泥石流實驗教學任務驅動模式的探究

常 鳴， 向蘭蘭， 蔡國軍， 劉 洋

（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

泥石流指的是由于大雨、暴風雪或其他自然災害，在山區或其他具有深谷和陡峭地形的地區攜帶大量沉積物和巖石的特殊洪流［1］。我國是受泥石流災害威脅最嚴重的國家之一，為了使學生全面掌握泥石流災害的特征屬性，開展泥石流教學十分必要。

泥石流實驗教學包括土力學、普通地質學、工程地質分析原理、流體力學等多門專業課程，課程有許多復雜的知識點需要掌握［2-3］，同時學生還需要進行野外實踐，因此泥石流實驗教學屬于將理論和實踐結為一體的綜合性教學體系。與課堂教學相比，實驗教學是對教科書知識的直接反映和實際檢驗，具備較強的觀察性、操作性和理論實踐融通性等特征［4-5］。“實驗原理講解—理論知識詳解—教師現場演示—學生實戰操作”是現階段泥石流教學常用模式。機械的實驗教學方法和“聽課”式的教學方法使學生在自主學習中不能獨立地進行思考和自我學習。所以，學校必須對傳統泥石流的教學方法加以探討和變革，以實現在課堂教學過程中訓練學生動手能力、分析能力和創新能力的目的。目前，任務驅動教學法已經在課程中獲得應用，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變為本科生實踐項目加以探討，并獲得一些成果［8-9］。在對傳統教學的局限性的理解的基礎上，筆者提供了以科研思維和任務驅動教學相結合的綜合課堂設計，讓教育科研的輻射效果得到發揮，從而使泥石流實驗的教學質量得到改善，并且使學生的分析、處理問題和實際操作能力得到增強，同時又能激發學生的科學創新意識。

1 任務驅動型教學

任務驅動型課堂的主要特征：以學生為主體，在教師的協助下，緊密地圍繞著一個共同的任務活動中心，在強烈的問題激勵下，積極地使用學習資源，進行自主探索與協作，并在完成各種任務的過程中，形成一種學習和實踐的過程。學習者可以通過老師的指導參與課程方案的設計與教學方案的選用，此過程中能夠充分調動學生的積極工作能動性，激起學員對讀書的激情和濃厚興趣，進而鍛煉了學習者自主思維能力、實際動手能力和創造力，讓學生不再是單純的聽從者與復制者，能最大限度地發揮學生的主觀能動性［10］。圖1 所示為任務驅動的實驗教學模式。

圖1 任務驅動實驗教學環節框圖

在任務驅動教學模式下，泥石流教學分為理論教學過程和實驗教學過程。

在理論教學過程中，教師是教學主體，教師的教學活動變成了“基礎講解—任務拆分—過程監測—效果評估—討論指導”。教師盡可能詳細講解基礎知識，由于泥石流課程是以地質學為基礎開展多種專業交叉學習的學科，對于多項學科都有涉及，在講解知識的同時也要避免學生在“填鴨式”的教育模式下學習。

實驗課的教學內容包括實驗任務、實驗操作、實驗注意事項等。在教學中，以學生為中心，教師只起到指導的作用。學生作為主體，獨立操作整個實驗過程，分析觀察實驗現象，記錄實驗數據資料并對實驗現象進行歸納整理。教師要留給學生盡可能多的獨立思考和自主學習空間，引導學生自己設計實驗，在符合實際情況的條件下按照嚴格的科學規范對學生進行監督考核。教師需要把握整個實驗過程的大致方向，引導學生對實驗數據進行總結歸納，幫助學生及時總結經驗和教訓，學生能夠在過程中不斷進步，掌握研究問題的方法。或學生之間相互討論、相互協助，通過小組討論，發現新問題并逐步培養解決問題的能力，真正達到培養學生成為綜合性人才的目的。最后，學生通過對實驗設計、實驗過程中遇到的問題和問題的處理進行總結，并編寫一份反映學生科學思想的實驗報告。在此過程中，對學生的科學研究和工程思想的培養起到了促進作用［11-13］。

2 泥石流實驗教學模式設計

2.1 設計原則

好的教學設計能夠讓一門課程順利地開展和實施，因此在基于任務驅動型泥石流實驗教學模式的設計上要遵循一定設計原則，①以學生為教學核心，以學生發展作為教學的根本目的，在教學設計上要充分調動學生的積極性，教學過程中要激起每個學生的關注，引導學生從問題中尋找問題，并對問題進行分析，最終實現問題的解決。在課堂上，老師會組織同學們進行各種教學活動，使他們能夠互相幫助，互相學習，從而達到共同發展與提高。課堂結束后，老師把所學的教材整合到一起，讓同學們能夠及時地進行復習，達到更好的教學效果，并養成良好的自學習慣。②即時評價與實時互動，在以任務為導向的教學模式下，教師要對學生進行及時的評價與監控，同時注意學生的學習情況，避免學生在自主學習中渾水摸魚、敷衍了事，隨機進行隨堂知識測驗，統計測驗結果［14］。

2.2 泥石流實驗教學模式設計

根據任務驅動型教學模式設計原則，結合學生的學習情況、學習愛好以及學習評價檢測，建立了基于任務驅動型泥石流實驗教學設計。按照任務驅動型教學模式將泥石流實驗教學分為野外實驗教學和室內課堂教學兩部分。不同于其他課程，泥石流不但要在室內開展必要的理論知識學習，還要不定期地前往野外開展泥石流實驗。

