基于OBE理念的采礦學國家一流“金課”建設

顧曉薇　王青　胥孝川　張偉峰　陳慶凱　孫效玉　趙昀奇

摘? 要：高校采礦專業(yè)肩負著培養(yǎng)國際礦業(yè)發(fā)展創(chuàng)新型人才的重任。在OBE理念的指引下，采礦學課程教學要順應時代要求，改革提升課程教學新模式，革新教學內(nèi)容和課程體系、編著配套教材，建設開放的國家級精品課程，翻轉(zhuǎn)課堂，打造國際一流的科技創(chuàng)新平臺，組建科技創(chuàng)新團隊，培養(yǎng)適應國際礦業(yè)發(fā)展的卓越采礦工程專業(yè)創(chuàng)新型人才，推動采礦工程高新技術快速發(fā)展。

關鍵詞：采礦學；OBE理念；創(chuàng)新能力；教學改革；金課

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）14-0001-04

Abstract： Mining majors in colleges and universities shoulder the important task of cultivating innovative talents for international mining development. Under the guidance of OBE concept， the teaching of mining should comply with the requirements of the times， reform and improve the new teaching mode of the course， innovate the teaching content and curriculum system， compile supporting teaching materials， build an open national high-quality course， turn over the classroom， create an international first-class scientific and technological innovation platform， establish a scientific and technological innovation team， and cultivate excellent innovative talents of mining engineering specialty who adapt to the development of international mining industry， promoting the rapid development of high and new technology in mining engineering.

Keywords： Mining; OBE concept; innovation ability; education reform; golden lesson

OBE（Outcome Based Education）理念，又稱為成果導向教育、能力導向教育、目標導向教育或需求導向教育，最早由著名學者Spady在1981年發(fā)表的論文中提出，是一種以成果為目標導向，以學生為本，采用逆向思維的方式進行的教學理念[1-3]。相較于傳統(tǒng)的教學方式，OBE理念以學生為中心，教學設計圍繞學生的興趣特長，更加關注學生的學習成果[4-5]；以成果為導向，不以學習成績等單一手段評價學生的學習成果，重點強調(diào)學生在日常學習中獲得的成長和進步[6-7]；以推陳出新促創(chuàng)新，以專業(yè)實際需求和學生的實際情況為出發(fā)點，深入研究新型教學方式的實踐應用，推動學生把握學習主動權[8-10]。

礦業(yè)是決定國民科技經(jīng)濟發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，而采礦學是采礦工程專業(yè)的一門必修課，同時也是該專業(yè)學生最重要的專業(yè)核心課程。其主要任務是讓學生理解和掌握采礦基礎、露天開采工藝類型、地下回采方案種類、礦產(chǎn)資源投資方案評估和礦山生態(tài)修復等。通過對各知識環(huán)節(jié)的系統(tǒng)學習，提高學生基礎理論應用于生產(chǎn)實踐的能力。然而，隨著世界采礦科技飛速發(fā)展，礦業(yè)正向全面信息化、數(shù)字化和自動化快速邁進，所以21世紀的采礦工作者不但需要更新的知識，而且需要有與以往不同的知識結構；不但需要掌握礦床開采方法、工藝和常規(guī)技術，而且需要掌握礦產(chǎn)資源開發(fā)的經(jīng)濟規(guī)律、科學決策手段和新技術的應用。

基于此，團隊以OBE理念為導向，先后開展采礦學課程體系的改革設計與內(nèi)容更新工作，以及新的教學手段探索，先后完成了國家精品課程建設、省級精品資源共享課建設、省級和國家“十二五”規(guī)劃教材建設，以及國家精品在線開放課程建設等工作。

