地物类课程的教学改革实践

武晔+刘佳琦+石砚斌

摘要：针对《地球物理基础》和《工程与环境物探》课程教学中普遍存在的问题，结合课程特点和学生学习现状，對课程进行了相应的教学改革，主要体现在优化理论教学内容、增加教学手段、改革考核评价和加强师资队伍建设等方面，尤其在分组教学形式上开展了较为系统的应用。实践证明，教学改革可明显提高课堂教学效率、提升学生综合能力和提高教师的教科研能力。

关键词：地球物理基础；教学改革；教学组织形式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）05-0102-03

一、引言

《地球物理基础》和《工程与环境物探》课程都具有理论性、实践性较强的特点，而且课程是为非地球物理学专业本科生开设的专业选修课程。课程都是在学生学完高等数学、线性代数等课程之后，为后续拓展知识能力范围而开设的专业选修课程。课程的理论教学内容要求具备较高的数理基础、一定的编写程序能力和信号处理基础，传统的教学模式下，由于学生厌烦数学推导，因此在学习这类课的时候普遍对理论理解不够深刻，产生畏难情绪，而且课程理论内容安排多，实践内容比例还不到课程课时的30%，导致多数学生在应付考试后不知如何应用各种方法。如何让学生理解和掌握课程内容、了解地物方法的应用并发现其中存在问题，提高学生的分析解决实际问题能力，实现专业培养目标，是教学所要解决的关键问题。为达到这一目的，我们从课堂教学内容和教学方法入手，在内容体系安排和教学方式等方面进行了一定的探索和研究。

二、考虑学生因素，制定合理的教学目标

在充分分析专业人才培养目标的前提下，考虑课程的理论性和实践性都较强的特点，结合学生的智力活动和学习精力的差别因素，首先制定合格培养条件下班级的统一教学目标，然后将统一教学目标细分为三个层次，第一和第二层次的教学目标要求在课程结束后，所有学生必须达到，而对于没有完成第三层次教学目标的个别或少数学生，可以在教务实践平台上自愿选择后续设置的开放课程来继续完成；其次，明确统一教学目标应涵盖的教学认知方面的内容及难度系数、教学实践基本技能训练指标和科研素质训练指标。

三、优化整合教学内容

教学内容分成三大知识模块，分别为：

1.理论内容模块，通过教师提供学习资源，引导学生主动学习。而课堂成为学生展示、师生互动、生生互动的舞台。为了让理论专题内容变得不再枯燥，教师需要精心设计课前预习资料。在教学实践中，通常授课基于建构主义思想，先讲知识原理，再讲方法应用，如果课上教学组织稍有疏忽，容易造成被动学习，也就是学生的学习不是带着问题思考，而是被动地接受，我们通过把方法在实际工作中的应用放在教学的第一个环节，作为情境导入，然后提出“方法的原理是什么？”的问题，带着问题教与学，当学生明白其中道理后，自觉轻松和愉快，营造快乐学习的课堂氛围。

2.实验内容模块，通过课内实验和课外实验环节，学生编写程序改变地质模型的几何参数和物理参数，观察相应的理论场值的变化或通过实验得到数据，然后进行验证和比较，从实践中总结经验，获取经验性知识。为了加强理论方法在学科领域的实际应用，在该课程教学实践中，教师针对大部分教学专题内容，设计了相对应的课外实验（编写程序实现水平单层反射波旅行时计算、倾斜单层反射波旅行时计算、多层反射波旅行时计算、规则地质体重力场计算、规则地质体磁场计算）。

3.科学研究模块，通过同一学期选修开放实验课程，学生要学会查找文献，下载实测数据，参与教师科研工作，从而拓展了学生的行业背景应用知识面，通过撰写科研报告，使学生的科研素养得到训练。

四、实施分组教学形式

为了落实教育部“关于进一步加强高等学校本科教学的若干意见”[教高（2005）1号]，“要积极推动研究性教学，提高大学生的创新能力”，我们在参考借鉴班内分组不同教学组织形式各自优点的基础上[1-4]，探索实践兴趣小组与异质组相结合的班内分组研究性教学组织形式。

