基于OBE 理念和创新能力提升的环境化学类课程改革与探讨

周贵忠

（青岛科技大学 山东 青岛 266042）

随着我国工程教育专业认证的逐步开展，成果导向型教育（OBE）教学理念也已经越来越多地被国内高校教育者所熟知和认同，许多大学本科教育已经开始推行OBE教学理念，并且在教育教学方面起到积极作用[1]。OBE 教育理念涉及整个教学流程的方方面面，从课程的设计到最终的考核。教育管理者迫切需要对OBE 的推进实施进行统一的规划和管理，并对推行的结果进行量化的反馈[2]。另外，国务院印发的《深化新时代教育评价改革总体方案》是中华人民共和国成立以来第一个关于教育评价系统性改革的文件，该文件中对大学生的创新实践能力提出更高要求：高等学校人才培养过程中，学生品德和能力应该列在首要地位[3]。

环境化学类课程是环境类专业培养过程中的专业支撑课，如“环境化学”“环境污染化学”“有机污染化学”“大气气溶胶污染化学”“污染控制化学”“水污染控制工程”等，提高培养学生创新能力是此类课程的重要目标之一。把化学学科核心素养与环境学科素养有机结合，通过教学设计、结合OBE 教学理念，形成基于产出导向的教学改革，是本文阐述的重点[4]。

通过化学微观世界与环境宏观世界进行联系，研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制，要求学生具有扎实的化学功底又要具有环境素养。同时，环境化学类课程是一类实验操作能力较强的课程，设计教学环节，通过过程性考核，证明学生能力的达成[5]。环境化学类课程应该达到的知识能力目标可以用化学学科核心素养和环境素养的对应关系表示：

①宏观辨识与微观探析——环境认知：对自然规律、环境法律、标准的认识；②变化观念与平衡思想——环境情感：环境的关注、对环境的态度、对环境的责任感；③ 证据推理与模型认知——环境行为：爱护环境的自觉性、习惯性；④科学探究与创新意识——环境技能：发现和分析环境的能力，解决环境问题的能力；⑤科学精神与社会责任——环境伦理：环境与人类的经济行为，环境与人类生存。

基于以上观点，提出以下环境化学类课程的改革思路。

1 环境化学类课程学习模式的改进

对于高校大学生而言，知识、素质、能力是学生毕业时应该具备的素质，但踏入社会，所需具备的素质的最终目的是应用知识、创新创业、创造社会价值，培养过程落脚点还是一种能力的达成。宏观环境与微观世界的联系，通过认知、辨析和求证。环境化学类课程是一类锻炼学生能力达成的专业课，能够通过学习污染物在各大圈层中的化学存在与变化过程，弄清楚机理，可以从分子层面上解释环境污染现象，具备环境问题解决的必需的素质，就可以在面对环境复杂问题时，把已有的知识转化为解决问题的能力，并在此基础上进行创新与发展。

环境化学类课程需要具备哪些知识，又培养学生哪些素质能力呢？

环境化学类课程侧重于化学污染物在各大圈层的存在、迁移、转化、循环、形态分布等知识的积累：①化学污染物迁移与转化：迁移过程有来源、分布、扩散、循环等过程，转化过程包括反应、形态、归宿等过程；②化学污染物的循环过程：例如碳、氧、氮、硫、磷和各种金属元素等，均以变化的形态和多种化学反应形成复杂的循环体系；③化学污染物分布和形态：不同化学污染物在各大圈层中分布不同，形态各异。其在环境全程中化学行为不同，而且污染效应表现差异很大。在形态方面，化学污染物的结合态、价态、结构态、化合态等各不相同。④在环境中化学污染物转化机理：在流动介质中，如水、大气等环境介质中，化学污染物的会受到温度、压力、PH、氧气、生物介质等作用产生转化效应，并且难免受流体各种状态的影响。

通过学习环境化学类课程，提高学生生态环保意识，使学生具备可持续发展的人文素质，为解决工程复杂问题做准备。掌握化学污染物在各圈层中转化机理，理解其化学反应过程。环境介质中的影响因素众多且容易发生变化，仅仅通过一般化学机理规律难以发现其反应的全过程，在环境污染化学发展过程中，针对这种情况，通过学科交叉，相继提出和研究了许多前沿课题。这些知识、素质和能力的获取，需要进行改革创新，以产出为导向。

贯彻OBE 理念，环境化学类课程课程建设内容包括：

①通过教学观念转变，进行教学方法改革，处理好课堂内外的关系。环境化学类课程是理论与实践相结合的课程，下功夫探究研究型教育教学模式，将课堂灌输知识变成启发探究式课堂，将引导学生多思多悟多实践，打破时空限制，将知识性教学通过课堂改革，教学内容延伸到教育全过程，真正做到以“学生”为中心。以灵活多变的考试系统或实验平台为主，考察学生的创新能力。

②改进环境化学类课程教学模式，吸引学生、诱导学生主动学习。化学过程有趣生动，实验多样，以“吊胃口”式讲课吸引学生注意力，寓教于乐，更好的导入教学内容，结合化学知识介绍“酸甜苦辣咸”的化学本质、应该怎么吃、对身体多么有益，使学生垂涎三尺，主动去想，大胆去做。教学方式方法灵活多样、紧跟潮流，需要认真研究。

