基于OBE理念的岩石力学课程教学改革——以内蒙古科技大学土木工程专业为例

于超云，李君龙

（1.内蒙古科技大学 土木工程学院，内蒙古包头 014010；2.内蒙古科技大学 能源与环境学院，内蒙古包头 014010；3.内蒙古自治区建筑结构防灾减灾工程技术研究中心，内蒙古包头 014010；4.内蒙古自治区土木工程安全与耐久重点实验室，内蒙古包头 014010）

成果导向教育（Outcome Based Education，简称OBE）是一种以学生的学习成果（Learning outcomes）为导向的教育理念[1]。OBE 教育理念是当前国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的核心理念。中国工程教育专业认证协会历年颁布的《工程教育认证标准》都充分体现了OBE 理念，强调要实施成果导向教育。这意味着参加工程教育认证的高校和专业必须基于OBE 理念，在工程人才培养理念、人才培养目标、课程体系和教学设计以及人才培养的考核与评价等方面推动工程教育教学改革[2-3]。

岩石力学是内蒙古科技大学土木工程专业本科生的一门必修专业核心课程，课程旨在培养学生理论联系实际、综合运用所学知识解决复杂岩体工程问题的能力。近年来，众多学者对岩石力学课程改革提出了建议和实施方案。如黄明奎[4]以教学内容改革为核心、以先进的多媒体技术为手段改革传统的教学方法，探索新的适合现代岩石力学发展的教学方法。王京印等[5]提出了将数值实验与工程实践相结合的教学模式。刘洪磊等[6]提出了岩石力学课程思政改革的探索和实践。刘厚彬等[7]将线上与线下课堂互补型的混合教学模式在岩石力学课程中进行了实践。王迎超[8]、战玉宝[9]等将案例教学模式引入岩石力学课程。随着计算机的发展，王述红[10]、赵宝玉[11]、李连崇[12]和王登科[13]等探讨了数值仿真技术等计算机技术在岩石力学教学中的应用。

本文以OBE 理念为指导，在研究课程培养目标的基础上，结合内蒙古科技大学土木工程专业岩石力学课程的教学现状，对岩石力学课程教学大纲、考核方式、教学方法等内容进行了改革，以期为专业建设、工程认证改革提供支撑。

1 岩石力学课程传统教学方式面临的问题

岩石力学是一门与生产实际紧密结合的课程，具有涉及学科广、内容繁杂、理论性强的特点，学生容易产生畏难情绪，存在出勤率低等现象[14]。本文对标OBE 教育理念，反思总结了目前岩石力学课程在教学过程中存在的几个问题：

1.1 教学模式单一，学生缺乏学习主动性

目前，岩石力学课程仍然是以教师和教材为中心，是基于教材的理论教学，课件主要使用文字介绍和理论公式推导等，内容枯燥，课堂气氛不活跃，师生互动环节不多，学生积极性难以调动。学生通过学习只能解决简单模型化的工程问题，对复杂的实际工程问题无法理解，更无从解决。

1.2 缺少实验教学过程

目前，我校土木工程专业岩石力学课程共48 学时，均是理论讲授学时，受学校教学经费、实验室建设等多方面因素的影响，目前该课程缺少实验教学。岩石在拉、压、剪等荷载作用下的强度和变形性质是学生需要掌握的最基础的岩石力学理论。但相应的岩石抗压强度试验、抗拉强度试验、直剪试验等基本岩石力学试验难以开展，教师主要是在课堂上介绍相关的实验原理、过程，并不安排学生进行实操实验，这在一定程度上造成学生知识的断裂和缺陷、实验及实践技能不足、工程意识淡薄，显然不利于培养学生分析问题能力、解决问题的能力和创新能力。

1.3 考核方式单一

现有的大纲要求学生总成绩由平时成绩（占20%）和结课考试成绩（占80%）的加权平均值构成。平时成绩主要考核学生出勤、学习态度、课后作业情况。结课考核以闭卷考试形式为主。这样的考核方式基本上是应试教育考核模式，大多数学生往往通过期末阶段的突击学习完成考试，通过分析学生成绩发现表现优异的学生较少，这反映出很多学生对知识的掌握不够扎实，不利于学生将课堂学习到的基本知识运用到解决实际工程问题中。

2 基于OBE理念的课程教学改革模式

2.1 明确课程的专业能力目标和思政目标，打造多元化教学模式

基于OBE 教育理念，教学团队认真研究工程教育认证标准，修订了岩石力学课程大纲、培养方案，以OBE 理念为核心进行工程认证教学改革。在内蒙古科技大学土木工程专业2018 版培养方案中，明确了岩石力学课程教学需要达到的课程能力目标与毕业要求之间的对应关系。

