OBE教學模式下《工程物探》課程教學改革與實踐

王洪華 王敏玲 丁彥禮 張智 熊彬

摘 要：課程教學是實現本科培養目標的關鍵環節，對提高本科教學質量和人才培養具有重要的推動作用。在工程教育改革快速發展的背景下，以學習產出為導向的OBE教學模式取得了很大了成效，形成了完整的體系。文章在OBE教學模式的指導下，構建《工程物探》課程教學體系，對包括課程內容、課程教學手段和考核體系進行綜合改革。旨在通過OBE教學模式在《工程物探》課程教學中的應用，提高學生的專業實踐能力，提高教學質量。

關鍵詞：OBE理念；課程教學體系；課程評價；工程物探

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）11-0071-03

Abstract： The curriculum teaching is the key link to achieve the goal of undergraduate training， and it plays an important role in improving the quality of undergraduate teaching and personnel training. Under the background of the rapid development of engineering education reform， the OBE teaching model guided by learning output has achieved great results and formed a complete system. This article， under the guidance of the OBE teaching model， constructs the teaching system of "Engineering Geophysics"， and reforms the curriculum objective setting， curriculum design， curriculum evaluation system and curriculum evaluation incentive mechanism. The purpose is to improve students' professional practice ability and improve teaching quality through the application of OBE teaching mode in the teaching of engineering geophysics.

Keywords： outcome-Based Education（OBE） concept； course teaching system； curriculum evaluation； Engineering geophysics

2013年6月，我國正式成為《華盛頓協議》的第21個簽約成員國[1]，標志著我國高等工程教育與國際高等工程教育先進理念接軌，這極大促進了我國工科專業的教學改革。基于學習產出的教學模式（Outcome-Based Education，簡稱為OBE）是被“華盛頓協議”工程教育標志認證體系所認可的教育理念，在國內眾多高校的工科專業教育中得到廣泛應用。在OBE教學模式引領工程教育改革的背景下，作為教學過程中的重要環節，課堂教學對提高本科教學質量和人才培養具有重要的推動作用。探索基于OBE教學模式下勘查技術與工程專業《工程物探》課程目標設置、課程設計、教學方法、課程評價體系等方面進行改革，對提高學生的工程實踐能力，綜合能力和創新能力具有重要意義，也將進一步發揮成果驅動教學的重要作用。

一、OBE教學模式下《工程物探》課程教學模式改革的意義

《工程物探》是桂林理工大學地球科學學院勘查技術與工程、地質工程、水文地質與工程地質等專業培養方案中的一門重要專業課程。該課程主要講述重力、磁法、直流電法、電磁法、放射性勘探的基本理論、測量原理、數據處理和應用技術，以培養學生運用所學的物探方法去解決工程地質、災害地質、工程質量檢測等問題的能力。該課程具有課時短、工程實踐性強，理論知識難以理解等特點，在目前的教學過程中主要存在以下難點：

1. 先導基礎課程多，知識點相互滲透，且彼此關聯。本課程的先導基礎課程為《地球物理電磁場論》、《電法勘探》、《地震勘探》、《放射性勘探》、《地球物理概論》。這些先導課程側重于地球物理基本理論的講解，而本課程重點關注工程物探技術的實際應用，兩者之間的教學內容相互交叉，但又互為側重。為此，在授課時需要以地球物理相關原理和公式為切入點，循序漸進，逐步擴展知識點。

2. 實踐性強。本課程的培養目標是培養學生對工程物探方法的掌握，并逐步提升學生的工程實踐能力，例如針對典型的工程探測問題，針對性的設計探測方案并完成實際探測。這些實踐性內容一般需要在完成理論知識教學的基礎上，才能進一步培養學生解決工程問題的能力。但是隨著課時量的減少，只能盡量縮短講授課時，導致實踐教學中學生對某些知識點的理解不夠。

3. 課程邏輯性強，知識點抽象，理論公式繁雜。工程物探作為一門理論性和實踐性都較強的專業課，有大量的理論公式，涉及知識面廣，需要通過推導來進行理解和記憶，理論性和邏輯性強，學生常常不易掌握。傳統的講授式教學方法會阻礙學生的思維，導致公式繁多的章節的教學效果不夠理想，進而學生不能用理論知識去指導解決工程實際問題，導致學生的工程實踐能力薄弱。

4. 教學任務重，教學課時短。本課程包含了重、磁、電、震、放射性等地球物理勘探方法的基本原理、測量原理和應用方面的教學內容，但課程設置一般為32個課時，其中實踐課時占8個課時，導致教學任務中，教學實踐較短和課程目標、教學任務不相匹配。

