泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式的探究

常 鳴， 向蘭蘭， 蔡國軍， 劉 洋

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

0 引言

泥石流指的是由于大雨、暴風(fēng)雪或其他自然災(zāi)害，在山區(qū)或其他具有深谷和陡峭地形的地區(qū)攜帶大量沉積物和巖石的特殊洪流［1］。我國是受泥石流災(zāi)害威脅最嚴(yán)重的國家之一，為了使學(xué)生全面掌握泥石流災(zāi)害的特征屬性，開展泥石流教學(xué)十分必要。

泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括土力學(xué)、普通地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)分析原理、流體力學(xué)等多門專業(yè)課程，課程有許多復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)需要掌握［2-3］，同時(shí)學(xué)生還需要進(jìn)行野外實(shí)踐，因此泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)屬于將理論和實(shí)踐結(jié)為一體的綜合性教學(xué)體系。與課堂教學(xué)相比，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)教科書知識(shí)的直接反映和實(shí)際檢驗(yàn)，具備較強(qiáng)的觀察性、操作性和理論實(shí)踐融通性等特征［4-5］。“實(shí)驗(yàn)原理講解—理論知識(shí)詳解—教師現(xiàn)場演示—學(xué)生實(shí)戰(zhàn)操作”是現(xiàn)階段泥石流教學(xué)常用模式。機(jī)械的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和“聽課”式的教學(xué)方法使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中不能獨(dú)立地進(jìn)行思考和自我學(xué)習(xí)。所以，學(xué)校必須對(duì)傳統(tǒng)泥石流的教學(xué)方法加以探討和變革，以實(shí)現(xiàn)在課堂教學(xué)過程中訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手能力、分析能力和創(chuàng)新能力的目的。目前，任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法已經(jīng)在課程中獲得應(yīng)用，并被證明是提升課程水平的有效途徑［6-7］，部分教育工作者將科研成果轉(zhuǎn)變?yōu)楸究粕鷮?shí)踐項(xiàng)目加以探討，并獲得一些成果［8-9］。在對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的局限性的理解的基礎(chǔ)上，筆者提供了以科研思維和任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)相結(jié)合的綜合課堂設(shè)計(jì)，讓教育科研的輻射效果得到發(fā)揮，從而使泥石流實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量得到改善，并且使學(xué)生的分析、處理問題和實(shí)際操作能力得到增強(qiáng)，同時(shí)又能激發(fā)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)。

1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)型課堂的主要特征：以學(xué)生為主體，在教師的協(xié)助下，緊密地圍繞著一個(gè)共同的任務(wù)活動(dòng)中心，在強(qiáng)烈的問題激勵(lì)下，積極地使用學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行自主探索與協(xié)作，并在完成各種任務(wù)的過程中，形成一種學(xué)習(xí)和實(shí)踐的過程。學(xué)習(xí)者可以通過老師的指導(dǎo)參與課程方案的設(shè)計(jì)與教學(xué)方案的選用，此過程中能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極工作能動(dòng)性，激起學(xué)員對(duì)讀書的激情和濃厚興趣，進(jìn)而鍛煉了學(xué)習(xí)者自主思維能力、實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)造力，讓學(xué)生不再是單純的聽從者與復(fù)制者，能最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性［10］。圖1 所示為任務(wù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

圖1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)框圖

在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式下，泥石流教學(xué)分為理論教學(xué)過程和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。

在理論教學(xué)過程中，教師是教學(xué)主體，教師的教學(xué)活動(dòng)變成了“基礎(chǔ)講解—任務(wù)拆分—過程監(jiān)測—效果評(píng)估—討論指導(dǎo)”。教師盡可能詳細(xì)講解基礎(chǔ)知識(shí)，由于泥石流課程是以地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)開展多種專業(yè)交叉學(xué)習(xí)的學(xué)科，對(duì)于多項(xiàng)學(xué)科都有涉及，在講解知識(shí)的同時(shí)也要避免學(xué)生在“填鴨式”的教育模式下學(xué)習(xí)。

