張金娜，石晗，王樹濤

摘? ? 要：“環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”是與“環(huán)境分析化學(xué)”課程配套的一門獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課，其教學(xué)效果直接影響到環(huán)境類專業(yè)學(xué)生未來的職業(yè)技能。文章基于OBE的結(jié)果導(dǎo)向教育理念，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革，通過拓展實(shí)驗(yàn)方法、建立智慧課堂等手段提高課程的先進(jìn)性，豐富教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性；以實(shí)際水源模擬檢測分析完整過程提高學(xué)生實(shí)踐能力和綜合分析解決問題的能力。通過教學(xué)改革充分提升培養(yǎng)效果，達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)，為環(huán)境行業(yè)的發(fā)展輸送合格人才。

關(guān)鍵詞：OBE；環(huán)境分析化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改革

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2023）06-0062-03

隨著全國高校教育改革的推進(jìn)，人才培養(yǎng)模式不斷變化，逐漸由基于知識教學(xué)轉(zhuǎn)向基于能力的教學(xué)[1]。各高校都十分重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)生能力培養(yǎng)中的作用，并逐步加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革力度。與理論教學(xué)相比，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更具有實(shí)踐性、直觀性和創(chuàng)造性，是提高學(xué)生實(shí)踐能力的重要培養(yǎng)手段[2-3]?！碍h(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”既是與“環(huán)境分析化學(xué)”配套的一門獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課，也是環(huán)境類專業(yè)的必修實(shí)驗(yàn)課，其教學(xué)質(zhì)量對提高環(huán)境類專業(yè)學(xué)生的基本素養(yǎng)和職業(yè)技能起到十分重要的支撐作用。以培養(yǎng)高水平工程型人才為己任的環(huán)境專業(yè)高等教育須順應(yīng)社會發(fā)展需要，不斷加強(qiáng)人才培養(yǎng)體系建設(shè)，培養(yǎng)出具有較高職業(yè)素養(yǎng)和綜合實(shí)踐能力的創(chuàng)新型人才[4-5]。

OBE（Outcomes-based education）模式即成果導(dǎo)向教育，最早產(chǎn)生于歐美教育體系中由Spady提出[6]。該理念是一種基于結(jié)果的教育，以目標(biāo)為教育基礎(chǔ)[7]，以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向，認(rèn)為教育的最終目標(biāo)是學(xué)生的學(xué)習(xí)成果[8-9]。教育過程完成后，每個學(xué)生都應(yīng)達(dá)到既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)[10]。將OBE理念引入環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程，運(yùn)用OBE理念改革優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰閷W(xué)習(xí)目標(biāo)[11]，切實(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)綜合素養(yǎng)和職業(yè)技能，為其今后從事環(huán)境污染物分析、環(huán)境質(zhì)量評價等環(huán)境領(lǐng)域相關(guān)工作打下扎實(shí)基礎(chǔ)，為專業(yè)發(fā)展輸送合格人才。

一、“環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程的現(xiàn)狀

環(huán)境分析檢測在研究環(huán)境污染過程中起著重要作用，而目前部分高校環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在解決實(shí)際環(huán)境檢測問題方面涉及較少，實(shí)驗(yàn)課程僅為教學(xué)而教學(xué)，忽略了學(xué)生的主動性，實(shí)驗(yàn)教材大部分為學(xué)校教師自編的實(shí)驗(yàn)講義，即使是正式出版的實(shí)驗(yàn)教材也存在前沿性差的問題，實(shí)驗(yàn)方法過于陳舊，無法與最新發(fā)展并廣泛應(yīng)用于實(shí)際的分析手段接軌。作為環(huán)境類專業(yè)較為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，無法在教學(xué)中激發(fā)學(xué)生對專業(yè)的興趣和熱愛，亟待改進(jìn)教學(xué)方法以調(diào)動學(xué)生的積極性。

