徐立杰， 梅 翔， 喬維川， 李 威， 凌 晨

（南京林業(yè)大學(xué) 生物與環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210037）

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，在國家工業(yè)化高質(zhì)量發(fā)展中具有不可替代的作用。2016年我國正式成為《華盛頓協(xié)議》成員，標(biāo)志著我國高等教育對外開放向前邁出了里程碑的一步，我國工程教育質(zhì)量標(biāo)準實現(xiàn)了國際實質(zhì)等效[1]。目前，數(shù)據(jù)已顯示，我國成為工程教育的第一大國，順利完成從“模仿跟隨”到與發(fā)達國家“比肩而行”的成長歷程。

專業(yè)認證秉承“以學(xué)生為中心”、“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”和“持續(xù)改進”三大基本理念，與傳統(tǒng)的內(nèi)容驅(qū)動、重視投入的教育形成了鮮明對比。2020版的《工程教育認證通用標(biāo)準解讀及使用指南》中詳細解讀了七個方面的認證要求，強調(diào)了學(xué)生畢業(yè)能力達成這一核心任務(wù)?；诖?，課程是否能有效支持相應(yīng)畢業(yè)要求的達成成為衡量課程建設(shè)成效的主要判據(jù)，如何深入改革課堂教學(xué)已然成為工程教育改革的“最后一公里軟肋”。

《環(huán)境化學(xué)》作為南京林業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是構(gòu)建學(xué)生專業(yè)知識結(jié)構(gòu)框架的重要核心內(nèi)容。傳統(tǒng)的“照本宣科”輸入式教學(xué)方式很難達到工程教育專業(yè)認證的要求和目的，具有迫切的改革需求，深入探索《環(huán)境化學(xué)》課程的改革方式與方法，對推進學(xué)科的工程教育質(zhì)量，滿足專業(yè)認證要求具有重要的意義，也是提高環(huán)境工程人才培養(yǎng)水平從而更好地服務(wù)于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求的必然選擇。

1 《環(huán)境化學(xué)》教學(xué)現(xiàn)狀分析

根據(jù)前期教學(xué)過程的體會，結(jié)合學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)本?！董h(huán)境化學(xué)》課程仍然存在以下幾點問題：

1.1 先導(dǎo)課程與本課程的銜接

由于《環(huán)境化學(xué)》課程的特點涉及水、氣、土壤、生物等多領(lǐng)域的專業(yè)知識（如圖1），綜合性強，為充分利用40個學(xué)時的課堂時間，在學(xué)生學(xué)習(xí)《環(huán)境化學(xué)》之前進行多門基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的先導(dǎo)輸入，可避免重復(fù)學(xué)習(xí)相關(guān)知識點，充分激活和擴展已有專業(yè)知識。先導(dǎo)課程設(shè)置主要包括無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、儀器分析、水污染控制工程、大氣污染控制工程、環(huán)境監(jiān)測等。本專業(yè)的《環(huán)境化學(xué)》課程設(shè)置在大三上學(xué)期，而水污染控制工程等專業(yè)課設(shè)置在大三下學(xué)期，需要將一些專業(yè)基礎(chǔ)知識例如水中膠體結(jié)構(gòu)、水質(zhì)指標(biāo)、大氣顆粒物等內(nèi)容進行講解，與相關(guān)專業(yè)課的知識點有重合，影響到學(xué)生掌握新的知識體系和課程教學(xué)推進的效率。此外，學(xué)生由于缺少必要的專業(yè)課程知識，對環(huán)境污染物在各圈層中的環(huán)境行為難以有整體的把握，專業(yè)知識的串聯(lián)和應(yīng)用能力的培養(yǎng)受到限制。

