OBE教学模式下《工程物探》课程教学改革与实践

王洪华 王敏玲 丁彦礼 张智 熊彬

摘 要：课程教学是实现本科培养目标的关键环节，对提高本科教学质量和人才培养具有重要的推动作用。在工程教育改革快速发展的背景下，以学习产出为导向的OBE教学模式取得了很大了成效，形成了完整的体系。文章在OBE教学模式的指导下，构建《工程物探》课程教学体系，对包括课程内容、课程教学手段和考核体系进行综合改革。旨在通过OBE教学模式在《工程物探》课程教学中的应用，提高学生的专业实践能力，提高教学质量。

关键词：OBE理念；课程教学体系；课程评价；工程物探

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：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，我国正式成为《华盛顿协议》的第21个签约成员国[1]，标志着我国高等工程教育与国际高等工程教育先进理念接轨，这極大促进了我国工科专业的教学改革。基于学习产出的教学模式（Outcome-Based Education，简称为OBE）是被“华盛顿协议”工程教育标志认证体系所认可的教育理念，在国内众多高校的工科专业教育中得到广泛应用。在OBE教学模式引领工程教育改革的背景下，作为教学过程中的重要环节，课堂教学对提高本科教学质量和人才培养具有重要的推动作用。探索基于OBE教学模式下勘查技术与工程专业《工程物探》课程目标设置、课程设计、教学方法、课程评价体系等方面进行改革，对提高学生的工程实践能力，综合能力和创新能力具有重要意义，也将进一步发挥成果驱动教学的重要作用。

一、OBE教学模式下《工程物探》课程教学模式改革的意义

《工程物探》是桂林理工大学地球科学学院勘查技术与工程、地质工程、水文地质与工程地质等专业培养方案中的一门重要专业课程。该课程主要讲述重力、磁法、直流电法、电磁法、放射性勘探的基本理论、测量原理、数据处理和应用技术，以培养学生运用所学的物探方法去解决工程地质、灾害地质、工程质量检测等问题的能力。该课程具有课时短、工程实践性强，理论知识难以理解等特点，在目前的教学过程中主要存在以下难点：

1. 先导基础课程多，知识点相互渗透，且彼此关联。本课程的先导基础课程为《地球物理电磁场论》、《电法勘探》、《地震勘探》、《放射性勘探》、《地球物理概论》。这些先导课程侧重于地球物理基本理论的讲解，而本课程重点关注工程物探技术的实际应用，两者之间的教学内容相互交叉，但又互为侧重。为此，在授课时需要以地球物理相关原理和公式为切入点，循序渐进，逐步扩展知识点。

2. 实践性强。本课程的培养目标是培养学生对工程物探方法的掌握，并逐步提升学生的工程实践能力，例如针对典型的工程探测问题，针对性的设计探测方案并完成实际探测。这些实践性内容一般需要在完成理论知识教学的基础上，才能进一步培养学生解决工程问题的能力。但是随着课时量的减少，只能尽量缩短讲授课时，导致实践教学中学生对某些知识点的理解不够。

3. 课程逻辑性强，知识点抽象，理论公式繁杂。工程物探作为一门理论性和实践性都较强的专业课，有大量的理论公式，涉及知识面广，需要通过推导来进行理解和记忆，理论性和逻辑性强，学生常常不易掌握。传统的讲授式教学方法会阻碍学生的思维，导致公式繁多的章节的教学效果不够理想，进而学生不能用理论知识去指导解决工程实际问题，导致学生的工程实践能力薄弱。

4. 教学任务重，教学课时短。本课程包含了重、磁、电、震、放射性等地球物理勘探方法的基本原理、测量原理和应用方面的教学内容，但课程设置一般为32个课时，其中实践课时占8个课时，导致教学任务中，教学实践较短和课程目标、教学任务不相匹配。

以上问题的存在，使得现有的《工程物探》的教学效果较差，要讲好这门课程，既有一定的难度，也存在一定的挑战。因此，如何构建本课程合理的教学体系，教学方法、课程评价体系一直是我们努力实践探索的目标。以OBE教学模式为导向，围绕毕业要求，以工程物探案例为切入口，首先明确学生的毕业能力及水平要求，其次要寻找科学的教学方法和手段保证学生毕业时能达到预期的课程目标[2]。OBE理念主要强调四个问题：学生取得的学习成果是什么？为什么希望学生取得这样的学习成果？如果有效帮助学生达到这些学习成果？如何测评学生已经取得了这些学习成果？[3，4]本文采用OBE教学模式对《工程物探》从课程内容、课程教学手段和考核体系三个方面进行教学改革，必将大大提升该门课程的教学效果，提高学生的工程实践能力。

