基于教實結合的泥石流實驗教學改革模式探討

常 鳴，雷 純，蔡國軍，趙保鋒，王茂林

（成都理工大學a.環境與土木工程學院；b.地質工程國家級實驗教學示范中心，地質與巖土工程國家級虛擬仿真實驗教學中心，成都610059）

0 引 言

加強學科與學科、理論與實際工程、教學與實驗之間的有機結合，提高學生自主創新、動手實踐的能力。科學研究離不開實驗，科技發展的源頭在于實驗，實驗室是科技創新的搖籃，是培育優秀創新人才的主要載體和核心基地［1］。在教學過程中，除課堂理論教學和固定的基礎實驗之外，要加強培養學生的設計能力、探索能力、創新能力和實干能力，盡量多給學生留出獨立思考和自主學習的空間，引導學生自主設計實驗，并嚴格按照科學規范對學生進行監督、培養與考核，做到以學生為本，以培養學生成為綜合性社會人才為目的。堅持傳授知識、鍛煉思維、培養能力、提高學生綜合素質的教育理念，完成教學方式和教學理念的革新，促進學生的全面發展，努力把學生培養成既具有科學素質，又能適應社會需要的創新型人才［2-4］。

1 教實結合改革模式的思路

教學有法，但無定法，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，只會使課堂乏味、學生疲倦［5］。因而在堅持文化知識學習和思想品德修養相統一、理論學習與社會實踐相統一、全面發展與個性發展相統一，這“三個統一”的基礎上，針對傳統教學方式提出改革，具體體現在教學過程的“五個步驟”及學習成果展示的“兩種途徑”；即通過開課宣講、實例引導、理論解析、自主實驗、結果反饋五個教學步驟和“以賽促學”“以分促學”的兩種成果展示途徑，促進學科交叉融合，提升學生學習興趣，扎實專業基礎，培養學生創新與實踐能力，使學生在扎實學好專業知識的基礎上能夠全面發展。

2 教實結合改革模式著力五個步驟

長期以來，學校一直重視教師在教學活動中的主導地位，而忽視學生在學習活動中的主體地位［6］。傳統的教學模式是一種以老師、課本、課堂為中心的教學模式，這樣的模式下往往形成老師單向灌輸，學生被動接受的局面，這使得作為教育主體的學生在整個教學過程中始終處于被動接受的地位，學生主動學習的自主性往往被忽視甚至被束縛，這顯然不利于高校對人才的培養，故高校教育者應積極打破傳統教學模式的禁錮，發掘和解放學生學習的自主性，打造更加適應當前社會人才培養的教學模式。現以本科階段泥石流教學為例，闡述教實結合改革模式的五個步驟。

2.1 進行開課宣講，專業結合促進學科交叉

對于泥石流的學習并不局限于某一特定專業，它是一門能夠以地質學為基礎開展多種專業交叉學習的學科。但是目前本科教學階段沒有專門開展泥石流課程，而僅僅將其作為地質學中的一部分進行教學，因此，在正式教學前進行開課宣講，針對相關專業學生開展泥石流的專項講解，從泥石流的產生過程、運動機理、預警機制和防治工程等方面概述該學科的主要內容與發展前景，爭取以興趣為引導，通過宣講使不同專業的學生摒除固有的專業學習思路，拓寬知識涉獵面，主動參與泥石流的學習，通過這樣的方式促進學科間的相互滲透與交叉，創造更廣泛的學習及創新途徑。

2.2 以實例為引導，深入淺出提升學習興趣

教學不能局限于書本，也不應局限于理論，可以適當脫離課本，從實際工程出發，通過理論與實際相結合的方式進行教學［7］。課堂上以工程實例為引導，指出實例中對應的知識點，通過學生思考與討論得出自己的看法，從而更深入地理解和運用理論知識。將理論與實例結合進行授課，帶領學生從實際角度理解理論，使學生牢固掌握基本知識，可提前認識實際工程的設計思路與施工步驟，為學生今后的發展打好基礎。

2.3 深化理論解析，溯本求源鞏固理論基礎

理論知識的掌握不在于學生的機械性記憶而在于理解性記憶，理解性記憶是建立在對材料全面了解基礎上的記憶［8］。教學時應當注重理論知識的講解方式，使學生從源頭理解理論，學會分析理論的來源和推導，不讓學生一知半解，進一步鞏固理論知識。

2.4 開展自主實驗，積極培養學生創新能力

傳統的學生實驗往往是針對已有理論、原理以及現象做出驗證，而少有以知識為本體進行發散性創新實驗［9-10］。本文針對泥石流的教學，從積極發掘和培養學生自主設計的創新能力和獨立完成實驗的動手能力，讓學生在專業知識所對應的工程實例中發現并提出問題，通過自主設計實驗，進行實驗操作和觀察，以嚴謹的科學方法處理實驗結果來解決問題，最終達到透徹理解理論知識、鍛煉實驗能力和活躍創新思維的目的。