圖1 環(huán)境化學(xué)課程知識板塊示意圖

1.2 教材和教學(xué)方法問題

本專業(yè)環(huán)境化學(xué)教材選用的華東理工大學(xué)何燧源主編的環(huán)境化學(xué)（第四版），本教材長期沒有再版，內(nèi)容方面不夠詳盡，部分數(shù)據(jù)已過時，且缺少環(huán)境化學(xué)知識在解決當(dāng)前環(huán)境問題的實際應(yīng)用案例，難以激發(fā)學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣。課堂的教學(xué)方法主要采用的是單一的教師講授，學(xué)生在下面機械地記錄、記憶和計算，而主要的互動方式就是課堂提問，不能充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性和獨立思考的能力。此外，考核方式過于傳統(tǒng)，平時成績占40%，包括出勤、課堂表現(xiàn)和作業(yè)完成情況，期末試卷考試成績占60%。面對傳統(tǒng)的考核方式，學(xué)生大多采取考前臨時突擊記憶，教師難以根據(jù)成績反饋結(jié)果真正掌握學(xué)生能力的達成情況，對課程教學(xué)的持續(xù)改進造成障礙。對連續(xù)三屆學(xué)生（共155人）的期末試卷成績進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)（如圖2），學(xué)生普遍在單選題、名詞解釋和計算題中完成度較好，而在簡答題和論述題上完成度較差，其中論述題的平均分和及格率最低，均分6分（滿分15分），單題及格率僅35%。由此可見，學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)和考前復(fù)習(xí)，對記憶性內(nèi)容掌握較好，對知識綜合運用及分析能力相對較弱。

圖2 期末試卷不同題型成績分布圖

1.3 科學(xué)前沿問題及實際工程應(yīng)用與課堂教學(xué)距離較遠

盡管在本科階段開設(shè)了《環(huán)境化學(xué)》的專業(yè)課程，而且本專業(yè)課同時作為本校環(huán)境工程專業(yè)研究生入學(xué)考試的專業(yè)課程之一，但在研究生入學(xué)復(fù)試以及碩士研究生開展自我課題的過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生缺乏對環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域科學(xué)前沿問題的了解和分析能力，自學(xué)能力弱，將書本上的理論與實際工程問題建立關(guān)聯(lián)的能力相對欠缺。這也從側(cè)面反應(yīng)了我們課堂教學(xué)質(zhì)量、方式方法尚有充足的提升空間，課堂教學(xué)在“授之以漁”方面做的不足，綜合運用專業(yè)知識的能力培養(yǎng)不足。

2 基于工程教育專業(yè)認證的教學(xué)改革思路

《環(huán)境化學(xué)》課程的改革秉承成果導(dǎo)向教育（Outcome-based education, OBE）的模式，堅持“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進”，教師依據(jù)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)結(jié)束時應(yīng)具備的能力和素質(zhì)來制定與之匹配的教學(xué)框架體系和具體教學(xué)組織內(nèi)容，以保證預(yù)期目標(biāo)達成。目前全國各高校已陸續(xù)開展基于 OBE理念的專業(yè)課程改革（如表1），其中也包括環(huán)境化學(xué)課程的改革探索[4-5]?；诒緦I(yè)的實際情況，總體改革思路如圖3所示，主要從培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)方式、考核評價體系三方面對課程教學(xué)模式進行全面改革，以匹配工程教育專業(yè)認證的要求。

表1 基于OBE理念的教學(xué)改革探索范例

圖3 課程改革指導(dǎo)路線

2.1 明確培養(yǎng)目標(biāo)

原有教學(xué)目標(biāo)注重各章節(jié)知識點的傳輸，以學(xué)生的測驗分數(shù)作為衡量傳輸質(zhì)量的唯一標(biāo)準。OBE理念倡導(dǎo)的是以學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向，以能力培養(yǎng)的達成度作為課程教學(xué)效果的考評和改進依據(jù)。根據(jù)我?！董h(huán)境工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案（2019）》的要求，由院系工程認證工作委員會及教研組對環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點進行分解，建立教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生畢業(yè)要求和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)間的緊密聯(lián)系。確立《環(huán)境化學(xué)》課程的教學(xué)目標(biāo)主要有以下三點：1）掌握環(huán)境化學(xué)的基本概念和基本理論（基礎(chǔ)知識目標(biāo)）；2）掌握化學(xué)污染物在大氣、水體、土壤和生物圈層中的環(huán)境行為及其治理、分析技術(shù)（綜合知識技能目標(biāo)）；3）培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，形成從資料查找、整合、分析問題、解決問題和表述的綜合能力，樹立科學(xué)的生態(tài)發(fā)展觀，提高學(xué)生生態(tài)文明素養(yǎng)（綜合能力素質(zhì)目標(biāo)）。上述課程培養(yǎng)目標(biāo)既符合我校環(huán)境工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，也符合南京林業(yè)大學(xué)“立德樹人”的人才培養(yǎng)定位要求。設(shè)立的課程目標(biāo)對工程教育認證畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐情況如圖4所示。

