OBE 工程教育下新型勘查技術(shù)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)體系構(gòu)建與實(shí)踐
——以東華理工大學(xué)為例

原源，鄧居智，肖慧，周聰

（東華理工大學(xué) 地球物理與測(cè)控技術(shù)學(xué)院，江西 南昌）

一 概述

工程人才作為社會(huì)發(fā)展的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，深刻影響著我國(guó)科技發(fā)展水平和科技創(chuàng)新水平[1]。在“新工科”背景下，創(chuàng)新勘查技術(shù)與工程專業(yè)人才教育培養(yǎng)模式，探索新型實(shí)踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案[2-3]，既是工程教育改革之急，又是國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展之需。因此，對(duì)于工科院校，必須加快工程人才培養(yǎng)模式的改革，為應(yīng)用型工程人才培養(yǎng)提供服務(wù)，進(jìn)而在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中發(fā)揮支撐作用[4]。

近年來， 成果導(dǎo)向教育(Outcomes-Based Edution,OBE) 得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用[5]。大量學(xué)者研究了OBE 教育核心理念，并據(jù)此開展了不同學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施及評(píng)價(jià)。然而，在新工科建設(shè)目標(biāo)下，地方工科院校OBE 工程教育的實(shí)踐改革仍待研究[6,7]。本文以“新工科”為背景，將OBE 教育理念結(jié)合混合式教學(xué)模式納入東華理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱我校）勘查技術(shù)與工程專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系[8]，通過定位工程人才培養(yǎng)目標(biāo)、反向課程體系設(shè)計(jì)、優(yōu)化實(shí)踐訓(xùn)練平臺(tái)、革新人才培養(yǎng)實(shí)施路徑、創(chuàng)新實(shí)踐能力培育機(jī)制等系列舉措，建立了一套較為完善的“專業(yè)+ 素養(yǎng)+ 創(chuàng)新”人才培養(yǎng)與育人體系，提高了我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)學(xué)生工程實(shí)踐能力，并促進(jìn)了應(yīng)用型技術(shù)人才培養(yǎng)向創(chuàng)新型科技人才培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。

二 傳統(tǒng)勘查技術(shù)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)中存在的問題

我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)自1956 年建立以來，通過不斷完善教學(xué)設(shè)備、共建教學(xué)基地、優(yōu)化師資隊(duì)伍、革新人才培養(yǎng)模式等舉措，培養(yǎng)了大批具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)、物理、地學(xué)、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)和能夠解決專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問題的應(yīng)用型技術(shù)人才。然而，在“新工科”建設(shè)背景下，當(dāng)前的人才培養(yǎng)模式與國(guó)家及產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的創(chuàng)新型科技人才培養(yǎng)仍有差距，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：①創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)與傳統(tǒng)的課程體系及單一化、固有化的教學(xué)模式不相宜。我校勘查技術(shù)與工程專業(yè)課程（包括重、磁、電、震、核等）具有理論性強(qiáng)、內(nèi)容多、實(shí)踐要求高、學(xué)生需求不均衡等特點(diǎn)，而傳統(tǒng)的以教師為中心的授課方式主要存在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)無法充分鍛煉學(xué)生創(chuàng)新思維能力、不同學(xué)生的興趣及優(yōu)勢(shì)無法得到有效提升、專業(yè)領(lǐng)域新方法新技術(shù)涉入有限、理論教學(xué)過程與實(shí)踐演練脫節(jié)、評(píng)價(jià)過分注重成績(jī)等問題，最終使得人才培養(yǎng)趨于應(yīng)用型工程技術(shù)人才，學(xué)生缺乏創(chuàng)新思維和突破意識(shí)。②學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)與傳統(tǒng)高校為主體的培養(yǎng)模式不相符。一方面，學(xué)生課堂理論知識(shí)學(xué)習(xí)主要由本專業(yè)教師講授，企業(yè)型教師的缺乏導(dǎo)致實(shí)際中生產(chǎn)實(shí)踐難題及解決技術(shù)涉入有限；另一方面，我校本專業(yè)雖已成功建立了40 余個(gè)校企聯(lián)合基地，但是如何提高基地有效利用率、調(diào)動(dòng)企業(yè)方的積極性和參與度仍是本科生培養(yǎng)面臨的突出難題。③勘查技術(shù)與工程專業(yè)的綜合應(yīng)用性與單一的實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)不適應(yīng)。本專業(yè)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練平臺(tái)主要包括校內(nèi)實(shí)驗(yàn)中心、野外實(shí)習(xí)基地、產(chǎn)學(xué)研用基地、以及“挑戰(zhàn)杯”“東方杯”等各類專業(yè)知識(shí)競(jìng)賽等。但是各種實(shí)踐訓(xùn)練方式均以專業(yè)教師為主導(dǎo)，帶領(lǐng)學(xué)生完成相對(duì)固有化的實(shí)訓(xùn)方案。創(chuàng)新訓(xùn)練環(huán)節(jié)的缺失導(dǎo)致學(xué)生思維訓(xùn)練不夠、創(chuàng)新意識(shí)不強(qiáng)，無法靈活處理復(fù)雜實(shí)際工程問題。例如，在野外實(shí)習(xí)基地進(jìn)行頻率域電磁法數(shù)據(jù)采集與處理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按照流程化操作完成試驗(yàn)后，并不能很好地理解實(shí)際中不同種類人文噪聲干擾對(duì)電磁數(shù)據(jù)的影響機(jī)制及處理技術(shù)，導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)與工程實(shí)際問題脫軌。