實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等。在教學(xué)中，以學(xué)生為中心，教師只起到指導(dǎo)的作用。學(xué)生作為主體，獨(dú)立操作整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，分析觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行歸納整理。教師要留給學(xué)生盡可能多的獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)空間，引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在符合實(shí)際情況的條件下按照嚴(yán)格的科學(xué)規(guī)范對(duì)學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督考核。教師需要把握整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的大致方向，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)歸納，幫助學(xué)生及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，學(xué)生能夠在過程中不斷進(jìn)步，掌握研究問題的方法。或?qū)W生之間相互討論、相互協(xié)助，通過小組討論，發(fā)現(xiàn)新問題并逐步培養(yǎng)解決問題的能力，真正達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生成為綜合性人才的目的。最后，學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題和問題的處理進(jìn)行總結(jié)，并編寫一份反映學(xué)生科學(xué)思想的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在此過程中，對(duì)學(xué)生的科學(xué)研究和工程思想的培養(yǎng)起到了促進(jìn)作用［11-13］。

2 泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

好的教學(xué)設(shè)計(jì)能夠讓一門課程順利地開展和實(shí)施，因此在基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)型泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)上要遵循一定設(shè)計(jì)原則，①以學(xué)生為教學(xué)核心，以學(xué)生發(fā)展作為教學(xué)的根本目的，在教學(xué)設(shè)計(jì)上要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，教學(xué)過程中要激起每個(gè)學(xué)生的關(guān)注，引導(dǎo)學(xué)生從問題中尋找問題，并對(duì)問題進(jìn)行分析，最終實(shí)現(xiàn)問題的解決。在課堂上，老師會(huì)組織同學(xué)們進(jìn)行各種教學(xué)活動(dòng)，使他們能夠互相幫助，互相學(xué)習(xí)，從而達(dá)到共同發(fā)展與提高。課堂結(jié)束后，老師把所學(xué)的教材整合到一起，讓同學(xué)們能夠及時(shí)地進(jìn)行復(fù)習(xí)，達(dá)到更好的教學(xué)效果，并養(yǎng)成良好的自學(xué)習(xí)慣。②即時(shí)評(píng)價(jià)與實(shí)時(shí)互動(dòng)，在以任務(wù)為導(dǎo)向的教學(xué)模式下，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行及時(shí)的評(píng)價(jià)與監(jiān)控，同時(shí)注意學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，避免學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中渾水摸魚、敷衍了事，隨機(jī)進(jìn)行隨堂知識(shí)測驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)測驗(yàn)結(jié)果［14］。

2.2 泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式設(shè)計(jì)

根據(jù)任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式設(shè)計(jì)原則，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)愛好以及學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)檢測，建立了基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)型泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)。按照任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式將泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)分為野外實(shí)驗(yàn)教學(xué)和室內(nèi)課堂教學(xué)兩部分。不同于其他課程，泥石流不但要在室內(nèi)開展必要的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，還要不定期地前往野外開展泥石流實(shí)驗(yàn)。

在野外實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，首先要和學(xué)生明確教學(xué)任務(wù)，告訴學(xué)生野外實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，再讓學(xué)生以小組為單位自主尋找泥石流。野外教學(xué)中，教師在一旁進(jìn)行適當(dāng)講解，在泥石流的形成過程、運(yùn)動(dòng)機(jī)制、預(yù)警機(jī)理和防治工程等方面都讓學(xué)生教師積極思索，爭取學(xué)生以興趣為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生對(duì)問題的探索精神，同時(shí)適時(shí)提出問題評(píng)測監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

