基于PBL教学法的线上线下结合教学模式探索——以地震勘探课程为例

（中国地质大学（北京）地球物理与信息技术学院 北京 100083）

0 引言

随着计算机及网络技术的持续发展，网络学习、在线学习成为了继传统课堂教学之后的主流学习模式。尤其2020年新冠疫情爆发，高校的很多课程也由线下“被迫”转为线上。虽然疫情已经缓解，但在教育网络化日益普及的背景下，线上和线下结合的教学方式更能适应大学教育的新形势，探索适宜进行线上和线下结合的教学方法势在必行。地震勘探是中国地质大学（北京）勘查技术与工程专业本科生专业核心课程，在勘查专业本科生培养中占有重要地位。本文将PBL教学法引入地震勘探课程教学工作中，探索基于PBL的线上+线下结合教学模式，激发学生学习兴趣，提高学生分析、解决问题的能力。

1 PBL教学方法

1.1 PBL教学方法的指导思想

PBL是指“基于问题导向”的教学方法，以激发学生学习兴趣、培养学生自主学习能力为指导思想，着重培养学生的综合能力，倡导学生通过自学、讨论和合作解决问题。与常规的灌输式教学相比，PBL在教学设计、实施方式以及考核模式上均有很大不同。

1.2 PBL教学方法的特点和基本过程

以学生为中心的PBL教学方法的特点和基本过程如下：

（1）教师提出一个待解决的问题，引导学生切入知识点；

（2）学生对待解决问题进行自主学习和研究；

（3）教师辅助学生，协同合作寻求解决问题的方法；

（4）教师引导学生以科学的思维方式，在解决问题的基础上提升学生的综合能力；

（5）学生对学习成果进行公开展示，对解决问题的过程进行总结。

1.3 PBL问题设计原则

PBL问题设计是该教学方法的重要一环。PBL问题的设计应该基于工程需求，而不仅仅是获取学科知识的需要。有效的PBL工程问题应该基于以下几个原则：

（1）问题真实的或者近似真实的；

（2）问题是构建性的和整合性的；

（3）问题应该具有适当的复杂性；

（4）问题能够促进学生的自主学习和终身学习能力；

（5）提倡开放式的问题设计以培养学生的批判思维和认知能力。

1.4 PBL易于线上、线下教学结合和转换

从上述PBL基本过程可以看出，PBL方法非常适合课堂内外结合，课上教师提出问题，老师提供参考资料，引导学生进行课下自主学习，学生自学解决问题，回到课堂进行总结展示，师生再次共同讨论，巩固提升学习成果。同时，PBL教学方法组织形式灵活，不拘泥于线下课堂，课堂环节在线上和线下均可进行，易于进行线上、线下教学的结合和转换。

2 基于PBL教学模式的地震勘探课程

2.1 地震勘探课程简介

地震勘探是一门研究地震波在地下介质中激发和传播规律的科学，用于查明地下构造、沉积和岩石物理性质，广泛应用于油气田、煤田和其它矿产以及工程基础勘探等领域。该课程的前身是应用地震学，课程设置的目的是使学生掌握地震勘探的基本原理，了解地震勘探的野外工作方法，掌握地球资料的数据处理方法，并学会用地震资料解释地质问题。

2.2 学生学习现状调查

为了更好的掌握学生的学习现状，进行了问卷调研。在自主查阅专业资料、主动发现并提问、同学间讨论交流、更感兴趣的教学方法等方面进行了问卷调查。结果发现，传统的“灌输式”、“被动式”的单向输出教学方法不利于学生思考能力和团队合作能力的培养，学生分析问题解决问题的能力得不到有效锻炼。在新教学方法选择上，有一半以上的同学对PBL教学方式感兴趣，希望进行尝试。

2.3 地震勘探适合线上线下结合PBL教学

从PBL的教学过程来说，该方法是适合进行课上、课下以及线上、线下结合的。另一方面，从课程设置上，地震勘探课程也适合进行PBL教学，原因在于：

2.3.1 班额大小合适

PBL方法倡导教和学的过程分小组进行，学习小组是PBL自主学习、讨论及答辩的基本单元。小组规模不易过大或过小，小组人数过多，容易出现有同学“出工不出力”的情况，反之小组人数过少，不利于开展分工合作和讨论。中国地质大学（北京）勘查专业本科生每年2个班，目前班额28左右，班额大小适合PBL分小组教学，每个班4个小组。

