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基于OBE理念的环境工程微生物学课程教学改革与实践

2025-02-11 59 上传者：管理员

摘要：文章首先阐述了环境工程微生物学课程教学存在的问题，然后论述了基于OBE理念的环境工程微生物学课程教学改革与实践，包括丰富教学内容及方法、强化学生综合能力的培养、加强师资队伍建设、完善考核评价体系。

关键词：
OBE理念
工程教育
教育改革
环境工程专业
环境工程微生物学课程教学
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OBE(Outcome-BasedEducation)又称成果导向教育､能力导向教育､目标导向教育或需求导向教育[1-2]｡OBE理念起源于20世纪70年代的美国,是一种以学生为中心的教育模式,也是一种以学生为本,采用逆向思维的方式进行课程体系建设的理念,是一种先进的教育理念[3-4]｡它强调教育的最终目标是确保每个学生都能够达到预期的学习成果｡

OBE理念的核心内容包括以下五个方面:一是以学生为中心,关注学生的学习需求和学习成果;二是明确学习目标,制定具体的学习成果标准;三是设计合理的教学活动,促进学生主动学习和深度思考;四是实施多元化的评价方式,全面评估学生的学习成果;五是根据评估结果进行持续改进,优化教学设计和教学策略｡这些核心内容构成了OBE理念的基本框架,为教学改革提供了指导方向[5-6]｡

在国际上,OBE理念已被广泛应用于各级各类教育,特别是在工程教育领域,许多国家都将OBE理念作为教育改革的重要方向[7-8]｡在国内,随着高等教育改革的不断推进,OBE理念逐渐受到重视｡目前,已有部分高校开始尝试将OBE理念应用于课程教学,并取得了一定的成效｡然而,由于我国教育体制和文化背景的特殊性,OBE理念的本土化应用还面临着一些挑战和困难｡因此,需要进一步研究和探索适合我国国情的OBE教学模式和方法｡

环境工程微生物学是面向环境工程专业学生开设的一门专业基础课程,也是其实践技能训练的重要教学环节之一[9-10]｡换言之,其是为环境类专业本科生开设的微生物教育课程,注重微生物学理论与环境应用的结合｡

环境工程微生物学课程自开课以来,已制作完成课程大纲､授课多媒体课件等,同时明确了考核方法｡而且该课程在线下示范课程建设过程中,在教学内容､教学方法､教学手段､教材建设､考核方法和课程管理等方面进一步开展研究和实践,形成了基于OBE理念的科学合理且适应学科发展和创新型高层次人才培养需求的课程教学体系｡

一、环境工程微生物学课程教学存在的问题

(一)教学内容及方法存在的问题

当前环境工程微生物学课程教学往往仅注重理论知识的传授,忽略了学生实际应用知识和现场解决问题能力的培养｡传统的教学内容侧重对环境微生物学基本概念､微生物分类及其代谢途径的记忆和理解,而对于学生如何将这些知识应用于实际的环境工程项目,往往显得不足｡同时,实验教学部分通常独立于理论教学,导致学生难以将实验技能与现实问题的解决联系起来｡具体而言,环境工程微生物学课程教学存在以下几个问题:一是教学内容与实际应用脱节,学生难以将所学知识应用于实际问题的解决;二是教学方法单一,缺乏互动性和趣味性,难以激发学生的学习兴趣和积极性｡

传统环境工程微生物学课程的教学方法和手段较为单一,多以课堂讲授为主,辅以实验课｡这种模式通常存在以下不足:首先,课堂讲授偏于单向传播,学生的参与度不高,难以激发学习兴趣和主动性;其次,实验课往往固定于特定实验项目,缺乏设计性和探索性,不利于学生创新思维和独立问题解决能力的培养;最后,现行教学手段较少涉及现代信息技术的应用,忽视了数字化资源在教学中应用的潜力｡

(二)学生能力培养存在的问题

环境工程微生物学作为一门应用性强的学科,在培养学生解决实际环境问题能力方面具有重要意义｡然而,目前环境工程微生物学课程在学生能力培养方面存在一定的局限性｡传统的教学模式过于注重理论知识的“灌输”,忽视了学生实践能力的培养,这种教学方式导致学生对知识的理解停留在表面,难以实现综合能力的培养和锻炼｡而且课程侧重理论知识的掌握和基本实验技能的训练,在培养学生的创新思维､跨学科分析能力,以及解决复杂环境问题的综合能力方面尚显不足｡此外,实验课程内容往往与实际应用脱节,学生难以将所学知识转化为解决实际问题的能力｡学生很少有机会参与真实的环境工程项目,导致理论与实践之间存在断层,且团队协作能力和沟通能力也往往未能得到充分的锻炼和发展｡

