工程教育认证背景下的“大气污染控制工程”课程改革研究

常景彩 王勇 王鹏

[摘 要] “大气污染控制工程”是环境工程专业主干课程之一。按照新形势下工程教育认证要求，“大气污染控制工程”从正向院校系统培养（教学内容—课程目标—毕业要求—培养目标）和逆向多元评价体系（考试考核审核—教学目标达成度—毕业要求达成度—毕业能力达成度）两个维度，清晰地梳理了教学内容、课程目标、毕业要求和培养目标四者之间的逻辑关系，从而自查自省并用于持续改进，切实提升课程的教学质量。

[关键词] 大气污染控制工程;工程教育认证;正向培养;逆向评价

[基金项目] 2019年度“教研互促、重在创新”“大气污染控制工程”教学改革研究（2019Y208）负责人：常景彩

[作者简介] 常景彩（1977—），女，河北衡水人，博士，山东大学环境科学与工程学院研究员，主要从事大气污染物控制研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）02-0057-04    [收稿日期] 2020-04-22

一、引言

环境科学比工程学科覆盖面广、与其他学科的交叉性强、课程内容设置丰富、知识联系性紧密。传统的教学过程中存在“照本宣科”现状，影响知识拓展延伸;初级内容繁多导致挤压前沿知识;教师讲述为主，学生参与度降低;教学培养与学生能力培养之间关联度较弱等一系列问题，“构建产出导向的人才培养体系并持续改进之”是新形势下工程教育认证要求的核心内涵，达到此要求尚存在一定的差距。为贯彻落实一流学科配备一流教学培养一流人才学科发展的要求，众多高校进行了教改探索[1-5]。当前，“大气污染控制工程”课程改革主要集中在两个方面：①教学方式方面的改革，以中南大学、辽宁工业大学等为代表，采用多媒体+互动式讨论+案例+角色互换等方式，重点强化教学、应用、学生能力培养和实践的关联，取得明显的成效;上海理工大学采用案例法、引导法、启发法和线上学习与线下讨论相结合等多种教学方法，保证教学内容生动新颖[6-8];②教学理念方面的改革，运用更先进的教学指导理论和观念对课程教育理念进行了升级，比如华北水利水电大学掌握学习先进教育理论、山西大学特色鲜明的火电行业课程设计、浙江工业大学成果导向教育设计的教学理念、清华大学“三位一体”的教学体系理念、青海大学培养学生应用能力的理念等，理论教学及实践教学均取得显著效果[9-14 ]。

工程教育认证的核心意义在于：教学服务于学生未来发展;教师关注课程与人才培育联结;大学培养质量持续成长;行业减弱学用落差。基于此，山东大学结合我校能源环境专业特色，采用面向产出的教学评价方式，建立基于评价的教学质量持续改进机制，服务于“双一流”学科建设目标。教学团队从正向院校系统培养（教学内容→课程目标→畢业要求→培养目标）和逆向多元评价体系（考试考核审核→教学目标达成度→毕业要求达成度→毕业能力达成度）这两个维度，对课程教学内容、课程目标、毕业要求、培养目标四者之间的逻辑关系自查自省自纠，并用于持续改进，切实提升课程教学质量。

二、“大气污染控制工程”课程存在的问题

山东大学环境工程专业大类课程体系学分的构成为工程基础、专业基础与专业类占比35.86%，工程实践与毕业设计（论文）类占比24.49%，数学与自然科学类课程占比18.66%，已符合“工科认证通用标准”的要求。我校使用了教材编制背景处于我国大气污染治理工作的第五阶段（第一阶段：1978年前的工厂粉尘治理阶段，代表我国大气污染治理工作初步开展;第二阶段：1978—1989年对全国大气浓度问题进行治理，促进了制度制定的发展;第三阶段：1990—1999年大气污染治理试点阶段，开始大规模的重点城市、流域、区域、海域的污染防治及生态建设和保护工程;第四阶段：2000—2010年的污染总量限制联防联控阶段，对污染总量进行限制;第五阶段：2010年以后空气质量治理的试点推广阶段）。整书内容结构如下：煤燃烧、PM、SO2、NOx、VOCs治理等相关原理、技术方法和设备的章节占整书内容的2/3;大气污染气象学、大气扩散浓度估算模式的章节占1/6;其他章节占1/6，教材总学时为80学时（含实验16学时），加上“大气污染控制工程课程设计”的8学时，共计88学时。

