OBE 工程教育下新型勘查技術與工程專業人才培養體系構建與實踐
——以東華理工大學為例

原源，鄧居智，肖慧，周聰

（東華理工大學 地球物理與測控技術學院，江西 南昌）

一 概述

工程人才作為社會發展的內在驅動力，深刻影響著我國科技發展水平和科技創新水平[1]。在“新工科”背景下，創新勘查技術與工程專業人才教育培養模式，探索新型實踐創新人才培養方案[2-3]，既是工程教育改革之急，又是國家產業發展之需。因此，對于工科院校，必須加快工程人才培養模式的改革，為應用型工程人才培養提供服務，進而在區域經濟發展和產業轉型升級中發揮支撐作用[4]。

近年來， 成果導向教育(Outcomes-Based Edution,OBE) 得到了廣泛的關注和應用[5]。大量學者研究了OBE 教育核心理念，并據此開展了不同學科領域的教學設計、教學實施及評價。然而，在新工科建設目標下，地方工科院校OBE 工程教育的實踐改革仍待研究[6,7]。本文以“新工科”為背景，將OBE 教育理念結合混合式教學模式納入東華理工大學（以下簡稱我校）勘查技術與工程專業創新型人才培養體系[8]，通過定位工程人才培養目標、反向課程體系設計、優化實踐訓練平臺、革新人才培養實施路徑、創新實踐能力培育機制等系列舉措，建立了一套較為完善的“專業+ 素養+ 創新”人才培養與育人體系，提高了我校勘查技術與工程專業學生工程實踐能力，并促進了應用型技術人才培養向創新型科技人才培養的轉變。

二 傳統勘查技術與工程專業人才培養中存在的問題

我校勘查技術與工程專業自1956 年建立以來，通過不斷完善教學設備、共建教學基地、優化師資隊伍、革新人才培養模式等舉措，培養了大批具備扎實的數學、物理、地學、計算機等基礎學科知識和能夠解決專業領域內復雜工程問題的應用型技術人才。然而，在“新工科”建設背景下，當前的人才培養模式與國家及產業發展所需的創新型科技人才培養仍有差距，具體表現在以下三個方面：①創新型人才培養目標與傳統的課程體系及單一化、固有化的教學模式不相宜。我校勘查技術與工程專業課程（包括重、磁、電、震、核等）具有理論性強、內容多、實踐要求高、學生需求不均衡等特點，而傳統的以教師為中心的授課方式主要存在有限的教學課時內無法充分鍛煉學生創新思維能力、不同學生的興趣及優勢無法得到有效提升、專業領域新方法新技術涉入有限、理論教學過程與實踐演練脫節、評價過分注重成績等問題，最終使得人才培養趨于應用型工程技術人才，學生缺乏創新思維和突破意識。②學生創新能力培養目標與傳統高校為主體的培養模式不相符。一方面，學生課堂理論知識學習主要由本專業教師講授，企業型教師的缺乏導致實際中生產實踐難題及解決技術涉入有限；另一方面，我校本專業雖已成功建立了40 余個校企聯合基地，但是如何提高基地有效利用率、調動企業方的積極性和參與度仍是本科生培養面臨的突出難題。③勘查技術與工程專業的綜合應用性與單一的實踐教學系統不適應。本專業學生實踐教學訓練平臺主要包括校內實驗中心、野外實習基地、產學研用基地、以及“挑戰杯”“東方杯”等各類專業知識競賽等。但是各種實踐訓練方式均以專業教師為主導，帶領學生完成相對固有化的實訓方案。創新訓練環節的缺失導致學生思維訓練不夠、創新意識不強，無法靈活處理復雜實際工程問題。例如，在野外實習基地進行頻率域電磁法數據采集與處理實驗，學生按照流程化操作完成試驗后，并不能很好地理解實際中不同種類人文噪聲干擾對電磁數據的影響機制及處理技術，導致實踐教學與工程實際問題脫軌。

三 創新型人才培養體系構建與實踐

(一) 依據OBE 工程教育需求，確立新型三級人才培養目標

江西省是一個資源大省，蘊藏著豐富的地下礦產資源，潛在價值達萬億元級別。隨著經濟的持續發展，市場對資源的需求不斷增長，社會對資源勘探創新人才的需求與日俱增。為滿足國家新工科建設創新需求，深入服務我省產業轉型發展，發揮我校勘查技術與工程專業的特色優勢，須進一步明確以需求為導向，以創新為引領，革新本專業人才培養目標。據此，教學團隊確立了由“知識導向”轉變為“成果導向”的培養目標，具體培養標準由知識、技能和素養三部分組成，包括數理基礎知識、專業基礎知識、國際前沿知識、工程實踐能力、團隊合作能力、創新能力、解決實際工程問題能力、終身學習能力和職業道德意識等方面。通過逐步實施各階段人才培養計劃，最終實現培養面向區域經濟發展、適應社會需要的高素質“應用+ 創新”型勘查技術與工程專業人才。圖1 為OBE 需求導向下新型勘查技術與工程人才三級培養目標示意圖。

