顧曉薇，胥孝川，王 青，趙昀奇

(東北大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院，沈陽 110819)

在全世界，高等教育最核心的關(guān)鍵詞是——質(zhì)量。一流大學(xué)必須有卓越的教學(xué)。世界上高等教育發(fā)展的最新理念是“學(xué)生中心”。2016 年6 月，我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》正式成員。這標(biāo)志著具有國(guó)際實(shí)質(zhì)等效的工程教育專業(yè)認(rèn)證的帷幕在我國(guó)已經(jīng)拉開。工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循三個(gè)基本理念：成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)[1]。這些理念對(duì)引導(dǎo)和促進(jìn)專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革、保障和提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。

成果導(dǎo)向教育(Outcome Based Education，簡(jiǎn)稱OBE，亦稱能力導(dǎo)向教育、目標(biāo)導(dǎo)向教育或需求導(dǎo)向教育)作為一種先進(jìn)的教育理念，已成為美國(guó)、英國(guó)和加拿大等國(guó)家教育改革的主流理念，世界一流大學(xué)都已經(jīng)開始瞄準(zhǔn)基于OBE 理念的本科教學(xué)。應(yīng)用OBE 理念來進(jìn)行課堂教學(xué)改革，既是進(jìn)入新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，面臨采礦深部、綠色、智能發(fā)展的主趨勢(shì)，而進(jìn)行的課堂教學(xué)“革命”，是成果導(dǎo)向教育視域下，適應(yīng)新時(shí)代要求的“學(xué)生學(xué)習(xí)成果探析”的必然之舉，具有現(xiàn)實(shí)意義[2]。

一、成果簡(jiǎn)介及主要解決的教學(xué)問題

“新興技術(shù)范式下基于OBE 理念的教師教學(xué)方法創(chuàng)新與應(yīng)用”的開展是進(jìn)入新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，面臨采礦深部、綠色、智能發(fā)展的主趨勢(shì)，而進(jìn)行的采礦工程專業(yè)課堂教學(xué)“革命”，是成果導(dǎo)向教育視域下，適應(yīng)新時(shí)代要求的“學(xué)生學(xué)習(xí)成果探析”的必然之舉[3]。

本項(xiàng)目的完成充分呼應(yīng)采礦行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)對(duì)采礦專業(yè)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)提出的新要求。項(xiàng)目的開展完全以目標(biāo)為導(dǎo)向，基于OBE 理念，依據(jù)新工科人才培養(yǎng)理念與要求，系統(tǒng)梳理采礦專業(yè)知識(shí)邏輯體系，從學(xué)生主體認(rèn)知特點(diǎn)出發(fā)，圍繞虛擬仿真教學(xué)、混合式線上、線下教學(xué)、在線開放課程、MOOC(大規(guī)模在線開放課程)、SPOC(小規(guī)模視頻公開課)和翻轉(zhuǎn)課堂等，從學(xué)習(xí)者的“學(xué)”出發(fā)，探究智慧環(huán)境下新工科專業(yè)的課堂教學(xué)模式改革;探索適應(yīng)現(xiàn)代化教育教學(xué)手段的數(shù)字化、新形態(tài)的課堂教學(xué)新形式，深入推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，探索人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)據(jù)挖掘等新興技術(shù)促進(jìn)教與學(xué)的方法與路徑。

二、成果內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)

我國(guó)高等教育要奮力推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐，全面實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”2.0，大力實(shí)施產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人，開展新工科建設(shè)的多樣化探索，探索新工科建設(shè)的新理念、新標(biāo)準(zhǔn)、新模式、新方法和新技術(shù)，打造新文化，把新工科建設(shè)作為高等教育綜合改革的催化劑[4]，推動(dòng)全局性改革突破，書寫高等教育“奮進(jìn)之筆”，助力我國(guó)高等教育不斷走向世界舞臺(tái)中央。

(一)成果內(nèi)容

課堂教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學(xué)模式要樹立創(chuàng)新型、綜合化、全周期工程教育“新理念”;構(gòu)建新興工科和傳統(tǒng)工科相結(jié)合的學(xué)科專業(yè)“新結(jié)構(gòu)”;探索實(shí)施工程教育人才培養(yǎng)的“新模式”;打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的工程教育“新質(zhì)量”;建立完善中國(guó)特色工程教育的“課堂教學(xué)新體系”[5]。在上述人才培養(yǎng)總目標(biāo)引領(lǐng)下，以O(shè)BE 理念-新型礦業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)、國(guó)際采礦技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)代采礦人才需求為導(dǎo)向，結(jié)合采礦卓越工程師及新興技術(shù)范式下創(chuàng)新人才教育培養(yǎng)目標(biāo)，圍繞礦產(chǎn)資源綠色開發(fā)、深部開采、智能采礦的關(guān)鍵需求，實(shí)施教學(xué)方法改革與創(chuàng)新。

