基于OBE成果导向教育理念的《水质工程学》教学改革探究

平巍 陈书鸿 杨琳 全欣宇

摘要：《水质工程学》是给排水科学与工程专业的主干课程之一，具有内容多、学科交叉复杂、工程应用型强的特点。为强化课程的实施对于能力提升的针对性，本文采用OBE成果导向教育理念，分别就课程内容重构，教学方法的改进，实践教学环节和课程成绩评定的优化进行了探讨，有助在课程实施过程中贯彻于OBE成果导向教育理念。

关键词：成果导向教育理念;水质工程学;教学方法

成果导向（Outcomes Based Education，缩写为OBE）是一种"围绕实现预期的学习结果”的教育理念。其主要内涵是：视学习产出为一项重要的质量准则，一切教育活动、教育过程和课程设置都是以预期的学习成果为中心延伸开来的。相较传统的知识导向教育理念相比，OBE教育具有学生中心、产出中心和持续改进三个基本理念，因此，在工程教育领域引入成果导向教育理念具有非常重要的现实意义。

《水质工程学》是给排水科学与工程专业的主干课程之一，其主要目标是让学生能系统地掌握给水排水水质指标和标准以及各种水处理工艺的原理及其应用。具有涵盖面宽、学科交叉内容多、工程应用性强等特点。在实际教学过程中，由于课程理论课时相对较长，知识点散乱，主线不清晰，同时实践教学相对薄弱，学生对该课程的掌握难以达到现代工程教育的要求。

本文基于OBE成果导向教育理念，分别从该课程的教学内容、教学方法和实践教学环节三个方面对教学方法和手段进行了教学改革探索，明确教学目标，优化教学内容，创新教学方法，切实提升课程对学生综合能力的提升。

1 OBE理念下课程教学改革

1.1 教学内容改革

OBE教育理念强调知识整合而不是割裂。目前《水质工程学》教学内容主要参考《水质工程学》（李圭白、张杰主编;中国建筑工业出版社），内容涉及大量物理、化学、生物、土建等多学科领域的知识，知识点繁多，各章节之间关联性不强，不利于学生在学习过程中整体把握，更难以将知识点串联起来转化为工程实践能力。此外，传统的水处理单元构筑物教学内容的是按先理论性知识，后实践性知识的顺序组织的，在教学过程，教师首先讲授理论性知识，脱离了实践应用，导致学生在学习过程中目的性不强，甚至不清楚为什么要学习这些知识点，因而缺乏学习目标和驱动力，觉得空洞而枯燥。而在学习实践性知识的时候又觉得理论知识与实践联系性不强，导致学习脱节。

按高等学校给水排水工程专业指导委员会指导意见，专业课程的课时量缩减已成必然的趋势。按照OBE教育理念，以学生应掌握的能力（知识）体系出发反向出发设计课程体系，因此，对课程的教学内容进行重构已成必然趋势。具体到水质工程学课程，应把握给水处理、废水处理工艺技术为两条主线，按照学生在两条主线学习过程中应掌握的知识内容和能力要求，串联课程的知识点，构建以能力产出为目标的课程知识体系，保障每个知识点与能力的产出构成严谨的映射关系，再此基础上，每个知识点按目标-应用-理论-实践-目标的教学次序重新进行整合，贯穿OBE能力本位的理念，由目标出发，最终回归到目标，学生在学习过程中，能够更清楚地明确学习的目标，并时刻对照学习的达成度，有利于学生整体把握课程，并提升自我学习的目的性和积极性。

1.2 教学方法改革

OBE教学理念提倡由目标出发，教学的主体使学生而非教师。因此，在教学过程中应该思考学生能力提升了多少，而不是教师教了什么。传统的课堂完全以教师为主导，以教学进程为主线，由知识到知识，教学工程封闭，极大地限制了学生自我完善的空间。因此，在实际教学过程中，应该明确主线，突出重点。在课程讲授整体上突出，目标-原理-应用这个大框架。具体到整个课程的实施，可遵循杂质-水中的杂质-水处理工艺-单元处理这条主线，让学生在学习中明确特定的工艺流程的功能特征，其构成每个单元构筑物对应去除的污染对象是什么;在讲授特定处理单元的时候，建立起目标-构筑物-原理-设计-运行这条主线，首先应确立构筑物的作用，其主要是去除什么杂质，再以此为线索分析构筑物的结构和分类，让学生明白单元处理构筑物的结构特点的同时，掌握构筑物的运作机理。以上两个环节内容比较直观，不涉及到复杂枯燥的原理，学生普遍容易掌握。在探讨构筑物工作过程中，引出原理，由浅及深顺其自然，在目标明确的前提下，学生始终有明白学习的大前提，目标明确，更容易接受。最后，在掌握原理的基础上，再回到实际应用上，讲解构筑物的设计和实际工程中如何运行，在讲解应用性知识过程中不断穿插学习过的理论知识，以思考题、课堂提问不断将理论与实际进行联系，充分发挥学生的主观能动性，有利于学生融会贯通，全面系统的把握理论知识和实践技能。

此外，为了让学生更好地理論联系实际，在教学过程应充分利用多媒体教学。仿真图片、动画、构筑物模型较传统的文字和静态图片更直观，有助于学生更直观地了解构筑物的结构和工作原理，能极大够提高教学的效率。