圖1 新型勘查技術與工程人才培養目標示意圖

(二) 反向課程體系設計，革新人才培養實施方案

在明確新型勘查技術與工程人才培養目標的基礎上，提出了“成果導向- 反向設計- 正向實施-持續改進”的人才培養方案總體實施路線，充分考慮國家對勘查技術與工程人才的產業需求，聚焦基礎、核心的學習成果，以教師主導學生主體為準則，以自主探究和合作探究為途徑，通過反向課程體系設計、教學內容改革研究、混合式教學模式設計，形成了一套完整可復制的“專業+ 素養+ 創新” 勘查技術與工程人才培養方案。如圖2 所示。

圖2 “專業+素養+創新”型勘查技術人才培養方案實施路線圖

1.課程體系改革

根據培養目標進行反向課程體系設計時，每門課程都應對培養目標有切實的促進作用，且每個目標都能在相應的課程中予以保證和實現。針對我校本專業課程，特別是專業學位課程和核心課程“重理論輕實踐”“交叉性不足”等問題，本文結合上節所提出的三級培養目標，對傳統的勘查技術與工程專業課程體系進行了以下幾方面的改進：a. 弱化理論課程關注度，突出實踐課程課時比重，加強實踐類、實驗項目類、創新訓練類課程；b. 增加涵蓋專業前沿知識課程，促進學科專業的交叉性和綜合性；c. 避免過分追求知識體系的系統性和完整性，使課程繁雜，不利于學生聚焦核心課程；d. 課程組織形式多元化，增加強調學科間關聯性、一致性和連貫性的跨學科綜合課程。

2.教學內容改革

勘查技術與工程專業課程是以高等數學、高等物理為基礎，引入地球物理學專業知識，并融合復變函數理論、微積分方程求解、數字信號處理技術等，以解決實際問題為目的的綜合工程應用型課程。同時，本專業又包含重力、磁法、電磁法、地震及放射性勘探等研究方向，各方向的新技術新理論以及工程應用等發展日新月異，而且不同學生學習層次、研究興趣均有差異。因此，教學團隊從專題精講、教研一體化和個性化教學三方面開展了教學內容改革：a. 提出建設性課題，實施專題精講。在傳統的重、磁、電、震、放等專業課教學中，針對最新方法技術提供相應的教學視頻，引導學生了解并自主學習專業相關最新技術。在此基礎上，開設一些專題課程，如地球物理大數據專題、地球物理人工智能專題及學科交叉專題等。進一步，設立建設性課題，如引導學生采用新方法進行創新性實踐工程設計等，以引導和啟發的方式鍛煉學生的專業素養、創新意識。b. 緊跟專業前沿，促進教研一體化。教師應實時把握專業前沿，將新理論新方法新技術結合自己的科研成果以深入淺出循序漸進的方式引入到本科生教學中，在傳統“基礎性+實踐性”的專業課程中增加“前沿性+創新性”教學內容，使學生在本科階段就能夠接觸到國內外先進技術，促進未來發展。c.個性化教學內容設計。一方面，本專業涵蓋數值模擬、數據處理、資料解釋等多個研究方向，不同學生會存在研究興趣的差異；另一方面，不同層次學生的理論基礎和知識內化程度不同。為此，教師應提供個性化的教學內容，然后根據學生在不同交互環境中的學習體驗提供針對性和個性化的指導，引導教師與學生、學生與學生、學生與學習資源之間的交互活動。

3.混合式教學模式改革

勘查技術與工程是一門極具應用性和實踐性，以解決實際工程任務為目的的學科。隨著“新工科”的提出，傳統的技術型人才已無法滿足當前高科技社會發展需求。而傳統的專業課程結構偏重于學科基礎知識，且授課方式多采用灌輸式的教學模式，學生往往是被動接受所學知識，對專業知識的靈活應用和創新訓練不足。因此，采用傳統的授課方式既不能完成革新的教學內容，也無法有效培養學生專業實踐能力和創新思維能力。