在以往的岩石力学教学过程中，教学团队存在对课程思政的认识片面、德育意识薄弱、思政教育资源挖掘不深的问题。基于此，在2018 修订版大纲中特别明确了岩石力学课程思政目标，在每一章节挖掘出至少一名岩土工程领域的典型科学家、一件典型事迹作为的思政融合点，不断强调岩石力学在国民经济中的重要地位，将大国工程、大国自信、行业精神等思想政治教育内容融入该门课程中，构建课程与思政教育协同育人的课程体系，完成全程育人的目标。

在教学内容和方式上，以目标为导向，反向设计教学内容，教学内容应遵循“理论与工程相结合、经典与前沿相结合”的原则,除了理论讲授一些必要的基本知识点外，在地应力测量、围岩应力和围岩控制、边坡稳定性等章节，采用融合新技术、新方法和新工艺，引进最新科研和工程成果案例进行启发式和案例式教学的方法，教师通过分配任务、分组讨论和评价，不断激发学生自主思考，调动课堂气氛。

2.2 数值实验应用于岩石力学教学

受学校教学经费、实验室建设等方面的影响，目前该课程缺少实验教学。但是岩石的拉压扭剪等力学特征又是学生必须要掌握的重点内容，仅仅通过理论讲授，学生很难真正理解和掌握实验现象背后的力学原理。由于数值实验具有节约实验教学成本、扩大学校的承载能力、提高实验教学质量等优势，因此，鉴于岩石力学这门课程的实际情况，教学团队将数值实验应用到岩石力学课程教学中。

数值实验内容包括岩石单轴抗压实验、岩石抗拉实验、岩石三轴抗压实验、岩石直剪实验。数值实验，教师提前一周将数值实验软件和软件学习资源包发给学生，让学生自己查阅资料学习，实操过程由学生自己独立完成，完成任务后，提交实验报告，由任课教师批阅。通过数值实验环节的设置，能够更好地贯彻OBE理念，不仅让学生了解计算机技术在岩土工程领域的应用、掌握岩石的基本力学性质，更重要的是通过数值实验可以培养学生自主学习的能力，培养学生的问题分析能力。数值实验环节将纳入课程过程考核中，占平时成绩的30%。

2.3 注重过程考核、完善考核体系

基于OBE 理念，教学团队制定了新的考核方式，加大了课程过程考核的力度，由原来的20%增加到50%，如表1所示。

表1 岩石力学课程考核方式

从表中可以看出，过程考核共有5 项内容，分别是出勤、课堂表现、作业、数值实验和专题讨论，各项均采用百分制。第一项是出勤，占平时成绩的10%。在考核过程中采用雨课堂扫码签到、随机点名等方式丰富考勤形式，将雨课堂后台统计的出勤率作为考核依据。第二项是课堂表现，占平时成绩的10%。基础分是60 分，其余40 分需要学生回答课堂问题才可获得，回答完全正确得10 分，基本正确得8 分，不正确得5 分，加满为止，目的是提高学生与教师的互动程度，活跃教学氛围。第三项是作业，占平时成绩的20%。以前的作业都是计算大题为主，作业次数不多，学生练习不够。现在教师通过雨课堂布置作业，题型包含选择、填空、判断和主观简答题等，不仅可以课后发题，还可以进行随堂测验。教师可通过后台数据及时了解学生对知识的掌握程度。第四项是数值实验，占平时成绩的30%。根据数值实验报告的情况，分别给出A（95 分）、B（80 分）、C（65 分）3 个等级。第五项是专题讨论，占平时成绩的30%。对全班学生进行分组，每5 人一个小组，由组长安排各组员的任务，给每组一个工程案例，通过分析讨论案例找出事故的原因或制定支护方案，最后每组选一人进行汇报。根据每组汇报的情况，给每组打一个总分，表现特别突出的组员有额外加分，加满为止。

2.4 课程目标达成评价及持续改进

通过教学环节的实施和考核，在课程考核结束后应及时完成对课程目标达成度的评价。根据课程目标达成度的计算结果，写出一份详细的课程分目标以及课程总目标的达成度评价报告，找到学生相对薄弱的课程目标点，分析原因并给出解决方案。课程目标达成评价结果是教师在教学方法、考核内容、考核方式、考核结果评定等多个课程教学活动进行持续改进的重要基础。

3 结语

以内蒙古科技大学土木工程专业岩石力学课程为例，分析了当下岩石力学课程教学的现状和问题，基于OBE 理念，开展了在课程目标制定、教学模式、数值实验方法的应用、过程考核评价方式和目标达成评价等方面的改革措施，以期提高岩石力学课程的教学质量，提高学生解决复杂工程问题的能力，满足社会和行业对土木工程专业人才的要求。