同時，在近年的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，由于中學(xué)化學(xué)課程的不斷改革，部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和操作已納入教學(xué)大綱，全日制普通高級中學(xué)化學(xué)教學(xué)大綱“教學(xué)目的”中明確提出了對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)要求，并且實(shí)驗(yàn)課時與理論課時占比達(dá)到1∶4左右，通過初級訓(xùn)練，學(xué)生的動手能力已有較大提升，具備一定的實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ)，因此，傳統(tǒng)的教學(xué)方法對學(xué)生來說缺乏挑戰(zhàn)，未能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的潛能。另外，由于傳統(tǒng)的教學(xué)方式比較古板，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，對課程不重視，沒有養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，對實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題不善于主動思考，對實(shí)驗(yàn)失敗的結(jié)果也不能主動分析原因，更多是尋求教師給予直接的解決方案，這些都導(dǎo)致學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰o法提高。本課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置多為實(shí)驗(yàn)室配水的指標(biāo)檢測，水質(zhì)成分單一，不需要考慮干擾因素的排除方法，與實(shí)際情況差別較大，不利于學(xué)生對所學(xué)知識的整合與綜合運(yùn)用，因此急需對現(xiàn)有教學(xué)模式進(jìn)行改革，以尋求一套能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，并且使學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)課程后各方面的能力都能得到明顯提升的教學(xué)方法，以便與環(huán)境領(lǐng)域的實(shí)際檢測工作接軌，培養(yǎng)合格的專業(yè)技術(shù)人才。

二、基于OBE理念的教學(xué)改革措施

（一）優(yōu)化教學(xué)理念，提高課程先進(jìn)性

基于OBE理念“反向設(shè)計，正向?qū)嵤钡脑瓌t，從調(diào)整教學(xué)大綱入手，將目前實(shí)際檢測工作普遍推行的環(huán)境污染物檢測分析方法融入實(shí)驗(yàn)，適當(dāng)合理地擴(kuò)展部分實(shí)驗(yàn)方法。學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，不僅掌握了經(jīng)典的分析方法，也了解了新興的檢測手段，課程緊跟行業(yè)發(fā)展的步伐，學(xué)生畢業(yè)后能夠與實(shí)際工作無縫接軌，迅速進(jìn)入工作角色，更好地服務(wù)社會。

隨著分析檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，多項(xiàng)常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)檢測方法都進(jìn)行了更新并廣泛應(yīng)用于實(shí)際水質(zhì)檢測過程中。新的方法檢測靈敏度普遍更高，操作也更便捷。而目前的課程使用的是舊版教材，部分實(shí)驗(yàn)方法老舊，為保證課程的先進(jìn)性，須不斷專注專業(yè)前沿知識，將先進(jìn)的分析方法引入課堂。以“水中銅離子的測定”為例，原教學(xué)大綱采用火焰原子吸收分光光度法，實(shí)驗(yàn)操作步驟以國標(biāo)GB/T 14353-93為基礎(chǔ)，該方法已實(shí)行近三十年。而近年來廣泛使用的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP）不但檢出限低，還可以同時檢測多種金屬離子，已廣泛被各大高校及科研院所采用。因此，在該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上補(bǔ)充ICP的使用教學(xué)，可以拓寬學(xué)生視野，對金屬元素的檢測方法有更全面的了解。在教學(xué)過程中對兩種方法進(jìn)行比較，分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)，學(xué)生在對檢測方法有了全面的認(rèn)識后，可在實(shí)際工作中根據(jù)需要選擇適合的分析方法；傳統(tǒng)教學(xué)大綱中“水中余氯的測定”采用的是碘量法，該項(xiàng)目主要目的是讓學(xué)生了解水中余氯測定的意義，并掌握碘量法的測定原理和操作步驟。實(shí)際工作中由于氯的不穩(wěn)定性，多采用現(xiàn)場便攜式儀器直接測定的方式來檢測余氯含量，因此，可以在教學(xué)過程中引入便攜式余氯測定儀的使用教學(xué)，類似的便攜式檢測儀在實(shí)際環(huán)境事件及水質(zhì)分析中經(jīng)常會被使用，課上引入這部分內(nèi)容時可同時介紹到與實(shí)際工程相關(guān)的部分內(nèi)容，讓課程更貼近實(shí)際應(yīng)用與行業(yè)發(fā)展動態(tài)，從而提高課程先進(jìn)性。