三 創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系構(gòu)建與實(shí)踐

(一) 依據(jù)OBE 工程教育需求，確立新型三級(jí)人才培養(yǎng)目標(biāo)

江西省是一個(gè)資源大省，蘊(yùn)藏著豐富的地下礦產(chǎn)資源，潛在價(jià)值達(dá)萬億元級(jí)別。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)資源的需求不斷增長(zhǎng)，社會(huì)對(duì)資源勘探創(chuàng)新人才的需求與日俱增。為滿足國(guó)家新工科建設(shè)創(chuàng)新需求，深入服務(wù)我省產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，發(fā)揮我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)的特色優(yōu)勢(shì)，須進(jìn)一步明確以需求為導(dǎo)向，以創(chuàng)新為引領(lǐng)，革新本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。據(jù)此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)確立了由“知識(shí)導(dǎo)向”轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺晒麑?dǎo)向”的培養(yǎng)目標(biāo)，具體培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)由知識(shí)、技能和素養(yǎng)三部分組成，包括數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、國(guó)際前沿知識(shí)、工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新能力、解決實(shí)際工程問題能力、終身學(xué)習(xí)能力和職業(yè)道德意識(shí)等方面。通過逐步實(shí)施各階段人才培養(yǎng)計(jì)劃，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)面向區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、適應(yīng)社會(huì)需要的高素質(zhì)“應(yīng)用+ 創(chuàng)新”型勘查技術(shù)與工程專業(yè)人才。圖1 為OBE 需求導(dǎo)向下新型勘查技術(shù)與工程人才三級(jí)培養(yǎng)目標(biāo)示意圖。

圖1 新型勘查技術(shù)與工程人才培養(yǎng)目標(biāo)示意圖

(二) 反向課程體系設(shè)計(jì)，革新人才培養(yǎng)實(shí)施方案

在明確新型勘查技術(shù)與工程人才培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了“成果導(dǎo)向- 反向設(shè)計(jì)- 正向?qū)嵤?持續(xù)改進(jìn)”的人才培養(yǎng)方案總體實(shí)施路線，充分考慮國(guó)家對(duì)勘查技術(shù)與工程人才的產(chǎn)業(yè)需求，聚焦基礎(chǔ)、核心的學(xué)習(xí)成果，以教師主導(dǎo)學(xué)生主體為準(zhǔn)則，以自主探究和合作探究為途徑，通過反向課程體系設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容改革研究、混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)，形成了一套完整可復(fù)制的“專業(yè)+ 素養(yǎng)+ 創(chuàng)新” 勘查技術(shù)與工程人才培養(yǎng)方案。如圖2 所示。