课堂上采用异质分组教学组织形式，课下以兴趣小组为单位进行自主学习，具体实施流程为：

1.进行学前基础课测验，依据不同的学习基础，将学生划分成几个异质小组。

2.教师布置与统一教学目标相匹配的具有多层次特点的问题及任务，由各异质小组提前预习解答，并把不明白的问题或不能实现的问题进行重点标注。

3.课上第一环节，由教师提问课前布置的各个难度层次的问题及任务，如果没有正确解答，教师进行启发式和探究式讨论讲解。

4.课上第二环节，教师用事先准备好的试题，对所有学生进行达标测试。对测试合格的学生，考虑学生的共同兴趣，自由组合为兴趣小组，每组选择开放实验课程设置的带有专业色彩的问题，自学辅导材料，课程结束前提交科研报告；对不合格的学生，依据存在问题的共性，分成几个同质组，教师依托开放实验平台指定基础实验并通过引导和辅导来完成。

5.课上最后环节，由教师布置与统一教学目标相匹配的下次理论或实验课的多层次问题及任务，各异质组提前预习解答，并发现问题、提出问题。

通过异质分组，建立了学生的团队学习、自主学习意识。小组合作学习，首先体现在课前学习活动中，小组针对教师事先布置的学习材料，集体讨论、寻求答案、发现问题、提出问题。其次，小组合作学习让课堂真正成为提供团队集体学习成果展示的舞台，为了自己所属团队胜出，需要每个组员充分发挥个体的主动性、积极性并为之努力拼搏。通过分组可以让每一个学生正确客观地认识和评价他人，正确客观地认识和评价自我，可以有效避免骄傲心理和自卑心理的出现。在集体合作学习过程中，每一个学生可以进一步明确自己的长处，为今后开创自己的职业道路打下基础。

通过兴趣构建小组，挖掘学生的创造潜力。对于课上达标测试合格的学生，教师通过创设带有一定专业色彩的问题情境，引导学生发现问题，并依据共同的兴趣问题组成同质3人研究小组，依托教务实践平台的开放课程，在开放实验室由教师弹性指导完成分析问题、探索问题、解决问题的研究性学习过程并撰写科研报告。对于课上测试不合格的学生，依据其存在的共性问题，由教师将其分成同质组，并为各组指定基础性的实验任务，通过选修开放实验课程，由教师在开放实验室指导并完成。通过教师一段时间的辅导，余下部分学生进步明显，并在课上达标测试合格，可以组成小组选做带有专业色彩的问题。对于课程结束还没有开展这方面研究性学习的学生，可以在下一学期的开放实验平台课中自愿选修带有专业色彩的问题。同质分组学习可以让学生在大三期间接触到科学研究方法，在时间上比传统计划开设的大四下学期毕业论文要提前，部分学生可以选择毕业论文的研究内容为延续开放实验的研究内容，由于时间充分，使得毕业论文研究更加深入。兴趣小组学习有利于提早培养学生的研究意识，对于提高学生的研究能力和创新能力大有帮助。endprint

五、制定反映多种能力的考核评价机制

公平合理的考核评价方法是教学组织形式得以持续并取得良好教学效果的基本保证。考评主要来自学生自评（10%）、小组互评（20%）和教师评价（70%），学生自评通过学生填写自评表，确定好中差等级；小组互评通过各组填写互评表，依据平均因子法，确定各组的好中差等级；教师评价主要考虑学生的平时成绩（50%）和期末成绩（50%），具体考核方法为：

1.为了提高学生的自主学习能力、自我调节能力和团队合作学习能力，重视预习环节和课后环节的考核，考查小组在预习过程中发现问题、提出问题和探究问题，每次预习过程结束后，教师及时给出点评，这部分成绩作为小组平时成绩的20%；课后各小组对课堂教学内容、课内实验或课外实验进行修改整理，提交一份学习报告或实验报告，依据报告的质量给出成绩，作为小组平时成绩的40%。

