陳春麗 王毛蘭 曾慧卿 曾艷 朱衷榜

摘要：在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，針對(duì)環(huán)境儀器分析課程學(xué)生反映學(xué)習(xí)難、學(xué)習(xí)積極性普遍不高的問題，加強(qiáng)環(huán)境儀器分析作為環(huán)境工程專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的銜接性教育，構(gòu)建“以學(xué)生為中心，以工程項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng)”的環(huán)境儀器分析課程混合式教學(xué)模式，通過結(jié)合環(huán)境工程項(xiàng)目焦點(diǎn)，采取多元化的教學(xué)模式，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，把環(huán)境儀器分析的知識(shí)應(yīng)用到污水處理工程、大氣污染治理工程及固體廢物處理與處置工程項(xiàng)目的實(shí)際中，讓學(xué)生從被動(dòng)聽教師授課轉(zhuǎn)為主動(dòng)性獨(dú)立學(xué)習(xí)的同時(shí)，又能以培養(yǎng)出更能滿足社會(huì)需求的環(huán)境工程專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：以學(xué)生為中心;工程項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng);儀器分析;環(huán)境工程

中圖分類號(hào)：G642 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：

Discussion on the Teaching of Environmental Instrument Analysis Course by Engineering Project Driven Tasks

CHEN Chunli WANG Maolan ZENG Huiqing ZENG Yan ZHU Zhongbang

（School of Resources， Environment and Chemical Engineering， Nanchang University， Nanchang， Jiangxi Provence， 330047， China）

Abstract：Under the background of engineering education professional certification， in order to alleviate the problems of environmental instrument analysis courses that students have reported difficulty in learning and generally low enthusiasm for learning， and strengthen the education of environmental instrument analysis as a cohesive? between the basic and professional courses in the major of environmental engineering， a "student-centered and the engineering project task-driven" environmental instrument analysis course hybrid teaching mode was build. The knowledge of instrumental analysis of environment was applied to the reality of sewage treatment engineering， air pollution control engineering， and solid waste treatment and disposal engineering projects by combining the focus of environmental engineering projects， and adopting a diversified teaching mode. Under the guidance of the teacher， through the teacher-student interaction and student-student interaction， the learning method of the students was changed from passively listening to teachers’ lectures to active and independent learning. Meanwhile， more professional Environmental engineers were cultivated which were satisfying and required by the society.

Keywords：Student-centered; Project-driven task;Instrument analysis;Environmental engineering

《環(huán)境儀器分析》是環(huán)境工程專業(yè)的一門實(shí)踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課[1-2]，涉及本專業(yè)相關(guān)的污水廢水污染現(xiàn)狀與排放、大氣污染現(xiàn)狀與廢氣排放、固體廢物處理與處置過程中污染物排放、除塵與凈化系統(tǒng)等工程過程都涉及環(huán)境儀器分析，是后續(xù)核心專業(yè)課程的基礎(chǔ)課之一。該課程教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生理解、掌握各類現(xiàn)代儀器分析方法的基本組成和工作原理;掌握各類儀器分析的定性、定量方法;能夠運(yùn)用現(xiàn)代分析檢測(cè)儀器進(jìn)行分析，并根據(jù)復(fù)雜工程項(xiàng)目的需要進(jìn)行儀器和方法的選擇，輔助解決復(fù)雜工程問題。

日前，眾多學(xué)者分別基于成果導(dǎo)向理念（OBE）[3]、“線上+線下”混合式教學(xué)[4]等教學(xué)理念，以學(xué)生為中心[4-5]多方面多方法進(jìn)行教學(xué)探討。把SPOC（Small Private Online Course）這種新興教學(xué)模式融入傳統(tǒng)教學(xué)模式中變成了混合式教學(xué)模式的重要方式之一。結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)來提高課堂效果，開展“線上+線下”混合教學(xué)，在《環(huán)境儀器分析》授課中值得嘗試和探索。

