基于教實(shí)結(jié)合的泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革模式探討

常 鳴，雷 純，蔡國(guó)軍，趙保鋒，王茂林

（成都理工大學(xué)a.環(huán)境與土木工程學(xué)院；b.地質(zhì)工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，地質(zhì)與巖土工程國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，成都610059）

0 引 言

加強(qiáng)學(xué)科與學(xué)科、理論與實(shí)際工程、教學(xué)與實(shí)驗(yàn)之間的有機(jī)結(jié)合，提高學(xué)生自主創(chuàng)新、動(dòng)手實(shí)踐的能力?？茖W(xué)研究離不開實(shí)驗(yàn)，科技發(fā)展的源頭在于實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室是科技創(chuàng)新的搖籃，是培育優(yōu)秀創(chuàng)新人才的主要載體和核心基地［1］。在教學(xué)過(guò)程中，除課堂理論教學(xué)和固定的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之外，要加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、探索能力、創(chuàng)新能力和實(shí)干能力，盡量多給學(xué)生留出獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的空間，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并嚴(yán)格按照科學(xué)規(guī)范對(duì)學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督、培養(yǎng)與考核，做到以學(xué)生為本，以培養(yǎng)學(xué)生成為綜合性社會(huì)人才為目的。堅(jiān)持傳授知識(shí)、鍛煉思維、培養(yǎng)能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的教育理念，完成教學(xué)方式和教學(xué)理念的革新，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，努力把學(xué)生培養(yǎng)成既具有科學(xué)素質(zhì)，又能適應(yīng)社會(huì)需要的創(chuàng)新型人才［2-4］。

1 教實(shí)結(jié)合改革模式的思路

教學(xué)有法，但無(wú)定法，貴在得法。如今若依然沿襲著“一塊黑板一支筆，一人從頭講到底”的“填鴨式”教學(xué)，只會(huì)使課堂乏味、學(xué)生疲倦［5］。因而在堅(jiān)持文化知識(shí)學(xué)習(xí)和思想品德修養(yǎng)相統(tǒng)一、理論學(xué)習(xí)與社會(huì)實(shí)踐相統(tǒng)一、全面發(fā)展與個(gè)性發(fā)展相統(tǒng)一，這“三個(gè)統(tǒng)一”的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式提出改革，具體體現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程的“五個(gè)步驟”及學(xué)習(xí)成果展示的“兩種途徑”；即通過(guò)開課宣講、實(shí)例引導(dǎo)、理論解析、自主實(shí)驗(yàn)、結(jié)果反饋五個(gè)教學(xué)步驟和“以賽促學(xué)”“以分促學(xué)”的兩種成果展示途徑，促進(jìn)學(xué)科交叉融合，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，扎實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力，使學(xué)生在扎實(shí)學(xué)好專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上能夠全面發(fā)展。

2 教實(shí)結(jié)合改革模式著力五個(gè)步驟

長(zhǎng)期以來(lái)，學(xué)校一直重視教師在教學(xué)活動(dòng)中的主導(dǎo)地位，而忽視學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體地位［6］。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是一種以老師、課本、課堂為中心的教學(xué)模式，這樣的模式下往往形成老師單向灌輸，學(xué)生被動(dòng)接受的局面，這使得作為教育主體的學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中始終處于被動(dòng)接受的地位，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的自主性往往被忽視甚至被束縛，這顯然不利于高校對(duì)人才的培養(yǎng)，故高校教育者應(yīng)積極打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的禁錮，發(fā)掘和解放學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，打造更加適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)人才培養(yǎng)的教學(xué)模式。現(xiàn)以本科階段泥石流教學(xué)為例，闡述教實(shí)結(jié)合改革模式的五個(gè)步驟。