(三)师资队伍存在的问题

在当前教育背景下,环境工程微生物学课程的师资队伍面临着一些挑战｡该课程的师资队伍通常由具备微生物学或环境工程背景的教师组成｡这些教师在传授理论知识和指导实验操作方面具有专业能力,但同时也存在一些不足之处｡首先,部分师资过于专注理论研究,而在实际应用和工业实践方面的经验不足,这就限制了课程内容与实际环境问题解决的衔接｡其次,由于研究压力和时间限制,一些教师难以投入足够的时间和精力进行教学创新和更新｡最后,师资队伍中缺乏具有行业实践经验的成员,这可能导致其无法正确引导学生有效了解工作环境中的实际操作和挑战｡

(四)考核方式存在的问题

传统的环境工程微生物学课程的教学考核通常采用笔试和实验报告相结合的形式｡然而在现阶段教学中,这种考核方式存在一些局限性:首先,笔试往往偏重对知识记忆的考查,而忽视了评价学生分析问题和实际应用能力的重要性;其次,实验报告虽然能体现学生的实验技能,但常常停留在对实验步骤的描述上,缺乏对学生创新思维和数据解读能力的深入考查;最后,现有的考核方法难以全面反映学生的学习进程和综合能力,不利于激励学生在课程学习中持续进步｡概言之,目前的考核方式主要以期末考试为主,侧重理论知识的考查,而忽视了对学生实践能力､创新能力和综合素质的评估｡这种考核方式难以全面反映学生的学习成果和能力水平,也不利于激发学生的学习热情和创新精神｡

二、基于OBE理念的环境工程微生物学课程教学改革与实践

(一)丰富教学内容及方法

本课程采用的教材为周群英､王士芬主编的《环境工程微生物学》(第四版)｡课程内容包括微生物学基础和微生物生态与环境生态工程中的微生物作用两部分[11]｡

针对OBE理念,教学内容主要包含环境微生物类群､形态特征､生理特性､生长繁殖与遗传变异;微生物生态;环境污染物处理过程中微生物学原理;环境生物工程新技术的研究进展｡通过教学,要使学生能够将环境工程微生物学的专业基础知识和理论用于解决环境工程领域技术开发和工程设计中的复杂工程问题;能够进行污染控制的微生物处理工程的应用,具备研究和解决在水体净化等环境工程领域中出现的有关微生物问题的能力;将课程思政融入日常教学过程,使学生树立正确的自然观,能掌握和应用科学方法论,增强学生在工作､科学研究中分析与解决问题的能力,激发学生爱国主义情怀和专业知识探究热情,使其树立正确的价值观｡同时,要增加案例研究的比重,通过分析具体的环境工程项目,让学生能够理解微生物技术在实际中的应用｡此外,要重视实验教学与理论教学的无缝对接,设计一系列与实际环境问题紧密相关的实验,以提高学生的实验设计能力和实际操作能力｡

另外,为了丰富教学方法和手段,首先,可以引入互动式教学,如小组讨论和案例分析等,以提高学生的参与度,增强课堂互动;其次,更新实验教学,增强实验设计的创新性,如通过开放式实验课题,让学生自主设计实验方案,增强学生的实践和研究能力;再次,利用现代信息技术,如虚拟仿真､在线课程平台和教育APP,丰富教学资源,提供远程学习及互动式学习体验;最后,采用翻转课堂等新型教学模式,鼓励学生在课前通过视频或在线资料进行自学,课上则更多地进行深入讨论与实践操作｡

目前,课程已采用多种教学方法,如案例式教学､多媒体教学､现场教学和启发式教学等进行课堂讲授,并结合课后作业帮助学生掌握课程知识,具体如表1所示｡

表1课堂教学组织及方法

依托网络平台,在超星学习通APP中建设环境工程微生物学课程,包含多媒体课件､课程视频及习题库等内容,同时运用大学慕课和腾讯会议等平台,让学生更好地利用各网络教学平台对课程内容进行学习｡

(二)强化学生综合能力的培养

为了改进学生能力培养的现状,可以采用案例教学法,选取与环境工程微生物学相关的实际案例,如污水处理､生物修复等,引导学生分析问题､讨论解决方案,由此让学生理解理论知识在实践中的应用,培养其解决复杂问题的能力;采用项目导向学习法,鼓励学生参与科研项目或设计性实验,确保从问题提出到解决方案的整个过程都由学生主导,使其在实践中学习如何运用所学知识,提高其研究能力和创新思维;采用实验操作法进行技能训练,通过增加实验课程的比重,确保每位学生都能熟练掌握基本的实验操作技能,并通过综合设计性实验提高解决实际问题的能力,即在加深对理论知识的理解的同时,充分培养其动手能力和实验技能｡