圖2 “專業(yè)+素養(yǎng)+創(chuàng)新”型勘查技術(shù)人才培養(yǎng)方案實(shí)施路線圖

1.課程體系改革

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行反向課程體系設(shè)計(jì)時(shí)，每門課程都應(yīng)對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)有切實(shí)的促進(jìn)作用，且每個(gè)目標(biāo)都能在相應(yīng)的課程中予以保證和實(shí)現(xiàn)。針對(duì)我校本專業(yè)課程，特別是專業(yè)學(xué)位課程和核心課程“重理論輕實(shí)踐”“交叉性不足”等問題，本文結(jié)合上節(jié)所提出的三級(jí)培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)傳統(tǒng)的勘查技術(shù)與工程專業(yè)課程體系進(jìn)行了以下幾方面的改進(jìn)：a. 弱化理論課程關(guān)注度，突出實(shí)踐課程課時(shí)比重，加強(qiáng)實(shí)踐類、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類、創(chuàng)新訓(xùn)練類課程；b. 增加涵蓋專業(yè)前沿知識(shí)課程，促進(jìn)學(xué)科專業(yè)的交叉性和綜合性；c. 避免過分追求知識(shí)體系的系統(tǒng)性和完整性，使課程繁雜，不利于學(xué)生聚焦核心課程；d. 課程組織形式多元化，增加強(qiáng)調(diào)學(xué)科間關(guān)聯(lián)性、一致性和連貫性的跨學(xué)科綜合課程。

2.教學(xué)內(nèi)容改革

勘查技術(shù)與工程專業(yè)課程是以高等數(shù)學(xué)、高等物理為基礎(chǔ)，引入地球物理學(xué)專業(yè)知識(shí)，并融合復(fù)變函數(shù)理論、微積分方程求解、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等，以解決實(shí)際問題為目的的綜合工程應(yīng)用型課程。同時(shí)，本專業(yè)又包含重力、磁法、電磁法、地震及放射性勘探等研究方向，各方向的新技術(shù)新理論以及工程應(yīng)用等發(fā)展日新月異，而且不同學(xué)生學(xué)習(xí)層次、研究興趣均有差異。因此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)從專題精講、教研一體化和個(gè)性化教學(xué)三方面開展了教學(xué)內(nèi)容改革：a. 提出建設(shè)性課題，實(shí)施專題精講。在傳統(tǒng)的重、磁、電、震、放等專業(yè)課教學(xué)中，針對(duì)最新方法技術(shù)提供相應(yīng)的教學(xué)視頻，引導(dǎo)學(xué)生了解并自主學(xué)習(xí)專業(yè)相關(guān)最新技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，開設(shè)一些專題課程，如地球物理大數(shù)據(jù)專題、地球物理人工智能專題及學(xué)科交叉專題等。進(jìn)一步，設(shè)立建設(shè)性課題，如引導(dǎo)學(xué)生采用新方法進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)踐工程設(shè)計(jì)等，以引導(dǎo)和啟發(fā)的方式鍛煉學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)。b. 緊跟專業(yè)前沿，促進(jìn)教研一體化。教師應(yīng)實(shí)時(shí)把握專業(yè)前沿，將新理論新方法新技術(shù)結(jié)合自己的科研成果以深入淺出循序漸進(jìn)的方式引入到本科生教學(xué)中，在傳統(tǒng)“基礎(chǔ)性+實(shí)踐性”的專業(yè)課程中增加“前沿性+創(chuàng)新性”教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在本科階段就能夠接觸到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)未來發(fā)展。c.個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。一方面，本專業(yè)涵蓋數(shù)值模擬、數(shù)據(jù)處理、資料解釋等多個(gè)研究方向，不同學(xué)生會(huì)存在研究興趣的差異；另一方面，不同層次學(xué)生的理論基礎(chǔ)和知識(shí)內(nèi)化程度不同。為此，教師應(yīng)提供個(gè)性化的教學(xué)內(nèi)容，然后根據(jù)學(xué)生在不同交互環(huán)境中的學(xué)習(xí)體驗(yàn)提供針對(duì)性和個(gè)性化的指導(dǎo)，引導(dǎo)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)習(xí)資源之間的交互活動(dòng)。

