地物類課程的教學(xué)改革實踐

武曄+劉佳琦+石硯斌

摘要：針對《地球物理基礎(chǔ)》和《工程與環(huán)境物探》課程教學(xué)中普遍存在的問題，結(jié)合課程特點和學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，對課程進行了相應(yīng)的教學(xué)改革，主要體現(xiàn)在優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容、增加教學(xué)手段、改革考核評價和加強師資隊伍建設(shè)等方面，尤其在分組教學(xué)形式上開展了較為系統(tǒng)的應(yīng)用。實踐證明，教學(xué)改革可明顯提高課堂教學(xué)效率、提升學(xué)生綜合能力和提高教師的教科研能力。

關(guān)鍵詞：地球物理基礎(chǔ)；教學(xué)改革；教學(xué)組織形式

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）05-0102-03

一、引言

《地球物理基礎(chǔ)》和《工程與環(huán)境物探》課程都具有理論性、實踐性較強的特點，而且課程是為非地球物理學(xué)專業(yè)本科生開設(shè)的專業(yè)選修課程。課程都是在學(xué)生學(xué)完高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等課程之后，為后續(xù)拓展知識能力范圍而開設(shè)的專業(yè)選修課程。課程的理論教學(xué)內(nèi)容要求具備較高的數(shù)理基礎(chǔ)、一定的編寫程序能力和信號處理基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，由于學(xué)生厭煩數(shù)學(xué)推導(dǎo)，因此在學(xué)習(xí)這類課的時候普遍對理論理解不夠深刻，產(chǎn)生畏難情緒，而且課程理論內(nèi)容安排多，實踐內(nèi)容比例還不到課程課時的30%，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生在應(yīng)付考試后不知如何應(yīng)用各種方法。如何讓學(xué)生理解和掌握課程內(nèi)容、了解地物方法的應(yīng)用并發(fā)現(xiàn)其中存在問題，提高學(xué)生的分析解決實際問題能力，實現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，是教學(xué)所要解決的關(guān)鍵問題。為達到這一目的，我們從課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法入手，在內(nèi)容體系安排和教學(xué)方式等方面進行了一定的探索和研究。

二、考慮學(xué)生因素，制定合理的教學(xué)目標(biāo)

在充分分析專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的前提下，考慮課程的理論性和實踐性都較強的特點，結(jié)合學(xué)生的智力活動和學(xué)習(xí)精力的差別因素，首先制定合格培養(yǎng)條件下班級的統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)，然后將統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)細分為三個層次，第一和第二層次的教學(xué)目標(biāo)要求在課程結(jié)束后，所有學(xué)生必須達到，而對于沒有完成第三層次教學(xué)目標(biāo)的個別或少數(shù)學(xué)生，可以在教務(wù)實踐平臺上自愿選擇后續(xù)設(shè)置的開放課程來繼續(xù)完成；其次，明確統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)應(yīng)涵蓋的教學(xué)認知方面的內(nèi)容及難度系數(shù)、教學(xué)實踐基本技能訓(xùn)練指標(biāo)和科研素質(zhì)訓(xùn)練指標(biāo)。

三、優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容分成三大知識模塊，分別為：

1.理論內(nèi)容模塊，通過教師提供學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。而課堂成為學(xué)生展示、師生互動、生生互動的舞臺。為了讓理論專題內(nèi)容變得不再枯燥，教師需要精心設(shè)計課前預(yù)習(xí)資料。在教學(xué)實踐中，通常授課基于建構(gòu)主義思想，先講知識原理，再講方法應(yīng)用，如果課上教學(xué)組織稍有疏忽，容易造成被動學(xué)習(xí)，也就是學(xué)生的學(xué)習(xí)不是帶著問題思考，而是被動地接受，我們通過把方法在實際工作中的應(yīng)用放在教學(xué)的第一個環(huán)節(jié)，作為情境導(dǎo)入，然后提出“方法的原理是什么？”的問題，帶著問題教與學(xué)，當(dāng)學(xué)生明白其中道理后，自覺輕松和愉快，營造快樂學(xué)習(xí)的課堂氛圍。

