基于PBL教學(xué)法的線上線下結(jié)合教學(xué)模式探索
——以地震勘探課程為例

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院 北京 100083）

0 引言

隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)成為了繼傳統(tǒng)課堂教學(xué)之后的主流學(xué)習(xí)模式。尤其2020年新冠疫情爆發(fā)，高校的很多課程也由線下“被迫”轉(zhuǎn)為線上。雖然疫情已經(jīng)緩解，但在教育網(wǎng)絡(luò)化日益普及的背景下，線上和線下結(jié)合的教學(xué)方式更能適應(yīng)大學(xué)教育的新形勢，探索適宜進行線上和線下結(jié)合的教學(xué)方法勢在必行。地震勘探是中國地質(zhì)大學(xué)（北京）勘查技術(shù)與工程專業(yè)本科生專業(yè)核心課程，在勘查專業(yè)本科生培養(yǎng)中占有重要地位。本文將PBL教學(xué)法引入地震勘探課程教學(xué)工作中，探索基于PBL的線上+線下結(jié)合教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析、解決問題的能力。

1 PBL教學(xué)方法

1.1 PBL教學(xué)方法的指導(dǎo)思想

PBL是指“基于問題導(dǎo)向”的教學(xué)方法，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力為指導(dǎo)思想，著重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，倡導(dǎo)學(xué)生通過自學(xué)、討論和合作解決問題。與常規(guī)的灌輸式教學(xué)相比，PBL在教學(xué)設(shè)計、實施方式以及考核模式上均有很大不同。

1.2 PBL教學(xué)方法的特點和基本過程

以學(xué)生為中心的PBL教學(xué)方法的特點和基本過程如下：

（1）教師提出一個待解決的問題，引導(dǎo)學(xué)生切入知識點；

（2）學(xué)生對待解決問題進行自主學(xué)習(xí)和研究；

（3）教師輔助學(xué)生，協(xié)同合作尋求解決問題的方法；

（4）教師引導(dǎo)學(xué)生以科學(xué)的思維方式，在解決問題的基礎(chǔ)上提升學(xué)生的綜合能力；

（5）學(xué)生對學(xué)習(xí)成果進行公開展示，對解決問題的過程進行總結(jié)。

1.3 PBL問題設(shè)計原則

PBL問題設(shè)計是該教學(xué)方法的重要一環(huán)。PBL問題的設(shè)計應(yīng)該基于工程需求，而不僅僅是獲取學(xué)科知識的需要。有效的PBL工程問題應(yīng)該基于以下幾個原則：

（1）問題真實的或者近似真實的；

（2）問題是構(gòu)建性的和整合性的；

（3）問題應(yīng)該具有適當?shù)膹?fù)雜性；

（4）問題能夠促進學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力；

（5）提倡開放式的問題設(shè)計以培養(yǎng)學(xué)生的批判思維和認知能力。

1.4 PBL易于線上、線下教學(xué)結(jié)合和轉(zhuǎn)換

從上述PBL基本過程可以看出，PBL方法非常適合課堂內(nèi)外結(jié)合，課上教師提出問題，老師提供參考資料，引導(dǎo)學(xué)生進行課下自主學(xué)習(xí)，學(xué)生自學(xué)解決問題，回到課堂進行總結(jié)展示，師生再次共同討論，鞏固提升學(xué)習(xí)成果。同時，PBL教學(xué)方法組織形式靈活，不拘泥于線下課堂，課堂環(huán)節(jié)在線上和線下均可進行，易于進行線上、線下教學(xué)的結(jié)合和轉(zhuǎn)換。