3.混合式教學(xué)模式改革

勘查技術(shù)與工程是一門極具應(yīng)用性和實(shí)踐性，以解決實(shí)際工程任務(wù)為目的的學(xué)科。隨著“新工科”的提出，傳統(tǒng)的技術(shù)型人才已無法滿足當(dāng)前高科技社會(huì)發(fā)展需求。而傳統(tǒng)的專業(yè)課程結(jié)構(gòu)偏重于學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，且授課方式多采用灌輸式的教學(xué)模式，學(xué)生往往是被動(dòng)接受所學(xué)知識(shí)，對(duì)專業(yè)知識(shí)的靈活應(yīng)用和創(chuàng)新訓(xùn)練不足。因此，采用傳統(tǒng)的授課方式既不能完成革新的教學(xué)內(nèi)容，也無法有效培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過建立由“關(guān)注學(xué)科”轉(zhuǎn)向“關(guān)注學(xué)習(xí)成果”的教學(xué)思想，結(jié)合SPOC 平臺(tái)，利用翻轉(zhuǎn)課堂的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，以教師主導(dǎo)、學(xué)生自主探索、師生合作探究為途徑，采用線上與線下相結(jié)合的方式，構(gòu)建了可復(fù)制的課前準(zhǔn)備、課中內(nèi)化、課后操練“三階段”和任務(wù)引導(dǎo)、線上學(xué)習(xí)、課堂展示、重難精講、總結(jié)互評(píng)、實(shí)訓(xùn)鞏固“六環(huán)節(jié)”的線上線下混合式教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)+ 能力+ 創(chuàng)新”的遞進(jìn)式教學(xué)。以本專業(yè)電法勘探課程為例，在開課前，教師在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布課程視頻及配套資料、提出電法勘探工程案例及相關(guān)問題情境、引出基本理論及關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)、學(xué)生在移動(dòng)/PC 端學(xué)習(xí)討論并完成自測(cè)、教師收集學(xué)習(xí)報(bào)表及問題并完成答疑。課中階段通過翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)現(xiàn)，學(xué)生在本課預(yù)學(xué)習(xí)及案例思考的基礎(chǔ)上，進(jìn)行學(xué)習(xí)成果展示（如工程案例涉及的原理、實(shí)施技術(shù)、采集方案等），教師通過現(xiàn)場(chǎng)講解答疑、精講重點(diǎn)難點(diǎn)、創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練等方式促進(jìn)學(xué)生知識(shí)內(nèi)化與升華。課后教師通過推送測(cè)試題和學(xué)生論壇，掌握學(xué)習(xí)效果與評(píng)價(jià)反饋，在此基礎(chǔ)上發(fā)布本課知識(shí)延伸及拓展微課，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力和知識(shí)拓展能力。