2.为了提高学生参与课堂学习讨论的积极性，培养学生的受挫能力，重视学生课堂回答问题的次数和正确率，每次课结束前，教师及时给出点评，评出进步学生和进步小组，这部分成绩作为小组平时成绩的20%。

3.为了充分发挥学生的个性和创造性，重视学生对带有专业色彩问题的解决思路及方法，学生小组提交的科研报告质量作为一个重要考核指标，科研报告在全班范围由小组人员进行多媒体讲解，这部分成绩作为小组平时成绩的20%。

4.为了全面考核学生对理论知识的掌握程度和动手实践能力，重视期末的考核，期末考核分为闭卷考试和实验考试两部分，闭卷考试题目加大行业应用背景方面的题型，实验考试确保每生一题，避免抄袭现象。

六、努力提高教师的科研能力与教学能力

首先，在当前信息网络化的社会，要想提高教师自身的专业业务水平，让自身的业务素質跟上时代的步伐，拥有先进的教育思想和教学理念，这些都需要教师必须树立不断深造、终身学习的学习观，教师唯有具备扎实的专业技能、课程知识、前沿信息以及重视教学论，才能真正将教学活动组织得轻松而富有吸引力。

其次，年轻教师必须抓住一切可以进修的机会，以及通过“传帮带”等方式在专业领域不断得到提高。

最后，教师必须重视心理学的研究，努力让每一个学生觉得教师在关注他、帮助他，突破思维进而独立解决困难并获得进步，努力让每一个学生觉得教师和教学是公平和公正的，唯有如此，以教师导演的教学活动才能真正确保教学的高质量完成。一般来说，每次的达标测试，都会有少数学生不能通过，这个时候教师除了要对这部分学生进行思维引导，更应重视对他们的鼓励，帮助他们进一步认识自我。为了吸引学生，可以把跟学科紧密相关的科学家的故事进行浓缩，让学生了解在科学的道路上充满着荆棘和曲折，成功的背后隐含艰辛。同时，教师应当向这部分学生传递“你可以”、“你能行”的信息，重演“罗森塔尔效应”和“皮革马利翁效应”。

七、结语

上述的教改措施实施了两年，取得了较好的效果，主要表现在以下几个方面：

1.分组学习的教学形式，较好地化“被动学习”为“主动学习”。由于在考评中强调了课前预习和课堂上的参与讨论，促使学生由被动地接受知识变为主动获取知识，随着教师不断指引和有针对性的鼓励，大大提高了学生的学习兴趣。

2.从教学内容安排和教学环节设计上，通过教师精心设计课外应用型实验，指导学生如何获取实测数据，如何应用所学方法对数据进行分析及处理，使学生了解所学知识在行业中的巨大应用价值，使学生感受到专业基础课程的重要性。除了增加应用型实验之外，在教学实践中设法将实际应用贯穿在教学过程的各个环节。

3.分组教学形式使学生的团队合作能力和科研能力得到锻炼。在教师的指导下，学生小组通过查找阅读文献，总结归纳研究现状和发展方向，为其今后从事科学研究或将科学成果转化为产品打下基础。

4.教师教科研能力的提高使科研成果转化为课程资源方面得到改善。为了真正把学生吸引到课程学习中，教师积极建设校级课程资源平台，积极将研究成果融入渗透到教学中，使得大学课堂教学生命力永不枯竭。

通过教改措施，基本实现了学生学习兴趣的提高，拓展了理论知识的应用背景，提高了学生的创新能力和科学研究能力。

参考文献：

[1]教育大辞典（第6卷）[M].上海教育出版社，1992：439.

[2]张季萍.当代国外教学组织形式的改革和发展趋势[J].国外教育研究，1989，（2）：30-34.

[3]葛锦文.班内分组教学的特点、模式和操作技术研究[J].上海教育科研，1994，（1）：12-15.

[4]黄雪锦，向劲松.谈高校课堂上的分组教学[J].中国教育技术装备，2016，8（16）：78-80.endprint