2.1 進(jìn)行開課宣講，專業(yè)結(jié)合促進(jìn)學(xué)科交叉

對(duì)于泥石流的學(xué)習(xí)并不局限于某一特定專業(yè)，它是一門能夠以地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)開展多種專業(yè)交叉學(xué)習(xí)的學(xué)科。但是目前本科教學(xué)階段沒有專門開展泥石流課程，而僅僅將其作為地質(zhì)學(xué)中的一部分進(jìn)行教學(xué)，因此，在正式教學(xué)前進(jìn)行開課宣講，針對(duì)相關(guān)專業(yè)學(xué)生開展泥石流的專項(xiàng)講解，從泥石流的產(chǎn)生過(guò)程、運(yùn)動(dòng)機(jī)理、預(yù)警機(jī)制和防治工程等方面概述該學(xué)科的主要內(nèi)容與發(fā)展前景，爭(zhēng)取以興趣為引導(dǎo)，通過(guò)宣講使不同專業(yè)的學(xué)生摒除固有的專業(yè)學(xué)習(xí)思路，拓寬知識(shí)涉獵面，主動(dòng)參與泥石流的學(xué)習(xí)，通過(guò)這樣的方式促進(jìn)學(xué)科間的相互滲透與交叉，創(chuàng)造更廣泛的學(xué)習(xí)及創(chuàng)新途徑。

2.2 以實(shí)例為引導(dǎo)，深入淺出提升學(xué)習(xí)興趣

教學(xué)不能局限于書本，也不應(yīng)局限于理論，可以適當(dāng)脫離課本，從實(shí)際工程出發(fā)，通過(guò)理論與實(shí)際相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)［7］。課堂上以工程實(shí)例為引導(dǎo)，指出實(shí)例中對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)學(xué)生思考與討論得出自己的看法，從而更深入地理解和運(yùn)用理論知識(shí)。將理論與實(shí)例結(jié)合進(jìn)行授課，帶領(lǐng)學(xué)生從實(shí)際角度理解理論，使學(xué)生牢固掌握基本知識(shí)，可提前認(rèn)識(shí)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)思路與施工步驟，為學(xué)生今后的發(fā)展打好基礎(chǔ)。

2.3 深化理論解析，溯本求源鞏固理論基礎(chǔ)

理論知識(shí)的掌握不在于學(xué)生的機(jī)械性記憶而在于理解性記憶，理解性記憶是建立在對(duì)材料全面了解基礎(chǔ)上的記憶［8］。教學(xué)時(shí)應(yīng)當(dāng)注重理論知識(shí)的講解方式，使學(xué)生從源頭理解理論，學(xué)會(huì)分析理論的來(lái)源和推導(dǎo)，不讓學(xué)生一知半解，進(jìn)一步鞏固理論知識(shí)。

2.4 開展自主實(shí)驗(yàn)，積極培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)往往是針對(duì)已有理論、原理以及現(xiàn)象做出驗(yàn)證，而少有以知識(shí)為本體進(jìn)行發(fā)散性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)［9-10］。本文針對(duì)泥石流的教學(xué)，從積極發(fā)掘和培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力和獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力，讓學(xué)生在專業(yè)知識(shí)所對(duì)應(yīng)的工程實(shí)例中發(fā)現(xiàn)并提出問題，通過(guò)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和觀察，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)解決問題，最終達(dá)到透徹理解理論知識(shí)、鍛煉實(shí)驗(yàn)?zāi)芰突钴S創(chuàng)新思維的目的。

