基于OBE理念提升环保设备工程专业课程改革

赵媛媛 王秀礼 杨成方 潘 艳

1.江苏大学环境与安全工程学院 江苏镇江 212013;2.徐州工程学院环境工程学院 江苏徐州 221018

在生态文明建设和美丽中国目标的巨大需求催动下,人们的环保意识环保理念逐渐提升,环保市场将迎来新的发展局面。环保装备制造业是环保产业的重要组成部分,是保护环境的重要技术基础,是实现绿色发展的重要保障。环保装备制造业规模迅速扩大,发展模式不断创新,服务领域不断拓宽,技术水平大幅提升,我国环保设备行业规模将继续扩大,市场空间持续扩容,预计到2023年,我国环保设备行业产值将有望超过9500亿元[1-3]。环保设备工程专业自从2011年经教育部批准设立开始,我国近20余所高校开设环保设备工程专业。环保设备专业属于典型的跨学科专业,专业培养过程中与环境工程、机械工程、电气工程自动化等专业密切相关[4-5]。在人才培养中存在几个主要问题:

(1)专业契合度高的师资,知识技能复合型教师的培养,当前没有环保设备工程专业博士点,高校在环保设备专业的融合方面面临一定的困难;

(2)复合型高级工程技术人才培养方案的修订,当前国内高校在环保设备工程专业人才培养方面目标一致,但是培养的过程、方式、可操作性、效果等方面还有很多值得研究的地方。

环保设备工程专业的培养目标:具有环保设备工程的基础理论知识,精通环保装备的研发、设计、制造和运行管理的专门专业知识和专业技能,既能够从事环保设备的设计与制造、操纵与维护以及设备功能的改进和完善等方面工作,又能够从事环保设备基础理论研究和环保设备管理等方面工作的复合型高级工程技术人才。因此设置环保设备工程专业的高校需要加强现有教师专业素质的培养以及专业课程设置、培养模式、课程教学模式改革等方面的研究。本文着重阐述环保设备工程专业教学方式方法方面的要求、基于OBE模式下的建设路径以及未来的提升办法。

1 OBE与环保设备工程专业人才培养目标的一致性

传统的课堂教学模式是一种以教师为中心、书本为中心和课堂为中心的教学模式。这与本专业的人才培养和课程设置、教学目标等都存在一定矛盾(见下表)。

环保设备工程专业课程建与传统教学矛盾表

OBE教学模式强调项目为导向的教学方法,培养学生在解决实际问题中学习课程内容和实践的能力,也强调与企业之间的联系,培养复合企业需要的人才,同时也能及时反馈学生学习过程中存在问题[4,6-7]。OBE在环保设备工程专业人才培养方面的作用,主要体现在以下几个方面:

(1)OBE强调明确的学习成果和目标,可以帮助环保设备专业教育者确定期望的学生终极能力和技能。

(2)基于OBE的课程设计强调学生的主动参与和实践能力的培养。在环保设备专业中,将设计实践性强的课程融入实验课中,以培养学生在设计、操作和解决环保设备问题方面的实际能力。

(3)OBE教育模式注重对学生学习成果的评估。环保设备专业属于应用性强的专业,在考查学生学习中,除了考试之外应该加入项目报告、实验成果、技能表现评估等。

(4)OBE注重培养学生的综合素质和职业能力。在环保设备专业中,可以为学生提供相关的实习机会、行业合作项目等,使他们能够接触实际工作环境,培养解决问题和团队合作的能力,为其未来的职业发展做好准备[8-9]。

因此针对目前环保设备工程专业在实践中存在的问题,以OBE模式为引导,结合环保设备工程专业的特点与新时代背景下对环设人才的需求,建立优化环设专业的人才培养路径。

2 OBE模式下建设环保设备工程专业人才培养的路径

环保设备工程专业人才的复合型是指具有两个(或两个以上)专业(或学科)的基本知识和基本能力的人才,同时还要具有应用型。环保设备课程的设置后的目标是以学生未来的工作需求为导向,注重培养学生的实践能力和创新能力[10]。OBE(以学生为中心的学习)将学生的学习和评估置于课程设计和实施的中心位置,强调项目为导向的教学方法,可以让学生在解决实际问题时学习课程内容,提高实践能力[11]。美国工程教育认证协会将OBE教育理念其贯穿于工程教育认证标准始终,工程教育专业认证遵循三个基本理念:成果导向、以学生为中心、持续改进,这些理念对引导和促进专业建设与教学改革、保障和提高工程教育人才培养质量至关重要。基于OBE理念,调整和优化环保设备工程专业人才培养方案,改变教学模式强化以学生为中心,构建以服务地方企业为导向的产教融合教学课程群,实现企业人才需求与专业人才培养的契合度高度一致,同时实现年青教师的双师型培养,形成完整的反馈机制,学生、企业、教师三者在OBE模式下形成闭环式的反馈整改机制,学生的学习情况、教师的教学感受、企业的人才需求情况、就业学生的企业任职情况等统一反馈[10,12],并对其中存在问题进行整改和优化。OBE优化环保设备工程专业人才培养路线图如下图。

