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成果导向下大气污染控制工程教学改革探索


成果导向教育(Outcome-Based Education,简称OBE)指教育教学中,要围绕学生将要实现的预期学习成果而开展所有的教学活动。其关注的内容不仅局限于“教什么”“如何教”,更重视学生的学习成果,即学生掌握知识的程度、运用知识能力的高低,尤其是工程实践能力。因此,教师需对此能力有清楚的目标,然后以此目标为中心组织实施和评价教学环节,保障学生达成此目标。
换言之,就是教学体系应遵循反向设计、正向实施,以学生为中心重视他们整体的学习成果,构成“预期学习成果—实现预期学习成果—评估学习成果”的教学质量持续改进过程。
OBE理念现已成为本科工程教育学位国际认证的规范,代表了当前国际工程教育领域的主流思想。我国于2016年6月正式加入《华盛顿协议》,OBE的先进理念正逐步渗透到工程教育的各领域。为顺应工程人才流动的趋势,苏州科技大学积极将该理念贯彻于教学工作中。环境工程专业于2017年申请并通过了认证工作。自认证工作结束后,该专业基于OBE理念的导向持续改进,通过对各教学工作展开教学改革,不断完善专业的发展。
大气污染控制工程是本科环境工程专业四大核心专业课之一。该课程涉及的知识面广,与数学、物理学、安全科学技术、化学、化学工程、管理学、材料科学、燃烧等学科交叉联系紧密。随着习近平主席在党的十九大上对今后经济、社会的发展明确提出“坚持全民共治、源头防治,持续实施大气污染防治行动,打赢蓝天保卫战”的具体要求,人民群众对环境问题,尤其是大气污染问题日益重视,大气污染控制工程显示了其在废气治理方面的重要实用价值。苏州科技大学环境工程专业设有大气污染控制工程课程,其理论教学和实验教学分别为64学时和16学时。如何让学生在充分掌握大气污染治理的基本知识和技能的同时,具备实际治理大气的能力是本课程的核心。苏州科技大学环境工程专业将OBE理念运用到课程教学中,取得了一些实际效果。
一、大气污染控制工程教学面临的问题
(一)学校、专业人才培养目标与课程目标的内在关系
苏州科技大学是一所中央与地方共建、以江苏省管理为主的省属普通高等院校,学生的就业去向主要集中在长三角地区。根据长三角地区创业氛围浓郁、创新动力强劲、对各类人才需求迫切的特点,学校坚持“立足江苏、服务行业、辐射全国、面向世界”的定位,以培养基础扎实的高素质创新性应用型人才为己任,全力打造为地方和行业发展服务的高素质应用型人才培养基地、高层次咨询基地、高水平研究基地、高品位文化基地。
以此为基础,环境工程专业按照“强化专业基础、提升应用技能、注重实践创新、面向社会需求”的原则,将学生培养为“适应我国21世纪社会主义现代化建设需要,德、智、体全面发展,具有可持续发展理念,具备环境工程的基础理论和污染控制工程、资源利用、环境规划、环境修复及生态工程等方面的理论与实践知识,能够从事污染控制工程的设计及运营、环境影响评价、环境工程监理、环境监测、环境应急处置和污染控制技术研发等卓越应用能力的环境保护高级专门人才”。本专业的毕业生能在工矿企业、设计与科研院所、大专院校和政府部门从事环境污染治理、环境监测、环境监察、规划管理等方面的专业技术工作,也可进入更高层次的机构深造。具体地,学生在毕业后能系统地掌握基础科学及环境工程的基本理论,具备扎实解决复杂环境问题的专业知识和工程能力;具备污染治理的工程研究、技术开发设计、环境工程监理、环境监测与评价、治污工程的运行与管理,对可能的污染突发事件有预测和应急处置能力等方面的解决复杂工程问题的专业能力;具有良好社会道德及心理素质;具备较强的团队精神、创新意识和管理能力;具有较强的获取知识和综合运用知识的能力以及发现、分析、解决问题的能力。
大气污染控制工程课大纲对本课程的定位是“环境工程专业本科生专业必修课之一”,旨在培养学生具有可持续发展理念,让学生关注热点环保问题,同时培养学生解决大气污染工程的基本能力,结合实验和课程设计等环节,为学生毕业后从事大气污染工程设计及管理等工作打好必要基础。
虽然本专业的人才培养目标与本课程大纲都有比较明确的定位,但在具体细节方面,两者还存在诸如学习深造等衔接不紧密的问题。
(二)课程教学内容选择与能力支撑间的关联
在讲课时,教师往往更关注课程知识体系的系统性、逻辑性和时效性,这样做却容易忽视学生作为学习主体的特质。一个具体的例子是,由于各地高考方案的差异,环境工程专业大三的部分学生对于基础化学,尤其是有机化学知识的掌握较薄弱,仅知道一些简单的命名规则,对于有机物结构以及因此而导致的物性差异了解有限,不能通过对于分子结构的了解勾勒出对应的初步治理技术。因此,教师需结合学生现有的知识结构,完善教学内容,引导学生通过自学获取相关信息,做到既要逻辑完备,内容简洁完整,又要让学生及时掌握有机废气治理的理论、规范,具备运用废气治理技术解决污染问题的能力。
(三)课程学习评价与学生能力评价的关联度
苏州科技大学环境工程专业的课程评价经多轮改革,已由单一的课程考试结果评价,发展到覆盖教学全过程的评价,形成了较完善的内部评价体系。但是现有的各专业课程,包括大气污染控制工程在内,其学习评价还是仅仅局限于课堂的学习效果,缺乏来自包括用人单位、科研机构在内的多元化评价,这就缺乏从社会层面、专业层面对学生工程实践能力形成评价的客观性。
二、OBE理念在大气污染控制工程教学中的应用
在大气污染控制工程的教学过程中,苏州科技大学环境工程专业按照OBE理念进一步完善了课程培养目标,形成了与其他课程相协调的课程实施措施与评价体系。
(一)大气污染控制工程的预期学习产出
OBE强调课程侧重于学生的能力形成,注重预期的学习产出。因此,本专业细化了本课程的目标,明确了课程目标应放在提高学习产出成果上。
为制定合理的课程学习产出,苏州科技大学环境工程专业通过问卷调查了解了学生对课程的预期,通过与多行业工业企业环保部门、高层次研究机构专家、行业专家、教师的沟通,了解各方对毕业生的要求及其他课程与本课程间的协调性。表1列举了本课程的部分预期学习产出。

