新工科背景下基于OBE理念的露天矿边坡稳定课程教学改革与实践

摘  要：在新工科建设背景下，我国高等院校提出培养具备实践能力和创新能力的工程人才的新要求，采矿工程专业的课程教学也需与时俱进。针对目前传统教育存在的问题，基于OBE理念对露天矿边坡稳定课程改革进行思考，从修订教学目标、教学内容重构、教学策略改革和多元化新型评价体系四个方面，对露天矿边坡稳定进行课程改革。通过以上改革策略的实施，以期提高学生在新工科背景下露天矿边坡稳定课程中的学习效果和综合能力，为培养适应新工科要求的优秀采矿类人才提供参考和借鉴。

关键词：新工科；OBE理念；教学改革；采矿工程；露天开采；边坡工程

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：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

随着“中国制造2025”战略和“互联网+”行动计划等重大战略的提出，新形势和新战略为培养具备创新思维和实践能力的工程科技人才提出了新挑战[1]。2017年教育部提出新工科建设方案，将培养具有较强工程实践能力、创新思维能力的应用型人才作为新时代高校工科学生人才培养的基本要求[2]。同时，社会对工程科技人才的综合能力、创新能力、团队合作能力的需求也日益增加[3]。新时代对工程科技人才的更高要求使得原有的工程科技人才培养体系与教学内容的更新迫在眉睫[4]。

OBE理念（Outcome Based Education），又称为成果导向教育、能力导向教育、目标导向教育或需求导向教育[5]。传统教育强调以教师传授为主导，而OBE理念完全相反，“以学生为中心”“以学习成果为导向”“持续改进”是OBE理念的三个核心要素[6]。它强调以成果为导向，以学生为本，逆向地进行设计教学[7]。由学生的培养需求决定培养目标，培养要求是教学内容的依据，教学内容是达到培养要求的具体支撑。

露天矿边坡稳定作为采矿工程专业露天开采方向的核心课程之一，是学生在专业学习中的学科基础[8]。随着科学技术的不断发展和社会需求的变化，采矿工程专业的露天矿边坡稳定传统教学早已不能适应时代的需求[9]。因此，在国家全面推进新工科的建设与发展的背景下，本文以采矿工程专业露天矿边坡稳定课程为研究对象进行教学改革研究，以适应时代发展的需求。

一  露天矿边坡稳定课程特色及存在的问题

（一）  露天矿边坡稳定课程特色

露天矿边坡稳定是辽宁工程技术大学采矿工程专业的基础课程，涉及岩体力学、弹塑性力学、煤矿地质学、露天开采学、近代数学和人工智能等学科，交叉学科特色明显，是注重理论知识与实践相结合，强调学生通过实践活动将所学知识应用到边坡工程案例中的实践导向型课程。随着中国矿山结构的调整，越来越多的大型露天矿山兴建起来。矿山在逐步向深部延深过程中，暴露出来的边坡问题也越来越多，因此需要专业的边坡技术人员去解决现场实际问题[10]。同时课程内容中存在一些复杂的公式推导，有些知识需要结合实际工程项目，学生学习起来较为困难，理解起来晦涩难懂，学习过程中可能会感到压力和挫折。

（二）  露天矿边坡稳定课程教学存在的问题

过去的几十年，针对露天矿边坡稳定课程进行了一系列的改革措施，并取得一定成效，然而，面对新工科培养具备强大工程实践和创新能力的高素质人才的目标，仍存在一些问题亟待解决。

1  教学内容滞后，理论与实践脱节

在传统的露天矿边坡稳定教学中，教师主要注重讲解基本理论知识。然而，这些理论知识往往难以与实际问题结合起来，导致学生学习时缺乏实际应用的思考。这种教学模式容易使得学生缺乏对实际问题的认识和解决能力，不能为实践能力培养的需求提供有力的支持[10]。

2  教学模式和方法陈旧

在陈旧的教学理念中，教师是课堂上的主导者，而学生则是被教导者。教师在课堂上扮演着重要的角色，而学生的作用相对被动。学生缺乏参与和表达的机会，缺乏互动和思辨的氛围，难以从教学中获得实际的成果。这种模式的弊端在于不能够发挥学生的主观能动性，不能够发掘和培养学生的创新潜能。

3  教学评价标准单一

传统的教学评价只针对学生的日常考勤、作业、期末考试。这种考核只注重学生的记忆能力和对固定问题的解决能力，无法对学生学习成果进行准确的评价。评价体系应该对教学起到指导作用，教师才能分析学情，得到反馈不断地优化教学。

