基于OBE理念的巖石力學(xué)課程教學(xué)改革
——以內(nèi)蒙古科技大學(xué)土木工程專業(yè)為例

于超云，李君龍

（1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014010；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014010；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)建筑結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)工程技術(shù)研究中心，內(nèi)蒙古包頭 014010；4.內(nèi)蒙古自治區(qū)土木工程安全與耐久重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古包頭 014010）

成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，簡(jiǎn)稱OBE）是一種以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果（Learning outcomes）為導(dǎo)向的教育理念[1]。OBE 教育理念是當(dāng)前國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的核心理念。中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)歷年頒布的《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》都充分體現(xiàn)了OBE 理念，強(qiáng)調(diào)要實(shí)施成果導(dǎo)向教育。這意味著參加工程教育認(rèn)證的高校和專業(yè)必須基于OBE 理念，在工程人才培養(yǎng)理念、人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系和教學(xué)設(shè)計(jì)以及人才培養(yǎng)的考核與評(píng)價(jià)等方面推動(dòng)工程教育教學(xué)改革[2-3]。

巖石力學(xué)是內(nèi)蒙古科技大學(xué)土木工程專業(yè)本科生的一門必修專業(yè)核心課程，課程旨在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜巖體工程問(wèn)題的能力。近年來(lái)，眾多學(xué)者對(duì)巖石力學(xué)課程改革提出了建議和實(shí)施方案。如黃明奎[4]以教學(xué)內(nèi)容改革為核心、以先進(jìn)的多媒體技術(shù)為手段改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，探索新的適合現(xiàn)代巖石力學(xué)發(fā)展的教學(xué)方法。王京印等[5]提出了將數(shù)值實(shí)驗(yàn)與工程實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式。劉洪磊等[6]提出了巖石力學(xué)課程思政改革的探索和實(shí)踐。劉厚彬等[7]將線上與線下課堂互補(bǔ)型的混合教學(xué)模式在巖石力學(xué)課程中進(jìn)行了實(shí)踐。王迎超[8]、戰(zhàn)玉寶[9]等將案例教學(xué)模式引入巖石力學(xué)課程。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，王述紅[10]、趙寶玉[11]、李連崇[12]和王登科[13]等探討了數(shù)值仿真技術(shù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)在巖石力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

本文以O(shè)BE 理念為指導(dǎo)，在研究課程培養(yǎng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合內(nèi)蒙古科技大學(xué)土木工程專業(yè)巖石力學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，對(duì)巖石力學(xué)課程教學(xué)大綱、考核方式、教學(xué)方法等內(nèi)容進(jìn)行了改革，以期為專業(yè)建設(shè)、工程認(rèn)證改革提供支撐。

1 巖石力學(xué)課程傳統(tǒng)教學(xué)方式面臨的問(wèn)題

巖石力學(xué)是一門與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合的課程，具有涉及學(xué)科廣、內(nèi)容繁雜、理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生容易產(chǎn)生畏難情緒，存在出勤率低等現(xiàn)象[14]。本文對(duì)標(biāo)OBE 教育理念，反思總結(jié)了目前巖石力學(xué)課程在教學(xué)過(guò)程中存在的幾個(gè)問(wèn)題：

1.1 教學(xué)模式單一，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性

目前，巖石力學(xué)課程仍然是以教師和教材為中心，是基于教材的理論教學(xué)，課件主要使用文字介紹和理論公式推導(dǎo)等，內(nèi)容枯燥，課堂氣氛不活躍，師生互動(dòng)環(huán)節(jié)不多，學(xué)生積極性難以調(diào)動(dòng)。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)只能解決簡(jiǎn)單模型化的工程問(wèn)題，對(duì)復(fù)雜的實(shí)際工程問(wèn)題無(wú)法理解，更無(wú)從解決。

1.2 缺少實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

目前，我校土木工程專業(yè)巖石力學(xué)課程共48 學(xué)時(shí)，均是理論講授學(xué)時(shí)，受學(xué)校教學(xué)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等多方面因素的影響，目前該課程缺少實(shí)驗(yàn)教學(xué)。巖石在拉、壓、剪等荷載作用下的強(qiáng)度和變形性質(zhì)是學(xué)生需要掌握的最基礎(chǔ)的巖石力學(xué)理論。但相應(yīng)的巖石抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)等基本巖石力學(xué)試驗(yàn)難以開(kāi)展，教師主要是在課堂上介紹相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程，并不安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)操實(shí)驗(yàn)，這在一定程度上造成學(xué)生知識(shí)的斷裂和缺陷、實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐技能不足、工程意識(shí)淡薄，顯然不利于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題能力、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。