2 基于PBL教學(xué)模式的地震勘探課程

2.1 地震勘探課程簡介

地震勘探是一門研究地震波在地下介質(zhì)中激發(fā)和傳播規(guī)律的科學(xué)，用于查明地下構(gòu)造、沉積和巖石物理性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于油氣田、煤田和其它礦產(chǎn)以及工程基礎(chǔ)勘探等領(lǐng)域。該課程的前身是應(yīng)用地震學(xué)，課程設(shè)置的目的是使學(xué)生掌握地震勘探的基本原理，了解地震勘探的野外工作方法，掌握地球資料的數(shù)據(jù)處理方法，并學(xué)會用地震資料解釋地質(zhì)問題。

2.2 學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀調(diào)查

為了更好的掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，進行了問卷調(diào)研。在自主查閱專業(yè)資料、主動發(fā)現(xiàn)并提問、同學(xué)間討論交流、更感興趣的教學(xué)方法等方面進行了問卷調(diào)查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的“灌輸式”、“被動式”的單向輸出教學(xué)方法不利于學(xué)生思考能力和團隊合作能力的培養(yǎng)，學(xué)生分析問題解決問題的能力得不到有效鍛煉。在新教學(xué)方法選擇上，有一半以上的同學(xué)對PBL教學(xué)方式感興趣，希望進行嘗試。

2.3 地震勘探適合線上線下結(jié)合PBL教學(xué)

從PBL的教學(xué)過程來說，該方法是適合進行課上、課下以及線上、線下結(jié)合的。另一方面，從課程設(shè)置上，地震勘探課程也適合進行PBL教學(xué)，原因在于：

2.3.1 班額大小合適

PBL方法倡導(dǎo)教和學(xué)的過程分小組進行，學(xué)習(xí)小組是PBL自主學(xué)習(xí)、討論及答辯的基本單元。小組規(guī)模不易過大或過小，小組人數(shù)過多，容易出現(xiàn)有同學(xué)“出工不出力”的情況，反之小組人數(shù)過少，不利于開展分工合作和討論。中國地質(zhì)大學(xué)（北京）勘查專業(yè)本科生每年2個班，目前班額28左右，班額大小適合PBL分小組教學(xué)，每個班4個小組。

2.3.2 部分課程內(nèi)容已有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

雖然地震勘探課程內(nèi)容涉及面廣，專業(yè)內(nèi)容多，部分知識點難度大，但在學(xué)習(xí)該課程前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)完大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、彈性波動力學(xué)、數(shù)字信號分析以及地質(zhì)學(xué)等多門基礎(chǔ)課程，部分章節(jié)內(nèi)容已有較好的基礎(chǔ)，每章當中都有合適的內(nèi)容適合開展PBL教學(xué)。

2.3.3 豐富的線上資源可供學(xué)生使用

除實體教材之外，今年春季學(xué)期，地震勘探課程已在在線教學(xué)平臺進行了網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，相關(guān)文檔、多媒體及視頻資料已上傳，作為學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)素材，學(xué)生自學(xué)時可隨時上線學(xué)習(xí)使用。對于解決問題時需要的擴展素材，學(xué)生可以利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)圖書館豐富的線上資源，隨時查閱，不受時間和空間的限制。

2.4 PBL教學(xué)具體做法

2.4.1 精選PBL教學(xué)內(nèi)容

進行PBL教學(xué)嘗試之前，需對每章的授課內(nèi)容進行系統(tǒng)梳理，精選合適的PBL教學(xué)內(nèi)容，總體原則是內(nèi)容既不能太簡單，讓學(xué)生解決起來太容易，也不能過難，導(dǎo)致學(xué)生無法獨立學(xué)習(xí)完成，同時還不能與前后章節(jié)的內(nèi)容脫節(jié)，最好還能聯(lián)系實際，此外還要考慮PBL課堂討論所占課時和課程總課時的限制。綜合考慮上述各種因素的情況下，每章精選1-2項內(nèi)容進行PBL教學(xué)。

