基于OBE模式的“水分析化学与实验”课程教学改革
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作者:路莹
摘 要：提升高等学校的教学水平和创新能力、发展新工科建设，是实现建设世界一流大学和一流学科战略任务的必由之路。作为水利类工科专业的基础课，“水分析化学与实验”需要参考以成果为目标的教育理念（OBE）进行相应的教育改革。文章结合具体教学经验，深入分析课程的特点及目前教学中存在的问题。从课程定位、内容设计、教学方法和评价体系四方面针对OBE教学模式在“水分析化学与实验”课程教学中的应用进行阐述。
关键词：“水分析化学与实验”;OBE;教学改革;水利类工科专业
作者简介：路莹，吉林大学新能源与环境学院讲师，博士，研究方向为水环境化学、污染水文地质学。（吉林 长春 130021）
基金项目：本文系吉林大学本科教学改革研究项目“水分析化学与实验课程教学改革与学生实践能力培养”（编号：2019XYB415）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2019）24-0030-03
成果导向教育（Outcomes-based Education，简称OBE）是指基于学习产出的教育模式，最早出现在美国的基础教育改革。[1]OBE要求学校和教师应该先明确学习成果，配合多元弹性的个性化学习要求，让学生通过学习过程完成自我实现的挑战，再将成果反馈来改进原有的课程设计与课程教学。[2]因此，为有效提高学生的学习效果，基于OBE模式对现有课程进行重新设计与改进已势在必行。
“水分析化学与实验”课程是吉林大学水利类专业的基础课，是该专业多门课程的先导课程，学生对该课程的掌握情况直接影响到后续课程的学习效果。传统的水分析化学教学以讲述化学分析方法为主，但随着人们生活水平的提高，水环境污染加剧，水环境样品中待测成分越来越复杂，仅凭常规的化学分析法无法得到准确的结果，必须借助仪器分析的技术和手段才能完成，所以国内外高校已纷纷开展了水分析化学课程的教学改革。[3-6]但是，目前大多数水分析化学课程都是针对排水工程等专业开设的，针对地下水科学与工程、水文与水资源工程专业及其应用的领域则有所差异，同时不同专业间的课程体系也不尽相同。针对这一现状，笔者结合多年的“水分析化学与实验”课程教学实践经验，通过对吉林大学新能源与环境学院的自身条件、课程设置与OBE教学理论的分析，开展有针对性的水分析化学教学改革，致力于促进专业培养过程中先后课程的衔接，减少重复性的教学，提高教学效率，從而让学生更加明确本课程的教学重点，旨在加强对学生实践能力的培养。
一、“水分析化学与实验”课程现状与存在的问题
1.课程教学内容已无法满足社会要求。“水分析化学与实验”课程主要以滴定分析为主，滴定分析的教学课时占总学时的68.75%，仪器分析的学时仅占18.75%。而目前高灵敏度、高选择性、高自动化、数字化和智能化已成为分析化学的发展方向。但目前的学时分配无法对先进的仪器分析方法做过多地讲授，导致学生对于水质分析仅局限于传统的分析技术，所培养的学生往往无法胜任实际的水质测试研究工作。
2.水分析化学课程学时大幅缩减，水分析化学与分析化学内容重叠较多。2018年起吉林大学开始施行本科按专业类招生，随之本科培养方案进行了相当大的调整，“水分析化学与实验”从原来的48学时缩减至32学时，理论学时缩减了50%，同时水利类专业公共基础课增设了“分析化学”与“分析化学实验”，学时数分别为40和32学时。由于水分析化学是分析化学的一个分支，所以二者研究内容不可避免会有交叉，[7-8]若是依然按原教学构架开展教学活动，一方面课时不满足需求，另一方面重复内容的教学不利于学生对知识的系统掌握及横向思维能力的培养。
3.教学结果评价指标单一。“水分析化学与实验”是一门实践性很强的课程，目前该课程的考核和评价主要采用的是30%平时成绩和70%期末考试成绩计算的综合成绩作为学生的最后考核成绩。尽管平时成绩的评定有课堂测验、作业和实验报告等多种评价方式，但对于一门注重学生实践能力培养的课程而言，笔试考核方式显然不合理，忽略了实验操作过程中对实验手法和操作规程的严格要求，在一定程度上影响学生养成良好的实验习惯和严谨的科研精神。
二、OBE模式的实施方案和方法
1.教学目标的定位。在传统教学中，教学内容先于教学目标而存在并占据核心位置;而在OBE教育模式中，教学目标先于教学内容而存在，课程资源开发、学生管理和辅导等活动都要围绕预期目标而展开。[9]因此，在OBE教育模式中教学目标的制订很重要。针对“水分析化学与实验”课程，结合本专业OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划培养方案确定以水质项目为基础，运用各种分析方法测定水质指标的实践操作能力、测试结果的数据处理能力以及对测试结果准确性的分析判断能力为具体课程目标，突出以水为研究对象的水质分析实践技能的培养。
2.教学内容改革。围绕课程教学目标，基于OBE理念反向设计教学内容，明确各知识点对于实现预期教学目标的贡献及程度。[1]“水分析化学与实验”是一门以实验为基础的学科，教学内容应分为理论教学与实验教学两部分。
