基于OBE理念的環境監測實驗實踐教學改革

中圖分類號 G642.0;X83-33 文獻標識碼A 文章編號1007-7731（2025）16-0119-04

DOI號10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.16.026

AbstractTocultivate talents in the fieldof environmental science，theproblems existing in the Environmental Monitoring Experiments course were analyzed，such as rigid teaching mode，single content，one-sided asessment and insuffcient innovation.Based on the OBE concept，reforms arecariedout from 5 dimensions：teaching methods， teaching content，assessment system，laboratory managementand innovativeability training.Specificaly，a progressive teaching structure isonstructed，theteachingsylabusisintegrated，digitaltoolsandmodernmonitoring technologies are introduced，adiversifidassessmentmechanismisstablished，thefunctionalzoingof thelaboratoryistized， andpractical innovationis strengthened byrelying ontheopen laboratoryand virtual simulation platform.After8years of practice，aseriesofachievements have been made，including thecompletionofrelevant teaching reformprojects，the compilation of1 experimental instruction bookand1 setof multimedia courseware，andthe establishment ofa multidimensional performanceevaluation system.In terms of students’achievements，they have obtained1 national-level innovation project，2first prizes inthecollege-level professional skilscompetition，and therelevant teamhas been awarded the provincial excellnt practice team.The practice shows that the reform under the OBE conceptcan effctively improve thequalityof experimental teaching，enhance students’ability to solve practical environmental problems，and provide a reference for the practical teaching of environmental majors.

KeywordsOBE concept; Environmental Monitoring Experiment;environmental science; innovative ability

成果導向教育（OBE）理念強調學生參與和學習效果的前沿教育，該理念高度注重學生能力的培養，在教育專業過程中發揮著至關重要的導向作用。環境監測實驗是面向環境科學和環境工程專業的核心課程，也是土壤污染防控與修復、環境影響評價、環境工程和環境規劃與管理等環境科學專業的一門基礎課程。何立平等提出了基于“學習范式\"理念的環境監測實驗教學模式，該模式在教學內容上實現了基本技能和創新性思維訓練，將傳統監測方法和大型儀器分析相結合，培養學生全面開展環境監測業務的能力，注重過程考核，激發學生學習興趣。高立等2提出在環境監測課程的實踐教學環節中，需注重培養學生分析和解決問題的能力，以及創新和綜合實踐能力。費穎恒等3研究認為，常規的環境監測實驗教學，學生往往進行機械式操作，設計性、實踐性和創新性綜合實驗相對較少，影響了學生的學習主動性和積極性，以及動手能力、知識綜合運用能力和創新思維能力的提高。基于此，本文分析了環境監測實驗課程在教學模式、內容、考核、創新等方面的現狀，基于OBE理念，從教學方式、教學內容、考核體系、實驗室管理及創新能力培養維度進行改革，旨在培養學生運用知識解決實際生產中環境污染問題的能力。

1環境監測實驗課程現狀

1.1教學模式

當前環境監測實驗教學中，實驗準備工作由專職實驗教師提前準備，任課教師依照實驗指導書為學生進行講解，學生根據教師的要求完成實驗操作，最后以實驗報告作為實驗成績評定的主要依據。黃曉東4研究認為，該教學模式下，學生學習的主動性不高，難以達到知識、技能與情感態度的三維教學目標；且教學模式缺乏創新，難以激發學生的學習興趣。

1.2教學內容

現有環境監測實驗項目雖涵蓋水質、大氣、土壤污染、植物中重金屬、噪聲、有機物及多環芳烴等多個測定領域，但多以基礎性驗證實驗為主，學生僅需按固定步驟完成操作。李林等研究表明，環境科學專業實驗教學內容存在分散和孤立的問題，尚未形成系統完善的課程體系，綜合性、設計性實驗占比偏低，不利于培養學生的知識整合與綜合應用能力。