教學團隊通過建立由“關注學科”轉向“關注學習成果”的教學思想，結合SPOC 平臺，利用翻轉課堂的特點與優勢，以教師主導、學生自主探索、師生合作探究為途徑，采用線上與線下相結合的方式，構建了可復制的課前準備、課中內化、課后操練“三階段”和任務引導、線上學習、課堂展示、重難精講、總結互評、實訓鞏固“六環節”的線上線下混合式教學模式，實現“知識+ 能力+ 創新”的遞進式教學。以本專業電法勘探課程為例，在開課前，教師在超星學習通平臺發布課程視頻及配套資料、提出電法勘探工程案例及相關問題情境、引出基本理論及關鍵知識點、學生在移動/PC 端學習討論并完成自測、教師收集學習報表及問題并完成答疑。課中階段通過翻轉課堂實現，學生在本課預學習及案例思考的基礎上，進行學習成果展示（如工程案例涉及的原理、實施技術、采集方案等），教師通過現場講解答疑、精講重點難點、創新實踐訓練等方式促進學生知識內化與升華。課后教師通過推送測試題和學生論壇，掌握學習效果與評價反饋，在此基礎上發布本課知識延伸及拓展微課，培養學生的創新學習能力和知識拓展能力。

(三) 搭建共享化實踐教學平臺，創新實踐能力培養體系

本專業擁有教育部校外實踐教育基地1 個，校企協同育人實訓基地14 個，校專業實習基地8 個；國家實驗教學示范中心1 個，企業協同育人共建實驗室5 個，專業實驗室12 個；自主研發教學裝備13個，協同育人企業捐贈教學設備10 臺套等資源，教學團隊在此基礎上創新實踐能力培養體系，從基本專業技能、復雜綜合專業技能、素質拓展與創新創業能力三方面搭建了共享化實踐教學平臺，彌補了傳統實踐教學中實驗平臺利用率低、學生創新意識訓練不足等問題。具體舉措包括：a. 建立科研反哺教學、教研一體化機制。通過設立本科生導師制，使本科生從大二開始參與到導師的科研項目中，促進學生基本專業技能訓練，提高實踐教學平臺利用率。b. 組建實踐創新教學團隊，建立分層次多模塊訓練機制。將本專業實踐訓練按照重、磁、電、震、放不同專業方向分為多個模塊，并由擅長該方向的教師組建實踐教學團隊，實施分層次綜合專業技能訓練。c. 打破專業壁壘，構建共享實踐教學平臺機制。將本專業實踐教學平臺與我校其他地學類專業平臺，如地學大數據工程技術研究中心、數字地質虛擬仿真實驗中心等，實現平臺共享、聯動教學，培養高年級學生素質拓展與創新創業能力。

(四) 依托產學研基地，構筑多元主體協同育人機制

在高校主體、政府主導、行業指導、企業參與下，通過多元協同建立育人雙師隊伍、完善協同育人培養方案、革新實踐教學內容、提高產學研用基地利用率，將學校實踐教學、企業生產項目實訓、科學研究項目訓練、創新創業能力培訓有機結合，構建上下貫通、內外結合、整體推進的協同育人體系,形成了以培養本科生專業實踐能力、綜合實習能力、科研能力、工程技術能力、創新創業能力為主要內容的“產-教-學-研-創”多路徑育人模式。如圖3 所示。

圖3 多元主體協同育人機制及實施路徑

四 結語

面對新經濟、新業態、雙循環發展格局下國家對地學創新人才的新需求，以東華理工大學勘查技術與工程專業為例，構建了一套完善的“專業+素養+創新”人才培育體系。以復雜工程實踐及創新能力為教學產出導向，建立了新型勘查技術與工程專業人才三級培養目標；通過反向課程體系設計，結合專題精講、教研一體化、個性化教學等舉措，革新了教學內容；利用翻轉課堂，融合“三階段六環節”混合式教學模式，創新了“知識-能力-視野-素質”相統一的教學方法；搭建了共享化實踐教學平臺，為復合型勘查技術與工程人才實踐能力培養提供了全方位資源保障；構筑了多元主體協同育人機制，實現了理論與實踐結合、知識與能力并重、創新與素養兼顧的多路徑育人模式。所提出的新型實踐創新人才培養方案能夠滿足國家資源勘探及災害探測新需求，實現了勘查技術與工程專業學生從具備工程應用能力、滿足企業需求轉向具備創新實踐能力、適應地學領域國家新興產業需求的人才培養新模式。