2.5 及時(shí)反饋結(jié)果，答疑解難迸發(fā)全新靈感

教學(xué)并不能只重視單方面的教或加強(qiáng)學(xué)，而是將教與學(xué)有機(jī)結(jié)合，加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的聯(lián)系與溝通。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中很容易因?yàn)橹R(shí)儲(chǔ)備不足或認(rèn)識(shí)不夠全面遇到問題，教育者應(yīng)當(dāng)發(fā)揮其引領(lǐng)作用，建立一個(gè)與學(xué)生溝通的平臺(tái)，及時(shí)為學(xué)生答疑解難，但應(yīng)當(dāng)注意給學(xué)生留出自主分析與獨(dú)立思考的空間，使其能更好地鍛煉能力迸發(fā)靈感。對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)成果，教育者應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生分析產(chǎn)生問題的原因，從而進(jìn)一步地認(rèn)識(shí)和理解理論［11］。針對(duì)班級(jí)教學(xué)，教師宜積極推動(dòng)學(xué)生與學(xué)生之間的成果分享，促使學(xué)生相互提出問題并進(jìn)行探討，從而取長(zhǎng)補(bǔ)短互進(jìn)互益。

3 教實(shí)結(jié)合改革模式開創(chuàng)兩種途徑

傳統(tǒng)教學(xué)模式以考試成績(jī)來(lái)衡量學(xué)生學(xué)習(xí)成果，這使得學(xué)生學(xué)習(xí)成果不能得到充分展示［12］。因此，提出在靈活運(yùn)用上述五個(gè)步驟的基礎(chǔ)上，通過(guò)“以賽促學(xué)”“以分促學(xué)”這兩種途徑提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與參與度，促進(jìn)教學(xué)成果多元化。

3.1 “以賽促學(xué)”，促成學(xué)習(xí)成果多元化

教育者應(yīng)知學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)并非一項(xiàng)簡(jiǎn)單的課后任務(wù)，其學(xué)習(xí)成果是在學(xué)生自主設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合創(chuàng)新思維與科學(xué)方法得到的產(chǎn)物［13-14］。學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的成果可以依托科技立項(xiàng)、挑戰(zhàn)杯等大學(xué)生創(chuàng)新競(jìng)賽平臺(tái)公開化，因此教師可鼓勵(lì)學(xué)生積極參加該類競(jìng)賽活動(dòng)，以競(jìng)賽的氛圍來(lái)激發(fā)學(xué)生求知求學(xué)欲及參與實(shí)驗(yàn)的積極性［15］。同時(shí)通過(guò)競(jìng)賽這種途徑為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，促使學(xué)生更加深入地學(xué)習(xí)及探究，形成持續(xù)長(zhǎng)久的學(xué)習(xí)過(guò)程。

3.2 “以分促學(xué)”，推進(jìn)學(xué)習(xí)成果數(shù)字化

淡化學(xué)生“應(yīng)試教育”的固有思想，但不必完全放棄評(píng)分制度，而是適當(dāng)改變?cè)u(píng)分依據(jù)，將學(xué)習(xí)成果數(shù)字化。評(píng)分應(yīng)盡量不以或少以考試為標(biāo)準(zhǔn)，而是將學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新思路、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)成果作為依據(jù)，以學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的綜合能力與學(xué)習(xí)積極性為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，從而促進(jìn)學(xué)生掙脫固有學(xué)習(xí)方式的束縛，鍛煉自主創(chuàng)新思維與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

4 教實(shí)結(jié)合改革模式具有鮮明特色

以教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，通過(guò)五個(gè)步驟和兩種途徑進(jìn)行教學(xué)方式的改革，具有鮮明的特色：①無(wú)框架無(wú)約束，讓學(xué)生從零開始；即無(wú)固定課堂模式和考核方法的約束，也沒有已有實(shí)驗(yàn)樣本作為框架，學(xué)生可以完全按照自己的想法進(jìn)行自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，極大地鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維、全局思考和動(dòng)手操作能力；②充分發(fā)揮教師引領(lǐng)作用和學(xué)生自主性；該模式將學(xué)生放在教學(xué)的主動(dòng)地位，而教師從傳統(tǒng)的中心地位轉(zhuǎn)變?yōu)橐I(lǐng)和輔導(dǎo)地位，通過(guò)教育工作者與學(xué)生良好的交流溝通，讓學(xué)生更加自主明確地進(jìn)行學(xué)習(xí)。③教學(xué)成果多元化；教學(xué)成果不再是一張簡(jiǎn)單的試卷或死記硬背的答案，而是對(duì)該學(xué)科理論知識(shí)的深入理解和思考，是針對(duì)問題進(jìn)行的探討及解決問題的完整思路和過(guò)程，是學(xué)生綜合能力的提升［16］。④教學(xué)時(shí)間靈活；不論對(duì)于教師或?qū)W生，教學(xué)時(shí)間都可以靈活運(yùn)用，尤其是進(jìn)入自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)階段后，學(xué)生可以自由安排學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)時(shí)間，為跨專業(yè)跨學(xué)科的學(xué)習(xí)提供了更大的可行性。

