OBE理念下高等巖石力學(xué)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要 科技革命和產(chǎn)業(yè)變革對(duì)工科碩士研究生的培養(yǎng)提出了更高的要求，新工科背景下課程教學(xué)作為研究生培養(yǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，將直接影響研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。文章分析了高等巖石力學(xué)課程教學(xué)過程中存在的問題，將OBE理念引入高等巖石力學(xué)課程教學(xué)，通過多種教學(xué)改革實(shí)踐持續(xù)提升教學(xué)效果。教改實(shí)踐表明，以學(xué)生為中心的“成果導(dǎo)向”教學(xué)方式，可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，對(duì)工科碩士研究生培養(yǎng)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞 成果導(dǎo)向教育；教學(xué)改革；以學(xué)生為中心；高等巖石力學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.25.035

Teaching Reform and Practice of Advanced Rock Mechanics under OBE Concept

LI Peng1， SUN Jiaqiu2， GUO jia2

（1. School of Civil and Resources Engineering， University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083;

2. Tianjin College， University of Science and Technology Beijing， Tianjin 301830）

Abstract The technological revolution and industrial transformation have put forward higher requirements for the cultivation of engineering master's students. Under the new engineering background， curriculum teaching， as the basic link of graduate education， will directly affect the quality of graduate education. This article analyzes the problems in the teaching process of advanced rock mechanics courses， introduces the OBE concept into the teaching of advanced rock mechanics courses， and continuously improves teaching effectiveness through various teaching reform practice. The practice of educational reform has shown that the student-centered "results oriented" teaching method can better stimulate students' interest in learning， enhance learning effectiveness， and have certain reference significance for the teaching of engineering master's students.

Keywords outcome-oriented education; teaching reform; student-centeredness; advanced rock mechanics

當(dāng)前世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行，綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈。工程教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系、相互支撐，“大業(yè)欲成，人才為重”，新工業(yè)革命加速進(jìn)行，新工科建設(shè)勢(shì)在必行。為主動(dòng)應(yīng)對(duì)技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，支撐創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展等一系列國(guó)家戰(zhàn)略，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，構(gòu)成了新工科建設(shè)“三部曲”，為人才培養(yǎng)奏響了主旋律，同時(shí)也為工程教育改革開拓了新的路徑[1-3]。

新工科建設(shè)旨在培養(yǎng)卓越工程創(chuàng)新人才，學(xué)生不僅要掌握基本的理論知識(shí)，還需具備創(chuàng)新能力、問題解決能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，以應(yīng)對(duì)未來工程領(lǐng)域的新挑戰(zhàn)，這對(duì)工科人才培養(yǎng)提出了更高的要求。因此，本文以巖土工程、礦業(yè)工程和地質(zhì)工程等專業(yè)的核心課程高等巖石力學(xué)為例，探索基于成果導(dǎo)向（Outcomes-based Education，OBE）的巖石力學(xué)課程教學(xué)改革策略，以提高工科碩士研究生培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)出更多具備創(chuàng)新能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高素質(zhì)人才，以適應(yīng)社會(huì)需求。

1 高等巖石力學(xué)教學(xué)問題分析

1.1 課程內(nèi)容較為繁雜和抽象

從課程內(nèi)容上看，高等巖石力學(xué)課程內(nèi)容繁多，涵蓋多個(gè)方面，如巖石力學(xué)、巖石物理學(xué)、巖石壓力學(xué)和巖石破壞學(xué)等，每個(gè)方面都有大量的理論概念和知識(shí)難點(diǎn)，需要學(xué)生進(jìn)行深入學(xué)習(xí)理解。課程章節(jié)間又缺乏銜接性，學(xué)生難以將各章節(jié)的內(nèi)容整合起來形成完整的理論框架，知識(shí)碎片化，不利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。通過有限的課堂時(shí)間教授抽象繁雜的知識(shí)，會(huì)導(dǎo)致教師教得辛苦、學(xué)生學(xué)得吃力，難以形成良性的師生互動(dòng)[4]。

1.2 理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)

