PBL教學法在礦床學課程教學中的應用

摘要“礦床學”課程是地質學、地球化學、地球物理學和資源勘查學等專業的核心課程，其教學質量是國家地礦領域高級專業人才培養的重要保障。針對該課程知識面廣泛，內容抽象，學生學習興趣不高的現狀，筆者在教學過程中有針對性地嘗試了問題教學法（PBL），調動了學生學習的積極性，取得了良好的教學效果。

關鍵詞 礦床學 問題教學法 教學質量 教學方法

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.25.048

Exploratory Use of Problem-based Learning Mode in the“Mineral Deposit Geology”Course

CAO Yi

（China Universityof Geosciences（Beijing）， School ofthe EarthSciences and Resources， Beijing100083）

AbstractThe course "Mineral deposit geology" is the key course for students majoring in geology， geochemistry， geophysics and resource exploration engineering， and its teaching quality is an important guarantee for the training of senior professionals in the field of geology and mining. In view of the wide range of knowledge， abstract content and low student interest in the course， the author selectively used the problem-based learning method（PBL）in the teaching process， which increased students’ interest in learning， and achieved a good teaching effect.

Keywordsmineral deposit geology； problem-based learning mode； quality of teaching； teaching method

大學教育承擔著為國家培養高級專門人才的重要任務，而大學課程的教學質量是保障大學教育成敗的根本，也是保障國家高級專門人才培養質量的關鍵。[1]“礦床學”課程是高等院校針對地質學、地球化學、地球物理學和資源勘查學等相關地學專業開設的一門專業核心課程，[2]重點講授礦床學的基本理論和工作方法以及礦床在地殼中的賦存特點、形成條件、形成機制和時空分布規律等知識，其教學質量直接關系著我國地礦領域高級專業人才的培養質量。[2]然而，“礦床學”課程綜合性較強，知識面廣泛，知識點繁雜，教學課時卻有限。[3]因此，為了能在有限的課時內將大量的知識講授給學生，目前多數高校在“礦床學”課程教學過程中采用以教師講解為主，互動為輔的教學方式，以講得細致、講得全面為目標。[4]在這種以教師為主的教學方式下，學生參與度不足、缺乏主觀能動性，同時學生也很難在有限的時間內完全理解和掌握課程知識，從而出現學習激情不足，興趣下降等現象，造成教學質量不佳。因此，為了改善“礦床學”課程的教學現狀，保障我國地礦領域高級專業人才的培養質量，近年來地礦類高校不斷加強該課程的教學改革。

從大學知識傳授的過程來看，“教”與“學”的作用在教學過程中是不斷變化和發展的，是一個從教師的“教”逐步向學生的“學”來轉變，其目的是最終達到學生能完全擺脫教師的“教”，具備獨立“學”的能力。因此，在大學教學過程中，應加強學生自主學習能力的培養。而加強學生參與度，發揮學生主觀能動性，是增強學生自主學習能力和提高教學質量的有效途徑。正因如此，目前各高校教學改革方向多是將傳統“以教師講授為主”的教學方式向“以學生學習為主”的教學方式轉移，[5，6]從而達到增強學生的參與度和積極性的目的。

問題教學法（Problem-based Learning，簡稱PBL教學法）是一種教師引導下的以學生學習為中心的教學方式，強調學生學習的主體地位，重視學生能力的培養，[7]符合當前教學改革的方向，是當前國內外大學調動學生學習積極性、主動性和創造性的一種重要手段。基于以上考慮，筆者在“礦床學”課程的教學過程中有針對性地嘗試了問題教學法的應用，取得了良好的教學效果。

1問題教學法（PBL）概述

問題教學法（Problem-basedlearning，PBL）是由美國實用主義教育家杜威在1896年提出并開始實施的一種教學方法，[7]近些年來受到國內外高校廣泛重視和普遍應用。該教學法的實施過程包括“提出問題—建立假設—收集資料—論證假設—總結”五個階段，[8]強調將知識點設置在有意義的問題情境中，讓學生在解決問題的過程中學習并掌握隱含于問題背后的知識，形成發現問題和解決問題的技能和自主學習的能力。[8]與傳統教學方法相比，問題教學法把學習的主動權交給了學生，增加了學生的參與度，可以最大限度地調動學生探索問題的欲望，提升主動發現問題、分析問題和解決問題的能力。

2問題教學法（PBL）的實施

本次工作以中國地質大學（北京）地質學和資源工程兩個專業“礦床學”課程為對象，開展了問題教學法在“礦床學”課程教學過程中的運用研究。

2.1實施思路

實施內容的選擇：授課教師應對“礦床學”課程內容進行系統梳理，重點對于“礦床學”課程中理論性較強、概念及專業名詞多、內容抽象、學習過程感到枯燥的章節（如礦床學的基本概念和基本理論、熱液礦床概論等章節）開展問題教學法教學。而對于實踐性較強、內容條理清晰、容易理解的章節仍采用傳統教學法進行教學。