③创新评教模式，以产出为导向评价教学过程。传统以教论教的模式已经不适应时代要求，OBE理念已经深入人心。换言之，环境化学类课程老师教的好不好，要通过学生最终达成了什么能力来评价，环境化学类课程在综合环境伦理、科学精神等因素的基础上建立教学评价模型。

2 环境化学类课程重视创新实践能力提升

环境化学类课程是一类实验实践比较强的课程，除了具备扎实的环境、化学类基础知识，需要大量的实验、实践巩固和拓展学生的应用能力。

环境化学类实验课是锻炼学生动手能力的基本环节，其目的是加深学生对存在的环境污染物迁移转化、介质中的分配行为和在环境总氧化降解等基本理论和方法的认识；使学生掌握环境中样品化学分析前处理的方法和操作技能；培养学生使用各种主要光谱类、色谱类仪器分析处置环境样品的能力；再就是培养学生对给定命题的实验设计、实验预备、结果讨论、问题分析、团队协作等研究的综合素质。

环境化学类课程相关的实践形式还多，其中实习是重要的方式之一。例如调查研究区域水、大气、土壤环境污染现状，收集相关资料。采集水、大气、土壤环境样品并进行分析，并运用环境化学类知识解释各种污染现象，提出解决方案，最终形成环境污染实习报告。

但是以上实践方式效果不够显著。创新实践能力要靠在人才培养过程中设置合理的锻炼环节，如环境化学类课程结合实验项目训练、创新创业实践等环节的设置培养大学生实践能力。具体创新做法包括：

①增加设计性、综合性实验项目。设计实验时从微观粒子水平上，多角度探究宏观环境现象及变化的机制、防治途径。总结报告时，运用环境、化学等相关专业知识，描述化学污染物在环境中的迁移转化等复杂问题，从分子、原子、离子微观环境表达污染产生机理及相关模型及求解。

② 鼓励学生参加大学生赛事活动拓展专业知识。针对有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态，潜在有害物质的来源、它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为开展创新实践研究，探索有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径，并在各类赛事中展示研究成果。

③结合实际环境问题热点开展创新实践。运用环境化学知识，针对各圈层污染物的不同特点，借助各种资料及手段分析环境问题的关键参数，并获得有效结论。运用环境工程学科基本原理对复杂环境工程问题进行评估，合理表达复杂环境工程问题。

3 环境化学类课程考核评价模式创新

基于环境化学类课程的特点，通过改革各项教育教学模式，鼓励学生针对复杂环境问题，多自己动手动脑操作和实践，变被动教师课堂教学模式为学生主动学习模式，打破课上和课下、线上和线下的界限，促进学生课上思考、课下自学，主动学习掌握各种技能。通过改革各项教育教学环节，“重过程—多元化—考能力”，与工程教育专业认证实质等效，实现培养的环境类人才与国际接轨。许多教育家和学者，针对“公平和高质量”提出了一系列改革措施，但高等教育改革不可能一蹴而就，还要继续深入。

在考核过程中，重视知识的考察而缺乏应用能力的储备，一考定终身的现象仍然存在，而过程性评价比例不足。因此，在环境化学类课程考核过程中，结合课程目标，除了工程知识外，特别注重问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具等能力的考核。

环境化学类课程考核评价模式几个特点：

①结合虚拟现实等建设考试平台。与传统教育相比，OBE 模式可以衡量学生具有的能力。环境化学类课程在建设考试平台时，应该与结虚拟仿真、虚拟现实、数字多媒体等技术手段，结合实际教学情况搭建考试平台。在确认学生培养目标及学生的核心能力的基础上，设计考试系统及OBE应用流程，搭建OBE教学评价模型并嵌入考试系统中。

②教学资源库、试题库建设。环境问题存在复杂性，解决环境问题的方式也不一定是唯一的，因此传统意义上的标准答案式考试已不适合环境化学类课程。OBE 模式考核的是学生的能力达成情况，原来标准答案模式的考试应不再使用，体现能力达成的非标准答案成为主流。高质量的试题是考试成功的关键要素，建设基于OBE 理念进行教学资源库、试题建设是考核评价重要环节。

③注重创新能力考核。创新始终是解决复杂环境问题的主要出路。基于创新能力评价不同内容，设定特定场景，提供独立的基于OBE 的组卷模式，考察不同对象应具有的创新能力。在崇尚品德、提高专业素质能力的基础上，有效提高学生的培养质量，并通过合理评价机制考察其能力达成情况，形成了一套环境化学类课程课程建设方案。题库建设完成后，在考试系统内排考进行正式考试，考试完成后输出OBE 终结性教学评价结果。

4 结论

OBE 理念与我国长期以来形成的教育理念差别巨大，尤其在教与学方面。在考核过程中，重视能力提升。实践是锻炼工程人才不可或缺的教育手段，工科专业特别重视对学生科技创新能力和工程实践能力的培养。环境化学类课程基于其学科交叉特色，其对人才培养过程中化学学科核心素养和环境素养均有较高要求，结合OBE 教育理念，本文从学习观念和模式改进、创新实践能力提升、考核评价模式创新三个方面阐述环境化学类课程改革的必要性。