地物類課程的教學改革實踐

武曄+劉佳琦+石硯斌

摘要：針對《地球物理基礎》和《工程與環境物探》課程教學中普遍存在的問題，結合課程特點和學生學習現狀，對課程進行了相應的教學改革，主要體現在優化理論教學內容、增加教學手段、改革考核評價和加強師資隊伍建設等方面，尤其在分組教學形式上開展了較為系統的應用。實踐證明，教學改革可明顯提高課堂教學效率、提升學生綜合能力和提高教師的教科研能力。

關鍵詞：地球物理基礎；教學改革；教學組織形式

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

一、引言

《地球物理基礎》和《工程與環境物探》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專業本科生開設的專業選修課程。課程都是在學生學完高等數學、線性代數等課程之后，為后續拓展知識能力范圍而開設的專業選修課程。課程的理論教學內容要求具備較高的數理基礎、一定的編寫程序能力和信號處理基礎，傳統的教學模式下，由于學生厭煩數學推導，因此在學習這類課的時候普遍對理論理解不夠深刻，產生畏難情緒，而且課程理論內容安排多，實踐內容比例還不到課程課時的30%，導致多數學生在應付考試后不知如何應用各種方法。如何讓學生理解和掌握課程內容、了解地物方法的應用并發現其中存在問題，提高學生的分析解決實際問題能力，實現專業培養目標，是教學所要解決的關鍵問題。為達到這一目的，我們從課堂教學內容和教學方法入手，在內容體系安排和教學方式等方面進行了一定的探索和研究。

二、考慮學生因素，制定合理的教學目標

在充分分析專業人才培養目標的前提下，考慮課程的理論性和實踐性都較強的特點，結合學生的智力活動和學習精力的差別因素，首先制定合格培養條件下班級的統一教學目標，然后將統一教學目標細分為三個層次，第一和第二層次的教學目標要求在課程結束后，所有學生必須達到，而對于沒有完成第三層次教學目標的個別或少數學生，可以在教務實踐平臺上自愿選擇后續設置的開放課程來繼續完成；其次，明確統一教學目標應涵蓋的教學認知方面的內容及難度系數、教學實踐基本技能訓練指標和科研素質訓練指標。

三、優化整合教學內容

教學內容分成三大知識模塊，分別為：

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

2.實驗內容模塊，通過課內實驗和課外實驗環節，學生編寫程序改變地質模型的幾何參數和物理參數，觀察相應的理論場值的變化或通過實驗得到數據，然后進行驗證和比較，從實踐中總結經驗，獲取經驗性知識。為了加強理論方法在學科領域的實際應用，在該課程教學實踐中，教師針對大部分教學專題內容，設計了相對應的課外實驗（編寫程序實現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、規則地質體重力場計算、規則地質體磁場計算）。

3.科學研究模塊，通過同一學期選修開放實驗課程，學生要學會查找文獻，下載實測數據，參與教師科研工作，從而拓展了學生的行業背景應用知識面，通過撰寫科研報告，使學生的科研素養得到訓練。

四、實施分組教學形式

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

課堂上采用異質分組教學組織形式，課下以興趣小組為單位進行自主學習，具體實施流程為：

1.進行學前基礎課測驗，依據不同的學習基礎，將學生劃分成幾個異質小組。

2.教師布置與統一教學目標相匹配的具有多層次特點的問題及任務，由各異質小組提前預習解答，并把不明白的問題或不能實現的問題進行重點標注。

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

4.課上第二環節，教師用事先準備好的試題，對所有學生進行達標測試。對測試合格的學生，考慮學生的共同興趣，自由組合為興趣小組，每組選擇開放實驗課程設置的帶有專業色彩的問題，自學輔導材料，課程結束前提交科研報告；對不合格的學生，依據存在問題的共性，分成幾個同質組，教師依托開放實驗平臺指定基礎實驗并通過引導和輔導來完成。

5.課上最后環節，由教師布置與統一教學目標相匹配的下次理論或實驗課的多層次問題及任務，各異質組提前預習解答，并發現問題、提出問題。

通過異質分組，建立了學生的團隊學習、自主學習意識。小組合作學習，首先體現在課前學習活動中，小組針對教師事先布置的學習材料，集體討論、尋求答案、發現問題、提出問題。其次，小組合作學習讓課堂真正成為提供團隊集體學習成果展示的舞臺，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。在集體合作學習過程中，每一個學生可以進一步明確自己的長處，為今后開創自己的職業道路打下基礎。

