面向工程教育認證的《環境工程項目案例分析》課程OBE教學實踐

吳孝敏，呂碧洪，申華臻，趙曉丹，周作明，荊國華

(華僑大學 化工學院 環境科學與工程系，福建 廈門 361021)

工程教育認證是國際通行的工程教育質量保證制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。是針對高等教育工程類專業開展的一種合格評價。作為國際上最具影響力的工程教育學位互認協議，成立于1989年的《華盛頓協議》，由美國等6個英語國家的工程教育認證機構發起，成為高等工程教育發展的未來趨勢。我國于2016年6月2日成為《華盛頓協議》第18個正式成員，標志著我國高等教育對外開放向前邁出了一大步[1]。該協議強調的工程教育核心理念—提倡以基于結果的教育模體系式，以學生為中心的教育改革模式，要求專業證明培養的學生已經學會了所需的技巧和內容[2]。工程教育認證的核心內涵是以學生為中心，建構“成果導向”的人才培養體系，并持續改進[3]。

我國工程教育體量居世界首位，但在衡量工程教育人才培養質量的兩個關鍵指標“適應全球化”和“融合業界發展”上與世界水平相距甚遠。我國工程教育質量滿足國際化認證要求的比例非常低。面對工程教育認證，我國工程教育的弊端凸顯。傳統的教學方式不能完全滿足該需求，教學脫離工程實際，學生缺乏自主學習、自主實踐的能力，導致學生畢業不能滿足社會和工業界的要求。因此，積極探索適應于新環境下的面向工程教育認證的教學模式成為研究重點和熱點。

成果導向教育(Outcome Based Education，簡稱OBE)是一種以學生的學習成果為導向的教育理念，強調工程教育必須圍繞學生實現預期的學習成果開展。是當前國際本科工程學位互認協議《華盛頓協議》的核心理念，并貫穿于工程教育認證標準的始終。在我國加入《華盛頓協議》后，中國工程教育專業認證協會頒布的《工程教育認證標準(2016版)》也充分體現了OBE理念，強調要實施成果導向教育的模式[4-5]。OBE是一個以學生為中心，并以學習成果驅動整個課程活動的教學模式。

基于工程教育認證的12條畢業要求，建立以學生為中心，在OBE理念下，構建了《環境工程項目案例分析》課程與能力指標點對應的能力矩陣，將典型環保項目、典型行業企業環保工藝流程作為OBE教學模式的主體內容，并在整個教學過程中，注重教學內容的更新和教學模式的創新，對學生興趣和能力的培養。以期培養學生解決現代工程領域中關于環境工程項目設計和案例分析等復雜問題的能力，培養學生的創新能力和實踐能力。

1 《環境工程項目案例分析》教學過程中存在的問題

《環境工程項目案例分析》課程是環境工程專業課程教學中一門較為全新的課程，目的是為了培養學生理論聯系實際、分析并理解環境工程項目案例中的原理和設計的能力。它是一個綜合性和實踐性較強的教學環節，具有教育與實踐相結合的特點。面向的學生對象不僅要有扎實的基礎理論和寬廣的專業知識，更要有解決實際環境問題的能力。然而，在實踐的教學過程中，該課程在教學過程中發現一些問題，如下：

1.1 缺乏完善的教學體系

由于《環境工程項目案例分析》課程是較為全新的課程，教學內容主要講述的是水、大氣、固廢等污染物的治理、相應的環保設備和典型項目案例，教學內容較多。因此，在教學過程中存在選擇性教學的問題，沒有把已有內容以完整的教學體系傳授給學生，造成學生在學習過程中對《環境工程項目案例分析》沒有形成一個整體的知識框架[6]。同時，在教學過程中存在重點不突出的問題，沒有對重點內容進行深入性地教授，造成學生在學習過程中對《環境工程項目案例分析》沒有達到一個專業性認知的高度。

1.2 師生互動薄弱

《環境工程項目案例分析》的教學課程主要是采用多媒體進行講授?！董h境工程項目案例分析》是多學科交叉的綜合性課程，由于學生基礎知識有限，對很多理論知識不能深入掌握與理解，并對理論知識應用于實際項目案例過程中還存在經驗不足和運用欠缺等問題。因此，教師在教授過程中，大部分時間都是“填鴨式”教學[7]，很容易出現教師授課，學生聽課的疲勞現象。因此，這種方法的教學已經不能滿足工程教育認證背景下實現《環境工程項目案例分析》OBE實踐教學的要求。