2.實驗內(nèi)容模塊，通過課內(nèi)實驗和課外實驗環(huán)節(jié)，學(xué)生編寫程序改變地質(zhì)模型的幾何參數(shù)和物理參數(shù)，觀察相應(yīng)的理論場值的變化或通過實驗得到數(shù)據(jù)，然后進行驗證和比較，從實踐中總結(jié)經(jīng)驗，獲取經(jīng)驗性知識。為了加強理論方法在學(xué)科領(lǐng)域的實際應(yīng)用，在該課程教學(xué)實踐中，教師針對大部分教學(xué)專題內(nèi)容，設(shè)計了相對應(yīng)的課外實驗（編寫程序?qū)崿F(xiàn)水平單層反射波旅行時計算、傾斜單層反射波旅行時計算、多層反射波旅行時計算、規(guī)則地質(zhì)體重力場計算、規(guī)則地質(zhì)體磁場計算）。

3.科學(xué)研究模塊，通過同一學(xué)期選修開放實驗課程，學(xué)生要學(xué)會查找文獻，下載實測數(shù)據(jù)，參與教師科研工作，從而拓展了學(xué)生的行業(yè)背景應(yīng)用知識面，通過撰寫科研報告，使學(xué)生的科研素養(yǎng)得到訓(xùn)練。

四、實施分組教學(xué)形式

為了落實教育部“關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)的若干意見”[教高（2005）1號]，“要積極推動研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”，我們在參考借鑒班內(nèi)分組不同教學(xué)組織形式各自優(yōu)點的基礎(chǔ)上[1-4]，探索實踐興趣小組與異質(zhì)組相結(jié)合的班內(nèi)分組研究性教學(xué)組織形式。

課堂上采用異質(zhì)分組教學(xué)組織形式，課下以興趣小組為單位進行自主學(xué)習(xí)，具體實施流程為：

1.進行學(xué)前基礎(chǔ)課測驗，依據(jù)不同的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，將學(xué)生劃分成幾個異質(zhì)小組。

2.教師布置與統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)相匹配的具有多層次特點的問題及任務(wù)，由各異質(zhì)小組提前預(yù)習(xí)解答，并把不明白的問題或不能實現(xiàn)的問題進行重點標(biāo)注。

3.課上第一環(huán)節(jié)，由教師提問課前布置的各個難度層次的問題及任務(wù)，如果沒有正確解答，教師進行啟發(fā)式和探究式討論講解。

4.課上第二環(huán)節(jié)，教師用事先準(zhǔn)備好的試題，對所有學(xué)生進行達標(biāo)測試。對測試合格的學(xué)生，考慮學(xué)生的共同興趣，自由組合為興趣小組，每組選擇開放實驗課程設(shè)置的帶有專業(yè)色彩的問題，自學(xué)輔導(dǎo)材料，課程結(jié)束前提交科研報告；對不合格的學(xué)生，依據(jù)存在問題的共性，分成幾個同質(zhì)組，教師依托開放實驗平臺指定基礎(chǔ)實驗并通過引導(dǎo)和輔導(dǎo)來完成。

5.課上最后環(huán)節(jié)，由教師布置與統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)相匹配的下次理論或?qū)嶒炚n的多層次問題及任務(wù)，各異質(zhì)組提前預(yù)習(xí)解答，并發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。