一? 國家一流“金課”建設

（一）? 課程建設

采礦學作為采礦工程學生的基礎專業(yè)課程，致力于培養(yǎng)掌握礦區(qū)開發(fā)與經(jīng)營的基本理論與方法，運用現(xiàn)代技術從事礦產(chǎn)資源的開發(fā)設計、生產(chǎn)、管理和科學研究的高級工程技術人才。該課程順應當前國際化礦業(yè)發(fā)展新趨勢，內(nèi)容體系不僅涵蓋了露天開采工藝、地下開采工藝、巖石力學和爆破工程等，而且注重礦山生態(tài)復墾、智能礦山建設和深部開采探索，對培養(yǎng)綜合性、國際型礦業(yè)人才具有重要的意義。該課程總學時為76學時，包括理論學時61學時，習題課5學時，測試課2學時，上機實踐課8學時；知識點數(shù)為150余個。課程以采礦方法和工藝過程為主線，把相關基礎知識、技術和優(yōu)化決策融會貫通，將學科理論基礎與學科前沿技術結合，注重學生自主研究能力和應用實踐能力的培養(yǎng)，課程內(nèi)容更加體系化、時代化。課程講授過程中，為克服實踐困難等問題，一方面自主研發(fā)教學輔助軟件，另一方面教學團隊親臨生產(chǎn)現(xiàn)場，錄制不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的視頻，輔助解決課堂教學中理論知識難以理解、三維空間建立困難等問題。改變以知識點講解為教學目的的傳統(tǒng)教學模式，引入基于問題學習的教學方式，即以解決某個問題需要了解和學習哪些內(nèi)容為核心，引導學生自由探索和查閱知識點，鍛煉學生自主學習和獨立創(chuàng)新的能力。

（二）? 教材建設

《采礦學》的編著者們長期從事采礦工程專業(yè)的教學工作，注重總結教學經(jīng)驗、收集反饋信息；注重掌握和跟蹤國際、國內(nèi)采礦領域的科學技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，以及教學方法、課程設置和教學手段；注重研究總結采礦工程專業(yè)課程的教學難點和解決辦法。作為采礦工程專業(yè)課的主導教材，《采礦學》在內(nèi)容體系設計上充分體現(xiàn)了上述指導思想和體系框架，做到采礦方法和工藝技術等“硬技術”與經(jīng)濟技術評價、決策和優(yōu)化、生態(tài)化開采等“軟科學”并重；國內(nèi)實用與軌跡接軌兼顧。在硬技術方面系統(tǒng)全面地更新完善了典型采礦方法、工藝和技術、設備，充分體現(xiàn)國內(nèi)外在相關領域應用較成熟的最新研發(fā)成果。在軟科學方面，系統(tǒng)論述了為高效采礦服務的經(jīng)濟技術評價與決策、數(shù)字建模、參數(shù)和方案優(yōu)化等理論、方法、模型和算法。在具體的設計和計劃程序與方法方面，既論述我國礦山設計和生產(chǎn)中廣泛應用的程序和方法，又介紹國際（主要是發(fā)達國家）廣泛應用的與我國有明顯區(qū)別的程序和方法。這樣，使用該教材教學，培養(yǎng)的人才不僅具有滿足我國現(xiàn)在和將來一段時期采礦業(yè)發(fā)展的需要，而且具有滿足走出國門開發(fā)利用國外礦產(chǎn)資源的需要。

教學團隊編著的《采礦學》教材，內(nèi)容豐富、體系結構完整，受到同行業(yè)的廣泛關注和一致好評。該教材先后被列入省級和國家級規(guī)劃教材，被評為東北大學教學成果特等獎，遼寧省教學成果一等獎，國家教學成果二等獎，東北大學百篇優(yōu)質(zhì)教材、東北大學教材建設案例二等獎，遼寧省優(yōu)秀學術成果三等獎。

（三）? 教學網(wǎng)站平臺資源建設

一方面，基于學校服務器和站點建立采礦學課程自有網(wǎng)絡課程平臺，包括網(wǎng)頁設計、網(wǎng)絡課程平臺內(nèi)容、課程資源建設和課程資源分類等建設工作。在自有網(wǎng)絡課程平臺上，建設“互動平臺”。針對學生的不同需求，共設置“課程反饋”“問題求助”“難點討論”和“課外知識”4個欄目，其中“課程反饋”欄目反饋課程中的問題和意見建議使用；“問題求助”和“難點討論”欄目用以解決學生在課程習題和難點方面出現(xiàn)的問題；“課外知識”欄目用以補充課程，擴寬學生的專業(yè)視野。建立平臺“課件與習題”版塊。通過課程平臺上的“課件與習題”版塊，對學生的學習效果及學習目標的達成程度進行考核。對做不出來的習題，學生可在互動平臺上的“問題求助”欄目進行留言，老師進行在線解答。提供采礦工程專業(yè)資深教師的授課課件和課堂錄像、工藝錄像與動畫及教學軟件等資源。其中，像工藝動畫等資源，都是在教師的指導下，學生參與制作，從而提高了學生參與網(wǎng)絡課程的積極性。學生對課程若有更好的意見建議，還可以在互動平臺上的“課程反饋”欄目進行留言。