高等巖石力學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，而傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容主要集中在理論知識(shí)的講授上，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往只能接觸到一些抽象的理論知識(shí)和數(shù)學(xué)模型，而缺乏對(duì)實(shí)際工程問題的了解和分析，這導(dǎo)致理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)。雖然教師積極推動(dòng)在本課程中應(yīng)用案例教學(xué)法，但現(xiàn)有案例存在典型性不強(qiáng)、題材單一等問題，且缺少科研案例。

1.3 以教師為中心的傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)

從教學(xué)模式上看，高等巖石力學(xué)課程采用以教師為中心的傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)，缺乏開放性和自主性。教學(xué)的首要目標(biāo)是讓學(xué)生掌握知識(shí)[5]，而課程知識(shí)主要由教師直接、單向地傳授給學(xué)生，學(xué)生被動(dòng)接受成為信息消費(fèi)者[6]。這種教學(xué)方式過于依賴教師的講授，缺乏對(duì)學(xué)生主動(dòng)性、創(chuàng)新性和批判性思維的培養(yǎng)。學(xué)生往往處于被動(dòng)接受的地位，難以發(fā)揮個(gè)人潛力和創(chuàng)造力。灌輸式教學(xué)過分注重知識(shí)的數(shù)量和傳授的速度，追求在有限的時(shí)間內(nèi)向?qū)W生灌輸盡可能多的知識(shí)，忽視了學(xué)生對(duì)知識(shí)的深入理解和運(yùn)用能力的培養(yǎng)。這導(dǎo)致學(xué)生在課程結(jié)束后往往只能回憶起一些零散的知識(shí)點(diǎn)，而無法將知識(shí)融會(huì)貫通。

1.4 考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)單一

考核與評(píng)價(jià)在教學(xué)活動(dòng)中扮演著重要的角色。通過考核評(píng)價(jià)可以獲取學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況及綜合能力水平，為持續(xù)改進(jìn)和完善教學(xué)活動(dòng)提供重要依據(jù)。然而，從考核評(píng)價(jià)方式上看，高等巖石力學(xué)課程以期末考試成績(jī)?yōu)橹鲗?dǎo)，以學(xué)生的平時(shí)成績(jī)?yōu)檩o助，這種評(píng)估方式過于側(cè)重總結(jié)性評(píng)價(jià)，而對(duì)形成性評(píng)價(jià)的關(guān)注較少，不利于學(xué)生的全面發(fā)展。高等巖石力學(xué)課程的教學(xué)考核與評(píng)價(jià)工作還未得到應(yīng)有的重視，考核主要依靠期末試卷，且以傳統(tǒng)題目為主，學(xué)生通常死記硬背解題步驟和理論概念，這在很大程度上限制了學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。

2 成果導(dǎo)向教育OBE理念

高等巖石力學(xué)課程作為巖土工程等專業(yè)的核心課程，對(duì)于學(xué)生理解和應(yīng)用巖石力學(xué)原理、解決地質(zhì)工程問題具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，借鑒OBE理念進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐勢(shì)在必行。我國(guó)高等教育的出發(fā)點(diǎn)是以學(xué)生為本，OBE教育理念與我國(guó)研究生教育的價(jià)值取向高度契合，兩者都把學(xué)生置于教育的中心位置，并以此為導(dǎo)向來組織和實(shí)施教育教學(xué)活動(dòng)[7]。很多高校教師在基于OBE理念的課程教學(xué)改革方面做了大量努力，并取得了不錯(cuò)的成效。

3 OBE理念下高等巖石力學(xué)課程教學(xué)改進(jìn)策略

OBE理念下的高等巖石力學(xué)課程教學(xué)改進(jìn)需從多方面入手，包括豐富更新教學(xué)資源、開展多樣化的教學(xué)活動(dòng)、小組合作專題探討與匯報(bào)、創(chuàng)建多維度的課程考核體系、利用教學(xué)反饋持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方法。只有不斷探索和實(shí)踐，才能更好地實(shí)現(xiàn)高等巖石力學(xué)課程教學(xué)目標(biāo)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)習(xí)成效。