(三) 搭建共享化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)體系

本專業(yè)擁有教育部校外實(shí)踐教育基地1 個(gè)，校企協(xié)同育人實(shí)訓(xùn)基地14 個(gè)，校專業(yè)實(shí)習(xí)基地8 個(gè)；國(guó)家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心1 個(gè)，企業(yè)協(xié)同育人共建實(shí)驗(yàn)室5 個(gè)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)室12 個(gè)；自主研發(fā)教學(xué)裝備13個(gè)，協(xié)同育人企業(yè)捐贈(zèng)教學(xué)設(shè)備10 臺(tái)套等資源，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)體系，從基本專業(yè)技能、復(fù)雜綜合專業(yè)技能、素質(zhì)拓展與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力三方面搭建了共享化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中實(shí)驗(yàn)平臺(tái)利用率低、學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)訓(xùn)練不足等問題。具體舉措包括：a. 建立科研反哺教學(xué)、教研一體化機(jī)制。通過設(shè)立本科生導(dǎo)師制，使本科生從大二開始參與到導(dǎo)師的科研項(xiàng)目中，促進(jìn)學(xué)生基本專業(yè)技能訓(xùn)練，提高實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)利用率。b. 組建實(shí)踐創(chuàng)新教學(xué)團(tuán)隊(duì)，建立分層次多模塊訓(xùn)練機(jī)制。將本專業(yè)實(shí)踐訓(xùn)練按照重、磁、電、震、放不同專業(yè)方向分為多個(gè)模塊，并由擅長(zhǎng)該方向的教師組建實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)，實(shí)施分層次綜合專業(yè)技能訓(xùn)練。c. 打破專業(yè)壁壘，構(gòu)建共享實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)機(jī)制。將本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)與我校其他地學(xué)類專業(yè)平臺(tái)，如地學(xué)大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心、數(shù)字地質(zhì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心等，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)共享、聯(lián)動(dòng)教學(xué)，培養(yǎng)高年級(jí)學(xué)生素質(zhì)拓展與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

(四) 依托產(chǎn)學(xué)研基地，構(gòu)筑多元主體協(xié)同育人機(jī)制

在高校主體、政府主導(dǎo)、行業(yè)指導(dǎo)、企業(yè)參與下，通過多元協(xié)同建立育人雙師隊(duì)伍、完善協(xié)同育人培養(yǎng)方案、革新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、提高產(chǎn)學(xué)研用基地利用率，將學(xué)校實(shí)踐教學(xué)、企業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)、科學(xué)研究項(xiàng)目訓(xùn)練、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培訓(xùn)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建上下貫通、內(nèi)外結(jié)合、整體推進(jìn)的協(xié)同育人體系,形成了以培養(yǎng)本科生專業(yè)實(shí)踐能力、綜合實(shí)習(xí)能力、科研能力、工程技術(shù)能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為主要內(nèi)容的“產(chǎn)-教-學(xué)-研-創(chuàng)”多路徑育人模式。如圖3 所示。

圖3 多元主體協(xié)同育人機(jī)制及實(shí)施路徑

四 結(jié)語

面對(duì)新經(jīng)濟(jì)、新業(yè)態(tài)、雙循環(huán)發(fā)展格局下國(guó)家對(duì)地學(xué)創(chuàng)新人才的新需求，以東華理工大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)為例，構(gòu)建了一套完善的“專業(yè)+素養(yǎng)+創(chuàng)新”人才培育體系。以復(fù)雜工程實(shí)踐及創(chuàng)新能力為教學(xué)產(chǎn)出導(dǎo)向，建立了新型勘查技術(shù)與工程專業(yè)人才三級(jí)培養(yǎng)目標(biāo)；通過反向課程體系設(shè)計(jì)，結(jié)合專題精講、教研一體化、個(gè)性化教學(xué)等舉措，革新了教學(xué)內(nèi)容；利用翻轉(zhuǎn)課堂，融合“三階段六環(huán)節(jié)”混合式教學(xué)模式，創(chuàng)新了“知識(shí)-能力-視野-素質(zhì)”相統(tǒng)一的教學(xué)方法；搭建了共享化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，為復(fù)合型勘查技術(shù)與工程人才實(shí)踐能力培養(yǎng)提供了全方位資源保障；構(gòu)筑了多元主體協(xié)同育人機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐結(jié)合、知識(shí)與能力并重、創(chuàng)新與素養(yǎng)兼顧的多路徑育人模式。所提出的新型實(shí)踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)方案能夠滿足國(guó)家資源勘探及災(zāi)害探測(cè)新需求，實(shí)現(xiàn)了勘查技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)生從具備工程應(yīng)用能力、滿足企業(yè)需求轉(zhuǎn)向具備創(chuàng)新實(shí)踐能力、適應(yīng)地學(xué)領(lǐng)域國(guó)家新興產(chǎn)業(yè)需求的人才培養(yǎng)新模式。