通過異質(zhì)分組，建立了學(xué)生的團隊學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)意識。小組合作學(xué)習(xí)，首先體現(xiàn)在課前學(xué)習(xí)活動中，小組針對教師事先布置的學(xué)習(xí)材料，集體討論、尋求答案、發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。其次，小組合作學(xué)習(xí)讓課堂真正成為提供團隊集體學(xué)習(xí)成果展示的舞臺，為了自己所屬團隊勝出，需要每個組員充分發(fā)揮個體的主動性、積極性并為之努力拼搏。通過分組可以讓每一個學(xué)生正確客觀地認識和評價他人，正確客觀地認識和評價自我，可以有效避免驕傲心理和自卑心理的出現(xiàn)。在集體合作學(xué)習(xí)過程中，每一個學(xué)生可以進一步明確自己的長處，為今后開創(chuàng)自己的職業(yè)道路打下基礎(chǔ)。

通過興趣構(gòu)建小組，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛力。對于課上達標(biāo)測試合格的學(xué)生，教師通過創(chuàng)設(shè)帶有一定專業(yè)色彩的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并依據(jù)共同的興趣問題組成同質(zhì)3人研究小組，依托教務(wù)實踐平臺的開放課程，在開放實驗室由教師彈性指導(dǎo)完成分析問題、探索問題、解決問題的研究性學(xué)習(xí)過程并撰寫科研報告。對于課上測試不合格的學(xué)生，依據(jù)其存在的共性問題，由教師將其分成同質(zhì)組，并為各組指定基礎(chǔ)性的實驗任務(wù)，通過選修開放實驗課程，由教師在開放實驗室指導(dǎo)并完成。通過教師一段時間的輔導(dǎo)，余下部分學(xué)生進步明顯，并在課上達標(biāo)測試合格，可以組成小組選做帶有專業(yè)色彩的問題。對于課程結(jié)束還沒有開展這方面研究性學(xué)習(xí)的學(xué)生，可以在下一學(xué)期的開放實驗平臺課中自愿選修帶有專業(yè)色彩的問題。同質(zhì)分組學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生在大三期間接觸到科學(xué)研究方法，在時間上比傳統(tǒng)計劃開設(shè)的大四下學(xué)期畢業(yè)論文要提前，部分學(xué)生可以選擇畢業(yè)論文的研究內(nèi)容為延續(xù)開放實驗的研究內(nèi)容，由于時間充分，使得畢業(yè)論文研究更加深入。興趣小組學(xué)習(xí)有利于提早培養(yǎng)學(xué)生的研究意識，對于提高學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力大有幫助。endprint

五、制定反映多種能力的考核評價機制

公平合理的考核評價方法是教學(xué)組織形式得以持續(xù)并取得良好教學(xué)效果的基本保證?？荚u主要來自學(xué)生自評（10%）、小組互評（20%）和教師評價（70%），學(xué)生自評通過學(xué)生填寫自評表，確定好中差等級；小組互評通過各組填寫互評表，依據(jù)平均因子法，確定各組的好中差等級；教師評價主要考慮學(xué)生的平時成績（50%）和期末成績（50%），具體考核方法為：

1.為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、自我調(diào)節(jié)能力和團隊合作學(xué)習(xí)能力，重視預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)和課后環(huán)節(jié)的考核，考查小組在預(yù)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和探究問題，每次預(yù)習(xí)過程結(jié)束后，教師及時給出點評，這部分成績作為小組平時成績的20%；課后各小組對課堂教學(xué)內(nèi)容、課內(nèi)實驗或課外實驗進行修改整理，提交一份學(xué)習(xí)報告或?qū)嶒瀳蟾?，依?jù)報告的質(zhì)量給出成績，作為小組平時成績的40%。

2.為了提高學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)討論的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的受挫能力，重視學(xué)生課堂回答問題的次數(shù)和正確率，每次課結(jié)束前，教師及時給出點評，評出進步學(xué)生和進步小組，這部分成績作為小組平時成績的20%。

3.為了充分發(fā)揮學(xué)生的個性和創(chuàng)造性，重視學(xué)生對帶有專業(yè)色彩問題的解決思路及方法，學(xué)生小組提交的科研報告質(zhì)量作為一個重要考核指標(biāo)，科研報告在全班范圍由小組人員進行多媒體講解，這部分成績作為小組平時成績的20%。