二  基于OBE理念的教学改革

（一）  课程改革的基本思路

露天矿边坡稳定课程改革的基本思路如图1所示，是确立面向新工科人才培养的教学新理念，基于OBE理念，通过制定基于培养要求的教学目标，重构教学内容，改革教学策略及改革评价反馈新体系等方面，最终提高本课程在本科人才培养中的实际效用，培养学生的工程实践能力和创新能力。

（二）  课程目标修订

传统教学目标主要强调对理论知识掌握和学习，忽略了露天矿边坡稳定的实践特性，应用型本科工程教育的本质是培养学生解决本专业复杂工程实践问题的能力。因此，在新工科建设的背景下，基于OBE理念（以成果为导向的教育），我们基于本专业的4个专业培养要求指标点，制定了3个课程目标作为支撑，具体见表1。

（三）  教学内容重构

以新工科为背景结合OBE理念，露天矿边坡稳定教学内容重构主要强调实践性和应用性。在教学中重点培养学生在实际问题解决中的能力，通过实际项目参与、分析与设计、技术应用和风险管理等活动，使学生能够将所学知识和技能应用于实际工程情境中。教学内容的设计注重学生参与、合作、自主学习，培养学生的综合思维、创新能力、团队合作精神。此外，强调个性化学习支持和职业发展导向，帮助学生适应新工科背景下的需求，提高综合素质和职业竞争力。

1  将专业发展动态和前沿融入课堂教学

将露天矿边坡稳定领域的专业发展动态和前沿知识融入课堂教学，可以为学生提供最新的行业动态和前沿研究成果，帮助他们跟上行业的发展趋势，并培养他们的实践能力和创新思维。在课堂教学中，我们可以引入最新的露天矿边坡稳定案例，让学生了解行业中出现的新挑战和解决方案。例如，我们可以讨论近期发生的露天矿边坡滑坡事故，并分析其原因和教训，这样的案例分析可以帮助学生理解实际工程中的挑战，并促使他们思考如何改进边坡稳定措施。此外，我们还可以引入最新的研究成果和技术进展，如遥感技术在边坡监测中的应用、数值模拟方法在边坡稳定性分析中的发展等。通过介绍这些前沿知识，学生可以了解到行业中正在进行的研究和创新，同时也可以培养他们的科研能力和创新思维。同时，介绍国内边坡三维稳定性分析方法已取得的成果（例如陈祖煜院士提出的三维Spencer、谢谟文教授提出的Hovland三维稳定性分析方法等）。

2  整合跨学科知识

将地质学、土力学、结构工程、人工智能和数学建模等相关学科的知识融合到教学内容中，培养学生的综合思维和跨学科应用能力。在教学中，我们可以结合地质学的基本原理和方法，让学生了解不同地质条件对露天矿边坡稳定的影响；土力学的知识可以帮助学生理解边坡的力学特性和稳定性分析方法；结构工程的原理和设计理念也可以被融入到教学中，以便学生能够理解和应用在边坡设计中的结构工程原则；人工智能和数学建模的概念和方法可以用于边坡监测、预测、优化设计等方面，帮助学生了解和应用这些新兴技术。

通过整合这些学科的知识，可以设计案例分析和实践项目，让学生从跨学科的角度解决复杂的边坡稳定问题。学生可以运用地质学、土力学、结构工程、人工智能和数学建模等学科的知识，进行综合分析和评估，提出创新的解决方案。这种综合性的学习方式将培养学生的综合思维能力和跨学科应用能力，使他们能够在实际工程中应对复杂的边坡稳定挑战。

3  增加案例分析与实践项目

引导学生分析和解决真实的边坡工程案例，结合实际数据和条件，使用现代化数值模拟分析仿真软件进行综合分析和设计。组织学生参与实践项目，例如，边坡稳定性评估、设计方案优化、加固施工过程等，培养学生的实际操作和问题解决能力。

通过强调实用性和应用性的教学内容，学生能够在实际问题解决中运用所学知识和技能，提高工程实践能力，适应新工科背景下的要求，并为未来从事相关领域的职业发展做好准备。

（四）  教学模式改革

线上线下学习是一种通过整合在线学习和传统面对面学习，为学生提供更丰富、灵活、个性化的学习体验[11]。在线上线下学习中，学生可以利用在线学习平台获取教材、学习课程视频、参与讨论、完成作业和进行自主学习，同时也参与传统的面对面教学活动。使学生在学习过程中学会主动参与，发现问题解决问题，学会自主思考，学生在这个过程中不是被动地接受和记忆知识，而是主动地参与到教学中。遵循以学生为中心的教学理念，我们将线上线下混合教学分为课前、课中、课后三个阶段，如图2所示。