項(xiàng)目的開展全面解決了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式不能滿足互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的需要這一問題，將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合，開展基于虛擬仿真等新興技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用研究，打破了空間與時(shí)間的限制，拉近了師生、生生之間的距離，徹底改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式和教師教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)了資源共享，提高了教學(xué)質(zhì)量。是一場(chǎng)真正的教師課堂教學(xué)革命和改革風(fēng)暴。

(二)成果主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

(1)建立課程思政、OBE 新理念，讓課程優(yōu)起來。遵循學(xué)生中心，目標(biāo)導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)的教育、教學(xué)新理念;深入挖掘課程和教學(xué)方式中蘊(yùn)含的思想政治教育元素，讓課程思政全面走進(jìn)專業(yè)課堂，推動(dòng)課程思政的理念在全體課程組老師中形成廣泛共識(shí)，每門專業(yè)課均有課程思政的元素貫穿課程始終，構(gòu)建全員全方位育人大格局，建設(shè)適應(yīng)新時(shí)代要求的一流本科教學(xué)，讓課程優(yōu)起來、效果實(shí)起來。

(2)建立基于OBE 理念的課堂教學(xué)新體系。傳統(tǒng)教育是學(xué)科導(dǎo)向的，它遵循專業(yè)設(shè)置按學(xué)科劃分的原則，教育模式傾向于解決確定的、線性的及靜止封閉問題的科學(xué)模式，知識(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)體系的系統(tǒng)性和完備性，教學(xué)設(shè)計(jì)更加注重學(xué)科的需要，而在一定程度上忽視了專業(yè)的需求。成果導(dǎo)向教育遵循的是反向設(shè)計(jì)原則，其“反向”是相對(duì)于傳統(tǒng)教育的“正向”而言的[6]。反向設(shè)計(jì)是從需求(包括內(nèi)部需求和外部需求)開始，由需求決定培養(yǎng)目標(biāo)，由培養(yǎng)目標(biāo)決定畢業(yè)要求，再由畢業(yè)要求決定課程體系。它是反向設(shè)計(jì)、正向?qū)嵤?，“需求”既是起點(diǎn)又是終點(diǎn)，從而最大程度上保證了教育目標(biāo)與結(jié)果的一致性。課程組新的教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)始終貫穿OBE 理念。教師對(duì)自己的課堂要明確“我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么？為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果？如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果？如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果？”從而基于成果導(dǎo)向的需求，建立起明確有指向的課堂教學(xué)體系。

(3)課程內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，體系化、時(shí)代化。課程內(nèi)容依據(jù)學(xué)科前沿與社會(huì)發(fā)展需求動(dòng)態(tài)更新知識(shí)體系，研究分析新經(jīng)濟(jì)對(duì)采礦專業(yè)人才培養(yǎng)提出的新要求，更新課程體系和教學(xué)內(nèi)容，在課程內(nèi)容上推動(dòng)高新技術(shù)與采礦專業(yè)的知識(shí)、能力、素質(zhì)要求深度融合，課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)符合學(xué)生成長(zhǎng)規(guī)律，契合課程目標(biāo)，教學(xué)資源豐富多樣，體現(xiàn)思想性、科學(xué)性與時(shí)代性(圖1)。

圖1 社會(huì)發(fā)展背景下的露天開采發(fā)展方向

(4)改革教學(xué)方法，課堂活起來，學(xué)生忙起來。課堂教學(xué)是人才培養(yǎng)的主渠道、主陣地，充分利用信息技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)手段，形成新的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)氛圍。教育改變?nèi)松?，網(wǎng)絡(luò)改變教育。“互聯(lián)網(wǎng)+教育”、信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，將引發(fā)更為深刻的教與學(xué)的變革。教學(xué)團(tuán)隊(duì)制作一系列采礦工藝過程的三維動(dòng)畫多媒體教學(xué)課件，同時(shí)，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生自己動(dòng)手制作采礦工藝過程的三維動(dòng)畫，這種主動(dòng)式、參與式的基于問題的學(xué)習(xí)過程，充分鍛煉學(xué)生們解決復(fù)雜工程問題的能力，讓學(xué)生們動(dòng)起來、忙起來;制作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過程虛擬仿真教學(xué)軟件，形成采礦工藝多媒體交互式教學(xué)系統(tǒng);基于院、校、國(guó)家網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，搭建采礦專業(yè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái);利用MOOC、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課、精品資源共享課、學(xué)堂在線以及雨課堂等先進(jìn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和手段輔助教學(xué)，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué);此外，邀請(qǐng)企業(yè)、行業(yè)專家走進(jìn)課堂，走近學(xué)生，以學(xué)生的實(shí)際需求為目標(biāo)開展有針對(duì)性的課堂教學(xué)。新的教學(xué)方法讓課堂徹底活起來。

