武曄+劉佳琦+石硯斌

摘要：針對(duì)《地球物理基礎(chǔ)》和《工程與環(huán)境物探》課程教學(xué)中普遍存在的問(wèn)題，結(jié)合課程特點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，對(duì)課程進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)改革，主要體現(xiàn)在優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容、增加教學(xué)手段、改革考核評(píng)價(jià)和加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)等方面，尤其在分組教學(xué)形式上開(kāi)展了較為系統(tǒng)的應(yīng)用。實(shí)踐證明，教學(xué)改革可明顯提高課堂教學(xué)效率、提升學(xué)生綜合能力和提高教師的教科研能力。

關(guān)鍵詞：地球物理基礎(chǔ)；教學(xué)改革；教學(xué)組織形式

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）05-0102-03

一、引言

《地球物理基礎(chǔ)》和《工程與環(huán)境物探》課程都具有理論性、實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，而且課程是為非地球物理學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)選修課程。課程都是在學(xué)生學(xué)完高等數(shù)學(xué)、線(xiàn)性代數(shù)等課程之后，為后續(xù)拓展知識(shí)能力范圍而開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)選修課程。課程的理論教學(xué)內(nèi)容要求具備較高的數(shù)理基礎(chǔ)、一定的編寫(xiě)程序能力和信號(hào)處理基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，由于學(xué)生厭煩數(shù)學(xué)推導(dǎo)，因此在學(xué)習(xí)這類(lèi)課的時(shí)候普遍對(duì)理論理解不夠深刻，產(chǎn)生畏難情緒，而且課程理論內(nèi)容安排多，實(shí)踐內(nèi)容比例還不到課程課時(shí)的30%，導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生在應(yīng)付考試后不知如何應(yīng)用各種方法。如何讓學(xué)生理解和掌握課程內(nèi)容、了解地物方法的應(yīng)用并發(fā)現(xiàn)其中存在問(wèn)題，提高學(xué)生的分析解決實(shí)際問(wèn)題能力，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，是教學(xué)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。為達(dá)到這一目的，我們從課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法入手，在內(nèi)容體系安排和教學(xué)方式等方面進(jìn)行了一定的探索和研究。

二、考慮學(xué)生因素，制定合理的教學(xué)目標(biāo)

在充分分析專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的前提下，考慮課程的理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生的智力活動(dòng)和學(xué)習(xí)精力的差別因素，首先制定合格培養(yǎng)條件下班級(jí)的統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)，然后將統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)細(xì)分為三個(gè)層次，第一和第二層次的教學(xué)目標(biāo)要求在課程結(jié)束后，所有學(xué)生必須達(dá)到，而對(duì)于沒(méi)有完成第三層次教學(xué)目標(biāo)的個(gè)別或少數(shù)學(xué)生，可以在教務(wù)實(shí)踐平臺(tái)上自愿選擇后續(xù)設(shè)置的開(kāi)放課程來(lái)繼續(xù)完成；其次，明確統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)應(yīng)涵蓋的教學(xué)認(rèn)知方面的內(nèi)容及難度系數(shù)、教學(xué)實(shí)踐基本技能訓(xùn)練指標(biāo)和科研素質(zhì)訓(xùn)練指標(biāo)。

三、優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容分成三大知識(shí)模塊，分別為：

1.理論內(nèi)容模塊，通過(guò)教師提供學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。而課堂成為學(xué)生展示、師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的舞臺(tái)。為了讓理論專(zhuān)題內(nèi)容變得不再枯燥，教師需要精心設(shè)計(jì)課前預(yù)習(xí)資料。在教學(xué)實(shí)踐中，通常授課基于建構(gòu)主義思想，先講知識(shí)原理，再講方法應(yīng)用，如果課上教學(xué)組織稍有疏忽，容易造成被動(dòng)學(xué)習(xí)，也就是學(xué)生的學(xué)習(xí)不是帶著問(wèn)題思考，而是被動(dòng)地接受，我們通過(guò)把方法在實(shí)際工作中的應(yīng)用放在教學(xué)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，作為情境導(dǎo)入，然后提出“方法的原理是什么？”的問(wèn)題，帶著問(wèn)題教與學(xué)，當(dāng)學(xué)生明白其中道理后，自覺(jué)輕松和愉快，營(yíng)造快樂(lè)學(xué)習(xí)的課堂氛圍。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容模塊，通過(guò)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生編寫(xiě)程序改變地質(zhì)模型的幾何參數(shù)和物理參數(shù)，觀察相應(yīng)的理論場(chǎng)值的變化或通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行驗(yàn)證和比較，從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，獲取經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)。為了加強(qiáng)理論方法在學(xué)科領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，在該課程教學(xué)實(shí)踐中，教師針對(duì)大部分教學(xué)專(zhuān)題內(nèi)容，設(shè)計(jì)了相對(duì)應(yīng)的課外實(shí)驗(yàn)（編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)水平單層反射波旅行時(shí)計(jì)算、傾斜單層反射波旅行時(shí)計(jì)算、多層反射波旅行時(shí)計(jì)算、規(guī)則地質(zhì)體重力場(chǎng)計(jì)算、規(guī)則地質(zhì)體磁場(chǎng)計(jì)算）。