在進(jìn)行室內(nèi)理論教學(xué)時(shí)，教師可以利用板書、多媒體、信息化教學(xué)平臺(tái)等多種教學(xué)手段，講解基礎(chǔ)知識(shí)，安排學(xué)習(xí)任務(wù)。對(duì)課前、課上、課后3 個(gè)階段的教學(xué)活動(dòng)任務(wù)進(jìn)行策劃，使得教學(xué)內(nèi)容得到全面覆蓋。根據(jù)野外實(shí)習(xí)的內(nèi)容，讓學(xué)生總結(jié)野外實(shí)習(xí)遇到的問題，提出自己的見解，并在上課前準(zhǔn)備提問。課堂上，羅列出學(xué)生在野外實(shí)習(xí)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題，同時(shí)組織學(xué)生積極討論。課后教師要按照實(shí)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)思考題，并將相應(yīng)的教學(xué)資源推送給學(xué)生，讓學(xué)生按時(shí)限提交，由老師負(fù)責(zé)評(píng)分，并給出答案。根據(jù)學(xué)生的評(píng)估和回饋，從課堂的參與程度、預(yù)習(xí)和溫習(xí)狀態(tài)、課堂測試成績和課后作業(yè)的完成來更新和改進(jìn)課堂教學(xué)。

3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)的泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用案例

泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程作為一門包含基礎(chǔ)地質(zhì)、自然地理、人文地理、遙感地質(zhì)等理論的復(fù)雜研究課程，具有實(shí)踐性和設(shè)計(jì)性課程的特點(diǎn)，它的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)泥石流的相關(guān)知識(shí)，將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于泥石流防災(zāi)減災(zāi)的實(shí)際問題中，根據(jù)不同泥石流的不同特性設(shè)計(jì)泥石流防治方案，最終達(dá)到泥石流防災(zāi)減災(zāi)的目的。開設(shè)泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的野外實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力具有重要的意義。為此，以此門課程中泥石流的剖面測量為例，來介紹基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)型泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體實(shí)踐過程。

3.1 案例實(shí)踐過程

（1）室內(nèi)理論教學(xué)。首先教師讓學(xué)生預(yù)習(xí)泥石流剖面測量課程，在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程中安排學(xué)習(xí)任務(wù)并提出需要討論的問題，讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)任務(wù)，同時(shí)在思考問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力。以問題為動(dòng)力，在課堂之前，老師會(huì)依據(jù)學(xué)生的反饋，將學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行歸類和整理，為后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)做針對(duì)性的教學(xué)方案。課堂上教師講解基礎(chǔ)知識(shí)，采取循序漸進(jìn)式的方式，講解課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，同時(shí)介紹野外實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程應(yīng)當(dāng)注意的問題，保證學(xué)生安全規(guī)范地完成野外實(shí)驗(yàn)。之后要求學(xué)生以小組為單位開展自由討論，在討論的過程中發(fā)表自己的見解，教師在一旁傾聽指點(diǎn)，并適時(shí)提出問題檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。通過室內(nèi)理論教學(xué)階段，教師從學(xué)習(xí)小組反饋的學(xué)習(xí)情況中可以發(fā)現(xiàn)泥石流參數(shù)測定為本次課程的難點(diǎn)，不少學(xué)生表示沒有見過泥石流，不明白稀性泥石流和黏性泥石流的具體差異，參數(shù)的取值是怎么規(guī)定的。因此，教師在此處應(yīng)當(dāng)單獨(dú)拿出來講解分析，通過素描圖展示、視頻播放等形式向?qū)W生介紹。