（二）建立智慧課堂，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)教學(xué)多數(shù)采用“填鴨式”的教學(xué)方法，學(xué)生被動接受，學(xué)習(xí)效果差，已經(jīng)不能適應(yīng)未來時代的發(fā)展需要[12]。而OBE理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，在教學(xué)活動中充分尊重學(xué)生的主體性，每個教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置都以學(xué)生為主體，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造力。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，基于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代的智慧型課堂逐步顯露頭角，充分利用現(xiàn)代多媒體及網(wǎng)絡(luò)資源，在校園管理平臺的支持下，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備，創(chuàng)建智慧型課堂，同時采用啟發(fā)式、研討式的教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)多渠道的學(xué)習(xí)功能[13]。智慧課堂包括預(yù)習(xí)平臺、實(shí)驗(yàn)錄像，線上考核、評價反饋等模塊，支持課前、課中、課后不同階段的在線學(xué)習(xí)以及及時的數(shù)據(jù)反饋，以學(xué)生為主體，教師輔助教學(xué)指導(dǎo)，學(xué)生在互動交流的過程中學(xué)習(xí)知識，讓學(xué)生充分體驗(yàn)課堂的互動性和趣味性。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題，可通過互相討論的方式解決，也利于養(yǎng)成勤于思考的習(xí)慣，促進(jìn)其全方位發(fā)展。數(shù)據(jù)統(tǒng)計與反饋有利于教師及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況及時調(diào)整學(xué)習(xí)方案，形成智能化管理，打造高效的學(xué)習(xí)環(huán)境。

教學(xué)模式上采用線上預(yù)習(xí)討論+線下實(shí)踐操作相結(jié)合的方式，對于線上預(yù)習(xí)部分，通過教學(xué)平臺以及知識拓展模塊完成相關(guān)內(nèi)容的預(yù)習(xí)，并針對具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)入考核，主要考察學(xué)生對相關(guān)知識的掌握以及實(shí)驗(yàn)室安全制度的理解。以“水中銅離子的測定”為例，采用火焰原子吸收分光光度法分析檢測時，需要用到乙炔氣體，該氣體屬于易燃易爆氣體，在實(shí)驗(yàn)過程中要嚴(yán)格遵循使用流程，以防止發(fā)生安全事故。以往實(shí)驗(yàn)過程中，對于這部分內(nèi)容只是由實(shí)驗(yàn)教室口頭講述注意事項(xiàng)，并無考核環(huán)節(jié)，也無法了解學(xué)生對安全規(guī)則的掌握情況，改革后，采用智慧課堂線上考核合格后再作實(shí)驗(yàn)，更利于實(shí)驗(yàn)室安全管理，保證學(xué)生在準(zhǔn)確、安全地完成實(shí)驗(yàn)的同時，避免發(fā)生安全事故。學(xué)生進(jìn)入教學(xué)平臺后，完成線上預(yù)習(xí)內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)入考核后方可進(jìn)行線下實(shí)驗(yàn)。線上預(yù)習(xí)討論部分可先播放一些與課程檢測指標(biāo)相關(guān)的環(huán)境污染問題。例如：在學(xué)習(xí)“水中硬度的測定”時，可播放一些由于水中硬度不達(dá)標(biāo)造成環(huán)境問題的短視頻，通過視頻進(jìn)行啟發(fā)式提問，討論學(xué)習(xí)目標(biāo)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)。這與傳統(tǒng)教學(xué)方式的最大區(qū)別是以提問為主，通過提出問題引發(fā)學(xué)生的思考，并帶著問題去查找資料，利用電子資源整合相關(guān)知識，從而解決問題，最后完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)入考核。整個過程可以開闊學(xué)生的環(huán)境視野，提高學(xué)生對環(huán)境污染的認(rèn)知能力，引發(fā)其對環(huán)境污染問題的思考，既讓學(xué)生了解檢測項(xiàng)目的意義，又能激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，更利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

