成果導向下水污染控制工程實驗探究

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［摘要］工程教育認證對高校實踐類課程的教學改革提出了新的要求。在此背景下，以環境工程專業的實踐類課程———水污染控制工程實驗為例，基于學習成果產出的教育模式，圍繞課程的教學現狀，主要從課程目標和課程內容、教學方法（翻轉課堂、案例教學法、產教結合和課程思政）以及持續改善等方面初步探討了課程教學改革，以期培養學生的創新和實踐能力，實現環境工程專業實踐類課程的長效改革，同時為相關專業課程的教學改革提供參考。

［關鍵詞］工程教育認證；水污染控制工程；成果導向；教學改革；實踐

水污染控制工程實驗是環境類專業的核心必修課程，是與水污染控制工程理論課程相對應的實踐課程，通過實驗課的學習將理論轉化為實踐，通過理論引導實踐，實踐驗證理論。學生通過水污染控制技術的工藝原理和設計的實踐，為今后實際工程應用打下了堅實的基礎。因此，本文圍繞水污染控制工程實驗課程，將工程認證標準中的成果導向教學引入實驗課中，將有助于教師完善教學目標和教學內容，改進教學方法及持續改進，從而達到培養學生創新和實踐能力的目的[5，6]。

一、教學改革背景

通過文獻的調研及韓山師范學院本科環境工程專業的教學實際可知水污染控制工程實驗課程的教學現狀。當前水污染控制工程實驗課程的教學模式較為傳統和單一，主要以教師為中心開展實驗教學，包括經典的驗證實驗和演示實驗，學生的實驗課學習較為機械化，其主體作用沒有得到發揮，導致了現實教學與實際工程應用脫軌的現象[7，8]。學生缺乏獨立思考的過程，循規蹈矩地完成實驗操作，其創新能力無法得到鍛煉。基于社會發展對創新型應用人才的需求，以及工程教育認證的成果導向的教學理念，有必要對高等教育專業課程實驗教學進行改革，以解決學生創新和實踐能力差的問題。

二、基于OBE的水污染控制工程實驗教學改革舉措

（一）課程目標和內容的改革

1.課程目標。成果導向依據所有學生在學習結束時都必須具備的能力，以學生的綜合能力提升作為評價教學成果的依據[5]；因此，OBE是明確貫穿于教育環節的所有教學活動的教學方法。傳統的水污染控制工程實驗課程的課程目標一般設置為培養學生對水污染控制原理的理解，掌握污水的物理、化學和生物處理工藝技術，并熟練掌握經典水處理實驗技術儀器和設備的使用及數據的處理方法，忽視了培養學生綜合利用所學知識解決水污染控制實際問題的能力。因此，有必要針對在校學生能力培養的課程目標進行改革，明確畢業要求對應的課程目標達成度。經過改革明確各個畢業要求與課程目標的關系。其中畢業要求6要求學生具有辨識、分析和解決生態環境綜合性工程問題的能力，這就要求課程目標的設置應通過課程和教學活動培養學生畢業時具備解決實際問題的能力。表1為水污染控制工程實驗課程目標與畢業要求的對應關系。

2.課程內容。傳統實驗項目的設置圍繞“自由沉淀—混凝—離子交換—吸附”等內容開展[9]，這很容易使學生走入機械化的困境。學生對于水污染控制工程技術的主要構筑物結構、參數、運行情況非常熟悉，但是理論聯系實際的能力較為薄弱，導致缺乏解決實際問題的能力。因此，實驗課程的設置可從處理實際典型的廢水開始，進行綜合創新實驗，比如酸性礦山廢水（AcidMineDrainage，AMD）是一類高鹽、高重金屬、高硫酸根的極端酸性廢水，可通過創新綜合實驗讓學生分組提前查閱文獻，追蹤前沿的水處理材料或技術方法，充分發揮學生的主體作用，思考如何解決問題，讓學生明確學以致用、理論轉化為實踐的過程。此外，傳統的實驗設置忽視了環境突發事故的控制處理，可在實驗設置中加入突發的環境案例，比如如何對油污泄漏導致的流域水污染事件進行應急處理，這充分考驗了學生的應急能力，鍛煉了學生的心理素質，以及綜合處理環境事故的應急能力。基于此，在明確教學目標和教學內容的前提下，如何實施教學過程，下文將從實驗教學方法上進行探索與改革。

（二）創新教學方法

1.翻轉課堂。傳統的實驗課是建立在教師先講解操作，學生再進行分批分組實驗，以至于難以發揮學生的主導作用。想要在教學中提倡“動手做”“參與”“提升動機”“創新”，可以通過翻轉課堂教學來實現，而翻轉課堂教學則要求充分的課前準備。目前，新一代信息技術飛速發展，如何在教學活動中融入信息技術，讓其輔助教學，是教學改革的關鍵。教師可借助水污染控制技術儀器設備的教學軟件，以及在學校的網絡課程平臺上自主建立水污染控制工程實驗課程，并在網絡教學平臺上提前上傳相關的實驗要求和操作要領，再結合儀器的操作軟件讓學生提前進行預習思考。受制于實驗時間和客觀實驗條件的實驗項目，可以在網絡課程平臺上實現提前學習，并在構建的網絡課程上實現長時間的學習和記錄，讓學生充分利用課余的碎片時間，教師也能及時獲取學生的學情。學生在課前預習的時候對問題進行歸納總結，提前查閱文獻，初步解決復雜問題。在課堂上，學生根據課前預習提出實驗注意事項，通過小組之間互相提問的方式糾正和改進實驗，真正實現以學生為中心的教學，同時培養了小組成員間的團隊協作能力。