二、OBE教学模式的《工程物探》课程教学改革内容

（一）优化教材，设计合理的教学内容

按照桂林理工大学勘查技术与工程专业培养目标，培养适合目前工程勘查领域需求的，具有国际化视野和现代工程师素质的应用高级人才[5]。采用以结果为导向的OBE教学模式，以培养学生解决工程勘查问题的能力为导向，针对性地选择教材，制定教学内容。由于工程物探发展较晚，目前可选用的教材有限，在这些教材中，有的只是单独介绍某一种勘探方法在工程上的应用，如单娜琳主编的《工程地震勘探》[6]；有的只是关于地球物理学原理的介绍，太过简单，这些教材都不能满足我校相关专业学生的学习。目前，课程教学采用的教材主要有《工程与环境物探教程》（陈仲候，王兴泰，杜世汉 主编，地质出版社，2005年，第5版）、《环境与工程地球物理》（杨进 主编，地质出版社，2011年，第1版）。依据本课程的教学目标，以提升教学效果为目的，优选《工程与环境物探教程》为教程，同时选用另一本作为参考书，着重突出工程物探实践方面的内容，已保证教学成果。

在教学内容安排方面，将本课程与先导课程采用融合贯通的方法，例如，本门课程中的重、磁、电、震勘探方法的基本原理在《电法勘探》、《地震勘探》和《重磁勘探》课程中学生已经学习过，因此在教学内容设计上，可以多以学生回顾复习为主。在教学内容设置上，依据本课程的教学目标，采用“案例法”进行教学[7]，即分别以重磁勘探问题、地震勘探问题、电法勘探问题来设置相应的教学内容。按照测量方法-数据处理-成果解释三步骤来设计教学内容。以“地震勘探问题”为例，按照野外工程勘探的布置，以回答1. 如何根据目标任务选择合适的观测系统和测量参数？2. 不同的观测系统的区别和优缺点是什么？3. 如何评价实际采集数据测量的有效性和信噪比？4. 如何对数据进行处理，并合理解释地下介质构造？这4个问题来设置地震勘探章节的教学内容。在这四个章节讲授的同时，引入相关知识点的介绍，以加深学生对相关知识点在工程应用中的理解。

（二）教学目标聚焦，提升教学效果

在《工程物探》前沿部分的讲授时，教师应该详细对工程物探方法做概述，并对其研究现状及前沿进行展望，让学生对工程物探方法具有整体认识。然后，教师要明确学生通过课程的学习能获得成果，指出需参考的書面和课后参考的相关文献资料，让学生能够预期成果，产生学习兴趣。基于学习产出的OBE教学模式的教学要求教师必须明确该课程预期的“学习产出”：第一，学生根据先修课程，能掌握工程物探的基本原理、观测方法，应用领域等知识；第二，能区别各种物探方法如重力法、磁法、电法、电磁法，地震法的优缺点；第三能够熟练操作常用的工程物探仪器，如：探地雷达设备、高密度电法设备、EH4，管线仪、直流电法仪等，并能够采集高质量的数据；第三，会针对不同的工程探测问题，设计合理的探测方案，并能评价方案的优缺点；第四，具备对野外数据进行处理的能力，并能够给出初步解释；第五，具备利用工程物探方法解决实际工程问题的能力。

