知识系统化，有利于学生对知识的提取和利用[4]。以对流层大气中污染物转化部分的内容为例，这部分内容中涉及8个标题，在向学生讲清知识点的同时，引导学生找出8个标题的内在联系，建立了如图1所示的知识系统框架，在后续内容的学习中鼓励学生自己建立知识框架，有利于学生驾驭知识，培养了学习能力。

    在学习污染物在各圈层迁移转化规律基础上，为了培养学生综合运用知识解决环境污染实际问题的能力，设置大作业环节。要求学生依据基础化学的原理，选择合理的实验手段，设计污染物在大气、水体、土壤中转化的实验方案，加深对污染物迁移转化基本规律的理解和应用。

    在完成“环境化学”课程的理论教学任务之后，设置学年论文环节，主要针对环境化学基础理论知识在水污染治理、大气污染治理和固体废弃物处置等研究领域的应用现状进行综述，并对未来环境与化学学科的关系进行展望。教师设置多个待写论文题目或者学生可针对感兴趣内容自行选题，做到每位学生一个题目。在论文中要有学生自己对环境与化学关系的独到见解。通过撰写论文，培养学生检索文献、分析文献的能力，规范撰写论文的能力及语言表达能力。

    图1? 知识系统框架图

    四、改变课程评价形式与目标

    在 OBE 模式中，评价并不只是考查学生对书本知识的掌握，还要在评价中关注对学生能力与素质的考查。在“环境化学”课程教学过程中为了检验学生是否达到了课程目标的要求，通过对过程考核和期末考核进行评价，过程考核包括课堂表现（包括学生记笔记情况、课堂讨论、回答问题和出勤等方面）、平时作业和大作业三部分，分别占总成绩的10%，期末成绩占70%，且均有明确合理的评分标准。通过课堂表现、作业、期末考试考察学生对基本概念、基本原理的理解程度，可用以评价课程目标1的达成情况;通過课堂表现、作业、大作业、期末考试考察学生对基本原理的理解及运用能力，可用以评价课程目标2的达成情况，并根据达成度找出教与学的短板进行持续改进。

    在对课程目标达成情况进行评价的同时，对学生个体的达成分布也进行分析，精准找出学习困难学生的个体及问题所在，有的放矢进行帮扶，努力实现全体学生都能达成的工程认证目标。

    参考文献：

    [1]卢晶.专业认证视角下的工程教育改革问题研究[J].黑龙江? ? 教育：高教研究与评估，2018，（2）.

    [2]李志义.对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之二：? ? 我们应该防止和摒弃什么[J].中国大学教学，2017，（1）.

    [3]王玉如，吉铮.基于MOOCs模式的环境化学课程多样化? ? 教学模式改革与实践[J].高等理科教育，2017，（1）.

    [4]赵炬明.聚焦设计：实践与方法（上）——美国“以学生为? ? 中心”的本科教学改革研究之三[J].高等工程教育研究，? ? 2018，（2）.

    收稿日期：2019-04-16

    作者简介：魏金枝（1966—），女，黑龙江饶河人，哈尔滨理工大学化学与环境工程学院教授，博士，主要从事环境化学、

    环境监测研究。

    基金项目：哈尔滨理工大学教育教学研究项目“OBE理念下环境化学课程教学模式的持续改进”（320160013）;黑龙江省

    高等教育教学改革研究项目“基于OBE 理念的‘四位一体环境监课程体系的持续改进”（SJGY20180210）