1.3考核方式

課程成績主要依據實驗報告和平時成績（出勤率）評定。學生較多，教師難以全面關注到每位學生的操作過程與實驗質量，導致平時成績評定缺乏客觀性。同時，實驗報告作為課后完成的成果，在成績中占比較大，使得學生過度重視報告撰寫，忽視實驗預習、規范操作等關鍵環節，形成“重結果輕過程\"的學習傾向，最終導致考核結果難以全面反映學生的實際能力。黃曉丹等研究指出，當前教師主導的評分模式存在局限性，無法實現對學生進行全方位的有效評價。

1.4教學創新

祝鵬飛等研究指出，目前環境監測實驗課程教學仍以教師講授為主，學生處于被動接受狀態。這種模式雖便于教師掌控教學進度，卻限制了學生自主學習與創新思維的發展。此外，部分實驗內容長期未更新，可能與快速發展的環境監測技術及實際生產需求脫節。隨著學生思維活躍度的提升、信息接觸面的擴大以及儀器設備的快速更新，現有教學內容已難以滿足創新型人才培養的需求，需引入新穎性、實踐性強的實驗項目以提升教學效果。

2基于OBE理念的環境監測實驗課程教學改革

2.1教學方式的革新

環境監測實驗是環境科學專業考核中核心的實踐性課程，現按實驗 + 實習的遞進式教學結構實行。基于OBE理念，突出學生的主體地位，要求學生全程參與實驗設計、實施及總結過程，教師僅承擔引導與協助角色。同時，結合生產實際需求，將驗證性實驗與設計性、綜合性實驗相結合，要求學生根據實際場景獨立完成實驗方案設計，強化以產出為導向的能力培養目標。嚴麗麗等在實驗教學過程中，改變原有的教學模式，充分利用MOOC、SPOC、雨課堂、3D動畫等數字化工具重構教學場景。以動畫形式演示規范操作流程及不規范操作的后果，增強教學的直觀性。在“實驗數據分析\"模塊中，教師通過PPT講解數據綜合分析方法，學生則利用計算機構建監測數據模型，推測環境因素變化對環境質量的影響并作出評價。鄧煥廣等實踐證實，引入SAS、SPSS、Origin等數據處理軟件后，學生的綜合分析能力得到極大提升。

2.2 教學內容的優化

原有驗證性實驗雖能夯實學生的基本知識與操作技能，但對主動性、探索性及創新能力的培養存在局限。基于OBE理念，教學內容從以下3個方面進行教學內容的革新。

2.2.1強化課前準備階段 將實驗方案擬訂、試劑配置、樣品采集與預處理等準備工作交由學生自主完成，教師提供必要協助。實驗前通過問題導向式預習任務，引導學生明確實驗目的、原理、步驟及注意事項。課堂通過隨機提問考核預習效果，教師僅針對重難點進行精講，極大縮短了講授時間，這種討論式自學模式有效突破常規教學的局限性，提升學生獨立思考與問題解決的能力。

2.2.2對接區域發展需求 結合環境監測的技術需求，在課程中增加大氣污染物 PM_2.5，PM₁₀，SO₂ 、NO₂、CO、O₃、TSP 、甲醛的測定，土壤重金屬Cd、Pb、Hg，As 及多環芳烴等測定項目，使教學內容更貼近區域生態環境治理的實際需求。

2.2.3引入現代儀器與技術 響應“互聯網 + ”時代的技術變革，將先進設備與方法融入教學。王訪等研究發現，通過傳統方法與現代儀器的平行實驗，幫助學生掌握基本實驗操作，了解先進的試驗方法。利用液相色譜儀、重金屬石墨消解儀、全自動氟離子測定儀等設備，植物樣品預處理等試驗，實現了從明火加熱消解向石墨消解儀快速消解、微波密閉消解的轉型，不僅提升消解速率，還減少了氧化劑使用量及強酸揮發對人體的危害。

2.3考核體系多元化

改革后的考核體系由三部分構成：平時實驗操作成績（ 20% ）、實驗報告成績（ 30% ）、實驗操作考試成績（ 50% ）。其中，平時成績結合課前預習質量、獨立操作能力、問題解決表現、在線資源利用及方法改進建議等維度進行動態評分。操作考試采用一對一抽簽形式，在學期末考查學生對儀器使用的熟練度及獨立完成實驗的能力。嚴麗麗等8對實驗考核方式進行改進，提出增加設計性、實踐性實驗，激發學生的積極性。這種將理論和實踐相結合的考核方式，增強學生學習的積極性，引導其向學習、思考、動手、創新方向轉變，極大提升了考核結果的科學性。