(5)利用“人工智能+教育”“互聯(lián)網(wǎng)+教育”創(chuàng)新線上線下混合式教學(xué)新模式。充分利用信息技術(shù)和現(xiàn)代教育手段，探索“人工智能+教育”“互聯(lián)網(wǎng)+教育”教學(xué)模式，開展基于虛擬仿真的教學(xué)應(yīng)用研究。教學(xué)組開發(fā)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程，不僅實(shí)現(xiàn)了線下教學(xué)的“智能+教育”，同時(shí)基于ilab 仿真網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以在線上自己動(dòng)手，應(yīng)用課堂學(xué)到的知識(shí)，對(duì)露天礦山進(jìn)行虛擬仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)，做出設(shè)計(jì)及計(jì)劃方案，既深化了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解、鞏固了知識(shí)的掌握，真正提升了教學(xué)效果，也解決了教師教與學(xué)生學(xué)模式的創(chuàng)新問題。

(6)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，開辟課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的新路徑。課程組老師開發(fā)的虛擬教學(xué)軟件，除應(yīng)用于正常教學(xué)，軟件還可用于課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)，在有限的時(shí)間里提高設(shè)計(jì)水平，鍛煉設(shè)計(jì)能力。新的教學(xué)模式和手段的開發(fā)在新冠肺炎疫情爆發(fā)的特殊時(shí)期，對(duì)教學(xué)發(fā)揮了極其重要的助力作用，彰顯了教學(xué)方法改革的重要性。學(xué)生在家里，通過線上課程的開放，隨時(shí)隨地接受教師指導(dǎo)，完成自己想要的設(shè)計(jì)方案和結(jié)果，真正培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和獨(dú)自確定參數(shù)、方案的技術(shù)決策能力。創(chuàng)新了實(shí)踐教學(xué)新路徑。

(7)探索基于OBE 理念的科學(xué)評(píng)價(jià)新體系。課程組教師基于OBE 理念，以激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力和專業(yè)志趣為著力點(diǎn)完善過程評(píng)價(jià)制度。加強(qiáng)對(duì)學(xué)生課程內(nèi)外、線上線下學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)，提升課程學(xué)習(xí)的廣度與高階性。加強(qiáng)研究型、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，豐富探究式、論文式和報(bào)告答辯式等作業(yè)評(píng)價(jià)方式，提升課程學(xué)習(xí)的深度，突出課程的創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度。

(8)新的教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)了5 個(gè)轉(zhuǎn)變、7 個(gè)提升。新的教學(xué)方法讓教學(xué)從灌輸課堂轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)話課堂、從封閉課堂轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放課堂、從知識(shí)課堂轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰φn堂、從重學(xué)輕思轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)思結(jié)合、從重教輕學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榻讨饔趯W(xué);讓課程有了新的提升：理念新起來、課程優(yōu)起來、教師強(qiáng)起來、課堂活起來、學(xué)生忙起來、制度嚴(yán)起來、教學(xué)熱起來。

三、成果推廣應(yīng)用情況——以東北大學(xué)資源經(jīng)濟(jì)學(xué)及采礦學(xué)課程教學(xué)為例

依托教學(xué)方法創(chuàng)新和改革，建設(shè)的課程教學(xué)模式：線下雨課堂教學(xué)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，線上教學(xué)，線上、線下混合式教學(xué)成果在本專業(yè)、本學(xué)院、本學(xué)校、本學(xué)科及本領(lǐng)域均取得到很好的應(yīng)用，效果顯著。

2016 年，資源經(jīng)濟(jì)學(xué)及采礦學(xué)課程組教師基于兩門課程遼寧省精品資源共享課的前期建設(shè)成果開始著手進(jìn)行MOOC 建設(shè)。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)反饋，進(jìn)一步調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，修剪視頻，完善試題庫(kù)，在討論區(qū)設(shè)置更為廣泛的討論話題，更加注重引入與國(guó)際接軌的前沿知識(shí)等。

2017 年，資源經(jīng)濟(jì)學(xué)及采礦學(xué)課群獲得東北大學(xué)MOOC 建設(shè)立項(xiàng)，并于3 月正式上線，兩門課程首次上線選修人數(shù)即達(dá)到5 000 余人。