目前,课程已经将案例教学法融入课堂,并对实验课进行单独设课,增加了实践课程考核比重｡课程组教师引导和鼓励学生参加大学生创新创业项目､中国“互联网+”大学生创新创业大赛､全国大学生电子商务“创新､创意及创业”挑战赛等学科比赛｡目前,已指导学生获批国家级大创项目4项､省级大创项目5项;指导学生参加全国大学生电子商务“创新､创意及创业”挑战赛,获安徽赛区三等奖,并获优秀指导教师称号;指导学生参加中国“互联网+”大学生创新创业大赛,并获校级二等奖2项､三等奖2项｡

(三)加强师资队伍建设

为了解决师资方面存在的问题,基于OBE理念对环境工程微生物学课程的师资队伍进行改进显得尤为重要｡首先,可以鼓励教师与行业企业合作,定期参与行业项目或实习,以丰富教师的实践经验,增强其行业洞察力｡其次,为教师提供专业发展培训,如教学法､案例开发和技术工具的使用等方向的培训,以提升其教学效果和创新能力｡再次,建立跨学科教师团队,整合不同领域专家的知识与能力,形成互补的教学力量,提供更全面的教学视角｡最后,开阔师资队伍的国际化视野,引入国际先进的教学理念和研究成果,丰富课程内容和教学方法｡

目前课程组有5位教师,均为博士学位,其中教授1人､副教授1人､讲师3人,所有教师均具有较高的学历,职称结构也较为合理｡课程组教师有多人在省级和校级教学比赛中获得名次(省级二等奖1次､三等奖1次;校级一等奖2次､二等奖1次､三等奖1次),教学经验丰富,教学效果好｡课程组教师目前在研和已经结题的教学研究和质量工程项目共有10余项,以第一作者身份发表教学研究论文8篇,在教学改革研究和质量工程建设方面取得了显著的成果｡同时课程负责人及主干教师均具有微生物专业的博士学位,课程组成员长期从事环境工程专业的教学活动,可将课程专业知识与实践相结合,更好地培养学生的综合应用能力｡

(四)完善考核评价体系

为了提升教学考核的效果,首先,可以构建多元化的评价体系,将项目报告､小组讨论､口头汇报和案例分析等多种评价形式纳入考核范围,以全面评估学生的知识掌握和应用能力｡其次,设计开放性问题和立项基于实际环境问题的课题,鼓励学生进行深入思考和提出创新解决方案,提高学生的实践和解决问题能力｡最后,采用形成性评价与终结性评价相结合的方式,重视过程评价,鼓励学生在课程学习过程中不断进步｡此外,要建立即时反馈机制,帮助学生及时改进学习方法,也可以借此更全面地了解学生的学习情况,促进其全面发展｡

目前,该课程理论教学考核方法具体如表2所示｡实践教学考核由课堂表现､实验等部分组成,课堂表现主要根据学生出勤､学习态度､课堂纪律､回答问题等情况进行综合评分,实验部分主要根据实验完成质量及实验报告质量进行评分,具体如表3所示｡

表2理论教学考核方法

表3实践教学考核方法

三、结语

本研究在OBE理念的指导下对环境工程微生物学课程进行了深入的教学改革与实践｡通过优化教学内容､革新教学手段､建设师资队伍､构建多元化考核评价方案及培养学生能力等措施,使课程教学更符合OBE理念,有效提高了学生的学习效率和兴趣,提升了学生运用微生物学知识解决环境问题的实践能力,提高了教学质量和效果,促进了学生的全面发展,能培养出更具创造力､实践能力的未来环境工程领域所需的复合型人才｡概言之,该教学方法可以为环境工程领域培养出更多专业且具备实际操作能力的高质量人才｡

参考文献:

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[4]张红,陈志泊,张海华,等.基于OBE理念的生物分离工程课程教学设计与实践[J].西部素质教育,2023,9(8):180-183.

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[8]张建英,杨晓梅,李娜,等.基于OBE理念的生物化学课程教学设计与实践[J].西部素质教育,2023,9(6):186-188.

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[10]谢琳,杨晓红,张灵,等.“环境工程微生物学”一流本科课程建设与实践[J].高教学刊,2023,9(36):181-184.

[11]陈胜男,张海涵,黄廷林,等.“环境工程微生物学”课程的教学改革探索与实践[J].微生物学通报,2021,48(12):4963-4971