1傳統(tǒng)模式下《環(huán)境儀器分析》課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

作為環(huán)境工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)過程中，《環(huán)境儀器分析》在儀器的方法原理中涉及很多大學(xué)物理、有機(jī)化學(xué)和無機(jī)化學(xué)等知識(shí)，常被學(xué)生反映枯燥、難學(xué)難記，學(xué)習(xí)的積極性普遍不高。如何使得該課程的教學(xué)即能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生既掌握現(xiàn)代儀器分析方法原理等知識(shí)，又有把儀器方法原理運(yùn)用于水污染控制工程、大氣污染控制工程、噪聲污染控制工程、固體廢物處理與處置等污染控制工程中，以解決工程項(xiàng)目中實(shí)際問題的應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)是值得教師深入探討的問題。

作為授課教師，認(rèn)為環(huán)境儀器分析的“難”主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是環(huán)境儀器的方法原理涉及的知識(shí)較廣，如大學(xué)物理、有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)等知識(shí);二是環(huán)境儀器的結(jié)構(gòu)分析比較抽象，理解起來有難度，加之傳統(tǒng)的單一滿堂灌的教學(xué)模式，使學(xué)生沒有參與感和主體感，從而覺得課程枯燥難懂，從而厭學(xué)或放棄。

2 以“工程項(xiàng)目”任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的《環(huán)境儀器分析》課程教學(xué)改革實(shí)踐探索

單一的教學(xué)模式無法適應(yīng)繁雜的課程內(nèi)容，須針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容模塊精心構(gòu)建相適應(yīng)的教學(xué)模式，運(yùn)用多樣化的教學(xué)方法，將《環(huán)境儀器分析》中的知識(shí)點(diǎn)直接與工程項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)問題相結(jié)合，構(gòu)建以學(xué)生為中心、以“工程項(xiàng)目”為任務(wù)驅(qū)動(dòng)的“線上+線下”混合式課程教學(xué)模式。

2.1·教學(xué)模式構(gòu)建背景

該課程是基于工程教育專業(yè)認(rèn)證背景的，以學(xué)生為中心，基于成果導(dǎo)向的，且其所涉及的達(dá)成度分析有利于課程教師進(jìn)一步明晰應(yīng)承擔(dān)的課程要求培養(yǎng)任務(wù)，有利于學(xué)生明晰自己的課程學(xué)習(xí)要求，有利于學(xué)院進(jìn)一步明確專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求專業(yè)，持續(xù)地改進(jìn)工作。

探索以“工程項(xiàng)目”為任務(wù)驅(qū)動(dòng)的“線上+線下”混合式教學(xué)模式，以解決學(xué)生對(duì)環(huán)境儀器分析的枯燥乏味，提升學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)融會(huì)貫通的實(shí)踐能力，為培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用儀器分析知識(shí)解決實(shí)際問題的應(yīng)用能力提供實(shí)踐貢獻(xiàn)。

2.2 教學(xué)模式實(shí)施方案

針對(duì)環(huán)境儀器分析傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，從課程目標(biāo)、課堂教學(xué)及教學(xué)評(píng)價(jià)等方面對(duì)環(huán)境儀器分析課程進(jìn)行改革探索，并就教學(xué)改革的實(shí)踐過程及學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行探討。

2.2.1 環(huán)境儀器分析課程內(nèi)容體系的優(yōu)化

（1）課程內(nèi)容模塊與工程項(xiàng)目的有機(jī)結(jié)合。課程模塊與工程項(xiàng)目形成結(jié)構(gòu)有序、相互承接的知識(shí)鏈條和能力模塊?！董h(huán)境儀器分析》課程教學(xué)內(nèi)容主要有《環(huán)境儀器分析》基礎(chǔ)理論、原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、分子發(fā)光分析法、紫外-可見分光光譜法、紅外吸收光譜法，質(zhì)譜分析法、電位分析及離子選擇性電極分析法、氣相色譜法、液相色譜法等重要的現(xiàn)代儀器分析方法，其中，原子吸收光譜法、紫外-可見分光光譜法、氣相色譜法、液相色譜法是《環(huán)境儀器分析》的重要內(nèi)容。

