新工科背景下基于OBE理念的露天礦邊坡穩(wěn)定課程教學(xué)改革與實踐

摘 要：在新工科建設(shè)背景下，我國高等院校提出培養(yǎng)具備實踐能力和創(chuàng)新能力的工程人才的新要求，采礦工程專業(yè)的課程教學(xué)也需與時俱進(jìn)。針對目前傳統(tǒng)教育存在的問題，基于OBE理念對露天礦邊坡穩(wěn)定課程改革進(jìn)行思考，從修訂教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)、教學(xué)策略改革和多元化新型評價體系四個方面，對露天礦邊坡穩(wěn)定進(jìn)行課程改革。通過以上改革策略的實施，以期提高學(xué)生在新工科背景下露天礦邊坡穩(wěn)定課程中的學(xué)習(xí)效果和綜合能力，為培養(yǎng)適應(yīng)新工科要求的優(yōu)秀采礦類人才提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：新工科；OBE理念；教學(xué)改革；采礦工程；露天開采；邊坡工程

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）21-0058-05

Abstract： In the context of the construction of the new engineering disciplines， universities have put forward new requirements for the cultivation of engineering talents with practical and innovative abilities. The field of mining engineering also requires curriculum reform to keep up with the times. In this study， we have reflected on the course reform of Open-pit Mine Slope Stability based on the OBE （Outcome-Based Education） concept， addressing the problems existing in traditional education. The course reform focuses on revising the teaching objectives， reconstructing the teaching content， reforming the teaching strategies， and implementing a diversified and new evaluation system. By implementing the above reform strategies， it expects to enhance student's learning effectiveness and comprehensive abilities in the course of Open-pit Mine Slope Stability under the new engineering discipline background. This will provide reference and guidance for cultivating outstanding talents that meet the requirements of the new engineering discipline.

Keywords： new engineering; OBE concept; teaching reform; mining engineering; open-pit mining; slope engineering

隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略和“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃等重大戰(zhàn)略的提出，新形勢和新戰(zhàn)略為培養(yǎng)具備創(chuàng)新思維和實踐能力的工程科技人才提出了新挑戰(zhàn)[1]。2017年教育部提出新工科建設(shè)方案，將培養(yǎng)具有較強(qiáng)工程實踐能力、創(chuàng)新思維能力的應(yīng)用型人才作為新時代高校工科學(xué)生人才培養(yǎng)的基本要求[2]。同時，社會對工程科技人才的綜合能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊合作能力的需求也日益增加[3]。新時代對工程科技人才的更高要求使得原有的工程科技人才培養(yǎng)體系與教學(xué)內(nèi)容的更新迫在眉睫[4]。

OBE理念（Outcome Based Education），又稱為成果導(dǎo)向教育、能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育[5]。傳統(tǒng)教育強(qiáng)調(diào)以教師傳授為主導(dǎo)，而OBE理念完全相反，“以學(xué)生為中心”“以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”是OBE理念的三個核心要素[6]。它強(qiáng)調(diào)以成果為導(dǎo)向，以學(xué)生為本，逆向地進(jìn)行設(shè)計教學(xué)[7]。由學(xué)生的培養(yǎng)需求決定培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)要求是教學(xué)內(nèi)容的依據(jù)，教學(xué)內(nèi)容是達(dá)到培養(yǎng)要求的具體支撐。

露天礦邊坡穩(wěn)定作為采礦工程專業(yè)露天開采方向的核心課程之一，是學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)中的學(xué)科基礎(chǔ)[8]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和社會需求的變化，采礦工程專業(yè)的露天礦邊坡穩(wěn)定傳統(tǒng)教學(xué)早已不能適應(yīng)時代的需求[9]。因此，在國家全面推進(jìn)新工科的建設(shè)與發(fā)展的背景下，本文以采礦工程專業(yè)露天礦邊坡穩(wěn)定課程為研究對象進(jìn)行教學(xué)改革研究，以適應(yīng)時代發(fā)展的需求。