2.4 實驗室管理精細化

針對學生數量增加及實驗儀器布局不合理的問題，重新規劃教學空間，設立環境監測實驗室、儀器室、天平室、色譜分析室等功能分區，保障每位學生的動手操作機會，提高實驗效率，培養學生的實驗操作能力。

同時制定安全預防策略，改善實驗環境。結合學生在實驗過程中遇到的實際情況，為學生配備實驗服、防護眼鏡、實驗手套等裝備，并在每學期第一節課進行安全教育培訓，將《實驗室安全知識手冊》發放給每位進入實驗室的學生，重點講解本學期實驗所涉及到酸堿、腐蝕性、易燃易爆藥品的使用注意事項等。同時在實驗室配備洗眼裝置、通風櫥、消防器材、醫藥箱、應急噴淋裝置等，保障每位學生的人身及財產安全，每年定期安排消防演練、實驗室安全月宣傳、實驗室危化品泄漏處置演練等，制定實驗室日巡看、周檢查、月排查制度，將安全風險降到最低。

2.5 創新性能力培養

2.5.1開放實驗室 設立開放性實驗室，結合2周專業教學實習，引導學生綜合運用多門課程知識完成創新性研究。參考顏婉茹等的設計性實驗模式，學生利用開放性實驗室提供的儀器，以環境監測實驗為依托，從大氣、土壤、水質、噪聲、農產品等5個方面的污染監測中自主選題，獨立設計實驗方案。例如，針對校園周邊高架橋施工的環境污染，學生自主完成河渠水流中全氮、全磷、COD、氨氮、懸浮物、pH的測定，以及農田土壤中重金屬和區域噪聲的測定，根據實驗結果進行環境質量評價，綜合分析污染源、提出解決方案，最終形成PPT匯報成果。整個過程由學生自主制訂計劃、實施及評價，教師僅提供方向性指導，有效培養了學生的學習主動性、協作精神及解決復雜問題的能力。

2.5.2開設虛擬仿真實驗 針對GC/MS、原子吸收分析儀等大型儀器，操作繁瑣且數量有限的問題，可構建虛擬仿真實驗平臺。楊禹等[2利用虛擬仿真的沉浸性、交互式和構想性的優點，將分析測試儀器結構和實驗操作步驟可視化，直觀形象地展示出儀器運行的每個環節及注意事項，并針對重難點展開深入淺出的研究。學生通過虛擬空間模擬操作實驗過程，提前掌握儀器使用規范并發現潛在問題，再通過線下實驗驗證解決。對于部分復雜實驗可通過錄制視頻讓學生提前學習，以便其在實驗過程中更好地掌握實驗方法及操作步驟

3改革成效

環境監測實驗課程經過連續8年的改革，已取得一定的階段性成效。改革期間，團隊完成了“關于《環境監測》獨立實驗教學改革的研究\"項目，形成系列教學成果，編制學生實驗指導書1本；制作內容豐富、體系完善且含實驗操作注意事項的多媒體教學課件1項；建立多維度成績評定機制，包括預習報告、實驗操作、實驗報告及綜合實踐設計能力等方面的成績評定體系1套。

在學生能力培養方面，在教師指導下，學生首次獲批國家級創新項目1項；在學院專業技能大賽中，環境科學專業2名學生獲得一等獎；在2016年省級大中專學生志愿者暑期實踐活動中，獲評省級優秀團隊。

4結語

基于OBE理念的環境監測實驗課程改革，以學生發展為中心，通過重構教學方式及評價體系等方式，有效提升了實驗教學質量，培養了學生分析問題、解決問題及獨立科研的能力。后續研究將聚焦實踐創新能力培養的深化突破，通過優化實踐教學體系、拓展校企協同平臺等路徑，進一步提升環境監測實驗教學的創新性，為環境科學專業人才培養提供更強支撐。

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（責任編輯：張琴）