根據(jù)水污染及其控制工程、大氣污染及其控制工程、水污染及其控制工程等涉及的工程項(xiàng)目，在環(huán)境儀器分析授課過程中把相關(guān)知識(shí)點(diǎn)與這些工程項(xiàng)目進(jìn)行銜接，完善和補(bǔ)充環(huán)境儀器分析在環(huán)境工程項(xiàng)目的具體應(yīng)用實(shí)例的相關(guān)內(nèi)容，環(huán)境儀器分析的內(nèi)容體系圍繞工程項(xiàng)目來進(jìn)行制定和展開。

（2）實(shí)踐內(nèi)容與框架的重構(gòu)。以成果為導(dǎo)向[1]，在學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有一定掌握的基礎(chǔ)上，結(jié)合原子發(fā)射光譜法與原子吸收光譜法、氣相色譜法、液相色譜法模塊進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)與創(chuàng)新。以綜合性專題教學(xué)為主，結(jié)合不同水體中重金屬污染物與不同介質(zhì)中有機(jī)污染物的檢測(cè)分析等當(dāng)下工程項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，以成果為導(dǎo)向，設(shè)置不同類型的專題。從明確教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、確定教學(xué)方法、開展課堂教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)考核與總結(jié)、意見反饋幾個(gè)方面，建立基于成果導(dǎo)向的課程教學(xué)實(shí)施改革，使整個(gè)實(shí)施方案形成一個(gè)閉環(huán)，具體如圖1所示。

2.2.2 《環(huán)境儀器分析》課程“線上+線下”混合式教學(xué)模式的構(gòu)建

研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)才是引發(fā)和維持學(xué)生學(xué)習(xí)行為的最關(guān)鍵的原因[6]，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)又分為內(nèi)部動(dòng)機(jī)和外部動(dòng)機(jī)[7]。課堂教學(xué)效果很大程度上取決于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的興趣和學(xué)生對(duì)教學(xué)參與的深度。在教學(xué)過程中，激發(fā)學(xué)生內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、研究課程及相關(guān)領(lǐng)域的問題，注重將知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于環(huán)境工程項(xiàng)目中的相應(yīng)應(yīng)用意識(shí)的培養(yǎng)，挖掘?qū)W生獨(dú)立思考、解決實(shí)際問題的能力，采用研究性學(xué)習(xí)模式[8]，沿著“分析問題→提出方案→解決問題的”主線，通過“課前預(yù)習(xí)→課中教學(xué)討論→課后反思”3個(gè)過程，將課堂上獲取的知識(shí)體系，加以理解并應(yīng)用于提出的方案和解決問題的過程中，并得以解決問題，幫助學(xué)生達(dá)成課程預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

課前，教師通過“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)”發(fā)布學(xué)習(xí)安排和學(xué)習(xí)資源，學(xué)生通過同步SPOC完成慕課上的授課視頻觀看和章節(jié)測(cè)驗(yàn)，然后課中通過線上線下相結(jié)合的課程研討和項(xiàng)目實(shí)踐來完成研究性學(xué)習(xí)的任務(wù)，并且課后以章節(jié)測(cè)驗(yàn)和項(xiàng)目實(shí)踐的成果共同來評(píng)定成績(jī)。這樣就非常平順地從單純的線下教學(xué)轉(zhuǎn)換為“線上+線下”教學(xué)。教師在教室中面對(duì)面授課或?qū)W生觀看線上的教學(xué)視頻，都只是學(xué)生獲取知識(shí)的諸種方式之一。無論是在線上還是線下，學(xué)生都以能力培養(yǎng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)為導(dǎo)向，充分利用多種多樣的資源去主動(dòng)探索知識(shí)，并培養(yǎng)運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力。

課中，教學(xué)手段上，以學(xué)生為中心，以教師為引導(dǎo)，采取混合式教學(xué)模式，將班級(jí)學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與各教學(xué)環(huán)節(jié)，合理分工，積極展示，認(rèn)真完成教學(xué)任務(wù)，通過積分、小組評(píng)比、適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)等手段，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使其真正成為學(xué)習(xí)的主人。并以啟發(fā)式教學(xué)為主導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生逆向思維，引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論。以情景式教學(xué)為原點(diǎn)，具象化學(xué)生對(duì)現(xiàn)代儀器相關(guān)原理和結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生能夠直觀地理解基礎(chǔ)理論知識(shí);以工程項(xiàng)目案例為知識(shí)載體，深化學(xué)生對(duì)儀器結(jié)構(gòu)、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)等的理解和記憶，深入對(duì)水污染工程項(xiàng)目、大氣污染工程項(xiàng)目及固體廢物處理與處置工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)及運(yùn)行案例背后的邏輯進(jìn)行探討和研究。