表1 大气污染控制工程课程的部分预期学习产出
(二)大气污染控制工程课程实施
基于OBE理念,苏州科技大学环境工程专业对大气污染控制工程课程进行了进一步的改革,以达到预期的学习产出。
1. 强化与其他课程的协调性,合理取舍教学内容。
本课程与化工原理、水污染控制工程、固废等课程均有联系,但由于其他课程内容的侧重点各不相同,导致学生在学习大气污染控制工程时,感觉知识点似曾相识,但分布较乱,这需要教师对于相关教学内容进行梳理,合理取舍。以挥发性有机物VOCs治理为例,由于学生对于有机化学知识掌握不牢固,因此教学内容不仅要系统讲授吸附、吸收、冷凝、催化氧化、微生物处理等基本的有机废气治理技术,而且还要以常见官能团为系列,适当讲授官能团在分子结构中的分布及其相互作用、对有机物性质的影响,补充常见VOCs的处理方法,启发学生依据分子结构的特点合理选择合适的末端有机废气的治理技术。同时,对于其中微生物治理VOCs的技术,由于这部分内容与水污染控制工程课程中的活性污泥法、生物膜法在内容上相重叠,学生在学习大气污染控制工程的同时,也正在学习水污染控制工程课程生物处理法,故我们对VOCs治理所涉及的有机物在水中传质、微生物代谢有机物的原理等内容进行了弱化处理,增加了对新技术、新工艺的讲授。
2. 明确以学生为主体。
按照OBE理念,大气污染控制工程课程教学明确以学生为学习主体。授课前,教师应向学生明确课程每章节的讲授进度、重点难点、参考书目、预期达成目标和考核方式等,如表2列举了部分章节的实施方案。讲授时,教师通过创设工程问题情境,引导学生从工程方向思考问题,鼓励学生就疑问处积极查阅资料,并与教师交流心得。
3. 改进教学方法,以达到预期学习产出。
在下课前,告知学生下节课的学习内容,并提出一两个问题,督促学生就此先查阅相关资料,熟悉即将学习的内容。在教学中,针对每个教学要点采用实际问题引导,结合讨论,合理使用多媒体,提高学习者的课堂参与度。

表2 大气污染控制工程课程的部分实施方案
(三)构建大气污染控制工程课程的评价系统
在OBE理念下,我们从校内评价、行业评价与社会评价等各个层面,以及课堂评价、课程评价和项目评价等不同层次,结合素质、技能、知识等不同维度,对最终的学习成果进行了较为完善的评价。据此理念,我们在大气污染控制工程课程考核中,结合目前实际开展的情况制定了如表3所示的课程学习评价体系,以期可以客观地反映学生的学习效果,引导学生发现自身存在的问题并加以改进,最终促成教学目标的达成。

表3 大气污染控制工程课程学习评价体系
三、大气污染控制工程的改革成果
大气污染控制工程是环境工程专业的核心专业必修课。通过在教学中引入OBE理念,收到了良好的教学效果。
通过授课前向学生展示本课程的目标定位,结合当前环境污染的形势,以及社会及政府对废气治理的关注和投入,使学生充分了解本课程对未来职业能力的支撑作用,让学生清楚地认识到本课程需要达成的目标,从根本上树立对环保行业的信心,提高对该课程的认可接受程度,调动他们学习的主动性。学生课堂参与度由原来的约65%提高至90%以上,学生对课程的认可度由实施前的约70%提高至当前的95%以上,愿意投身废气治理行业的学生人数比例从原来的约20%提高到当前的50%以上。在评价体系中引入互评机制,这既加强了团队成员的协作,又促进了成员间的相互督促。
大气污染控制贯穿于当前环境治理领域的方方面面,与水污染控制、固废处置与资源化紧密相关。OBE理念开阔了学生对大气污染控制在环境领域中的应用的眼界,有利于协调分配他们在其他课程中相关联部分的学习精力。
由于学生学习的主动性增强,掌握的知识与技能更加牢固,且评价体系更多元化、更客观,学生的学习效果稳步提升。
四、结语
在OBE理念下,学生是符合规范质量的最终产品。通过分解产品质量的要素,依靠检测与评估来验收,以相应培养方式来确保培养过程,最终通过不断升级来达成持续改进目标。工程教育的目标是为工程培养应用型人才。在OBE 导向下,苏州科技大学环境工程专业尝试通过新的大气污染控制工程的教学模式,更精准地定位课程目标,明确课程实施的可操作性,让课程评价更客观,也更有指导性。这调动了学生自主学习的积极性,能激励他们主动学习,并取得了良好的教学效果。基于此尝试,今后要进一步将OBE理念融入大气污染控制工程的教学中,通过实践不断完善课程的教学效果。

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