3.1 豐富更新教學(xué)資源

優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，改進(jìn)課程內(nèi)容。通過合理安排教學(xué)內(nèi)容和順序，突出課程的實(shí)踐性和應(yīng)用性。教師在基礎(chǔ)理論內(nèi)容講述完成后，圍繞地下應(yīng)力、邊坡穩(wěn)定性和地下工程應(yīng)用等幾大專題，結(jié)合礦山工程中的開采穩(wěn)定性，巖石開采引起的地應(yīng)力變化和巖體破裂等典型問題進(jìn)行詳細(xì)介紹，結(jié)合基礎(chǔ)理論內(nèi)容深入講解分析，使教學(xué)更加貼近實(shí)際需求，提升課堂內(nèi)容的針對(duì)性。對(duì)于已過時(shí)且典型性不強(qiáng)、題材比較單一的案例應(yīng)進(jìn)行定期更新。根據(jù)學(xué)科發(fā)展和工程實(shí)踐的最新情況，整理校企合作單位的工程資料，不斷更新和擴(kuò)充案例庫(kù)，確保案例的時(shí)效性。

引入現(xiàn)代化教學(xué)手段。利用多媒體課件、網(wǎng)絡(luò)課程、在線學(xué)習(xí)和問卷星等現(xiàn)代化教學(xué)手段提高教學(xué)效果。借助超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)提供的線上學(xué)習(xí)資源管理功能，將課件和教學(xué)案例集上傳到網(wǎng)上平臺(tái)，供學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)查閱，利用超星學(xué)習(xí)通的在線測(cè)驗(yàn)、作業(yè)提交、討論區(qū)和課程報(bào)告分析等功能，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

3.2 多樣化的教學(xué)活動(dòng)

重視科研案例的作用，有機(jī)融合課程知識(shí)與科研前沿。教師從科研課題、科研項(xiàng)目中提煉適合本教學(xué)內(nèi)容的、涵蓋本課程核心知識(shí)的案例。充分發(fā)揮科研案例的作用，在課堂上介紹并講解選定的科研案例，強(qiáng)調(diào)其與理論知識(shí)的關(guān)聯(lián)，讓研究生更加了解本專業(yè)在科研項(xiàng)目中取得的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。組織學(xué)生參觀巖石力學(xué)、智慧礦山等實(shí)驗(yàn)室，并在教師的講解下了解試驗(yàn)設(shè)備和操作流程，進(jìn)行簡(jiǎn)單試驗(yàn)操作。這種實(shí)踐性的學(xué)習(xí)方式可讓學(xué)生不只是在抽象的理論層面上認(rèn)識(shí)問題，還能夠通過具體實(shí)際操作獲得親身體驗(yàn)。吸引研究生參與科研項(xiàng)目，安排他們參與試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集和分析、建立模型和數(shù)值模擬等環(huán)節(jié)，為他們參與實(shí)踐案例創(chuàng)造更多的機(jī)會(huì)，提高其科研能力和實(shí)踐水平。

3.3 小組合作專題探討與匯報(bào)

小組合作專題探討匯報(bào)是一種有別于傳統(tǒng)教學(xué)方法的模式。在傳統(tǒng)方法中，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行單方面的知識(shí)傳遞，學(xué)生則扮演著觀察者的角色。相較而言，以學(xué)生為中心的小組合作探討模式鼓勵(lì)學(xué)生積極參與主動(dòng)學(xué)習(xí)，建構(gòu)個(gè)體的學(xué)習(xí)框架。本課程給出與課程相關(guān)的研究課題，讓學(xué)生自行分組開展小組合作專題探討與匯報(bào)。在小組合作的環(huán)境中，學(xué)生得以相互交流、討論，共同研究課題，促進(jìn)了生生互動(dòng)，使得他們能夠從多個(gè)角度思考問題，并從彼此的見解中獲益。此外，小組合作專題探討有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通技巧。在實(shí)施小組合作專題探討與匯報(bào)時(shí)，教師應(yīng)給予學(xué)生必要的指導(dǎo)和幫助，為學(xué)生提供相關(guān)的課題資料和數(shù)據(jù)，并解答學(xué)生在探討中遇到的問題。