另一方面，基于全國公共網(wǎng)絡平臺建設資源共享課程。根據(jù)遼寧省資源共享課網(wǎng)絡平臺、學堂在線平臺、愛課程在線平臺、中國大學MOOC平臺及學習強國平臺格式規(guī)范和制作要求，課程團隊歷經(jīng)多年，先后制作相應的教學視頻、習題和知識點內(nèi)容等，完成了采礦學課程在上述平臺的上線工作。

（四）? 輔助教學資源建設

教學手段建設的重點之一是課件建設。采礦學的一大特點是圖紙多，各種采礦結構、工程布置都用圖紙表述。空間思維能力是采礦人才必備的專業(yè)素質(zhì)。過去用大量的平面、剖面圖教學，學生難以建立采礦方法中各種工程的三維空間概念，無法有效掌握其空間和功能上的相互關系，既費學時又效果不佳。計算機虛擬技術為解決這一難題提供了有效手段。教學團隊把單個采礦工藝環(huán)節(jié)和過程制作成三維動畫模型（圖1），在課堂上演示，原來需要一小時講解的內(nèi)容，幾分鐘內(nèi)學生就看得明明白白，而且印象深刻。課件還包括現(xiàn)場影像和實物模型。

采礦工程是一個實踐性很強的專業(yè)，但是實踐受地理位置、實踐環(huán)境安全等因素影響，采礦專業(yè)學生現(xiàn)場實踐受到很大約束，難以將理論與應用有效銜接。鑒于此，課程團隊開發(fā)露天礦優(yōu)化軟件、爆破軟件等輔助教學軟件，彌補實踐問題的不足（圖2）。

（五）? 學生個人能力培養(yǎng)

一是培養(yǎng)學生的動手能力。學生根據(jù)所學知識內(nèi)容，自己進行采礦方法、開拓系統(tǒng)等三維建模及實物組建，并鼓勵學生將做好的模型做成宣傳片參與大學生建模大賽，不僅增強了學生對知識點的理解能力，也增強了學生對通用軟件的應用能力和程序編寫能力，同時也讓學生能夠提前適應公眾場合的個人能力展示和自信表達。

二是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。鼓勵學生參與大學生創(chuàng)新實驗，一方面提高學生知識的應用能力，另一方面培養(yǎng)學生獨立思考問題、解決問題的能力，同時也培養(yǎng)學生探索新知識、追求新鮮事物的興趣愛好，開發(fā)學生的發(fā)散思維。鼓勵學生先后多次參與全國高等學校采礦工程專業(yè)學生實踐作品大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、通信和信息技術創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程、全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽及國家級大學生創(chuàng)新訓練計劃項目。

二? 國家一流“金課”創(chuàng)新與特色

（一）? 課程建設的創(chuàng)新點

1? 教學手段創(chuàng)新

基于OBE理念，在課程講學中，通過引入視頻、使用雨課堂等輔助教學手段，調(diào)動學生學習的積極性。基于建立的網(wǎng)絡教學平臺，部分內(nèi)容需要學生自己看視頻學習，這就要求學生會學，這也是成果導向的核心，同時也實現(xiàn)了課堂翻轉(zhuǎn)教學。通過開發(fā)輔助教學軟件及仿真實驗，將成本高、安全隱患大的現(xiàn)場實習搬到電腦屏幕上，學生通過軟件操作，同樣可以達到實習的目的。