结合该课程知识体系，理论教学内容可分为三大模块：①知识模块，介绍常规水质指标的含义，水质样品采集、保存、预处理的基本方法以及水质数据的分析与处理方法;②化学分析方法应用模块，由于滴定分析原理在先导课程“分析化学”中已讲授，对于“水分析化学与实验”中此部分的理论教学，应以水质指标的应用测试为主，在水质代表性指标中选择表征天然水主要特征的碱度、硬度、氯化物、有机污染综合指标（高锰酸盐指数、化学需氧量）为代表性水质指标，分别介绍四大滴定分析方法在这些指标测试中的实际应用;③仪器分析方法应用模块，主要是对酸度计、分光光度计、原子吸收分光光度计、原子荧光光谱仪、离子色谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪的基本原理、仪器结构进行讲解，并介绍各仪器分析方法的基本流程。 实验教学内容应配合理论教学内容设置不同的实验项目，根据上述理论教学内容，本课程拟设计9个实验项目：①水中pH与碱度的测定;②水中硬度的测定;③水中氯化物含量的测定;④水中高锰酸盐指数的测定;⑤邻二氮菲分光光度法测定水中的铁;⑥水中钠、钾含量的测定（原子吸收光谱法）;⑦水中氯化物、硝酸盐、硫酸盐含量的测定（离子色譜法）;⑧水中砷含量的测定（原子荧光光谱法）;⑨水中有机物含量的测定（气相色谱法或液相色谱法）。从实验内容可以看出，虽然部分水质指标的测定有重复，但不同实验项目中所用的方法不同，所以设置相同的测试指标，学生还可对比不同分析方法得到结果之间的差异，从而加深对不同方法的理解。此外，在各实验项目开展前应设置“实验指导课”，对实验操作的规范性以及可能出现的问题进行讲解。为提高学生的学习效果，在所有实验项目结束后还应设置“实验汇报课”，该课以学生为主体，根据实验所得结果汇报水质测试结果，并对结果的准确性进行分析讨论。教师需在学生进行实验的过程中观察学生出现的问题，在最终的汇报课上对出现的问题进行总结。
3.教学方法改革。在传统的教学过程中，教师往往通过一些例题、习题进行知识模块的训练和教学。这种方式往往只注重知识点的讲授，缺乏确定的使用环境，依然无法脱离“理论灌输”的教学模式。因此，在进行理论教学内容拆分的过程中，在现有多媒体教学手段的基础上，引入实验教学视频以及虚拟实验平台，讲解相应知识模块的体系。能够避免理论灌输，同时，让学生学以致用。另外，本门课程中还涉及很多计算的内容，而OBE教学理念是应突出“学生的主体作用和教师的主导作用”，[10]所以教学方法的改革要突破传统的“灌输式”教学模式，在基于实验原理的基础上，调动学生的思考，引导学生开展课堂讨论，激发学生的求知欲望，培养学生的思考习惯，使学生的学习状态由“要我学”变为“我要学”。[11]
在实验教学中要加强师生互动，可尝试将演示实验由教师演示改为由学生演示、同学评议、教师总结的形式，从而培养学生发现、分析、解决问题的能力。为使学生在开展实验前充分了解实验内容，实验前学生需完成实验报告中实验目的、实验试剂、仪器、用品和实验步骤等部分内容的撰写。
实验时，应采用“一人一组”的形式，保证每人均能独立自主完成实验，如果部分仪器分析实验受仪器数量的限制需采用多人一组，每人都需有明确的分工。而且由于学生数量较多，每次实验应平行开设多个实验项目，学生轮流操作，最大限度地提高教学效率，但由于实验中涉及多台仪器的教学，这种教学方式务必要保证每类实验仪器有专业人员从旁协助。为防个别学生捏造数据，每个学生得出的实验数据需经指导教师签字后方为有效，最后写出实验报告，在实验报告中还应强调对实验成功与失败经验的总结与讨论。
4.教学结果评价方式的改革。评估学习产出是OBE教育模式中十分重要的环节，合理地对各项能力进行客观评价，对课程的改革及持续改进有非常重要的作用。[12]结合本门课程的毕业要求，其评价体系应着重强调水质分析相关实践操作、数据处理以及结果检验三方面内容的考核。首先，实践操作的考核应采用面试的形式，一人一题，题目从多个实验中抽签产生，主要包括考核取样、溶液配制、浓度标定和测定水中某项指标等内容;数据处理能力的考核比较适合沿用试卷考试的形式;对水质分析结果准确性的检验，结合实验测试结果，通过撰写水质分析报告及答辩的形式，在实验项目结束后的实验总结课上，学生将各自的实验结果以水质分析报告的形式呈现，同学之间互相对比，展开对结果差异与准确性的讨论。通过这种形式，有利于活跃学生的思维，发挥学生的主动性，使学生在学习过程中保持较高的学习兴趣和饱满的状态，积极主动地完成相关学习思考。
三、结语
OBE模式应用于“水分析化学与实验”课程教学中，虽然对教师、学生提出了更高的要求，但其教学效果是显著的。首先，在课程定位上更加明确清晰，结合具体专业要求设置教学内容;其次，在教学过程的实施上更加切合学生学情，改变单一全程灌输的方法，运用多种教学法，最大限度地调动学生学习的积极性和主动性;最后，在课程评价标准和方式上更加灵活化和多样化，考核的力度更大、覆盖面更广。
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责任编辑 陈 佩
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