通過興趣構建小組，挖掘學生的創造潛力。對于課上達標測試合格的學生，教師通過創設帶有一定專業色彩的問題情境，引導學生發現問題，并依據共同的興趣問題組成同質3人研究小組，依托教務實踐平臺的開放課程，在開放實驗室由教師彈性指導完成分析問題、探索問題、解決問題的研究性學習過程并撰寫科研報告。對于課上測試不合格的學生，依據其存在的共性問題，由教師將其分成同質組，并為各組指定基礎性的實驗任務，通過選修開放實驗課程，由教師在開放實驗室指導并完成。通過教師一段時間的輔導，余下部分學生進步明顯，并在課上達標測試合格，可以組成小組選做帶有專業色彩的問題。對于課程結束還沒有開展這方面研究性學習的學生，可以在下一學期的開放實驗平臺課中自愿選修帶有專業色彩的問題。同質分組學習可以讓學生在大三期間接觸到科學研究方法，在時間上比傳統計劃開設的大四下學期畢業論文要提前，部分學生可以選擇畢業論文的研究內容為延續開放實驗的研究內容，由于時間充分，使得畢業論文研究更加深入。興趣小組學習有利于提早培養學生的研究意識，對于提高學生的研究能力和創新能力大有幫助。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組織形式得以持續并取得良好教學效果的基本保證。考評主要來自學生自評（10%）、小組互評（20%）和教師評價（70%），學生自評通過學生填寫自評表，確定好中差等級；小組互評通過各組填寫互評表，依據平均因子法，確定各組的好中差等級；教師評價主要考慮學生的平時成績（50%）和期末成績（50%），具體考核方法為：

1.為了提高學生的自主學習能力、自我調節能力和團隊合作學習能力，重視預習環節和課后環節的考核，考查小組在預習過程中發現問題、提出問題和探究問題，每次預習過程結束后，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內容、課內實驗或課外實驗進行修改整理，提交一份學習報告或實驗報告，依據報告的質量給出成績，作為小組平時成績的40%。

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

3.為了充分發揮學生的個性和創造性，重視學生對帶有專業色彩問題的解決思路及方法，學生小組提交的科研報告質量作為一個重要考核指標，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應用背景方面的題型，實驗考試確保每生一題，避免抄襲現象。

六、努力提高教師的科研能力與教學能力

首先，在當前信息網絡化的社會，要想提高教師自身的專業業務水平，讓自身的業務素質跟上時代的步伐，擁有先進的教育思想和教學理念，這些都需要教師必須樹立不斷深造、終身學習的學習觀，教師唯有具備扎實的專業技能、課程知識、前沿信息以及重視教學論，才能真正將教學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”等方式在專業領域不斷得到提高。

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

七、結語

上述的教改措施實施了兩年，取得了較好的效果，主要表現在以下幾個方面：

1.分組學習的教學形式，較好地化“被動學習”為“主動學習”。由于在考評中強調了課前預習和課堂上的參與討論，促使學生由被動地接受知識變為主動獲取知識，隨著教師不斷指引和有針對性的鼓勵，大大提高了學生的學習興趣。

2.從教學內容安排和教學環節設計上，通過教師精心設計課外應用型實驗，指導學生如何獲取實測數據，如何應用所學方法對數據進行分析及處理，使學生了解所學知識在行業中的巨大應用價值，使學生感受到專業基礎課程的重要性。除了增加應用型實驗之外，在教學實踐中設法將實際應用貫穿在教學過程的各個環節。

3.分組教學形式使學生的團隊合作能力和科研能力得到鍛煉。在教師的指導下，學生小組通過查找閱讀文獻，總結歸納研究現狀和發展方向，為其今后從事科學研究或將科學成果轉化為產品打下基礎。

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

通過教改措施，基本實現了學生學習興趣的提高，拓展了理論知識的應用背景，提高了學生的創新能力和科學研究能力。

參考文獻：

[1]教育大辭典（第6卷）[M].上海教育出版社，1992：439.

[2]張季萍.當代國外教學組織形式的改革和發展趨勢[J].國外教育研究，1989，（2）：30-34.

[3]葛錦文.班內分組教學的特點、模式和操作技術研究[J].上海教育科研，1994，（1）：12-15.

[4]黃雪錦，向勁松.談高校課堂上的分組教學[J].中國教育技術裝備，2016，8（16）：78-80.endprint