此外，针对《工程物探》课程具有课程逻辑性强，知识点抽象，理论公式复杂繁多，内容太多等特点，在教学方法上引入“项目式教学方法”，即在每章教学中，根据课程目标设置相应的工程物探实例，以解决工程实践问题为最终目的来设置教学内容。例如，以地下管线探测为例，要求学生自主选择合适的物探方法求出地下管线的埋深及管线的直径大小等。对于地下管线的探测，地质雷达和高密度电法都可以使用。但由于后者的观测图像更为直观，后续的资料处理过程相比高密度电法更为简单，而且地质雷达的分辨率也比较高，综合比较两种方法的优缺点，采用地质雷达进行地下管线探测是最合适的。利用地质雷达进行探测的基本原理是根据管线的材料与周围介质的相对介电常数差异比较大，电磁波在地下介质传播过程中，在不同介质的分界面上会发生反射。在探测过程中要选择合适频率的雷达天线，这时候可以让学生自主使用不同频率的天线来进行探测，在雷达剖面图中可以明显看出不同频率天线探测效果的不同，从而达到让学生选出合适频率最合适的天线。经过类似这种成果导向的工程训练，在解决实际工程问题的过程中，不仅加深了学生对理论知识的掌握，培养了动手能力和思维能力，而且可以激发学生学习的主动性，达到自主学习的目的，并能强烈激发学生的学习兴趣和求知欲，这样教学效果也很显著。

（三）以解决实际问题为导向，改善课程考核评价体系

基于OBE模式下，以课程目标为达成度的课程评价体系应当满足如下要求：

1. 评价依据的合理性评价。评价考核内容、学习活动、评分标准与课程学习目标的关联性和合理性，是确定考核结果是否作为评价达成的依据。

2. 取得实际的学习结果。主要统计学生在整个课程中某一细化知识点和能力的学习情况，也可以得到全体同学的平均学习情况。当然这个过程中需要对知识点，学习任务，实施准则和评价进行细化。

3. 评价课程目标达成度。通过对所设定的各个知识目标和能力目标的学习结果分析，可以评价相应课程的实际学习成果。对照相应课程目标，去对应勘查技术与工程专业毕业要求的达成度评价。

依据上述标准，采取包括学生评教、同行评教、专家评教等形式评价教师的教学状态，在建立课堂教学评价指标体系的基础上，组织学生、同行、专家从教学态度、教学内容、教学方法、教学效果、意见建议等五个方面进行评教。此外，加强专业教师对课程成绩、评价等数据进行收集和分析，并与课程目标进行对应，看是否达到了毕业要求中的指标点要求，指出存在的问题，提出整改措施，从而持续改进课程教学。另外本门课程主要采用考查的方式，从前期的考查记过来看，及格率高，但高分率低，主要表现在学生在处理实际工程问题是，往往不知道如何入手，根据上述OBE模式下课程目标达成度的要求，考核体系设置如下：出勤（5%）+课堂分组讨论（5%）+平时作业（20%）+实践环节（20%）+期末考试（50%）。同时在期末考试的内容设置上，大幅度减少理论知识点等的考核，多设置工程实例，比如：请选择合适的勘探方法进行隧道的检测，要求学生根据实际情况，设计具体的实施方案。

三、结束语

综上所述，在工程教育认证的背景下，以学生成果导向为目标的人才培养，通过质量监控和反馈，可以对课程进行持续改进。本文以OBE教学模式分别对《工程物探》的教学内容、教学手段和考核评价体系进行了改革和探讨，根据培养目标和毕业要求，选择合适的教学内容和教学方法，并构建科学、合理的课程评价体系，将促进专业发展，培养出更合格的人才。该教学改革除了能有效提升学生的工程实践能力外，也为勘查技术与工程等相关专业毕业生达到毕业培养目标提供了有效支持，同时也为其他类似的实践性强、理论复杂的工科性质的课程提供一定的参考依据。

参考文献：

[1]吴岩.把握高等教育形式把握质保制度设计——以国际标准认证助推工程教育质量提升[R].北京：中国工程教育专业认证协会，2015.

[2]凤权.OBE教育模式下应用型人才培养的研究[J].安徽工程大学学报，2016，31（03）：81-85+95.

[3]許鹏奎，蔡中宏，王永斌，等.工程教育课程评价体系的构建[J]. 吉林工程技术师范学院学报，2004（01）：19-24.

[4]海莺.基于OBE模式的地方工科院校课程改革探析[J].当代教育理论与实践，2015，7（04）：37-39.

[5]阮百尧，沈云发，朱晓媚，等.挪威地球物理勘探教学对我国勘查技术与工程专业教学的启发[J].中国地质教育，2004（03）：77-79.

[6]单娜琳，程志平，刘云祯.工程地震勘探[M].北京：冶金工业出版社，2014.

[7]程勃，吕玉增，丁彦礼.案例教学法应用于“工程物探”课程教学的探索[J].教育教学论坛，2015（45）：248-249.