一 露天礦邊坡穩(wěn)定課程特色及存在的問題

（一） 露天礦邊坡穩(wěn)定課程特色

露天礦邊坡穩(wěn)定是遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)的基礎(chǔ)課程，涉及巖體力學(xué)、彈塑性力學(xué)、煤礦地質(zhì)學(xué)、露天開采學(xué)、近代數(shù)學(xué)和人工智能等學(xué)科，交叉學(xué)科特色明顯，是注重理論知識與實踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過實踐活動將所學(xué)知識應(yīng)用到邊坡工程案例中的實踐導(dǎo)向型課程。隨著中國礦山結(jié)構(gòu)的調(diào)整，越來越多的大型露天礦山興建起來。礦山在逐步向深部延深過程中，暴露出來的邊坡問題也越來越多，因此需要專業(yè)的邊坡技術(shù)人員去解決現(xiàn)場實際問題[10]。同時課程內(nèi)容中存在一些復(fù)雜的公式推導(dǎo)，有些知識需要結(jié)合實際工程項目，學(xué)生學(xué)習(xí)起來較為困難，理解起來晦澀難懂，學(xué)習(xí)過程中可能會感到壓力和挫折。

（二） 露天礦邊坡穩(wěn)定課程教學(xué)存在的問題

過去的幾十年，針對露天礦邊坡穩(wěn)定課程進(jìn)行了一系列的改革措施，并取得一定成效，然而，面對新工科培養(yǎng)具備強(qiáng)大工程實踐和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才的目標(biāo)，仍存在一些問題亟待解決。

1 教學(xué)內(nèi)容滯后，理論與實踐脫節(jié)

在傳統(tǒng)的露天礦邊坡穩(wěn)定教學(xué)中，教師主要注重講解基本理論知識。然而，這些理論知識往往難以與實際問題結(jié)合起來，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)時缺乏實際應(yīng)用的思考。這種教學(xué)模式容易使得學(xué)生缺乏對實際問題的認(rèn)識和解決能力，不能為實踐能力培養(yǎng)的需求提供有力的支持[10]。

2 教學(xué)模式和方法陳舊

在陳舊的教學(xué)理念中，教師是課堂上的主導(dǎo)者，而學(xué)生則是被教導(dǎo)者。教師在課堂上扮演著重要的角色，而學(xué)生的作用相對被動。學(xué)生缺乏參與和表達(dá)的機(jī)會，缺乏互動和思辨的氛圍，難以從教學(xué)中獲得實際的成果。這種模式的弊端在于不能夠發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，不能夠發(fā)掘和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

3 教學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)單一

傳統(tǒng)的教學(xué)評價只針對學(xué)生的日常考勤、作業(yè)、期末考試。這種考核只注重學(xué)生的記憶能力和對固定問題的解決能力，無法對學(xué)生學(xué)習(xí)成果進(jìn)行準(zhǔn)確的評價。評價體系應(yīng)該對教學(xué)起到指導(dǎo)作用，教師才能分析學(xué)情，得到反饋不斷地優(yōu)化教學(xué)。

二 基于OBE理念的教學(xué)改革

（一） 課程改革的基本思路

露天礦邊坡穩(wěn)定課程改革的基本思路如圖1所示，是確立面向新工科人才培養(yǎng)的教學(xué)新理念，基于OBE理念，通過制定基于培養(yǎng)要求的教學(xué)目標(biāo)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)策略及改革評價反饋新體系等方面，最終提高本課程在本科人才培養(yǎng)中的實際效用，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

（二）  課程目標(biāo)修訂

傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)主要強(qiáng)調(diào)對理論知識掌握和學(xué)習(xí)，忽略了露天礦邊坡穩(wěn)定的實踐特性，應(yīng)用型本科工程教育的本質(zhì)是培養(yǎng)學(xué)生解決本專業(yè)復(fù)雜工程實踐問題的能力。因此，在新工科建設(shè)的背景下，基于OBE理念（以成果為導(dǎo)向的教育），我們基于本專業(yè)的4個專業(yè)培養(yǎng)要求指標(biāo)點，制定了3個課程目標(biāo)作為支撐，具體見表1。

（三） 教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)

以新工科為背景結(jié)合OBE理念，露天礦邊坡穩(wěn)定教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)主要強(qiáng)調(diào)實踐性和應(yīng)用性。在教學(xué)中重點培養(yǎng)學(xué)生在實際問題解決中的能力，通過實際項目參與、分析與設(shè)計、技術(shù)應(yīng)用和風(fēng)險管理等活動，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識和技能應(yīng)用于實際工程情境中。教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計注重學(xué)生參與、合作、自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊合作精神。此外，強(qiáng)調(diào)個性化學(xué)習(xí)支持和職業(yè)發(fā)展導(dǎo)向，幫助學(xué)生適應(yīng)新工科背景下的需求，提高綜合素質(zhì)和職業(yè)競爭力。