2.3.2 部分课程内容已有学习基础

虽然地震勘探课程内容涉及面广，专业内容多，部分知识点难度大，但在学习该课程前，学生已经学习完大学物理、高等数学、弹性波动力学、数字信号分析以及地质学等多门基础课程，部分章节内容已有较好的基础，每章当中都有合适的内容适合开展PBL教学。

2.3.3 丰富的线上资源可供学生使用

除实体教材之外，今年春季学期，地震勘探课程已在在线教学平台进行了网络课程建设，相关文档、多媒体及视频资料已上传，作为学生学习的基础素材，学生自学时可随时上线学习使用。对于解决问题时需要的扩展素材，学生可以利用学校网络图书馆丰富的线上资源，随时查阅，不受时间和空间的限制。

2.4 PBL教学具体做法

2.4.1 精选PBL教学内容

进行PBL教学尝试之前，需对每章的授课内容进行系统梳理，精选合适的PBL教学内容，总体原则是内容既不能太简单，让学生解决起来太容易，也不能过难，导致学生无法独立学习完成，同时还不能与前后章节的内容脱节，最好还能联系实际，此外还要考虑PBL课堂讨论所占课时和课程总课时的限制。综合考虑上述各种因素的情况下，每章精选1-2项内容进行PBL教学。

2.4.2 设计PBL问题

PBL问题是 PBL教学方法实施成功与否的关键。确定各章的PBL教学内容之后，结合PBL问题设计原则，设计合理的PBL问题，问题难度既要适合学生自学，又要适合课堂讨论，且要对课本知识有一定的覆盖面。此外，设计问题时需要格外注意的是，问题只是一种载体，解决问题本身不是跟目的，通过使用解决问题的方法让学生学会推理、解决问题的能力，并能够培养学生的团队协作、沟通交流以及自学能力才是PBL教学法理念的核心。例如，设计的2个PBL问题分别是“实际中，影响地震波振幅大小的因素有哪些？”、“实际的反射地震记录道形成的物理机制是什么？”

2.4.3 编写教案及设计教学过程

教案是教学活动的“剧本”，其重要作用不言而喻。在精选PBL教学内容并设计好合理的PBL问题之后，需要编写详细的PBL教案。相对于传统教案，PBL教案的重点在于教学过程的设计和把控，围绕PBL教学过程由前到后的五个环节，进行详细的PBL教案编写。教师在教学过程设计时要站在学生的角度看问题，对于内容抽象或者理论性较强的知识点，最好设计引入的情景。此外，教学过程中还要注意授课内容的系统性和连贯性。

2.4.4 讨论并解决问题

对学生进行分组，课内讨论、课下学习、课堂答辩、组间互评等都以小组为单位。讨论、解决问题的具体过程如下：首先，在一定情境背景下，教师提出待解决的问题，师生共同分析问题，此时教师引导学生科学的思维方式和解决问题的途径。例如，上述PBL问题1，提出问题的同时，提示同学们解决问题的方向是从地震波的激发、传播和接收三个步骤的每个环节去考虑，有可能的影响因素是哪些。接下来，学生自主查阅资料和学习相关内容，回到课堂进行分组答辩，汇报学习成果。最后，师共同生讨论解决问题，学生掌握相关知识点。

2.4.5 提升和反思

教师在PBL教学过程中的作用是引导和推动，在解决完具体问题基础上，可以适当进行提升和引申。例如，上述PBL问题1，可进一步引导学生思考这些因素中哪些是干扰因素？哪些是真正与地下的地质信息有关系的？干扰因素中哪些是可以克服的？哪些是可以校正的？进而引导学生思考提升地震记录保真度的一些方式。学生循序渐进的掌握专业知识又锻炼了思考能力。

2.4.6 综合评价

在PBL教学体系下，可采用线上、线下结合的多种考核方式对学生进行综合评价，包括但不仅限于线上小组答辩、组内个人表现、线上提交PBL报告、组间互评、线下小组讨论、线下课堂平时表现、线下期中和期末考试等方式，对教学活动进行全方位的立体考核。

3 结束语

在教育网络化日益普及的背景下，高等教育课程探索线上、线下结合的教学方法势在必行。线下、线上教学的主要差别之一在于教学的主体由老师变为了学生、由被动学习变为主动学习。PBL教学法易于进行线上线下教学以及课堂内外教学的结合和转换，在地震勘探课程中应用PBL教学法将有效提高学生学习能动性、积极性和团队合作精神，培养具有创新能力的综合型新工科人才。