2? 教學理念和模式創(chuàng)新

課程教學過程中，不再是簡單教學生理論知識和技能技巧，而是引導學生自己思考問題和培養(yǎng)學生解決問題的能力。不再是以學生對知識點的掌握情況作為唯一考核目標，而是融入開放性課題，讓學生自由探索。將部分簡單的科研問題引入課堂，讓學生用所學的理論知識進行解決。逐漸將傳統(tǒng)的“滿堂灌輸”“填鴨式教學”引導為開放教學和發(fā)現(xiàn)思維培養(yǎng)，讓教學由“教”知識點變?yōu)閷W生在自由探索解決問題的過程中學習和查閱相關知識點。這樣的教學理念和教學模式讓學生對理論知識理解得更深，且能夠應用自如。

3? 教學內(nèi)容創(chuàng)新

采礦學課程在內(nèi)容上實現(xiàn)了重大創(chuàng)新，不僅更新完善了采礦方法和工藝技術等“硬技術”，而且把技術經(jīng)濟評價、決策和優(yōu)化與生態(tài)化開采等“軟科學”放在同樣重要的位置，并與硬技術有機融合，形成了一個適應時代需求的、新的采礦專業(yè)知識體系。完整的課程體系使相關的采礦專業(yè)知識和技術實現(xiàn)有機融合，每一項技術都置于采礦工程的整體構架之中，學生既掌握各種相關知識和技術用在采礦的什么環(huán)節(jié)、如何應用，又掌握各種采礦方法、工藝需要哪些具體技術，有效提高了知識傳授效果和學生的知識關聯(lián)性、整體性和運用能力。

（二）? 課程建設的特色

1? 課程內(nèi)容時代化、體系化

針對在內(nèi)容體系上與當前采礦專業(yè)知識結構的信息化、數(shù)字化、生態(tài)化和國際化之間的適應性問題，采礦學課程確立了“硬技術與軟科學并重，國內(nèi)實用與國際接軌兼顧，體現(xiàn)最新研發(fā)成果”的知識內(nèi)容體系。針對采礦中大量單體技術和方法的融會貫通問題，以及引入“軟科學”理論和方法后新產(chǎn)生的與“硬技術”的有機結合問題，確立了“以采礦方式方法和工藝過程為主線，把相關單體技術和方法置于主線上的相應應用點上”的結構框架。針對采礦工程所特有的時空動態(tài)特征給學生帶來的在建立三維空間概念和工程時序概念上的困難，以及教學內(nèi)容的實踐性強的問題，針對性地研發(fā)了一系列采礦工程結構和工藝過程的三維動畫短片，有效解決了學生在建立三維空間和時序概念中的困難。

2? 教學手段和教學模式多元化

課程團隊先后建立了豐富的采礦學網(wǎng)絡教學平臺，包括校級網(wǎng)絡學習平臺、遼寧省精品資源共享課網(wǎng)絡平臺、學堂在線平臺、愛課程網(wǎng)絡平臺、中國大學MOOC網(wǎng)絡平臺及學習強國網(wǎng)絡平臺，為線上線下混合式教學提供了豐富的線上教學資源；基于雨課堂教學軟件，制作課件，充分利用軟件具有的隨堂測驗功能、隨機點名特點和實時互動功能等，活躍課堂氣氛，及時掌握課堂教學效果及學生知識點掌握程度。采用基于問題學習的教學模式，引導學生在積極探索解決問題的過程中自主查閱和學習新知識，培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新能力和激發(fā)學生發(fā)展思維潛力。

3? 教學針對性強，具有很強的實踐性特色

采礦學十分注重采礦工程專業(yè)課教學不同于其他課程的特點和難點，有針對性地研發(fā)了一系列采礦工程結構和工藝過程的三維動畫短片，有效解決學生在建立三維空間和時序概念中的困難；開發(fā)了“露天礦優(yōu)化設計軟件系統(tǒng)（教育版）”并建立了真實礦山的實際地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，用于培養(yǎng)學生的實際動手能力和知識運用能力。這些動畫短片和軟件系統(tǒng)與《采礦學》教材一起發(fā)行，是提高教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量的有力支撐。

4? 輔助課教學的網(wǎng)絡板塊設計豐富

在自有網(wǎng)絡課程平臺上，建設“互動平臺”；建立平臺“課件與習題”版塊，對學生的學習效果及學習目標的達成程度進行考核。提供采礦工程專業(yè)資深教師的授課課件和課堂錄像、工藝錄像與動畫及教學軟件等資源。