（2）室外實(shí)踐教學(xué)。室內(nèi)理論教學(xué)結(jié)束后，教師帶領(lǐng)同學(xué)前往野外開展泥石流室外實(shí)踐教學(xué)，所以學(xué)生分成若干小組，在保證安全的前提下，對(duì)泥石流的基本參數(shù)進(jìn)行測量，教師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況的觀察以及學(xué)生的自行反饋結(jié)果，就其中的重難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的講解。教師在野外進(jìn)行隨堂測試考察，檢驗(yàn)學(xué)生測定泥石流參數(shù)的準(zhǔn)確程度，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)分，并對(duì)學(xué)生的成績進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大部分同學(xué)已經(jīng)熟練掌握泥石流參數(shù)的測定方法，并且學(xué)會(huì)拉泥石流剖面。針對(duì)少部分操作不熟練的學(xué)生，可以與操作熟練的學(xué)生進(jìn)行配合，通過互相幫助完成實(shí)驗(yàn)操作。最后，各小組展示繪制的泥石流剖面圖，其他學(xué)生在課堂上發(fā)表對(duì)作品的見解，對(duì)優(yōu)秀作品指出問題、發(fā)現(xiàn)不足；在優(yōu)秀作品呈現(xiàn)完畢后，由制作團(tuán)隊(duì)對(duì)問題加以梳理，并統(tǒng)一作答；然后由教師通過現(xiàn)場評(píng)價(jià)，對(duì)各組的表現(xiàn)狀況作出了肯定，并要求各組教師于課后對(duì)繪制的教學(xué)泥石流成果剖面圖中出現(xiàn)的問題作出了修正。

（3）教學(xué)后拓展反思。拓展反思則包括教師對(duì)教學(xué)模式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、學(xué)員協(xié)同合作中的實(shí)際能力、教師協(xié)作溝通情況等的自身評(píng)價(jià)和學(xué)校間的共同評(píng)價(jià)，以及教師從知識(shí)、技術(shù)能力和思想政治等多方位對(duì)學(xué)生完成學(xué)習(xí)狀況的綜合考察；老師則通過學(xué)員的個(gè)人評(píng)價(jià)情況，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況作出了準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，從而有針對(duì)性地評(píng)價(jià)學(xué)生的教學(xué)作業(yè)，使學(xué)生能夠在批評(píng)、自我批評(píng)以及教師評(píng)價(jià)的過程中不斷地深入學(xué)習(xí)［15］。

3.2 案例應(yīng)用效果

在任務(wù)驅(qū)動(dòng)型泥石流實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程結(jié)束后，教師對(duì)35 名參加課程學(xué)習(xí)的學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，有29 位同學(xué)參與調(diào)查并填寫問卷。根據(jù)學(xué)生問卷反饋的結(jié)論，絕大部分同學(xué)認(rèn)為他們可以通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)型泥石流課程更加深入地認(rèn)識(shí)到泥石流，同時(shí)學(xué)生們也覺得此模式更有助于拉近他們和教師之間的交流，使之變得更加有效；而調(diào)查也顯示任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式的泥石流實(shí)踐教學(xué)更符合他們的學(xué)習(xí)方式，對(duì)于調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)他們的動(dòng)手技能也起到了一定的促進(jìn)作用。地質(zhì)工程專業(yè)2019 屆學(xué)生根據(jù)此種模式下的泥石流教學(xué)中的應(yīng)用表明：學(xué)生可以通過課前發(fā)布的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提前預(yù)習(xí)，以此提高教學(xué)效率；課堂上的任務(wù)完成課程目標(biāo)訓(xùn)練了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的基本技能。部分優(yōu)秀學(xué)生組隊(duì)參加學(xué)校組織的科技立項(xiàng)，參賽同學(xué)運(yùn)用在課程學(xué)到的知識(shí)技能，順利完成科研立項(xiàng)，并取得校優(yōu)秀獎(jiǎng)。

4 結(jié)語

為提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)泥石流實(shí)驗(yàn)課程的積極性，以培養(yǎng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)泥石流防災(zāi)減災(zāi)人才的需要為核心，提出了基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的泥石流實(shí)驗(yàn)課程。重點(diǎn)闡述了任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)在泥石流課程中特點(diǎn)，從室內(nèi)理論教學(xué)、野外實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)后拓展反思3 個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā)，理論教學(xué)以教師為主體，實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)生為主導(dǎo)的理念，目的在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并以擴(kuò)展思考的方式進(jìn)行學(xué)生的評(píng)估，學(xué)生在批評(píng)與自我批評(píng)中不斷成長。