2019 年1 月經(jīng)過持續(xù)建設(shè)，兩門課程分別被評(píng)為國(guó)家精品在線開放課程。在新冠肺炎疫情期間，兩門課程除在大學(xué)MOOC 平臺(tái)開放外，在“學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)”平臺(tái)上線開放，滿足全國(guó)的學(xué)習(xí)者線上學(xué)習(xí)的需要，為本領(lǐng)域線上開放教學(xué)做出了貢獻(xiàn)。兩門課程7 個(gè)學(xué)期的線上注冊(cè)學(xué)習(xí)人數(shù)共計(jì)20 116 人，具有很好的推廣、應(yīng)用效果。

此外，2018 年開始課程組根據(jù)專業(yè)設(shè)課的實(shí)際需要，將金屬礦床露天開采課程單獨(dú)進(jìn)行慕課建設(shè)，并于當(dāng)年建設(shè)完成，于2019 年正式上線，該課程經(jīng)過三個(gè)學(xué)期的上線運(yùn)行，選課人數(shù)達(dá)到1 500 人，目前，課程組教師正在積極準(zhǔn)備該門課程的國(guó)家精品開放課程的申報(bào)工作。此外，采礦學(xué)、資源經(jīng)濟(jì)學(xué)兩門課參評(píng)2019 第二屆最美慕課評(píng)選，網(wǎng)上投票總計(jì)達(dá)到50 萬;依托金屬礦床露天開采課程開發(fā)的金屬礦床露天開采虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，一經(jīng)上線，總瀏覽、學(xué)習(xí)人數(shù)達(dá)到10 萬人次，在參評(píng)國(guó)家虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目網(wǎng)上評(píng)議，學(xué)習(xí)者打分為5 分。

成果應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，教學(xué)方法的創(chuàng)新與改革不僅解決怎么講好課的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的傳遞和推廣，提升了教學(xué)手段和方法的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。中國(guó)礦業(yè)聯(lián)合會(huì)、中國(guó)工程教育認(rèn)證專家古德生院士、冶金工業(yè)出版社、遼寧工程技術(shù)大學(xué)、遼寧科技大學(xué)及北京科技大學(xué)等認(rèn)為顧曉薇教授負(fù)責(zé)的教學(xué)改革項(xiàng)目、教材編著、資源共享課及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、課堂教學(xué)等體系完善新穎、教學(xué)方法和教學(xué)手段先進(jìn)、成果顯著，特色鮮明，創(chuàng)新性強(qiáng)，在本領(lǐng)域內(nèi)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，具有廣闊的推廣前景。

四、結(jié)束語

當(dāng)前，世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行，綜合國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈。國(guó)家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議等，以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)為特點(diǎn)的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，要求工程科技人才具備更高的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力，加快新工科建設(shè)，助力經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)[7-10]。新工科以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景，新工科的建設(shè)，要求高校一方面要設(shè)置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，另一方面要推動(dòng)現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新[11]。采礦工程專業(yè)作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，隨著礦業(yè)經(jīng)濟(jì)全球化、一體化發(fā)展，以及“一帶一路”國(guó)家發(fā)展倡議新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，采礦工業(yè)正朝著綠色開發(fā)、深部開采和智能采礦方向拓展，礦業(yè)人才培養(yǎng)更應(yīng)緊隨國(guó)際潮流，輸送出具有創(chuàng)新性、復(fù)合型的國(guó)際人才。

因此，東北大學(xué)采礦工程專業(yè)露天開采教學(xué)組的教師們，在多年教育改革成果基礎(chǔ)上，以構(gòu)建創(chuàng)新型國(guó)家和社會(huì)需求為導(dǎo)向，按照教育部培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新工程人才的總體要求，充分借鑒世界先進(jìn)國(guó)家采礦工程專業(yè)高等工程教育的成功經(jīng)驗(yàn)，引入先進(jìn)的教育教學(xué)理念，發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研合作教育傳統(tǒng)與優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新工程教育模式，實(shí)施采礦工程專業(yè)“新興技術(shù)范式下基于OBE 理念的教師教學(xué)方法創(chuàng)新與應(yīng)用”綜合改革。教學(xué)方法的改革與實(shí)施是時(shí)代的要求，是新工科背景下提高教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量的有力支撐。本項(xiàng)目改革成果，也必將為相關(guān)高校礦業(yè)學(xué)科及其他專業(yè)課堂教學(xué)方法改革，一流金課建設(shè)提供指導(dǎo)和借鑒意義，項(xiàng)目特色鮮明，創(chuàng)新性強(qiáng)具有非常廣泛的應(yīng)用前景，積極的示范和推廣效應(yīng)。