OBE优化环保设备工程专业技术路线图

通过OBE教学模式条件下环保设备课程设计共分四大部分:通识教育、学科基础、专业教育和实践教育,分别对应着环保设备工程人才素质的四个方面:人文素质、理论基础、知识能力和素质能力。在OBE理念下,梳理课程体系的逻辑结构,与机械、自动化、化工等多学科建立起联系,强化学科基础课程和专业基础课程,突出专业选修课、实践教学环节的课程设置[4,9]。以学生为中心的培养将企业、教师和人才培养方案融为一体,将环保设备嵌入OBE课程中,可以通过多种方式实施,提高学生对环保设备的理解和应用能力,培养学生的实践能力和创新精神。主要体现在以下几个方面:

(1)以学生为中心的教学方法:建立学生档案,记录学生的学习成果和绩效,为学生提供个性化的支持和指导。教师要根据学生的实际情况设计课程内容和教学方法,让学生更加主动地参与学习。在环保设备工程中,充分运用案例、参与式、讨论式、线上线下相结合等多样化混合式教学手段与方法,实现“以学生为中心”的目标,让学生在实践中学习,提高学生的实际应用能力。

(2)反馈多元化:定期评估课程的效果和学生的学习成果(对学生的知识、技能和态度进行评估),建立及时有效的反馈机制,对学生的学习成果和能力进行评价和反馈,以便教师及时了解学生的学习情况和教学效果。

(3)优化教学内容和教学方法:教师应该结合环保设备的实际需求和学生的学习特点,优化教学内容和教学方法,修订实验教学大纲,更新实验教学内容,淘汰不适合的课程、内容和实验,开展新型区域特色的实验,注重培养学生的动手能力和实际解决问题的能力,实现学生产出导向的目标。

(4)开展实践教育:在环保设备课程中开展实践和实习活动,让学生亲身参与实际工程和制造过程,加深对理论知识的理解和应用,帮助学生了解环保设备的实际应用和解决环境问题的方法。

(5)建立产学研合作机制:环保设备工程领域需要与产业界和科研机构建立紧密的联系和合作关系,教师可以利用产学研合作机制,引进企业和专业技术人才参与教学,为学生提供更多实践和实习机会,同时丰富教学资源,如教材、课件、案例、实验(环保设备的制作和维护视频、3D模型、仿真软件)等,使学生可以更直观地学习和理解环保设备的工作原理和结构,提高学生的学习效果。

3 未来OBE提升环保设备工程培养模式的办法

基于OBE理念提升环保设备工程专业课程改革需要多方面的措施和努力,需要教育教学机构、教师、学生和产业界的共同参与和支持。教研室需要制定符合本专业的课程设计、教学大纲和评估体系,提供良好的教学资源和环境,为学生提供全面和优质的教育教学服务。而教师则需要具备良好的教育教学理念和方法,掌握先进的教育教学技能和专业知识,能够积极引导学生,激发学生的学习兴趣和创新精神,促进学生的全面发展。

(1)建立环保设备专业实验室。在学校或实验室中建立环保设备实验室,让学生亲身体验环保设备的操作和维护。这可以帮助学生深入了解环保设备的原理和技术,掌握环保设备的操作和维护技能。让学生更加主动地参与到学习和研究之中,专业实验室建设与案例教学、实验教学、项目教学融合到一起,让学生在实践和科研中学习,提高学生的实际应用能力。

(2)培养环保意识和责任感。通过环保活动和讲座等形式,学生可以了解环境保护的重要性和环保行动的实际效果,这可以增强学生的环保意识和责任感,并促进他们积极参与环保行动。

(3)推进课程国际化。随着全球化的发展,环保设备工程的国际交流和合作已成为趋势。因此,课程改革需要加强国际化视野,吸收国际先进理念和技术,开展国际合作和交流,使学生能够具备全球化的视野和竞争力。

应用型人才培养方式注重培养学生的实践能力和职业素养,OBE则注重学生的能力和素质的培养。OBE与应用型人才培养方式的耦合可以促进学生综合素质的培养和职业素养的提高,培养具有创新精神、实践能力和职业素养的应用型人才。基于OBE理念,采用启发式教学、任务驱动教学、案例教学等进行教学方法创新,设置项目学习环节,可以促使学生了解国内外环保工艺与设备的最新发展动态,以及国内外先进环保设备生产企业代表性产品种类、研发、使用和维护等方面的信息,并在此基础上提出研究改进方案。通过案例分析展示、答辩汇报、互动交流等方式,拓宽国际化视野,强化学生文献检索、团队协作以及表达交流能力。因此,基于OBE的教学方法可以为应用型人才培养方式提供理论支持和教学实践指导。