3.4 構(gòu)建多維度的課程考核體系

OBE理念下的課程評(píng)價(jià)不僅關(guān)注對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，還注重通過評(píng)價(jià)促進(jìn)其能力的提升[8]。高等巖石力學(xué)課程考核總成績(jī)由課后作業(yè)、期末考試、實(shí)踐操作、項(xiàng)目研究和小組匯報(bào)五個(gè)部分構(gòu)成多維度考核評(píng)價(jià)體系。課后作業(yè)和期末考試主要考查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，對(duì)基本概念的理解與運(yùn)用能力。實(shí)踐操作則主要評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的熟練程度、準(zhǔn)確性、使用儀器設(shè)備的能力。在項(xiàng)目研究和小組匯報(bào)中，主要評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的靈活運(yùn)用程度，以及能否運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

3.5 利用教學(xué)反饋持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方法

OBE理念強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程的持續(xù)改進(jìn)。在教學(xué)過程中，通過多種方式收集學(xué)生的反饋意見。一方面，利用問卷星設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔明了的問卷，開展在線調(diào)查。同時(shí)，利用課間加強(qiáng)與學(xué)生的直接交流，鼓勵(lì)學(xué)生自由表達(dá)他們的感受和建議。另一方面，通過課堂觀察和作業(yè)批改等方式，獲取更具體的教學(xué)反饋信息。在課堂上，仔細(xì)觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、參與度，以及對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解程度，可以直接感知學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和需求。收集到教學(xué)反饋后，需要對(duì)其進(jìn)行深入分析。根據(jù)反饋結(jié)果評(píng)估教學(xué)效果，找出存在的問題，確定需要改進(jìn)的方面，并制訂相應(yīng)的提升措施。例如，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在案例分析的環(huán)節(jié)中表現(xiàn)消極，可能是因?yàn)楣こ?科研案例內(nèi)容過于枯燥或難度過高，這時(shí)就要利用教學(xué)反饋不斷調(diào)整案例內(nèi)容，直至達(dá)到預(yù)期效果[9]。

4 結(jié)語(yǔ)

使用“問卷星”進(jìn)行滿意度調(diào)查，結(jié)果顯示，對(duì)本課程教學(xué)改革感到非常滿意和滿意的學(xué)生分別為46.97%和34.85%，18.18%的學(xué)生感到一般，0%的學(xué)生感到不滿意。同時(shí)，有92.42%的學(xué)生認(rèn)為OBE教學(xué)理念應(yīng)在更多的課程中得到推廣和使用。總體來看，學(xué)生對(duì)OBE理念下高等巖石力學(xué)課程教學(xué)改革是比較滿意的。

OBE理念下的工科類研究生高等巖石力學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)，具有明確的教學(xué)目標(biāo)、合理的教學(xué)方法和多樣化的實(shí)踐教學(xué)手段，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的深入理解，提高了他們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。多維度和持續(xù)性的改革實(shí)踐，有效解決了傳統(tǒng)教學(xué)中的弊端，增強(qiáng)了師生間、生生間的溝通和互動(dòng)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，是對(duì)工科類研究生教學(xué)模式改革的一次有益探索。

*通信作者：孫佳秋

基金項(xiàng)目：2023年度北京科技大學(xué)研究生教育教學(xué)改革項(xiàng)目“面向新工科時(shí)代發(fā)展的工程類研究生培養(yǎng)課程OBE教學(xué)體系構(gòu)建研究”（2023JGC023）；2023年度中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì)教育教學(xué)科研課題“應(yīng)用型人才培養(yǎng)視域下的‘流體力學(xué)’課程教學(xué)改革與實(shí)踐研究”（2023130）；2023年度中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì)教育教學(xué)科研課題“‘雙碳’背景下土木工程碳排放管理技術(shù)人才‘政產(chǎn)?！?lián)合培養(yǎng)模式研究”（2023125）；2023年度天津市普通高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計(jì)劃（一般項(xiàng)目）“數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下工程造價(jià)應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式改革與實(shí)踐”（B231389803）。

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