在野外實驗教學前，首先要和學生明確教學任務，告訴學生野外實驗教學任務，再讓學生以小組為單位自主尋找泥石流。野外教學中，教師在一旁進行適當講解，在泥石流的形成過程、運動機制、預警機理和防治工程等方面都讓學生教師積極思索，爭取學生以興趣為導向，激發學生對問題的探索精神，同時適時提出問題評測監督學生學習情況。

在進行室內理論教學時，教師可以利用板書、多媒體、信息化教學平臺等多種教學手段，講解基礎知識，安排學習任務。對課前、課上、課后3 個階段的教學活動任務進行策劃，使得教學內容得到全面覆蓋。根據野外實習的內容，讓學生總結野外實習遇到的問題，提出自己的見解，并在上課前準備提問。課堂上，羅列出學生在野外實習時發現的問題，同時組織學生積極討論。課后教師要按照實習內容設計思考題，并將相應的教學資源推送給學生，讓學生按時限提交，由老師負責評分，并給出答案。根據學生的評估和回饋，從課堂的參與程度、預習和溫習狀態、課堂測試成績和課后作業的完成來更新和改進課堂教學。

3 任務驅動的泥石流實驗教學的應用案例

泥石流實驗教學課程作為一門包含基礎地質、自然地理、人文地理、遙感地質等理論的復雜研究課程，具有實踐性和設計性課程的特點，它的教學目標是培養學生學習泥石流的相關知識，將學到的知識應用于泥石流防災減災的實際問題中，根據不同泥石流的不同特性設計泥石流防治方案，最終達到泥石流防災減災的目的。開設泥石流實驗教學課程，對培養學生的野外實踐能力以及創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，來介紹基于任務驅動型泥石流實驗教學的具體實踐過程。

3.1 案例實踐過程

（1）室內理論教學。首先教師讓學生預習泥石流剖面測量課程，在學生自主學習的過程中安排學習任務并提出需要討論的問題，讓學生了解學習任務，同時在思考問題的過程中培養學生發現問題的能力。以問題為動力，在課堂之前，老師會依據學生的反饋，將學生的學習狀況進行歸類和整理，為后續的教學活動做針對性的教學方案。課堂上教師講解基礎知識，采取循序漸進式的方式，講解課程中的重點、難點，同時介紹野外實驗教學過程應當注意的問題，保證學生安全規范地完成野外實驗。之后要求學生以小組為單位開展自由討論，在討論的過程中發表自己的見解，教師在一旁傾聽指點，并適時提出問題檢測學生的學習情況。通過室內理論教學階段，教師從學習小組反饋的學習情況中可以發現泥石流參數測定為本次課程的難點，不少學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，參數的取值是怎么規定的。因此，教師在此處應當單獨拿出來講解分析，通過素描圖展示、視頻播放等形式向學生介紹。

（2）室外實踐教學。室內理論教學結束后，教師帶領同學前往野外開展泥石流室外實踐教學，所以學生分成若干小組，在保證安全的前提下，對泥石流的基本參數進行測量，教師根據學生實驗情況的觀察以及學生的自行反饋結果，就其中的重難點進行詳細的講解。教師在野外進行隨堂測試考察，檢驗學生測定泥石流參數的準確程度，對學生進行實時評分，并對學生的成績進行統計分析。檢測結果發現，大部分同學已經熟練掌握泥石流參數的測定方法，并且學會拉泥石流剖面。針對少部分操作不熟練的學生，可以與操作熟練的學生進行配合，通過互相幫助完成實驗操作。最后，各小組展示繪制的泥石流剖面圖，其他學生在課堂上發表對作品的見解，對優秀作品指出問題、發現不足；在優秀作品呈現完畢后，由制作團隊對問題加以梳理，并統一作答；然后由教師通過現場評價，對各組的表現狀況作出了肯定，并要求各組教師于課后對繪制的教學泥石流成果剖面圖中出現的問題作出了修正。

（3）教學后拓展反思。拓展反思則包括教師對教學模式結構的設計、學員協同合作中的實際能力、教師協作溝通情況等的自身評價和學校間的共同評價，以及教師從知識、技術能力和思想政治等多方位對學生完成學習狀況的綜合考察；老師則通過學員的個人評價情況，對學生的學習狀況作出了準確認識，從而有針對性地評價學生的教學作業，使學生能夠在批評、自我批評以及教師評價的過程中不斷地深入學習［15］。

3.2 案例應用效果

在任務驅動型泥石流實驗教學課程結束后，教師對35 名參加課程學習的學生進行問卷調查，有29 位同學參與調查并填寫問卷。根據學生問卷反饋的結論，絕大部分同學認為他們可以通過任務驅動型泥石流課程更加深入地認識到泥石流，同時學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；而調查也顯示任務驅動模式的泥石流實踐教學更符合他們的學習方式，對于調動他們的學習興趣、培養他們的動手技能也起到了一定的促進作用。地質工程專業2019 屆學生根據此種模式下的泥石流教學中的應用表明：學生可以通過課前發布的知識點進行提前預習，以此提高教學效率；課堂上的任務完成課程目標訓練了學生發現問題、分析問題和解決問題的基本技能。部分優秀學生組隊參加學校組織的科技立項，參賽同學運用在課程學到的知識技能，順利完成科研立項，并取得校優秀獎。

4 結語

為提高學生參與學習泥石流實驗課程的積極性，以培養當今社會對泥石流防災減災人才的需要為核心，提出了基于任務驅動的泥石流實驗課程。重點闡述了任務驅動型教學在泥石流課程中特點，從室內理論教學、野外實驗教學、教學后拓展反思3 個環節出發，理論教學以教師為主體，實驗教學以學生為主導的理念，目的在于激發學生的學習興趣，并以擴展思考的方式進行學生的評估，學生在批評與自我批評中不斷成長。