2.5 及時反饋結果，答疑解難迸發全新靈感

教學并不能只重視單方面的教或加強學，而是將教與學有機結合，加強教師與學生之間的聯系與溝通。學生在實驗過程中很容易因為知識儲備不足或認識不夠全面遇到問題，教育者應當發揮其引領作用，建立一個與學生溝通的平臺，及時為學生答疑解難，但應當注意給學生留出自主分析與獨立思考的空間，使其能更好地鍛煉能力迸發靈感。對于學生的學習及實驗成果，教育者應及時發現其中存在的問題，引導學生分析產生問題的原因，從而進一步地認識和理解理論［11］。針對班級教學，教師宜積極推動學生與學生之間的成果分享，促使學生相互提出問題并進行探討，從而取長補短互進互益。

3 教實結合改革模式開創兩種途徑

傳統教學模式以考試成績來衡量學生學習成果，這使得學生學習成果不能得到充分展示［12］。因此，提出在靈活運用上述五個步驟的基礎上，通過“以賽促學”“以分促學”這兩種途徑提高學生學習的積極性與參與度，促進教學成果多元化。

3.1 “以賽促學”，促成學習成果多元化

教育者應知學生自主創新實驗并非一項簡單的課后任務，其學習成果是在學生自主設計的基礎上，結合創新思維與科學方法得到的產物［13-14］。學生自主設計實驗的成果可以依托科技立項、挑戰杯等大學生創新競賽平臺公開化，因此教師可鼓勵學生積極參加該類競賽活動，以競賽的氛圍來激發學生求知求學欲及參與實驗的積極性［15］。同時通過競賽這種途徑為學生提供良好的實驗環境和實驗費用，促使學生更加深入地學習及探究，形成持續長久的學習過程。

3.2 “以分促學”，推進學習成果數字化

淡化學生“應試教育”的固有思想，但不必完全放棄評分制度，而是適當改變評分依據，將學習成果數字化。評分應盡量不以或少以考試為標準，而是將學生自主設計實驗的創新思路、設計方案、實驗過程以及實驗成果作為依據，以學生學習該課程的綜合能力與學習積極性為評分標準，從而促進學生掙脫固有學習方式的束縛，鍛煉自主創新思維與實驗能力。

4 教實結合改革模式具有鮮明特色

以教學與實驗相結合，通過五個步驟和兩種途徑進行教學方式的改革，具有鮮明的特色：①無框架無約束，讓學生從零開始；即無固定課堂模式和考核方法的約束，也沒有已有實驗樣本作為框架，學生可以完全按照自己的想法進行自主設計實驗，極大地鍛煉了學生的創新思維、全局思考和動手操作能力；②充分發揮教師引領作用和學生自主性；該模式將學生放在教學的主動地位，而教師從傳統的中心地位轉變為引領和輔導地位，通過教育工作者與學生良好的交流溝通，讓學生更加自主明確地進行學習。③教學成果多元化；教學成果不再是一張簡單的試卷或死記硬背的答案，而是對該學科理論知識的深入理解和思考，是針對問題進行的探討及解決問題的完整思路和過程，是學生綜合能力的提升［16］。④教學時間靈活；不論對于教師或學生，教學時間都可以靈活運用，尤其是進入自主設計實驗階段后，學生可以自由安排學習和實驗時間，為跨專業跨學科的學習提供了更大的可行性。

5 教實結合改革模式取得明顯成果

以泥石流教學為例，通過宣講、實例引導、理論講解、自主學習并設計實驗的步驟安排教實結合改革模式的試行，目前已取得較好成果，學校組建了泥石流啟動機制及預警機制的本科生研究團隊，將土木工程、工程力學及地質工程三大專業交叉結合，以汶川縣紅椿溝為原型，以探究潰決型泥石流的啟動機制、運動堆積特征及預警機制為研究目的，通過自主學習、教師指導和設計實驗，歷經4 個月完成物理實驗，得出不同顆粒級配下堰塞體潰決形成泥石流的過程、運動堆積特征以及含水率與孔隙水壓力在潰決過程中隨時間變化的規律等。該實驗成果由學生團隊自主學習、設計并進行實驗得到，從選題、實驗方案的擬定、實驗裝置和器材的制備到實驗結果的分析處理，都由學生獨立完成，教師在其中起到引導、糾正和監督作用。目前，該實驗已申報本校科技立項競賽并獲得A 類資格，同時根據該實驗所得數據完成一套通過含水率分析潰決型泥石流預警機制的方法，且以此為題撰寫論文并申報挑戰杯。該實例表明，通過這樣的教學方法提高了學生參與實驗設計實驗的積極性，使學生跨專業跨學科學習，并在扎實掌握基礎知識的同時，鍛煉自主創新實踐、獨立設計的能力。

6 結 論

為促進傳統實驗教學模式改革，以適應當今社會對人才的需要為核心，提出了教實結合的改革模式，重點闡述了改革思路、內容和特點，提出了教學過程的“五個步驟”及學生學習成果展示的“兩種途徑”，即開課宣講、實例引導、理論解析、自主實驗、結果反饋五個教學步驟和“以賽促學”“以分促學”的兩種成果展示途徑。旨在通過開課宣講促進學科交叉融合，提升學生學習興趣；通過實例引導和理論分析使學生扎實掌握專業知識，打好專業基礎；通過學生自主設計實驗來培養學生創新與實踐能力，使學生在扎實學好專業知識的基礎上能夠全面發展；并經由“兩種途徑”展示學習成果，為學生提供更廣闊的學習平臺，營造積極向上的學習氛圍，讓學生能夠自主深入地進行學習和研究。