1 將專業(yè)發(fā)展動態(tài)和前沿融入課堂教學(xué)

將露天礦邊坡穩(wěn)定領(lǐng)域的專業(yè)發(fā)展動態(tài)和前沿知識融入課堂教學(xué)，可以為學(xué)生提供最新的行業(yè)動態(tài)和前沿研究成果，幫助他們跟上行業(yè)的發(fā)展趨勢，并培養(yǎng)他們的實踐能力和創(chuàng)新思維。在課堂教學(xué)中，我們可以引入最新的露天礦邊坡穩(wěn)定案例，讓學(xué)生了解行業(yè)中出現(xiàn)的新挑戰(zhàn)和解決方案。例如，我們可以討論近期發(fā)生的露天礦邊坡滑坡事故，并分析其原因和教訓(xùn)，這樣的案例分析可以幫助學(xué)生理解實際工程中的挑戰(zhàn)，并促使他們思考如何改進(jìn)邊坡穩(wěn)定措施。此外，我們還可以引入最新的研究成果和技術(shù)進(jìn)展，如遙感技術(shù)在邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用、數(shù)值模擬方法在邊坡穩(wěn)定性分析中的發(fā)展等。通過介紹這些前沿知識，學(xué)生可以了解到行業(yè)中正在進(jìn)行的研究和創(chuàng)新，同時也可以培養(yǎng)他們的科研能力和創(chuàng)新思維。同時，介紹國內(nèi)邊坡三維穩(wěn)定性分析方法已取得的成果（例如陳祖煜院士提出的三維Spencer、謝謨文教授提出的Hovland三維穩(wěn)定性分析方法等）。

2 整合跨學(xué)科知識

將地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程、人工智能和數(shù)學(xué)建模等相關(guān)學(xué)科的知識融合到教學(xué)內(nèi)容中，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維和跨學(xué)科應(yīng)用能力。在教學(xué)中，我們可以結(jié)合地質(zhì)學(xué)的基本原理和方法，讓學(xué)生了解不同地質(zhì)條件對露天礦邊坡穩(wěn)定的影響；土力學(xué)的知識可以幫助學(xué)生理解邊坡的力學(xué)特性和穩(wěn)定性分析方法；結(jié)構(gòu)工程的原理和設(shè)計理念也可以被融入到教學(xué)中，以便學(xué)生能夠理解和應(yīng)用在邊坡設(shè)計中的結(jié)構(gòu)工程原則；人工智能和數(shù)學(xué)建模的概念和方法可以用于邊坡監(jiān)測、預(yù)測、優(yōu)化設(shè)計等方面，幫助學(xué)生了解和應(yīng)用這些新興技術(shù)。

通過整合這些學(xué)科的知識，可以設(shè)計案例分析和實踐項目，讓學(xué)生從跨學(xué)科的角度解決復(fù)雜的邊坡穩(wěn)定問題。學(xué)生可以運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程、人工智能和數(shù)學(xué)建模等學(xué)科的知識，進(jìn)行綜合分析和評估，提出創(chuàng)新的解決方案。這種綜合性的學(xué)習(xí)方式將培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力和跨學(xué)科應(yīng)用能力，使他們能夠在實際工程中應(yīng)對復(fù)雜的邊坡穩(wěn)定挑戰(zhàn)。

3 增加案例分析與實踐項目

引導(dǎo)學(xué)生分析和解決真實的邊坡工程案例，結(jié)合實際數(shù)據(jù)和條件，使用現(xiàn)代化數(shù)值模擬分析仿真軟件進(jìn)行綜合分析和設(shè)計。組織學(xué)生參與實踐項目，例如，邊坡穩(wěn)定性評估、設(shè)計方案優(yōu)化、加固施工過程等，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作和問題解決能力。

通過強(qiáng)調(diào)實用性和應(yīng)用性的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生能夠在實際問題解決中運(yùn)用所學(xué)知識和技能，提高工程實踐能力，適應(yīng)新工科背景下的要求，并為未來從事相關(guān)領(lǐng)域的職業(yè)發(fā)展做好準(zhǔn)備。