按照我校《环境工程专业培养方案（2017中文版）》（简称《培养方案》）规定要求，培养学生应具备工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理和终身学习12个毕业要求的指标点。与本课程有关的指标点共8个，即1.3（能够运用相关知识分析和解决复杂环境工程问题，并对复杂环境工程问题的解决方案进行比较和综合）、2.3（应用数学、自然科学和工程科学知识，并通过文献研究分析复杂环境工程问题，获得有效结论）、3.2（能够针对复杂环境工程问题提出解决方案）、5.2（能够选择和使用现代环境检测技术和分析手段，对复杂环境工程问题进行解析和设计）、5.3（能够开发或使用环境工程专业常用的分析软件、工程设计软件和仿真软件等现代工程工具，对复杂环境工程问题进行预测和模拟，并能够理解其使用条件）、10.1（能够就复杂的环境工程问题，与业界同行及社会公众进行有效的沟通，清晰地表达观点。能够针对复杂的环境工程问题撰写报告以及设计文稿，具有较好的书面表达能力）、11.1（能够理解并掌握工程管理原理与经济决策方法）、11.2（能应用工程管理基本与经济决策方法，提出针对复杂环境问题的有效解决方案）。

针对工程教育认证要求，在梳理课程教学内容、课程目标、毕业要求、培养目标四者之间的逻辑关系时发现几点不足：①教学内容与课程目标对应清晰度不够，学时分配重点不突出。对于支撑课程目标差异相对较多的章节，其重点关注程度表现较弱;②课程目标支撑毕业要求分配权重上，尚待进一步修正。如在学生毕业要求指标点“能够选择和使用现代环境检测技术和分析手段，对复杂环境工程问题进行解析和设计”的支撑权重小于0.2，不足以突出“以学生为中心的教育理念”;③达成度分析有待进一步完善。考试大纲、试卷分析记录等完整清晰，课程目标达成度分析齐全，但对毕业要求指标点、毕业要求、毕业能力达成度分析评价仍需进一步细化完善。

三、教学内容、课程目标、毕业要求和培养目标梳理的思路

“大气污染控制工程”课程教改要点主要从两个维度展开，一是遵循正向院校系统培养链原则，即教师深刻理解并理顺教学内容→课程目标→毕业要求→培养目标之间的逻辑关系。二是逆向多元评价体系校验链原则，即反向从学生受体的考试考核审核→教学目标达成度→毕业要求达成度→毕业能力达成度的结果来校验正向培养链。

1.正向院校系统培养链确立过程。为达到《培养方案》的要求，经权衡分析后，“大气污染控制工程”专业基础课程的4个毕业要求指标点（1.3、2.3、3.2、5.2），调整其支撑权重为0.20、0.15、0.20、0.20;“大气污染控制工程课程设计”环境工程专业必修课程的5个毕业要求指标点（3.2、5.3、10.1、11.1、11.2），调整其对应分配权重为0.20、0.15、0.10、0.15、0.40，均属于强H。

理顺调整“大气污染控制工程”及其课程设计指标权重过程的意义在于：①突出教学内容重点。即《大气污染控制工程》及其课程设计对本专业学生3.2毕业指标点支撑权重调高至0.4，这在环境工程专业9+3门主课中，支撑处于主导地位，在后续的教学大纲、教学内容、考试大纲和课程设计等环节中，须重点关注学生专业和综合能力的培养，使之经过课程受训之后，具备针对复杂环境工程问题提出解决方案的能力;②全面强化课程设计。课程设计自身对毕业要求指标点11.2的支撑权重调高至0.4，同样将指标点的支撑也处于主导地位，这就要求教师在布置课程设计任务时，除强调学生具备复杂环境问题的有效解决方案能力之外，同时还要融汇一定的工程管理知识和经济决策方法于课程设计中，将学生已学习的“环境管理与规划”“建设工程监理”“环境经济学”等课程基本知识，融入教学环节和课程设计的要求中，使之形成已考虑工程管理和经济要素的复杂环境问题解决方案，培养要求的重点更加清晰明确。

针对前述课程和设计对毕业要求指标点的支撑权重分配，指导了课程教学和课程设计教学大纲的细化凝练工作。将课程支撑的毕业要求指标点细化到课程教学目标上，对原教学目标重新进行凝练、细化和合并等修订，使之与毕业要求指标点对应关系更清晰。最终，“大气污染控制工程”教学凝练为5个教学目标，“大气污染控制工程课程设计”凝练为4个教学目标。然后，根据教学目标支撑毕业要求指标点的分配关系，对课程章节学时分配和章节内容进行差异化梳理，初步完成“教学内容—课程目标—毕业要求—培养目标”四者逻辑关系的理顺工作，但后续仍需多元评价的结果去验证其合理性。

2.逆向多元评价体系校验链确立过程。逆向多元评价体系校验链设置的原则是：以学生受体为中心，通过对考试考核审核审定分析、教学目标达成度分析、毕业要求达成度分析和毕业能力达成度分析数据来校验正向培养链内容确立的合理性和科学性，其主旨是借助逆向评价去改进正向培养，确定正向培养目标定位是否合理、学生毕业要求是否明晰、学生能力是否达成预期以及学生能力是否得到社会认可，深刻理解、执行并受益工程教育认证工作的丰富内涵。