以上問題的存在，使得現有的《工程物探》的教學效果較差，要講好這門課程，既有一定的難度，也存在一定的挑戰。因此，如何構建本課程合理的教學體系，教學方法、課程評價體系一直是我們努力實踐探索的目標。以OBE教學模式為導向，圍繞畢業要求，以工程物探案例為切入口，首先明確學生的畢業能力及水平要求，其次要尋找科學的教學方法和手段保證學生畢業時能達到預期的課程目標[2]。OBE理念主要強調四個問題：學生取得的學習成果是什么？為什么希望學生取得這樣的學習成果？如果有效幫助學生達到這些學習成果？如何測評學生已經取得了這些學習成果？[3，4]本文采用OBE教學模式對《工程物探》從課程內容、課程教學手段和考核體系三個方面進行教學改革，必將大大提升該門課程的教學效果，提高學生的工程實踐能力。

二、OBE教學模式的《工程物探》課程教學改革內容

（一）優化教材，設計合理的教學內容

按照桂林理工大學勘查技術與工程專業培養目標，培養適合目前工程勘查領域需求的，具有國際化視野和現代工程師素質的應用高級人才[5]。采用以結果為導向的OBE教學模式，以培養學生解決工程勘查問題的能力為導向，針對性地選擇教材，制定教學內容。由于工程物探發展較晚，目前可選用的教材有限，在這些教材中，有的只是單獨介紹某一種勘探方法在工程上的應用，如單娜琳主編的《工程地震勘探》[6]；有的只是關于地球物理學原理的介紹，太過簡單，這些教材都不能滿足我校相關專業學生的學習。目前，課程教學采用的教材主要有《工程與環境物探教程》（陳仲候，王興泰，杜世漢 主編，地質出版社，2005年，第5版）、《環境與工程地球物理》（楊進 主編，地質出版社，2011年，第1版）。依據本課程的教學目標，以提升教學效果為目的，優選《工程與環境物探教程》為教程，同時選用另一本作為參考書，著重突出工程物探實踐方面的內容，已保證教學成果。

在教學內容安排方面，將本課程與先導課程采用融合貫通的方法，例如，本門課程中的重、磁、電、震勘探方法的基本原理在《電法勘探》、《地震勘探》和《重磁勘探》課程中學生已經學習過，因此在教學內容設計上，可以多以學生回顧復習為主。在教學內容設置上，依據本課程的教學目標，采用“案例法”進行教學[7]，即分別以重磁勘探問題、地震勘探問題、電法勘探問題來設置相應的教學內容。按照測量方法-數據處理-成果解釋三步驟來設計教學內容。以“地震勘探問題”為例，按照野外工程勘探的布置，以回答1. 如何根據目標任務選擇合適的觀測系統和測量參數？2. 不同的觀測系統的區別和優缺點是什么？3. 如何評價實際采集數據測量的有效性和信噪比？4. 如何對數據進行處理，并合理解釋地下介質構造？這4個問題來設置地震勘探章節的教學內容。在這四個章節講授的同時，引入相關知識點的介紹，以加深學生對相關知識點在工程應用中的理解。

（二）教學目標聚焦，提升教學效果

在《工程物探》前沿部分的講授時，教師應該詳細對工程物探方法做概述，并對其研究現狀及前沿進行展望，讓學生對工程物探方法具有整體認識。然后，教師要明確學生通過課程的學習能獲得成果，指出需參考的書面和課后參考的相關文獻資料，讓學生能夠預期成果，產生學習興趣?；趯W習產出的OBE教學模式的教學要求教師必須明確該課程預期的“學習產出”：第一，學生根據先修課程，能掌握工程物探的基本原理、觀測方法，應用領域等知識；第二，能區別各種物探方法如重力法、磁法、電法、電磁法，地震法的優缺點；第三能夠熟練操作常用的工程物探儀器，如：探地雷達設備、高密度電法設備、EH4，管線儀、直流電法儀等，并能夠采集高質量的數據；第三，會針對不同的工程探測問題，設計合理的探測方案，并能評價方案的優缺點；第四，具備對野外數據進行處理的能力，并能夠給出初步解釋；第五，具備利用工程物探方法解決實際工程問題的能力。

