基于PBL的小组合作学习在岩体力学课程中的应用

吴兴杰，顾留碗，满晓磊，陈云，刘广英

（滁州学院土木与建筑工程学院，安徽 滁州 239000）

岩体力学是多个学科的专业基础课程，涉及诸多专业，例如采矿工程、地下工程、岩土工程、石油工程及水利水电工程等[1]。该课程涉及的内容比较广泛，包含岩石物理及力学性质、岩体物理及力学性质、岩体强度理论、原岩应力及地应力测量方法、岩石地下工程、岩石边坡工程和岩石地基工程等。本课程的教学目的主要是使同学们掌握岩体的基本概念、基本理论及基本方法，能够利用岩体的基本原理解决实际工作中遇到的岩石工程问题。其基本任务是为后续课程如隧道工程、边坡工程、岩土工程施工等提供基本的岩体力学基本知识，为后续的学习、研究和工作打下良好的基础。因此本课程在人才培养方案中具有极为重要的地位，学好本门课程对于学生的成长成才和专业发展具有极为重要的意义。

PBL（Problem-Based Learning）是一种以问题为中心的教学方法[2]，不同于传统的将课程内容直接呈现给学生进行讲授的方法，PBL方法首先将要讲授的内容转化为问题进行呈现，通过学生对问题的解决达到传授知识和技能的目的。PBL教学方法最初应用于医学方面的教育，之后被广泛地应用到更多的学科教学改革中[3]。由于PBL方法能够激发学生的学习激情，并能够引导学生积极主动地探索和解决问题，因而已成为国际上较为流行的教学方法。

合作学习（cooperative learning）是指“学生在小组或团队中为了完成共同的任务，有明确的责任分工的互助性学习”[4]，这种学习是和个体学习相对比的。这种学习方法于20世纪70年代发源于美国，并随后在世界广大范围内受到关注。这种方法是我国目前课程改革中，比较强调和提倡的一种新型的学习方式。

一直以来，为了增强学习效果，提升教学效率，国内外很多学者将一系列的教学方法和教学模式引入岩体力学的教学过程中，例如案例教学法、模块式教学法以及数值仿真试验教学法等[5-6]。但结合笔者自身的教学实践过程看，在岩体力学课程的授课过程中依然存在一些问题。本文在分析当前所遇到问题的基础上，提出了基于PBL的小组合作学习模式，并对这一教学方式的实施进行阐述和分析。

1 岩体力学教学中发现的问题

1.1 学生学习主动性差

岩体力学是固体力学和工程地质两者的交叉学科，研究工程环境下岩体的力学响应机制，涉及到弹性力学、塑性力学、损伤力学、断裂力学、流变力学、裂隙渗流力学等复杂的力学内容，课程涉及内容庞杂而繁多。当前采用的教学方式依然是教师直接将准备好的内容呈现给学生，而学生一直处于被动地接受的地位。这种教学方式很难激发起同学们的学习激情，从而导致大部分学生的学习主动性较差，一旦涉及到公式推导或者利用高等数学求解的内容，就会普遍产生畏难厌学的情绪。

1.2 对工程能力不够重视

岩体力学是一门实践性和应用性都非常强的课程[7]，同时伴随着我国大规模的基础工程建设，在岩体工程方面开展了一系列重大工程建设，比如千米深煤矿矿井建设、三峡工程、锦屏一级水电站等。

但由于场地、资金和工程条件等方面存在较大的困难，目前的岩体力学课程依然仅限于针对教材内容的讲解，重理论而轻实践。很多工程内容难以引入课堂，导致课堂教学与工程实践严重脱节，忽视了工程的实践性特征。

1.3 团队协作与沟通能力欠缺

团队协作与沟通能力对于高校学生的日常生活和职业生涯的发展具有非常重要的意义。当前高校学生的沟通大多局限于小范围的日常生活中，在学习活动中产生的协作与沟通较少，而且相当一部分同学表现出人际关系处理不融洽，或不愿与周围同学进行沟通的倾向。在学习中培养团队协作与沟通能力对于帮助学生处理人际关系和适应工作中的团队协作都具有很现实的意义。

2 基于PBL 的小组合作学习

针对上述存在的问题，为了增强学生的学习主动性、提高对实际工程的重视、训练学生的协作与沟通能力，提出了基于PBL的小组合作学习模式。

2.1 教学准备与设计

充分的教学准备与完善的教学设计是上好一门课的前提。将岩体力学课程的内容划分为两大部分，即岩体的基本理论（包含岩体物理力学性质和地应力的分布规律及测量）和岩体工程（包含岩石地下工程、岩石边坡工程和岩石地基工程）。

首先，利用一定的学时讲解岩体的基本理论这一部分，使同学们对于岩体工程的基本理论有一定的掌握。然后，对于岩体工程部分，根据需要讲解的知识点选取实际的工程案例，尤其是重大工程案例，将要讲解的内容转化为针对工程案例的问题。将学生按照5人一个小组的规模进行划分，要求小组成员通过协作的方式了解相关工程的详细背景情况，并对问题进行解答。

2.2 师生角色重新定位

相比较于传统的教学方式，在基于PBL的小组合作学习方式中，教学活动的中心不再是教师而是每个学习小组，促使每个小组进行协作的关键在于问题的顺利解决。在这一模式中，教师处于辅助的地位（如图所示），其主要职责是为每一个小组提供必需的资料和各种资源，并对每一个小组成员进行合理的引导，帮助他们合理而有效地学习如何进行问题分析、问题归纳和思路调整，监控整个教学活动能够有序而高效的进行。

2.3 课程考核方式

小组合作学习模式中师生角色示意图

对于新的教学模式，必须要有与之相适应的课程考核方式，考核结果既是对学生努力付出的反馈也是一种激励。由于在小组合作的学习方式中，工作成果是以整个小组为单位提交的，关键的问题就在于如何正确评价每一位同学的贡献。

由于学习小组是整个活动的中心，也为了锻炼同学们的协商与沟通能力，因此应由小组成员共同讨论决定每个成员在小组中贡献的大小。教师负责对每一个小组给出总成绩，而每位同学依据本小组的总成绩和自己贡献的比值，换算得到在该环节中应得的成绩。

3 结语

在基于PBL的小组合作学习模式中，学生是整个活动的中心，是学习活动的主体，而教师则是整个活动的组织者、引导者和服务者。应该使同学们带着问题进行学习，在解决问题中获得知识，在学习活动中学会团队协作与人际沟通。