圖4 課程目標(biāo)對工程教育認證畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐情況

2.2 優(yōu)化教學(xué)方式

2.2.1 精選和整合教學(xué)內(nèi)容

為更好地實現(xiàn)OBE模式下的教學(xué)目標(biāo)，長期規(guī)劃下利用2～3年的時間重編教材，將國內(nèi)外經(jīng)典教材中的理論知識進行整合，融入環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域的熱門研究前沿和案例，突出課程特點，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。短期規(guī)劃下可以利用課程講義的形式、慕課資源、環(huán)境領(lǐng)域公眾號為學(xué)生補充新鮮的內(nèi)容，并結(jié)合每屆國內(nèi)環(huán)境化學(xué)大會的相關(guān)學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域，以解決當(dāng)前環(huán)境問題為出發(fā)點，設(shè)置專題學(xué)習(xí)內(nèi)容，使學(xué)生課堂所學(xué)與國際學(xué)術(shù)前沿接軌，豐富教學(xué)內(nèi)容，增強學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用敏感度。例如，原有教材和教案中的專題課程內(nèi)容常年圍繞全球性大氣環(huán)境問題展開，而對當(dāng)前環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿涉及極少，可增補給水凈化和消毒副產(chǎn)物、微塑料環(huán)境化學(xué)、新興環(huán)境污染物、大氣氣溶膠化學(xué)等領(lǐng)域的專題內(nèi)容。

2.2.2 豐富教學(xué)形式

教學(xué)方法直接影響到教學(xué)目標(biāo)的達成。原有教學(xué)方法采用“一站到底”“滿堂灌”和“獨角戲”的模式，學(xué)生專注度普遍不高。課程改革采用多媒體＋小組匯報討論＋角色互換等方式，可有效提高學(xué)生的參與度，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情和意愿。另外，教研組在其它專業(yè)課改革過程中嘗試了“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式取得了很好的效果[6]，教師將基礎(chǔ)知識講解部分通過錄制視頻讓學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)，利用課堂的時間進行師生討論交流和重難點講解。課堂上，教師聽取學(xué)生對知識點的提煉、串聯(lián)和領(lǐng)會的匯報情況，突出以學(xué)生為中心的培養(yǎng)理念?！董h(huán)境化學(xué)》課程改革通過借鑒“翻轉(zhuǎn)課堂”的模式，縮短課堂上講解繁瑣的基礎(chǔ)知識點的時間，鼓勵學(xué)生自學(xué)基礎(chǔ)知識，教師利用更多的課堂學(xué)習(xí)時間總結(jié)重點內(nèi)容、補充案例學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2.3 更新考核評價體系

全面調(diào)整考核方式和考核內(nèi)容（如圖5），改變期末考試“一錘定音”的考核方式，充分調(diào)動學(xué)生主觀能動性，以綜合能力培養(yǎng)為出發(fā)點，將平時成績構(gòu)成調(diào)整為“隨堂測試＋小組專題匯報＋思維導(dǎo)圖”三部分。通過互動式的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在鞏固基本知識的同時拓寬學(xué)生的知識面，豐富相關(guān)案例，鍛煉團結(jié)協(xié)作和語言表達能力。通過制作個性化思維導(dǎo)圖將各章節(jié)及相關(guān)章節(jié)知識點進行串聯(lián)，既能克服作業(yè)抄襲現(xiàn)象，又能提高學(xué)生對知識的歸納總結(jié)能力，自己給自己“劃重點”。期末考核弱化試題測驗權(quán)重，通過大論文寫作，更全面地評價學(xué)生的知識綜合理解和應(yīng)用情況。

圖5 課程考核評價體系

2.4 持續(xù)改進

每學(xué)期末教師可根據(jù)學(xué)生的各部分成績計算課程目標(biāo)的達成度，輔以調(diào)查問卷形式征求學(xué)生對課程的進一步建議，制定持續(xù)改進計劃，調(diào)整優(yōu)化教學(xué)方法和考核制度，提高學(xué)生能力培養(yǎng)水平。

3 結(jié)語

《環(huán)境化學(xué)》課程作為環(huán)境科學(xué)與工程相關(guān)專業(yè)最重要的專業(yè)課之一，綜合性強，也承擔(dān)著提高學(xué)生科研素養(yǎng)的重任。工程教育專業(yè)認證標(biāo)準為其改革提供了新標(biāo)準和新視角，如何進行課程改革以適應(yīng)專業(yè)認證要求，提高環(huán)境人才培養(yǎng)質(zhì)量和國際競爭力是高校和專業(yè)教師需要認真思考的問題。筆者深入分析了本校課程存在的主要問題，提出借鑒 OBE教學(xué)理念，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方式和考核體制三角度全面進行課程改革，為工程教育專業(yè)認證標(biāo)準的落實和高層次環(huán)境創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了新思路。