課后，將學(xué)生小組案例研討充分度，邏輯和層次、學(xué)生作業(yè)、資料收集、課件制作和知識(shí)的應(yīng)用能力、期末考試成績(jī)等進(jìn)行量化，按合適的比例評(píng)定學(xué)生成績(jī)，并在整個(gè)教學(xué)閉環(huán)過程完成后，對(duì)整個(gè)教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行回顧梳理總結(jié)，以改促教。

2.2.3課程效果評(píng)價(jià)

綜合考試成績(jī)分析、評(píng)分表分析、問卷調(diào)查多種方法對(duì)課程效果開展評(píng)價(jià)，包括采用直接和間接相結(jié)合、定性和定量相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。采用考核成績(jī)分析法評(píng)價(jià)技術(shù)性指標(biāo)，采用評(píng)分表分析法來評(píng)價(jià)非技術(shù)性指標(biāo)，在確保數(shù)據(jù)可靠有效的前提下，輔以問卷調(diào)查等其他方法，對(duì)考核成績(jī)分析法和評(píng)分表分析法的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行佐證，綜合分析得出最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。例如，學(xué)生訪談的方法：以面對(duì)面談話的方式，獲取學(xué)生對(duì)環(huán)境儀器分析課程的學(xué)習(xí)興趣、對(duì)教師的授課方式、授課內(nèi)容的接受和消化程度的達(dá)成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。計(jì)算得出該課程的教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果，見圖2。

班級(jí)總?cè)藬?shù)27人，從課程達(dá)成度分布圖上看，課程3個(gè)目標(biāo)達(dá)成度較好，且達(dá)成度都在0.834～0.886之間，說明學(xué)生整體上掌握得不錯(cuò)。但目標(biāo)1和目標(biāo)3有個(gè)別學(xué)生存在達(dá)成度<0.6的情況，其中涉及儀器原理和結(jié)構(gòu)、原子吸收光譜相關(guān)的計(jì)算題是導(dǎo)致目標(biāo)達(dá)成度低的主要原因，因此在今后的授課過程中，應(yīng)針對(duì)個(gè)別學(xué)生多進(jìn)行溝通交流或重點(diǎn)輔導(dǎo)。另外，在課堂教學(xué)過程中，對(duì)復(fù)雜的工程問題及新興的污染物儀器檢測(cè)重視度還不夠，應(yīng)適度加強(qiáng)原子吸收光譜法、氣相色譜法、液相色譜法的教學(xué)。計(jì)劃在今后的教學(xué)過程中增加案例教學(xué)，加強(qiáng)例題講解，幫助學(xué)生提高對(duì)相應(yīng)知識(shí)的理解和運(yùn)用能力，使學(xué)生提高運(yùn)用有關(guān)的環(huán)境儀器分析理論知識(shí)、必要的實(shí)驗(yàn)技能和一定的解決實(shí)際問題的能力，以培養(yǎng)學(xué)生綜合利用專業(yè)知識(shí)解決復(fù)雜工程問題的能力。

3 結(jié)語

工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，通過優(yōu)化環(huán)境儀器分析課程目標(biāo)和課程內(nèi)容體系，將工程項(xiàng)目與主題特色相兼顧，理論與實(shí)踐相結(jié)合，以現(xiàn)代信息技術(shù)變革課堂，構(gòu)建“以學(xué)生為中心，以工程項(xiàng)目為任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的混合式教學(xué)模式，即能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能把環(huán)境儀器分析的知識(shí)應(yīng)用到環(huán)境工程污水處理工程、大氣污染治理工程及固體廢物處理與處置工程項(xiàng)目的實(shí)踐過程中，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)對(duì)應(yīng)用型環(huán)境工程人才的需求，助力于打好污染攻堅(jiān)戰(zhàn)，助力于生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略的實(shí)施。

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