（四） 教學(xué)模式改革

線上線下學(xué)習(xí)是一種通過整合在線學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)面對面學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供更豐富、靈活、個性化的學(xué)習(xí)體驗[11]。在線上線下學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以利用在線學(xué)習(xí)平臺獲取教材、學(xué)習(xí)課程視頻、參與討論、完成作業(yè)和進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，同時也參與傳統(tǒng)的面對面教學(xué)活動。使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中學(xué)會主動參與，發(fā)現(xiàn)問題解決問題，學(xué)會自主思考，學(xué)生在這個過程中不是被動地接受和記憶知識，而是主動地參與到教學(xué)中。遵循以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，我們將線上線下混合教學(xué)分為課前、課中、課后三個階段，如圖2所示。

課前階段提供預(yù)習(xí)資料，通過MOOK和學(xué)習(xí)通等在線平臺，學(xué)生可以提前獲得相關(guān)教材、課件、視頻等預(yù)習(xí)材料，幫助他們在課堂前對內(nèi)容進(jìn)行了解和準(zhǔn)備，教師明確說明本次課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動機(jī)，并引導(dǎo)他們關(guān)注重點內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生可以參與討論、提出問題、分享觀點，為課堂的主題和內(nèi)容做鋪墊，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，做到學(xué)而常思，以思促學(xué)，鼓勵學(xué)生帶著問題和思考走進(jìn)課堂。

課中階段進(jìn)行授課和演示。課中階段教師可以通過多媒體和短視頻等方式讓學(xué)生更直觀形象地感受課程內(nèi)容。此外，以各種滑坡防治方法類型、露天礦邊坡的監(jiān)測方案等項目為導(dǎo)向，以設(shè)計案例分析、模擬實驗等實踐活動為方式，通過小組討論等形式，促進(jìn)學(xué)生之間的互動和合作，培養(yǎng)團(tuán)隊合作和溝通技巧，加深對課程內(nèi)容的理解。同時，教師可以在項目完成后進(jìn)行及時的點評與學(xué)生研討。

課后階段提供復(fù)習(xí)資料、課后習(xí)題等，幫助學(xué)生鞏固和回顧課堂所學(xué)內(nèi)容，應(yīng)用所學(xué)知識解決問題，并通過教師的反饋獲得指導(dǎo)和改進(jìn)的機(jī)會。

（五） 多元化的評價體系改革

隨著教學(xué)向著學(xué)生的創(chuàng)新、綜合與實踐方向發(fā)展，評估方式也不能像傳統(tǒng)的簡單以教師評價平時分與期末考試綜合的方式來進(jìn)行評估。傳統(tǒng)考核更注重學(xué)生對知識點的記憶和應(yīng)試能力，而忽視了對于綜合能力和創(chuàng)造性思維的評估。這可能導(dǎo)致學(xué)生只追求臨時的記憶，而缺乏對知識的深入理解和實際運(yùn)用能力。因此，需要引入新的評價體系，在結(jié)合教學(xué)全過程的前提下，多元化地評估學(xué)生的全面發(fā)展。同時，對教學(xué)效果進(jìn)行評價，從而不斷優(yōu)化整個評價體系，促進(jìn)教學(xué)水平不斷提高。評價體系分為對學(xué)生成績評估和對課堂教學(xué)的評價兩條主線，如圖3所示。

對課堂教學(xué)評價中，學(xué)生評價的引入能夠更好地了解學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)體驗和滿意度。通過采用問卷調(diào)查、課堂反饋、個別面談等方式，學(xué)生可以表達(dá)對課程內(nèi)容、教學(xué)方法、教材和作業(yè)的看法和建議。這種反饋可以幫助教師了解學(xué)生的需求和學(xué)習(xí)困難，及時對課程設(shè)計進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。課堂教學(xué)評價的重要性在于評估教師的教學(xué)能力和教學(xué)效果。通過教師教學(xué)記錄、組內(nèi)評價、成果評估等方式，可以全面了解教師的教學(xué)理念、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法的有效性。課堂教學(xué)評價的結(jié)果可以為教師提供改進(jìn)教學(xué)的指導(dǎo)和反饋，促進(jìn)教學(xué)水平的提高，學(xué)生的成績構(gòu)成見表2。