1.3 实践教学环节改革

水质工程学实践环节包括课内实验、课程设计、生产实习等内容。目前课程的实践体系还存在针对性不强，实践环节薄弱的问题，主要体现在课内实验形式单一，大部分为验证性实验，缺乏开放性和综合性试验;课程设计针对性不强，成果同质化现象严重;生产实习因经费、水厂的管理规定、安全等问题往往达不到预期的目标。针对目前现状，按照OBE教育理念的要求，分别作以下改进：

（1）课内实验。根据水质工程学的课程特点，课内实验环节按演示实验、验证实验和综合性实验三个层次构建。演示实验主要是通过教师通过教学模型讲解水处理工艺或构筑物的结构，主要是让学生更直观地了解水处理工艺流程的组成及复杂构筑物的形式，条件允许的情况下，可将构筑物结构的理论课程内容完全以演示实验的形式来实现。验证实验主要是验证重要的理论，让学生更好地掌握理论知识并充分内化，目前《水质工程学》课内实验大部分属于这一类。为充分贯彻OBE教学理念，在实验设计时应充分考虑实验提升学生哪方面的能力，对实验项目进行优化。以自由沉淀实验为例，传统的自由沉淀实验主要实验内容是测定自由沉淀曲线，然而部分学生在做完试验后，并不清楚实验的真正目的是什么，不清楚为什么要安排这个实验，更不明白实验的结果对工程实践应用有何意义。因此在实验讲解中，应该穿插自由沉淀基础理论的部分知识，重点让学生明白截留速度与水力负荷之间的关系，以及其对沉淀池的设计有何重要的工程意义，然后，再分析截留速度与沉淀高度和沉淀时间的关系，明确我们要验证的主要知识点，最后过渡到实验操作方法，如此，学生从目标入手，带着问题进行理论分析和实验操作，由此提高学生的参与感。综合性试验是考察学生对知识的综合应用能力，培养学生分析解决问题的能力和实践动手能力，由指导教师提出实验任务，给定实验器材，让学生设计实验，最后操作验证，由此提升学生思考问题、分析问题、解决问题的综合能力。

（2）课程设计。《水质工程学》课程设计是由教师给定设计任务，提出设计要求，并集中指导学生，由学生独立完成工程设计的实践环节。为避免设计针对性不强，成果同质化的问题，教师在思考设计题目是应考虑目前主要的水质问题，给定的水质参数应合理，学生能够选择的工艺类型应该是主流的和前沿的工艺类型。在指导过程中，应做到集中和分散相结合，集中讨论共性的问题，如设计规范、工艺选择原则、设计参数的选定，图纸绘制等;分散则针对每个题目不同的水质特性，不同的处理要求分别予以分析。指导过程应是启发式的，根据题目的要求，辅助学生分析原水水质和处理要求，并确定主要目标污染物，选择针对性的处理单元，比选工艺流程，最终确定。指导过程不得给学生指定具体的工艺。在课程设计过程中，可提供一些优秀的设计案例，供学生参考，避免设计成果规范性不强，同时，也能提高学生的见识。

（3）生产实习。生产实习是学生距离岗位最近的学习过程。通过加强与地方自来水厂、污水处理厂的交流合作，建立实习实训产学研基地，从而提供更多的机会让学生动手实践。同时，因水厂的安全问题和管理规定，在实际生产实习过程中，学生动手的机会不多，因此，可适当开发仿真实训、校内实训基地作为补充和衔接，在水厂主要学习管理经验、工作程序，提升学生的严谨的工作态度和虚心包容的学习态度;在实训基地和仿真平台上更多地学习掌握水厂的操作技巧和事故处理处置方式。

1.4 成绩评定环节改革

OBE教学理念以能力产出为主导，强调个性化评定。即：根据每个学生的个体差异，指定个性化的评定等级，并适时进行评定，根据评定结果掌握学生的学习状态，对教学行为进行及时修正。因此，课程的成绩评定应充分反映学生对理论知识和实践技能的全面掌握和提升上。刺猬，成绩评定也是OBE教学理念中最终目标达成度和教学体系持续改进的依据。结合水质工程学课程特点，拟将学生综合成绩分为能力提升环节和理论知识环节，其分值权重应按照学生的特点灵活浮动，杜绝一刀切的评价方式。其中能力提升环节依据单元构筑物的设计、水质测定、单元构筑物工况测定、综合实验设计等多个方面的能力评定。理论知识环节可以通过课程单元思考题、案例剖析、课堂讨论、随堂测验和期末考试来体现。两个环节的内容应有一定的可选性，学生可以依据自身的特点，结合自身的能力提升目标，来选择评价单元，由此极大提升课程对于学生个性化的宽容度，这与OBE的理念是完全一致的。此外，在课程实施过程中，应经常对照课程计划与执行的偏差，及时了解学生的能力提升情况，客观评价课程实施的阶段性能力提升达成度，作为课程持续改进的依据，形成“计划（Plan）-执行（Do）-检查（Check）-处理（Action）”的“PDCA”良性闭合循环。

2 结语

贯彻OBE教学理念，有利于明晰课程预期产出能力与知识的对应关系，明确学习的主线，优化教学内容，同时改进的教学方法有助于学生有目标出发参与教学过程，进而激发学生自身的学习能力，缩减知识与能力之间的转化过程，对于专业工程技术人才的培养具有重要的意义。

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基金项目：重庆三峡学院校级教改项目，编号三峡学院教[2017]189号。