2.案例教學法。案例教學法已被廣泛應用于各類課程教學中[10]，通過實際案例教學，實現學生綜合利用所學知識解決水污染控制實際問題的能力培養。比如過濾與反沖洗實驗，可通過講解地下水通過地底層過濾形成清潔井水的案例原理，讓學生更為清晰地了解實驗的目的和意義。其次，可通過文獻的調研進行案例教學，比如展示文獻［11］中通過使用微灌用石英砂濾料進行過濾與反沖洗實驗的結果，讓學生明白過濾與反沖洗實驗的整個過程及其改善應用。最后，可通過展示商業化的家用水龍頭前置過濾器，講解其通過類似的原理制作的濾芯，讓學生環環相扣地圍繞具體的例子掌握過濾和反沖洗實驗實現典型化的處理過程。教師根據教學目的和具體教學內容的要求，通過這些具體的案例教學，將學生帶入設定環境事件進行分析，通過學生的獨立思考，進一步提高其發現、分析和解決具體問題的能力，同時明確了所學知識在實際生活中的應用，從而激發學生的學習興趣和學以致用的思想。

3.產教結合。“一帶一路”背景下的校企合作主要集中于課程建設和實習實踐等方面[12]。韓山師范學院位于粵東潮汕地區，希望能夠立足于地方優勢，使實驗課形成本校的特色，適應學校的辦學宗旨，實現“應用性”和“地方性”。這樣既形成了專業特色，又反映了地區的業界需求。例如在進行混凝沉淀法實驗時，摒棄以往實驗室自配污水的做法，采用潮汕地區典型的陶瓷廢水進行實驗，讓學生在解決實際問題的過程中強化理論學習，同時通過與企業的合作，明確了污水產生、處理和排放的過程。水污染控制工程實驗關于污水處理的物化技術涉及各種類型的沉砂池和沉淀池，而這些物化方法被廣泛地運用于實際生活中的自來水廠和污水處理廠，因此有必要與自來水廠和污水處理廠進行聯合教學，呈現污水處理的完整的技術和全過程。傳統見習參觀對提升學生能力較為薄弱，只有讓學生參與其中，才能真正地運用理論知識，切實提升學生解決實際問題的工程應用能力。

4.課程思政。基于新工科和工程教育認證的背景，以及課程思政的全新教育教學理念，在水污染控制工程實驗課程的教學過程中實現課程承載思想政治教育、思想政治教育寓于課程，產生協同效應，是教學改革創新的關鍵。水污染控制工程實驗課程立足于生活和企業生產中所排放廢水的污染控制，可在實驗教學的過程中通過課程思政結合熱點問題等方式讓學生領悟水污染控制的必要性和重要性。在培養學生獲取和掌握新知識能力的同時，注重培養學生良好的辯證思維能力、科學素養、團隊合作精神、社會責任感和愛國情操等。在課堂上鼓勵和引導學生從我做起，保護環境。因此，基于水污染控制工程實驗教學的專業知識講授和實踐教學過程，將德育目標融入整個教學過程，真正地實現教書與育人相統一。以絮凝沉降柱實驗為例，結合我國基本國情和“綠水青山就是金山銀山”的理念，明確水污染的嚴峻性和治理的迫切性，并通過絮凝沉降柱實現廢水處理的實驗，讓學生認識水污染控制技術的應用對建設美麗中國的重要意義。同時，針對社會熱點問題，讓學生明確這不僅是技術問題，還是工程專業學生應有的情懷。

（三）落實持續改進

教學評價一般通過在校生的評課進行，具有普遍性和大眾性，無法真正反饋具體課程的教學細節問題。教師可通過自制的調查問卷對學生進行不記名的調查，了解教學過程的各個環節是否存在問題，從學生的層面進行達成度評價分析。此外，教學改進不應只停留于在校生對教學評價的反饋，還應該接受畢業生和校友的建議和意見。從長遠目標來說，課程的改革不只是課程目標的改革，還應該是畢業生核心能力和教育目標的改革。通過調查問卷實現評價體系的完善，關注用人單位對畢業生、校友學生態度、知識和技術的評估。教師通過這樣的教學評價進行反思，達成真正意義上的改進，這樣才能形成過程性評價和階段性評價相結合的課程評價體系。因此，在日后的教學中要基于工程教育專業認證的OBE理念，不斷開展教學方法的改革探索，并持續改進，最終達到提高教學質量的目的。

三、結語

水污染控制工程實驗是環境類專業的實踐課程，具有工程背景強的特點，在工程教育認證的背景下，對課程教學改革提出了新的要求。以具體的教學實踐為出發點，提出了基于成果導向的課程目標和內容設置、教學方法革新，以及落實持續改進的教學改革。課程改革的實施既調動了學生課堂學習的積極性，又對學生發現問題、分析問題、解決問題和反思問題能力的養成有很大的幫助，將有利于實現實踐類課程的長效改革，同時為培養綜合型和創新型的工程人才奠定了基礎。

作者:謝瑩瑩 單位:韓山師范學院化學與環境工程學院