經(jīng)過線上引導(dǎo)討論以及帶著目標(biāo)的預(yù)習(xí)搜集資料，學(xué)生對實(shí)踐操作部分已有一定的了解，在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行線下實(shí)踐操作，既可以將所學(xué)知識融會貫通，又能夠聚焦重點(diǎn)難點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，也可以利用視頻圖片等多媒體播放手段，將重點(diǎn)操作步驟詳細(xì)展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生視覺和聽覺同時接受信息，加深印象，強(qiáng)化記憶；在每次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可針對實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題，在各小組內(nèi)、小組間進(jìn)行討論，分析出現(xiàn)問題的原因及解決辦法，特別是對于實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)的結(jié)果誤差較大的情況，可作深入討論，分析誤差出現(xiàn)的原因，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的習(xí)慣。在實(shí)驗(yàn)過程中利用多媒體設(shè)備對實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行錄像，供學(xué)生復(fù)習(xí)回顧，對于課后作業(yè)可在線上進(jìn)行答疑解析，最后通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)來評價反饋教學(xué)效果，整個智慧課堂管理體系如圖1所示。另外，對于有毒有害污染物的檢測，還可充分利用虛擬仿真教學(xué)資源，開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。例如，對于環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)最后一個項(xiàng)目“氣相色譜法測定水中苯系物”，可以采用虛擬仿真軟件完成整個實(shí)驗(yàn)過程，因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)涉及到的相關(guān)試劑配制等內(nèi)容，已在前面的項(xiàng)目中多次練習(xí)，而這個實(shí)驗(yàn)的主要目的是掌握氣相色譜法的原理及應(yīng)用，因此，可以通過虛擬仿真軟件完成該項(xiàng)目并達(dá)成教學(xué)目標(biāo)?？傊浞掷矛F(xiàn)代化手段，融合各類教學(xué)資源，構(gòu)建與時俱進(jìn)的教學(xué)方式，能夠極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（三）強(qiáng)化能力培養(yǎng)，提升學(xué)生綜合素質(zhì)

OBE理念強(qiáng)調(diào)對學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的關(guān)注，而環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能，在對學(xué)生傳授知識和技能訓(xùn)練的過程中，培養(yǎng)其科學(xué)的思維方式，提高他們綜合分析能力和解決實(shí)際問題的能力。因此，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)更貼近實(shí)際工程應(yīng)用，具備較強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性，使學(xué)生在獲取新知識的同時，實(shí)現(xiàn)知識與能力的轉(zhuǎn)化、理論與實(shí)踐的結(jié)合，提升專業(yè)素養(yǎng)，以便將來更好地服務(wù)社會。實(shí)際檢測工作中，采樣比較復(fù)雜，不僅需要排除干擾，而且采樣過程也有較多細(xì)節(jié)需要注意，否則會直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前，課程設(shè)置的未知水樣均為實(shí)驗(yàn)室配水，成分相對單一，與實(shí)際情況差別較大，為更好地適應(yīng)未來職業(yè)需求，須改變現(xiàn)有配水模式，全過程模擬實(shí)際采樣分析。例如，在學(xué)習(xí)“水中高錳酸鹽指數(shù)的測定”實(shí)驗(yàn)時，水樣可選擇實(shí)際水源，讓學(xué)生參與采樣、預(yù)處理、分析以及出報告的全過程。在此過程中還可將環(huán)境質(zhì)量檢測時水樣采集的標(biāo)準(zhǔn)流程作為拓展內(nèi)容向?qū)W生介紹，使其充分了解檢測工作的嚴(yán)謹(jǐn)性，養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)。水樣取回后要求學(xué)生根據(jù)資料分析水質(zhì)可能存在的干擾，并根據(jù)所學(xué)過的給水工程及相關(guān)課程內(nèi)容進(jìn)行綜合分析，制定消除干擾的方案。測定結(jié)束后，對結(jié)果進(jìn)行分析，如水質(zhì)超標(biāo)，可將超標(biāo)處理方案作為課后作業(yè)。這樣在學(xué)習(xí)該項(xiàng)目的分析檢測方法同時，還拓展了采樣、水質(zhì)處理等內(nèi)容，要完成作業(yè)，學(xué)生就要通過查閱資料，綜合運(yùn)用水污染控制工程、環(huán)境檢測等課程的內(nèi)容，相當(dāng)于完成了一個小型的水污染治理方案，充分提高了學(xué)生綜合利用理論知識分析問題以及解決實(shí)際問題的能力，對提高課程教學(xué)效果，具有十分重要的作用。

三、結(jié)論

培養(yǎng)環(huán)境工程應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才，是高等院校的重要職責(zé)。環(huán)境分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革，通過更新教學(xué)大綱、改進(jìn)教學(xué)模式、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，更好地培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐技能和綜合能力，提升了專業(yè)素養(yǎng)，也為環(huán)境分析化學(xué)和環(huán)境類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完善和發(fā)展提供參考，為環(huán)境專業(yè)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供一定的指導(dǎo)方法。

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