5? 行業(yè)、企業(yè)人員的參與

精品課程建設重在行業(yè)、企業(yè)人員的參與。課程先后邀請山西建幫集團北京公司總經(jīng)理李廣軍，北京礦冶科技集團有限公司環(huán)境所所長周連碧、祝怡斌主任，沈陽土地復墾專家唐波等為學生講授工程案例及企業(yè)人才需求特點。

三? 東北大學資源經(jīng)濟學在線課程建設成果

經(jīng)過整合后，課程內(nèi)容體系突出了基礎性、科學性和實用性，重點放在培養(yǎng)學生應用基礎理論分析問題、解決問題和獲取知識的能力上，課程內(nèi)容充分體現(xiàn)厚基礎、重能力和強素質(zhì)的特點，使之更加適應當代采礦工程專業(yè)的知識結構體系。課程的內(nèi)容設置既考慮了如何解決開采問題的傳統(tǒng)開采工藝和設計方法，也考慮了國際上已廣泛應用的解決如何實現(xiàn)礦床科學開采的優(yōu)化理論和方法，使學生的知識結構既適應目前國內(nèi)礦業(yè)的需要，也適應我國礦業(yè)正在快速走向國際及未來一段時期的發(fā)展的需要。

建設快捷互動、資源共享的采礦工程專業(yè)網(wǎng)絡教學環(huán)境，打造一流的采礦工程專業(yè)本科生教學平臺。先后建立了采礦學校網(wǎng)絡學習平臺、遼寧省資源共享課網(wǎng)絡學習平臺等教學平臺，并與課堂教學相結合，實現(xiàn)了線上線下相結合的混合式教學模式，同時引入雨課堂輔助教學軟件，實現(xiàn)實時跟蹤學生學習動態(tài)。

教學團隊一方面根據(jù)多年教學經(jīng)驗和科研成果，結合礦業(yè)新技術發(fā)展特點，先后編著了國家“九五”“十一五”和“十二五”規(guī)劃教材，并自主研發(fā)“露天礦優(yōu)化設計軟件系統(tǒng)（教育版）”，輔助教學中的露天礦境界設計和開采計劃優(yōu)化，使學生對礦山生產(chǎn)具有全局觀和立體感；另一方面，將虛擬仿真教學、實驗室動手操作、礦山實踐及生產(chǎn)一線視頻錄像等同課程內(nèi)容有機結合，豐富教學手段，促進學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)。同時，重視課堂團隊建設，在教學主管部門的大力支持下，形成了實力雄厚，年齡結構、學歷結構、學緣結構及職稱結構合理，教師教學經(jīng)驗豐富、學術造詣高，教學思想活躍，注重教育思想和教學理念更新的教學隊伍。

四? 結束語

在經(jīng)濟社會高速發(fā)展的時代背景下，高校的教育教學模式同樣需要不斷調(diào)整，適應社會發(fā)展，根據(jù)社會需求不斷調(diào)整和優(yōu)化教學模式。希望東北大學采礦學國家一流“金課”建設經(jīng)驗能給其他高校礦業(yè)類專業(yè)和其他工科專業(yè)的優(yōu)秀課程在教學手段創(chuàng)新方面提供新思路。

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基金項目：教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目“《資源經(jīng)濟學》線上線下混合式一流課程建設”（教高司函[2020]22號）；教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目“《生態(tài)經(jīng)濟與復墾》線上一流課程建設”（教高司函[2020]22號）；教育部人文社科專項任務項目“工程科技人才培養(yǎng)研究”（17JDGC004）；教育部新工科項目“采礦工程通專融合教材體系建設”（E-KYDZCH20201807）

第一作者簡介：顧曉薇（1971-），女，漢族，遼寧鳳城人，博士，教授，博士研究生導師，國家萬人計劃領軍人才，教育部工程教育認證專家，高等學校教學指導委員會委員。研究方向為礦業(yè)類學生國際型人才培養(yǎng)。

*通信作者：胥孝川（1986-），男，漢族，四川綿陽人，博士，講師，碩士研究生導師。研究方向為礦業(yè)類學生工程實踐教學培養(yǎng)。