1.3 實踐教學環節頗弱

實踐教學是培養具有環境工程專業知識扎實、工程素質高、創新能力強等的工程技術專業人才起著及其重要的作用。但是，由于學校實踐設施和實驗儀器較少、經費和場地嚴重不足，導致實踐項目開設困難，實踐教學條件難以滿足培養目標要求。同時，校外實習的條件甚少、學生對環境工程環保設備和典型項目案例了解也很少。因此，實踐教學的不足導致不能有效的對學生進行環境工程全過程實踐能力的培養，無法培養符合專業認證標準下的《環境工程項目案例分析》應用型人才。

1.4 教學評價方法單一

《環境工程項目案例分析》是一門較為新興的課程，其教學評價分主要為平時考勤和期末考試。存在平時考勤和期末考試形式較為單一、學生對實踐知識掌握不夠充分等問題。所以，這種評價方式并不能真正考核應用型人才的培養質量，不能有效的考核學生應用理論知識于實踐的能力。

2 《環境工程項目案例分析》課程改革實踐

基于以上《環境工程項目案例分析》存在的問題，本研究將重點探討并構建面向環境工程專業的工程教育認證的《環境工程項目案例分析》OBE教學模式。在OBE理念下，打破傳統“填鴨式”教學方式，著眼于目前環境工程專業國內教學與應用相脫節的環節，將典型環保設備、環保項目和行業企業環保工藝流程作為OBE教學實踐的主體內容。實踐探索創新教學活動，采用多樣化的形式進行教學，并在整個教學過程中，注重對學生興趣和能力的培養。

2.1 基于OBE理念的研究思路

構建面向工程教育認證的《環境工程項目案例分析》OBE教學實踐，以學生為中心，按照“明確學習成果→構建課程體系→創新教學活動→評價成果達成→堅持持續改進”的思路來構建和實施，具體如圖1所示。

圖1 研究思路示意圖

2.2 構建《環境工程項目案例分析》課程教學體系

以中國《工程教育認證標準(2016 版)》為標準，明確環境工程專業人才培養目標，結合學校定位、辦學特色，突出環境工程專業學生的個性發展。

首先確定環境工程專業的工程教育認證對《環境工程項目案例分析》課程的畢業要求，以畢業要求為學習成果，建構“成果導向”的人才培養體系，畢業要求必須全面支撐學生培養目標的實現，與培養目標間應建立全覆蓋支撐關系，并能用矩陣圖表達說明，見表1。

表1 《環境工程項目案例分析》學習目標與畢業要求的對應表

課程體系的構建是《環境工程項目案例分析》對學生能力培養的基礎環節和關鍵因素。OBE理念下的課程體系的設置強調“從成果出發，從結果出發”，關注的是課程知識點對學生畢業要求的全面支撐。本課程擬將典型環保設備、環保項目和行業企業環保工藝流程作為OBE教學實踐的主體內容，構建基于OBE教育理念的課程體系，主要包括以下三個方面：(1)大氣污染控制工程項目案例分析；(2)水污染控制工程項目案例分析；(3)固體廢棄物處理與處置工程項目案例分析。

2.3 實時更新，完善教學內容和優化教學模式

隨著我國工業化進程的迅速發展，與環境保護相關的污染物治理工藝技術和典型案例也在不斷地創新和發展，傳統的教學內容已經不能滿足社會的需求。環境保護的技術領域是一個政策引領型的市場，隨著我國環境法律法規的不斷完善與日益嚴格的監管督查，配合寬松的創新創業政策助推，我國的環境保護治理技術創新和發展迎來了前所未有的高速發展期。從2008年起，環保部不斷地修改工業廢水、廢氣的排放標準。并且大氣污染中新的污染物的出現，土壤重金屬污染的不斷加劇，都要求《環境工程項目案例分析》的教學內容及時更新。尤其是近兩年出現的大氣污染物中VOCs的污染和水污染治理類IV地表水標準的提出，都要求授課應當順應時代發展，及時更新教學內容，培養符合社會需求和環境工程認證要求的技術專業人才[8]。

在教學模式上，基于OBE理念創新教學模式是有效實現課程對培養目標、畢業要求支撐的關鍵步驟。采用案例法、分組討論法和課堂演講法的多樣化形式進行教學。該教學模式的關鍵是對教學內容把控，在教學過程中使知識點不模糊、不跑偏。教師采用命題式或半命題式的形式，如何使學生掌握知識點又積極主動？本課程的主要創新之處就在于此。具體而言，教師根據教學要求，將學生分成若干小組，提前一周布置相關的課堂教學內容。內容為覆蓋知識點的案例和項目；學生根據教師布置的任務進行組內討論，并進行破題與分析，再進行資料搜集、整理、分析、演講和問答。教師再根據所討論的內容進行系統地講解。不僅讓學生形成一個整體的知識框架，而且對環境工程項目有一定的專業認識。最終形成學生解決問題的能力，創新能力，增加對理論知識的掌握和實踐應用的能力。