1.3 考核方式單一

現(xiàn)有的大綱要求學(xué)生總成績(jī)由平時(shí)成績(jī)（占20%）和結(jié)課考試成績(jī)（占80%）的加權(quán)平均值構(gòu)成。平時(shí)成績(jī)主要考核學(xué)生出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度、課后作業(yè)情況。結(jié)課考核以閉卷考試形式為主。這樣的考核方式基本上是應(yīng)試教育考核模式，大多數(shù)學(xué)生往往通過(guò)期末階段的突擊學(xué)習(xí)完成考試，通過(guò)分析學(xué)生成績(jī)發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生較少，這反映出很多學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握不夠扎實(shí)，不利于學(xué)生將課堂學(xué)習(xí)到的基本知識(shí)運(yùn)用到解決實(shí)際工程問(wèn)題中。

2 基于OBE理念的課程教學(xué)改革模式

2.1 明確課程的專業(yè)能力目標(biāo)和思政目標(biāo)，打造多元化教學(xué)模式

基于OBE 教育理念，教學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)真研究工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，修訂了巖石力學(xué)課程大綱、培養(yǎng)方案，以O(shè)BE 理念為核心進(jìn)行工程認(rèn)證教學(xué)改革。在內(nèi)蒙古科技大學(xué)土木工程專業(yè)2018 版培養(yǎng)方案中，明確了巖石力學(xué)課程教學(xué)需要達(dá)到的課程能力目標(biāo)與畢業(yè)要求之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在以往的巖石力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)存在對(duì)課程思政的認(rèn)識(shí)片面、德育意識(shí)薄弱、思政教育資源挖掘不深的問(wèn)題?；诖?，在2018 修訂版大綱中特別明確了巖石力學(xué)課程思政目標(biāo)，在每一章節(jié)挖掘出至少一名巖土工程領(lǐng)域的典型科學(xué)家、一件典型事跡作為的思政融合點(diǎn)，不斷強(qiáng)調(diào)巖石力學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，將大國(guó)工程、大國(guó)自信、行業(yè)精神等思想政治教育內(nèi)容融入該門課程中，構(gòu)建課程與思政教育協(xié)同育人的課程體系，完成全程育人的目標(biāo)。

在教學(xué)內(nèi)容和方式上，以目標(biāo)為導(dǎo)向，反向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)遵循“理論與工程相結(jié)合、經(jīng)典與前沿相結(jié)合”的原則,除了理論講授一些必要的基本知識(shí)點(diǎn)外，在地應(yīng)力測(cè)量、圍巖應(yīng)力和圍巖控制、邊坡穩(wěn)定性等章節(jié)，采用融合新技術(shù)、新方法和新工藝，引進(jìn)最新科研和工程成果案例進(jìn)行啟發(fā)式和案例式教學(xué)的方法，教師通過(guò)分配任務(wù)、分組討論和評(píng)價(jià)，不斷激發(fā)學(xué)生自主思考，調(diào)動(dòng)課堂氣氛。

2.2 數(shù)值實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于巖石力學(xué)教學(xué)

受學(xué)校教學(xué)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面的影響，目前該課程缺少實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是巖石的拉壓扭剪等力學(xué)特征又是學(xué)生必須要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，僅僅通過(guò)理論講授，學(xué)生很難真正理解和掌握實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的力學(xué)原理。由于數(shù)值實(shí)驗(yàn)具有節(jié)約實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本、擴(kuò)大學(xué)校的承載能力、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)，因此，鑒于巖石力學(xué)這門課程的實(shí)際情況，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將數(shù)值實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到巖石力學(xué)課程教學(xué)中。