對學(xué)生成績評價中，傳統(tǒng)的課程考核主要側(cè)重于學(xué)生對課程所涵蓋知識的掌握程度，包括理論知識、概念、原理等方面的考核。在課程考試中，可以引入更多的開放性問題，如鼓勵學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題；過程考核強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的參與、努力、進(jìn)步，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、思考能力、自主學(xué)習(xí)能力等方面的表現(xiàn)。通過學(xué)習(xí)筆記、實驗報告、學(xué)習(xí)日志等形式，記錄學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的思考、發(fā)現(xiàn)、問題解決過程，借此評估他們的學(xué)習(xí)情況。此外，采用定期的學(xué)習(xí)反饋和指導(dǎo)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身的學(xué)習(xí)困難和改進(jìn)方向，促進(jìn)他們自主學(xué)習(xí)能力的提升。任課教師提供邊坡的平面圖、數(shù)據(jù)和工程地質(zhì)條件等信息。學(xué)生根據(jù)實際的項目條件來完成判定不同邊坡區(qū)域所處的變形階段與穩(wěn)定性狀態(tài)，確定邊坡穩(wěn)定區(qū)域與相對不穩(wěn)定區(qū)等實際任務(wù)。通過開展實踐性的項目任務(wù)、實習(xí)實訓(xùn)、團(tuán)隊合作等活動，讓學(xué)生在真實場景中應(yīng)用所學(xué)知識，鍛煉解決問題的能力、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊協(xié)作能力。此外，結(jié)合評估指標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行綜合評估，更加貼近實際需求，培養(yǎng)具備綜合素質(zhì)的人才。

評價體系的改革需要注重學(xué)生評價和課堂教學(xué)評價的相互補(bǔ)充和協(xié)調(diào)。學(xué)生評價和課堂教學(xué)評價的結(jié)果可以相互對照，找出差異和共同點，從而更全面地了解課程的教學(xué)質(zhì)量和效果。同時，評價結(jié)果也可以為教學(xué)改革和教師發(fā)展提供參考，從而對教學(xué)質(zhì)量形成一種閉環(huán)的良性循環(huán)，促進(jìn)教學(xué)手段與水平的不斷優(yōu)化和提升。

三 結(jié)束語

在新工科背景下，基于OBE理念的露天礦邊坡穩(wěn)定教學(xué)改革旨在培養(yǎng)具備實踐能力和創(chuàng)新思維的應(yīng)用型人才，以滿足當(dāng)前礦山工程領(lǐng)域?qū)θ瞬诺男枨?。本研究通過修訂教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)、教學(xué)模式改革和評價體系改革，推進(jìn)了該課程的教學(xué)改革。教學(xué)目標(biāo)保證了與培養(yǎng)要求的對齊；教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)確保了課程與實際需求的對接；引入了信息化教學(xué)與線上線下混合教學(xué)模式；建立了全過程多元化的評價體系。希望該課程的課程教學(xué)改革能為其他工科專業(yè)的改革提供新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張允，胡議丹，李方竹，等.新工科背景下應(yīng)用型本科《自動控制原理》課程改革與實踐[J].長春工程學(xué)院學(xué)報（社會科學(xué)版），2023（1）：105-110.

[2] 林健.新工科專業(yè)課程體系改革和課程建設(shè)[J].高等工程教育研究，2020（1）：1-13.

[3] 王方田，田薇，萬志軍，等.OBE理念下工科大學(xué)生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)機(jī)制探索[J].煤炭高等教育，2022（6）：97-103.

[4] 楊濤，王辰，陳學(xué)習(xí).新工科背景下礦山安全特色人才培養(yǎng)模式改革[J].煤炭高等教育，2022（6）：104-109.

[5] 顧曉薇，王青，胥孝川，等.基于OBE理念的采礦學(xué)國家一流“金課”建設(shè)[J].高教學(xué)刊，2023（14）：1-4.

[6] 胡向東.新工科背景下以O(shè)BE為導(dǎo)向的課程持續(xù)改進(jìn)模式探索[J].教育教學(xué)論壇，2018（29）：134-137.

[7] 張紹芳.基于OBE理念的高校學(xué)生教育管理工作改進(jìn)研究[J].教育理論與實踐，2022（9）：19-21.

[8] 孫書偉.“露天礦邊坡工程”教學(xué)改革研討[J].科教導(dǎo)刊：中旬刊，2020（8）：96-97.

[9] 呂金星，舒繼森，陳輝，等.《露天邊坡工程》課程的教學(xué)改革研究[J].教育現(xiàn)代化，2020（11）：40-41.

[10] 邱祥.淺談《邊坡工程》教學(xué)改革[J].科技視界，2021（1）：27-28.

[11] 朱強(qiáng)，董亮亮，李珺瑤.基于OBE理念的創(chuàng)業(yè)學(xué)課程線上線下混合式教學(xué)模式構(gòu)建[J].西部素質(zhì)教育，2022（23）：126-129.