實施步驟及方法：第一步，教師先向學生介紹本節課程的基本情況，包括學習內容、學習形式、學習目標、學習的重點和難點等內容。然后組織學生按照5～6人成立學習小組，確定小組長。第二步，教師根據教學內容，提出2～3個相關問題。所提問題要求滿足（1）盡可能包含本節課程的核心內容；（2）難易程度要符合學生的實際學習和認知水平；（3）要結合實際，有趣味性，能夠激起學生的探索興趣。第三步，以學習小組為單位開展自主學習。在該階段教師應引導學生對問題進行分析，并初步構建解決途徑和學習計劃。然后，學生按照學習計劃，學習教材、查閱資料、梳理知識、總結答案。第四步，學習小組內部討論，優化解決方案。然后開展班級展示，以學習小組為單位，選派代表向全班同學展示其構建的問題解決方案。然后由教師和其他同學對方案提出質疑，并開展討論。第五步，教師引導學生優化解決方案，并對重點知識進行梳理和講解。

2.2應用案例

以熱液礦床概論一章中熱液礦床的圍巖蝕變及分帶一節為例。該部分內容抽象、知識點繁雜，學生學習過程中常感到枯燥，難以記憶，適合開展問題教學法。在教學過程中，首先由教師向學生講解圍巖蝕變和分帶的概念，指出圍巖蝕變是指礦體周圍的巖石在汽水熱液的作用下，發生的一系列舊礦物被新的更穩定的礦物所代替的交代作用，而蝕變分帶是指在礦床、礦體范圍內，礦物成分、化學成分、礦石結構構造在空間上的變化規律。讓學生具備后期學習所需的知識儲備。然后，教師向學生講解圍巖蝕變和分帶的研究意義，重點強調圍巖蝕變和分帶是厘定礦床成因的重要依據和勘查找礦的重要標志，從而增強學生學習的興趣。隨后，我們針對該節課程內容向學生提出以下問題：（1）溫度和酸堿度是影響圍巖蝕變的兩個重要因素，那么如果以溫度和酸堿度為坐標軸，在不同位置會出現什么類型的圍巖蝕變？（2）已知某礦床為巖漿熱液成因，其成礦巖體為氧化性巖體，圍巖為富含有機質的灰巖地層，那么從巖體到外圍地層會出現什么樣的蝕變分帶？針對第一個問題，教師引導學生學習常見圍巖蝕變類型的基本概念、礦物組成和形成條件等知識，并根據溫度（高溫、中溫和低溫蝕變）和酸堿度（堿性、中性和酸性蝕變）對所學的圍巖蝕變類型進行分類，完成以溫度和酸堿度為坐標軸的圍巖蝕變圖解。這一學習過程目的在于培養學生的自學能力和解決問題能力。針對第二個問題，教師引導學生思考在該體系下哪些因素（巖石成分、氧逸度和溫度等）控制著圍巖蝕變，并引導學生按照巖石成分和氧逸度對圍巖蝕變進行分類。隨后提醒學生（1）巖漿巖中富硅鋁、而地層中富鈣，蝕變過程中會形成含鈣鋁的硅酸鹽礦物（如石榴子石、輝石等），組成相應的蝕變（如矽卡巖化蝕變）；（2）巖體相對氧化，而地層相對還原，從巖體到地層方向，蝕變圍巖的氧化性會降低，那么會出現怎樣的蝕變分帶（例如由富含Fe3+的礦物向含Fe2+的礦物轉變）；（3）巖體溫度較高，而地層溫度較低，那么受溫度影響又會出現怎樣的蝕變分帶？最后，引導學生進行總結，繪制出完整的蝕變分帶圖。這一過程在于培養學生綜合分析能力。完成自學和學習小組討論后，選派一名同學向全班同學展示圍巖蝕變分類圖和圍巖蝕變分帶圖，并依據這兩張圖講解圍巖蝕變和分帶。這一過程在于培養學生的綜合素質，特別是邏輯表達能力。最后，由教師進行總結，梳理講解知識點，強化認識。