多元评价体系校验链确立过程采用三个阶段：①培养制度定量前期评价。教指会通过《考试考核内容与方式审批》制度进行评价。授课教师列出考试考核内容与目标点的对应明细，内容分配与支撑权重匹配性良好度;教指会负责人检查设定的考试/考核内容是否与课程目标对应，满足要求才可进入考评环节;考评完成后，按照成绩登记表对考核结果进行统计分析，计算课程在每个教学目标的达成度并形成分析报告;取某个教学目标达成度的最小值作为该门课程的达成度，当近三年的学生受体群教学目标达成度均大于0.60时，教学目标达成度才算满足培养要求;根据教学目标达成度分析，教师需要挑选出学生群体受教的薄弱环节，确定某个需加强的教学目标并制定强化措施（比如通过课上强调、增加课上互动环节、增加课后练习和强化设计环节等）进行强化;最后形成《存在问题与持续改进措施总结》指导持续改进，按照年级学生受体的教学目标达成度情况进行教学培养的调整细化，完成前期校验流程。②受体及第三方定性后期评价。将年度课程教学目标达成度数据上报学院教指会，获得本课程对毕业要求指标点达成度的分析评价数据;将近三年的学生受体数据进行汇总分析，取年度最小值作为最后结果;结合《毕业生对环境工程专业毕业要求认同度评价表》《用人单位对山东大学环境工程专业毕业要求达成情况评价表》和《用人单位对山东大学环境学院毕业生就业能力反馈调查问卷》定性分析数据，与理论分析数据汇总后，用于本专业后续学生培养方案、某课程教学大纲等工作的细化和修订，进行持续改进，完成后期校验流程。③持续改进阶段。持续改进过程始终贯穿其中，以2014～2016级教学目标完成情况为例。通过定量评价的2个阶段，均存在教学目标2的达成度低于其他4个教学目标的情况，即学生概念、政策、技术原理等掌握得較好，但对公式应用有接近1/4的同学掌握得不够扎实，且其中环境科学专业学生占比明显较高，一方面，说明该专业学生对这门选修课重视程度不够，需要着重引导;另一方面，授课时也需要强化学生对应用分析类型题目的理解和锻炼，适当提高高等数学能力欠缺同学的辅导力度。通过定性评价阶段发现，由于疫情原因，2016级毕业生的三级满意度调查卷平均后为0.81，低于前两个年度。为此，要求教师在我校《新冠肺炎疫情常态化防控应急处置工作方案》的指导下，在疫情常态化环境中，充分考虑学生和用人单位诉求，进一步提升教学培养质量。

四、教改效果评价与分析

在工程教育认证的背景下，“大气污染控制工程”及其课程设计教改取得良好的阶段性成果，主要如下。

在以学生为中心的《山东大学课堂教学评价（2017）》调查中，近三年主课程教学评价成绩为96.11分、97.53分和98.74分，课程设计教学评价成绩分为97.99分、97.53分和98.49分，改进后的教学内容、学时分配和教学方法等，均获得学生们的高度认可。

在課程教学目标达成度方面，2014～2016级的课程教学目标的达成度分别为0.78、0.76、0.82，满足学生培养目标的要求。

在毕业要求和毕业能力达成度方面，以2016级学生数据支撑毕业要求指标点1.3达成度为例。课程目标达成度为0.82，毕业要求指标点达成度为0.164，与“工程制图”等5门支撑课合并计算，指标点1.3的达成度为0.817，大于评价标准要求（0.60）。在对毕业要求指标点1.3的满意度调查结果中发现，学生和用人单位普遍对毕业要求为1.3达成认同，同时，学生毕业能力也获得了用人单位的认同。

（课题组成员：山东大学环境科学与工程学院：王睿、赵海霞、王璞、董泽正）

参考文献

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Teaching Reform of Air Pollution Control Engineering Course under the Background of Engineering Education Certification

CHANG Jing-cai1， WANG Yong2， WANG Peng3

（1. School of Environmental Science and Engineering， Shandong University， Qingdao， Shandong 266237， China; 2. Qingdao Daneng Environmental Protection Equipment Co.， Ltd.， Qingdao， Shandong 266300， China; 3. School of Energy and Power Engineering， Shandong University， Jinan， Shandong 250061， China）

Abstract： Air Pollution Control Engineering is one of the core courses in environmental engineering specialty. According to the requirements of engineering education certification under the new situation， the course of Air Pollution Control Engineering has clearly combed the logical relationship between the teaching contents， course goals， graduation requirements and training objectives from two dimensions： namely positive institutional training（teaching contents—course goals—graduation requirements—training objectives） and reverse multiple assessment system（examination and evaluation—teaching goal achievement degree—graduation requirement achievement degree—graduation ability achievement degree）， so as to continuously improve the teaching quality of the course by self-examination， self-reflection and self-correction.

Key words： Air Pollution Control Engineering; engineering education certification; positive training; reverse assessment