數(shù)值實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括巖石單軸抗壓實(shí)驗(yàn)、巖石抗拉實(shí)驗(yàn)、巖石三軸抗壓實(shí)驗(yàn)、巖石直剪實(shí)驗(yàn)。數(shù)值實(shí)驗(yàn)，教師提前一周將數(shù)值實(shí)驗(yàn)軟件和軟件學(xué)習(xí)資源包發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生自己查閱資料學(xué)習(xí)，實(shí)操過(guò)程由學(xué)生自己獨(dú)立完成，完成任務(wù)后，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，由任課教師批閱。通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的設(shè)置，能夠更好地貫徹OBE理念，不僅讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用、掌握巖石的基本力學(xué)性質(zhì)，更重要的是通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題分析能力。數(shù)值實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)將納入課程過(guò)程考核中，占平時(shí)成績(jī)的30%。

2.3 注重過(guò)程考核、完善考核體系

基于OBE 理念，教學(xué)團(tuán)隊(duì)制定了新的考核方式，加大了課程過(guò)程考核的力度，由原來(lái)的20%增加到50%，如表1所示。

表1 巖石力學(xué)課程考核方式

從表中可以看出，過(guò)程考核共有5 項(xiàng)內(nèi)容，分別是出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)、數(shù)值實(shí)驗(yàn)和專題討論，各項(xiàng)均采用百分制。第一項(xiàng)是出勤，占平時(shí)成績(jī)的10%。在考核過(guò)程中采用雨課堂掃碼簽到、隨機(jī)點(diǎn)名等方式豐富考勤形式，將雨課堂后臺(tái)統(tǒng)計(jì)的出勤率作為考核依據(jù)。第二項(xiàng)是課堂表現(xiàn)，占平時(shí)成績(jī)的10%?；A(chǔ)分是60 分，其余40 分需要學(xué)生回答課堂問(wèn)題才可獲得，回答完全正確得10 分，基本正確得8 分，不正確得5 分，加滿為止，目的是提高學(xué)生與教師的互動(dòng)程度，活躍教學(xué)氛圍。第三項(xiàng)是作業(yè)，占平時(shí)成績(jī)的20%。以前的作業(yè)都是計(jì)算大題為主，作業(yè)次數(shù)不多，學(xué)生練習(xí)不夠?，F(xiàn)在教師通過(guò)雨課堂布置作業(yè)，題型包含選擇、填空、判斷和主觀簡(jiǎn)答題等，不僅可以課后發(fā)題，還可以進(jìn)行隨堂測(cè)驗(yàn)。教師可通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。第四項(xiàng)是數(shù)值實(shí)驗(yàn)，占平時(shí)成績(jī)的30%。根據(jù)數(shù)值實(shí)驗(yàn)報(bào)告的情況，分別給出A（95 分）、B（80 分）、C（65 分）3 個(gè)等級(jí)。第五項(xiàng)是專題討論，占平時(shí)成績(jī)的30%。對(duì)全班學(xué)生進(jìn)行分組，每5 人一個(gè)小組，由組長(zhǎng)安排各組員的任務(wù)，給每組一個(gè)工程案例，通過(guò)分析討論案例找出事故的原因或制定支護(hù)方案，最后每組選一人進(jìn)行匯報(bào)。根據(jù)每組匯報(bào)的情況，給每組打一個(gè)總分，表現(xiàn)特別突出的組員有額外加分，加滿為止。

2.4 課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)及持續(xù)改進(jìn)

通過(guò)教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施和考核，在課程考核結(jié)束后應(yīng)及時(shí)完成對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成度的評(píng)價(jià)。根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成度的計(jì)算結(jié)果，寫出一份詳細(xì)的課程分目標(biāo)以及課程總目標(biāo)的達(dá)成度評(píng)價(jià)報(bào)告，找到學(xué)生相對(duì)薄弱的課程目標(biāo)點(diǎn)，分析原因并給出解決方案。課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)結(jié)果是教師在教學(xué)方法、考核內(nèi)容、考核方式、考核結(jié)果評(píng)定等多個(gè)課程教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)的重要基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

以內(nèi)蒙古科技大學(xué)土木工程專業(yè)巖石力學(xué)課程為例，分析了當(dāng)下巖石力學(xué)課程教學(xué)的現(xiàn)狀和問(wèn)題，基于OBE 理念，開(kāi)展了在課程目標(biāo)制定、教學(xué)模式、數(shù)值實(shí)驗(yàn)方法的應(yīng)用、過(guò)程考核評(píng)價(jià)方式和目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)等方面的改革措施，以期提高巖石力學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，滿足社會(huì)和行業(yè)對(duì)土木工程專業(yè)人才的要求。