4.為了全面考核學(xué)生對理論知識的掌握程度和動手實踐能力，重視期末的考核，期末考核分為閉卷考試和實驗考試兩部分，閉卷考試題目加大行業(yè)應(yīng)用背景方面的題型，實驗考試確保每生一題，避免抄襲現(xiàn)象。

六、努力提高教師的科研能力與教學(xué)能力

首先，在當(dāng)前信息網(wǎng)絡(luò)化的社會，要想提高教師自身的專業(yè)業(yè)務(wù)水平，讓自身的業(yè)務(wù)素質(zhì)跟上時代的步伐，擁有先進的教育思想和教學(xué)理念，這些都需要教師必須樹立不斷深造、終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)觀，教師唯有具備扎實的專業(yè)技能、課程知識、前沿信息以及重視教學(xué)論，才能真正將教學(xué)活動組織得輕松而富有吸引力。

其次，年輕教師必須抓住一切可以進修的機會，以及通過“傳幫帶”等方式在專業(yè)領(lǐng)域不斷得到提高。

最后，教師必須重視心理學(xué)的研究，努力讓每一個學(xué)生覺得教師在關(guān)注他、幫助他，突破思維進而獨立解決困難并獲得進步，努力讓每一個學(xué)生覺得教師和教學(xué)是公平和公正的，唯有如此，以教師導(dǎo)演的教學(xué)活動才能真正確保教學(xué)的高質(zhì)量完成。一般來說，每次的達標(biāo)測試，都會有少數(shù)學(xué)生不能通過，這個時候教師除了要對這部分學(xué)生進行思維引導(dǎo)，更應(yīng)重視對他們的鼓勵，幫助他們進一步認識自我。為了吸引學(xué)生，可以把跟學(xué)科緊密相關(guān)的科學(xué)家的故事進行濃縮，讓學(xué)生了解在科學(xué)的道路上充滿著荊棘和曲折，成功的背后隱含艱辛。同時，教師應(yīng)當(dāng)向這部分學(xué)生傳遞“你可以”、“你能行”的信息，重演“羅森塔爾效應(yīng)”和“皮革馬利翁效應(yīng)”。

七、結(jié)語

上述的教改措施實施了兩年，取得了較好的效果，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.分組學(xué)習(xí)的教學(xué)形式，較好地化“被動學(xué)習(xí)”為“主動學(xué)習(xí)”。由于在考評中強調(diào)了課前預(yù)習(xí)和課堂上的參與討論，促使學(xué)生由被動地接受知識變?yōu)橹鲃荧@取知識，隨著教師不斷指引和有針對性的鼓勵，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.從教學(xué)內(nèi)容安排和教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計上，通過教師精心設(shè)計課外應(yīng)用型實驗，指導(dǎo)學(xué)生如何獲取實測數(shù)據(jù)，如何應(yīng)用所學(xué)方法對數(shù)據(jù)進行分析及處理，使學(xué)生了解所學(xué)知識在行業(yè)中的巨大應(yīng)用價值，使學(xué)生感受到專業(yè)基礎(chǔ)課程的重要性。除了增加應(yīng)用型實驗之外，在教學(xué)實踐中設(shè)法將實際應(yīng)用貫穿在教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)。

3.分組教學(xué)形式使學(xué)生的團隊合作能力和科研能力得到鍛煉。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生小組通過查找閱讀文獻，總結(jié)歸納研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，為其今后從事科學(xué)研究或?qū)⒖茖W(xué)成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。

4.教師教科研能力的提高使科研成果轉(zhuǎn)化為課程資源方面得到改善。為了真正把學(xué)生吸引到課程學(xué)習(xí)中，教師積極建設(shè)校級課程資源平臺，積極將研究成果融入滲透到教學(xué)中，使得大學(xué)課堂教學(xué)生命力永不枯竭。

通過教改措施，基本實現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高，拓展了理論知識的應(yīng)用背景，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)研究能力。

參考文獻：

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