此外，針對《工程物探》課程具有課程邏輯性強，知識點抽象，理論公式復雜繁多，內容太多等特點，在教學方法上引入“項目式教學方法”，即在每章教學中，根據課程目標設置相應的工程物探實例，以解決工程實踐問題為最終目的來設置教學內容。例如，以地下管線探測為例，要求學生自主選擇合適的物探方法求出地下管線的埋深及管線的直徑大小等。對于地下管線的探測，地質雷達和高密度電法都可以使用。但由于后者的觀測圖像更為直觀，后續的資料處理過程相比高密度電法更為簡單，而且地質雷達的分辨率也比較高，綜合比較兩種方法的優缺點，采用地質雷達進行地下管線探測是最合適的。利用地質雷達進行探測的基本原理是根據管線的材料與周圍介質的相對介電常數差異比較大，電磁波在地下介質傳播過程中，在不同介質的分界面上會發生反射。在探測過程中要選擇合適頻率的雷達天線，這時候可以讓學生自主使用不同頻率的天線來進行探測，在雷達剖面圖中可以明顯看出不同頻率天線探測效果的不同，從而達到讓學生選出合適頻率最合適的天線。經過類似這種成果導向的工程訓練，在解決實際工程問題的過程中，不僅加深了學生對理論知識的掌握，培養了動手能力和思維能力，而且可以激發學生學習的主動性，達到自主學習的目的，并能強烈激發學生的學習興趣和求知欲，這樣教學效果也很顯著。

（三）以解決實際問題為導向，改善課程考核評價體系

基于OBE模式下，以課程目標為達成度的課程評價體系應當滿足如下要求：

1. 評價依據的合理性評價。評價考核內容、學習活動、評分標準與課程學習目標的關聯性和合理性，是確定考核結果是否作為評價達成的依據。

2. 取得實際的學習結果。主要統計學生在整個課程中某一細化知識點和能力的學習情況，也可以得到全體同學的平均學習情況。當然這個過程中需要對知識點，學習任務，實施準則和評價進行細化。

3. 評價課程目標達成度。通過對所設定的各個知識目標和能力目標的學習結果分析，可以評價相應課程的實際學習成果。對照相應課程目標，去對應勘查技術與工程專業畢業要求的達成度評價。

依據上述標準，采取包括學生評教、同行評教、專家評教等形式評價教師的教學狀態，在建立課堂教學評價指標體系的基礎上，組織學生、同行、專家從教學態度、教學內容、教學方法、教學效果、意見建議等五個方面進行評教。此外，加強專業教師對課程成績、評價等數據進行收集和分析，并與課程目標進行對應，看是否達到了畢業要求中的指標點要求，指出存在的問題，提出整改措施，從而持續改進課程教學。另外本門課程主要采用考查的方式，從前期的考查記過來看，及格率高，但高分率低，主要表現在學生在處理實際工程問題是，往往不知道如何入手，根據上述OBE模式下課程目標達成度的要求，考核體系設置如下：出勤（5%）+課堂分組討論（5%）+平時作業（20%）+實踐環節（20%）+期末考試（50%）。同時在期末考試的內容設置上，大幅度減少理論知識點等的考核，多設置工程實例，比如：請選擇合適的勘探方法進行隧道的檢測，要求學生根據實際情況，設計具體的實施方案。

三、結束語

綜上所述，在工程教育認證的背景下，以學生成果導向為目標的人才培養，通過質量監控和反饋，可以對課程進行持續改進。本文以OBE教學模式分別對《工程物探》的教學內容、教學手段和考核評價體系進行了改革和探討，根據培養目標和畢業要求，選擇合適的教學內容和教學方法，并構建科學、合理的課程評價體系，將促進專業發展，培養出更合格的人才。該教學改革除了能有效提升學生的工程實踐能力外，也為勘查技術與工程等相關專業畢業生達到畢業培養目標提供了有效支持，同時也為其他類似的實踐性強、理論復雜的工科性質的課程提供一定的參考依據。

參考文獻：

[1]吳巖.把握高等教育形式把握質保制度設計——以國際標準認證助推工程教育質量提升[R].北京：中國工程教育專業認證協會，2015.

[2]鳳權.OBE教育模式下應用型人才培養的研究[J].安徽工程大學學報，2016，31（03）：81-85+95.

[3]許鵬奎，蔡中宏，王永斌，等.工程教育課程評價體系的構建[J]. 吉林工程技術師范學院學報，2004（01）：19-24.

[4]海鶯.基于OBE模式的地方工科院校課程改革探析[J].當代教育理論與實踐，2015，7（04）：37-39.

[5]阮百堯，沈云發，朱曉媚，等.挪威地球物理勘探教學對我國勘查技術與工程專業教學的啟發[J].中國地質教育，2004（03）：77-79.

[6]單娜琳，程志平，劉云禎.工程地震勘探[M].北京：冶金工業出版社，2014.

[7]程勃，呂玉增，丁彥禮.案例教學法應用于“工程物探”課程教學的探索[J].教育教學論壇，2015（45）：248-249.