5 教實(shí)結(jié)合改革模式取得明顯成果

以泥石流教學(xué)為例，通過(guò)宣講、實(shí)例引導(dǎo)、理論講解、自主學(xué)習(xí)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的步驟安排教實(shí)結(jié)合改革模式的試行，目前已取得較好成果，學(xué)校組建了泥石流啟動(dòng)機(jī)制及預(yù)警機(jī)制的本科生研究團(tuán)隊(duì)，將土木工程、工程力學(xué)及地質(zhì)工程三大專業(yè)交叉結(jié)合，以汶川縣紅椿溝為原型，以探究潰決型泥石流的啟動(dòng)機(jī)制、運(yùn)動(dòng)堆積特征及預(yù)警機(jī)制為研究目的，通過(guò)自主學(xué)習(xí)、教師指導(dǎo)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，歷經(jīng)4 個(gè)月完成物理實(shí)驗(yàn)，得出不同顆粒級(jí)配下堰塞體潰決形成泥石流的過(guò)程、運(yùn)動(dòng)堆積特征以及含水率與孔隙水壓力在潰決過(guò)程中隨時(shí)間變化的規(guī)律等。該實(shí)驗(yàn)成果由學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到，從選題、實(shí)驗(yàn)方案的擬定、實(shí)驗(yàn)裝置和器材的制備到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析處理，都由學(xué)生獨(dú)立完成，教師在其中起到引導(dǎo)、糾正和監(jiān)督作用。目前，該實(shí)驗(yàn)已申報(bào)本?？萍剂㈨?xiàng)競(jìng)賽并獲得A 類資格，同時(shí)根據(jù)該實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)完成一套通過(guò)含水率分析潰決型泥石流預(yù)警機(jī)制的方法，且以此為題撰寫論文并申報(bào)挑戰(zhàn)杯。該實(shí)例表明，通過(guò)這樣的教學(xué)方法提高了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的積極性，使學(xué)生跨專業(yè)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，并在扎實(shí)掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，鍛煉自主創(chuàng)新實(shí)踐、獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力。

6 結(jié) 論

為促進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革，以適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才的需要為核心，提出了教實(shí)結(jié)合的改革模式，重點(diǎn)闡述了改革思路、內(nèi)容和特點(diǎn)，提出了教學(xué)過(guò)程的“五個(gè)步驟”及學(xué)生學(xué)習(xí)成果展示的“兩種途徑”，即開課宣講、實(shí)例引導(dǎo)、理論解析、自主實(shí)驗(yàn)、結(jié)果反饋五個(gè)教學(xué)步驟和“以賽促學(xué)”“以分促學(xué)”的兩種成果展示途徑。旨在通過(guò)開課宣講促進(jìn)學(xué)科交叉融合，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)實(shí)例引導(dǎo)和理論分析使學(xué)生扎實(shí)掌握專業(yè)知識(shí)，打好專業(yè)基礎(chǔ)；通過(guò)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力，使學(xué)生在扎實(shí)學(xué)好專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上能夠全面發(fā)展；并經(jīng)由“兩種途徑”展示學(xué)習(xí)成果，為學(xué)生提供更廣闊的學(xué)習(xí)平臺(tái)，營(yíng)造積極向上的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生能夠自主深入地進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。