2.4 基于貢獻度的課程達成度評價

課程評價是對教學活動過程中所收集到的資料和證據進行解釋的過程，通過課程評價對專業人才培養達到培養目標和要求的程度進行判斷，是人才培養的必需環節和工程教育實質等效結果互認的基礎和要求?；诠こ探逃J證的評價，本課程采用基于貢獻度的課程達成度評價，它是培養目標與畢業要求達成度評價的基礎，也是持續改進的依據和動力[9-10]。明確的質量標準、合理的評價依據、科學的評價方法和完成的評價記錄是課程目標達成度評價體系中不可或缺的環節。

基于貢獻度的課程達成度評價的考核原則為：(1)通過考核指導和督促學生系統地復習和鞏固所學知識和技能，檢驗其理解程度和靈活運用能力，調動學生學習的主動性和積極性，培養學生的創新精神和創新思維。(2)能力本位原則：在考核方式與內容選取上堅持能力本位的基本思想。(3)全過程考核原則：將平時的課堂表現、課堂討論、作業與期末考試相結合，實施學習的全過程的考核。(4)考試內容設計和考試結果分析能夠有助于總結教學經驗，改進教學方法，提高教學質量。

《環境工程項目案例分析》的考核方式包括過程考核和期末考核；過程考核是課堂演講與討論、出勤、平時作業三部分的綜合評定；期末考核基于課堂講授、課外閱讀的內容進行的考核探索：2017～2018學年為可行性研究(可研)大論文，2018-2019學年為結合學生演講與討論內容的開卷考試?；谶^程考核和期末考核各環節對課程目標的支撐貢獻度，各個評價環節(課程考試、課堂演講與討論、平時作業)在課程達成度評價中所占的權重分別為0.6，0.3和0.1。按照課程大綱規定的各評價環節對每個課程目標的支撐關系，計算得到各課程目標的目標達成度分值，具體如表 2 所示。

圖2 2017-2018、2018-2019學年課程目標達成情況

從圖2中可以看到，2017-2018學年目標1、2、3、5的達成度都在0.8以上，反映學生對環境工程項目案例分析這門課程的知識點掌握地較好。目標4達成度略低，在0.70左右，說明學生在學習過程中團隊意識較為薄弱，沒有很好地勝任團隊成員的角色與責任。與2017-2018學年相比，2018-2019學年強化了學生團隊協作的過程考核，收到了較為顯著的效果。目標4的達成度上升到了0.80以上，這與2018-2019學年的教學中加強了該部分能力訓練密切相關。同時，2018-2019學年的基于貢獻度的《環境工程項目案例分析》的各個課程達成度分值都較為均衡，收到了較為良好的效果。另外，注重在實施全過程考核上不斷提高學生的創新能力和環境類專業工程應用能力。

2.5 OBE理念下的持續改進

OBE理念下的持續改進，貫穿了整個工程教育認證通用標準的始終，也貫穿了基于OBE理念下人才培養模式改革的始終。因此，在上述實施方案中，確保以學生為中心，并進行全過程的以成果為導向的教學、教育、培養過程和結果的跟蹤、評價、反饋與改進，從而調整和完善學習成果的描述，實現工程教育人才培養質量持續卓越上升。

持續改進是提高教學質量的保證，根據各課程目標的平均達成度，分析原因并提出持續改進措施是非常必要的。舉例如表2所示，2017-2018學年的課程目標4的達成度較低。因此，在2018-2019學年授課的重點在于采取相應改進措施，培養學生相關能力。經過持續改進，課程目標 4的達成度提高顯著。

表2 2017-2018學年課程目標平均達成度和持續改進

3 結論

面向環境工程教育認證的成果導向教學，對《環境工程項目案例分析》的教學提出了更高的要求。以學生為中心，并進行全過程的以成果為導向的教學和改進，從而調整和完善學習成果，實現工程教育人才培養質量持續卓越上升。

(1)制定了基于 OBE 的《環境工程項目案例分析》課程大綱并予以教學實踐。構建了“明確學習成果→構建課程體系→創新教學活動→評價成果達成→堅持持續改進”的教學實踐。

(2)以學生為中心，促進環境工程專業學生的個性化發展。教師結合具體典型環保設備、環境工程項目案例，并應用團隊協作的方式來鼓勵學生學習。

(3)討論課程項目對課程目標的支撐，并獲得了較好的基于貢獻度的課程達成度評價和持續改進。

通過對《環境工程項目案例分析》課程教學不斷地進行改革，可提高學生學習的積極性和主動性，并培養工程素養高、創新能力強、應用能力強的環境類專業工程技術專業人才。