再以接觸交代礦床一章中成礦作用一節為例。該部分內容抽象、知識點容易混亂，難以記憶，適合開展問題教學法。在教學過程中，首先由教師向學生講解接觸交代礦床成礦作用的類型及基本概念，讓學生了解接觸交代礦床成礦作用包含兩類：接觸滲濾交代作用和接觸擴散交代作用。其中，接觸滲濾交代作用是指由中酸性侵入體分泌出來的含礦氣水溶液沿著接觸帶的裂隙系統滲濾，并與周圍的巖石發生交代的成礦作用方式；接觸擴散交代作用是指發生在兩種不同物理化學性質的巖石接觸帶，在上升溶液的影響下，使原來兩種巖石中的組分通過粒間溶液在橫切接觸面的方向上發生相向的擴散交代的成礦作用方式。隨后，我們針對該節課程內容向學生提出以下問題：（1）如果以接觸滲濾交代作用為主，將形成怎么樣的蝕變分帶特征？（2）如果以接觸擴散交代作用為主，又將形成怎么樣的蝕變分帶特征？針對第一個問題，教師引導學生學習影響接觸滲濾交代作用的主要因素，如溫度、壓力等；再引導學生復習圍巖蝕變相關內容。然后，提醒學生滲濾交代作用主要是流體沿構造裂隙運移過程與圍巖發生交代，所以在思考其圍巖蝕變分帶時，要明確斷裂帶是蝕變的中心，蝕變作用最強，向外依次減弱。針對第二個問題，教師同樣先引導學生學習影響接觸擴散交代作用的主要因素，同時引導學生思考兩類交代作用主要影響因素的異同，并在此基礎上，參照接觸滲濾交代作用分析接觸擴散交代作用形成的蝕變分帶特征。在學生學習過程中，教師要提醒學生接觸擴散交代作用主要受濃度梯度影響，所以其蝕變分帶應從高濃度區向低濃度區逐漸變化。最后，教師引導學生繪制兩種交代作用下的蝕變分帶模式示意圖。完成自學和學習小組討論后，選派一名同學向全班同學展示兩種交代作用下的蝕變分帶模式示意圖，并依據這兩張圖講解其繪制的依據。最后，由教師進行總結，梳理講解知識點，強化認識。

3實施效果

與傳統教學模式教學效果對比發現，實施問題教學法后，“礦床學”課程的教學質量明顯提高，具體體現在以下方面。（1）學生學習成績顯著提高。通過課間考試和期末考試（均為閉卷考試）成績發現，實施問題教學法后，“礦床學”課程的成績較往年有顯著提高，特別是優秀率明顯增加。通過試卷分析發現，凡是與采用問題教學法授課的教學內容有關的試題，學生的回答普遍偏好，正確率明顯高于其他試題。（2）學生參與課堂教學的積極性明顯提高。實施問題教學法后，學生上課期間睡覺和玩手機等現象基本消失，同時發現絕大多數同學都能夠積極參與到教材學習，資料查閱和問題討論等環節中。（3）自主學習能力得到提升。以往教學過程中，學生對課堂的依賴較大，學習內容以教材和教師講稿為主，但實施問題教學法后，發現學生會針對問題去查閱相關文獻，回答問題時所涉及的知識范圍明顯大于教材和教師講稿。另外，課間和課后學生提問次數也明顯增高。

4結論

從“以教師講授為主”向“以學生學習為主”的教學方式的轉變是目前高等院校教學改革的一個重要方向。在這種背景下，本文針對“礦床學”課程內容比較抽象，學生學習積極性不高等現狀，在教學過程中有針對性地運用了問題教學法。結果發現，將問題教學法應用于“礦床學”課程教學中，學生的學習興趣明顯高漲，學習成績顯著提高，同時發現問題和解決問題的能力以及合作能力和創新能力也得到了提升。由此可見，運用問題教學法開展教學工作是提高“礦床學”等地學類專業課程教學質量的一種有效的選擇。

基金項目：中國地質大學（北京）2021年度研究生教材教改建設項目“資源與環境專業學位碩士研究生職業能力培養機制探索”（編號：2021YJSJG-11）

參考文獻

[1]譚強，蒙嶺梅.大學教學方法簡述及選用原則[J].高教研究：西南科技大學，2003（3）.

[2]翟裕生，姚書振，蔡克勤編.礦床學[M].北京：地質出版社，2012.

[3]曹毅.比較教學法在礦床學教學中的應用[J].大學教育，2014（8）.

[4]柴維斯.問題式教學法與自學能力的培養[J].中國高教研究，2001（8）.

[5]王院喜.“問題式”專題教學法在“原理”課教學中的運用[J].教育觀察，2020（41）.

[6]李樹香，甘萍，田野.問題導向教學法與傳統教學法的比較研究[J].中國高等醫學教育，2008（3）.

[7]Hmelo CE， FerrariM. TheProblem-based learning tutorial： Cultivation higher order thinking skills[J].Journal for the Education of the Gifted，1997（4）.

[8]Mcgrath C， Comfort MB， Luo Y， Samaranayake L， Clark C. Application of an interactive computer program to manage a problem-based dental curriculum[J].Journal of Dental Education，2006（4）.