2.4.2 設(shè)計PBL問題

PBL問題是 PBL教學(xué)方法實施成功與否的關(guān)鍵。確定各章的PBL教學(xué)內(nèi)容之后，結(jié)合PBL問題設(shè)計原則，設(shè)計合理的PBL問題，問題難度既要適合學(xué)生自學(xué)，又要適合課堂討論，且要對課本知識有一定的覆蓋面。此外，設(shè)計問題時需要格外注意的是，問題只是一種載體，解決問題本身不是跟目的，通過使用解決問題的方法讓學(xué)生學(xué)會推理、解決問題的能力，并能夠培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作、溝通交流以及自學(xué)能力才是PBL教學(xué)法理念的核心。例如，設(shè)計的2個PBL問題分別是“實際中，影響地震波振幅大小的因素有哪些？”、“實際的反射地震記錄道形成的物理機制是什么？”

2.4.3 編寫教案及設(shè)計教學(xué)過程

教案是教學(xué)活動的“劇本”，其重要作用不言而喻。在精選PBL教學(xué)內(nèi)容并設(shè)計好合理的PBL問題之后，需要編寫詳細的PBL教案。相對于傳統(tǒng)教案，PBL教案的重點在于教學(xué)過程的設(shè)計和把控，圍繞PBL教學(xué)過程由前到后的五個環(huán)節(jié)，進行詳細的PBL教案編寫。教師在教學(xué)過程設(shè)計時要站在學(xué)生的角度看問題，對于內(nèi)容抽象或者理論性較強的知識點，最好設(shè)計引入的情景。此外，教學(xué)過程中還要注意授課內(nèi)容的系統(tǒng)性和連貫性。

2.4.4 討論并解決問題

對學(xué)生進行分組，課內(nèi)討論、課下學(xué)習(xí)、課堂答辯、組間互評等都以小組為單位。討論、解決問題的具體過程如下：首先，在一定情境背景下，教師提出待解決的問題，師生共同分析問題，此時教師引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)的思維方式和解決問題的途徑。例如，上述PBL問題1，提出問題的同時，提示同學(xué)們解決問題的方向是從地震波的激發(fā)、傳播和接收三個步驟的每個環(huán)節(jié)去考慮，有可能的影響因素是哪些。接下來，學(xué)生自主查閱資料和學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，回到課堂進行分組答辯，匯報學(xué)習(xí)成果。最后，師共同生討論解決問題，學(xué)生掌握相關(guān)知識點。

2.4.5 提升和反思

教師在PBL教學(xué)過程中的作用是引導(dǎo)和推動，在解決完具體問題基礎(chǔ)上，可以適當進行提升和引申。例如，上述PBL問題1，可進一步引導(dǎo)學(xué)生思考這些因素中哪些是干擾因素？哪些是真正與地下的地質(zhì)信息有關(guān)系的？干擾因素中哪些是可以克服的？哪些是可以校正的？進而引導(dǎo)學(xué)生思考提升地震記錄保真度的一些方式。學(xué)生循序漸進的掌握專業(yè)知識又鍛煉了思考能力。

2.4.6 綜合評價

在PBL教學(xué)體系下，可采用線上、線下結(jié)合的多種考核方式對學(xué)生進行綜合評價，包括但不僅限于線上小組答辯、組內(nèi)個人表現(xiàn)、線上提交PBL報告、組間互評、線下小組討論、線下課堂平時表現(xiàn)、線下期中和期末考試等方式，對教學(xué)活動進行全方位的立體考核。

3 結(jié)束語

在教育網(wǎng)絡(luò)化日益普及的背景下，高等教育課程探索線上、線下結(jié)合的教學(xué)方法勢在必行。線下、線上教學(xué)的主要差別之一在于教學(xué)的主體由老師變?yōu)榱藢W(xué)生、由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。PBL教學(xué)法易于進行線上線下教學(xué)以及課堂內(nèi)外教學(xué)的結(jié)合和轉(zhuǎn)換，在地震勘探課程中應(yīng)用PBL教學(xué)法將有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)能動性、積極性和團隊合作精神，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的綜合型新工科人才。