3.科學(xué)研究模塊，通過(guò)同一學(xué)期選修開(kāi)放實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生要學(xué)會(huì)查找文獻(xiàn)，下載實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，參與教師科研工作，從而拓展了學(xué)生的行業(yè)背景應(yīng)用知識(shí)面，通過(guò)撰寫(xiě)科研報(bào)告，使學(xué)生的科研素養(yǎng)得到訓(xùn)練。

四、實(shí)施分組教學(xué)形式

為了落實(shí)教育部“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)的若干意見(jiàn)”[教高（2005）1號(hào)]，“要積極推動(dòng)研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”，我們?cè)趨⒖冀梃b班內(nèi)分組不同教學(xué)組織形式各自?xún)?yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上[1-4]，探索實(shí)踐興趣小組與異質(zhì)組相結(jié)合的班內(nèi)分組研究性教學(xué)組織形式。

課堂上采用異質(zhì)分組教學(xué)組織形式，課下以興趣小組為單位進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，具體實(shí)施流程為：

1.進(jìn)行學(xué)前基礎(chǔ)課測(cè)驗(yàn)，依據(jù)不同的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，將學(xué)生劃分成幾個(gè)異質(zhì)小組。

2.教師布置與統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)相匹配的具有多層次特點(diǎn)的問(wèn)題及任務(wù)，由各異質(zhì)小組提前預(yù)習(xí)解答，并把不明白的問(wèn)題或不能實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)標(biāo)注。

3.課上第一環(huán)節(jié)，由教師提問(wèn)課前布置的各個(gè)難度層次的問(wèn)題及任務(wù)，如果沒(méi)有正確解答，教師進(jìn)行啟發(fā)式和探究式討論講解。

4.課上第二環(huán)節(jié)，教師用事先準(zhǔn)備好的試題，對(duì)所有學(xué)生進(jìn)行達(dá)標(biāo)測(cè)試。對(duì)測(cè)試合格的學(xué)生，考慮學(xué)生的共同興趣，自由組合為興趣小組，每組選擇開(kāi)放實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的帶有專(zhuān)業(yè)色彩的問(wèn)題，自學(xué)輔導(dǎo)材料，課程結(jié)束前提交科研報(bào)告；對(duì)不合格的學(xué)生，依據(jù)存在問(wèn)題的共性，分成幾個(gè)同質(zhì)組，教師依托開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)指定基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)并通過(guò)引導(dǎo)和輔導(dǎo)來(lái)完成。

5.課上最后環(huán)節(jié)，由教師布置與統(tǒng)一教學(xué)目標(biāo)相匹配的下次理論或?qū)嶒?yàn)課的多層次問(wèn)題及任務(wù)，各異質(zhì)組提前預(yù)習(xí)解答，并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題。

通過(guò)異質(zhì)分組，建立了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)意識(shí)。小組合作學(xué)習(xí)，首先體現(xiàn)在課前學(xué)習(xí)活動(dòng)中，小組針對(duì)教師事先布置的學(xué)習(xí)材料，集體討論、尋求答案、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題。其次，小組合作學(xué)習(xí)讓課堂真正成為提供團(tuán)隊(duì)集體學(xué)習(xí)成果展示的舞臺(tái)，為了自己所屬團(tuán)隊(duì)勝出，需要每個(gè)組員充分發(fā)揮個(gè)體的主動(dòng)性、積極性并為之努力拼搏。通過(guò)分組可以讓每一個(gè)學(xué)生正確客觀地認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)他人，正確客觀地認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)自我，可以有效避免驕傲心理和自卑心理的出現(xiàn)。在集體合作學(xué)習(xí)過(guò)程中，每一個(gè)學(xué)生可以進(jìn)一步明確自己的長(zhǎng)處，為今后開(kāi)創(chuàng)自己的職業(yè)道路打下基礎(chǔ)。

通過(guò)興趣構(gòu)建小組，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛力。對(duì)于課上達(dá)標(biāo)測(cè)試合格的學(xué)生，教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)帶有一定專(zhuān)業(yè)色彩的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并依據(jù)共同的興趣問(wèn)題組成同質(zhì)3人研究小組，依托教務(wù)實(shí)踐平臺(tái)的開(kāi)放課程，在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室由教師彈性指導(dǎo)完成分析問(wèn)題、探索問(wèn)題、解決問(wèn)題的研究性學(xué)習(xí)過(guò)程并撰寫(xiě)科研報(bào)告。對(duì)于課上測(cè)試不合格的學(xué)生，依據(jù)其存在的共性問(wèn)題，由教師將其分成同質(zhì)組，并為各組指定基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，通過(guò)選修開(kāi)放實(shí)驗(yàn)課程，由教師在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)并完成。通過(guò)教師一段時(shí)間的輔導(dǎo)，余下部分學(xué)生進(jìn)步明顯，并在課上達(dá)標(biāo)測(cè)試合格，可以組成小組選做帶有專(zhuān)業(yè)色彩的問(wèn)題。對(duì)于課程結(jié)束還沒(méi)有開(kāi)展這方面研究性學(xué)習(xí)的學(xué)生，可以在下一學(xué)期的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)課中自愿選修帶有專(zhuān)業(yè)色彩的問(wèn)題。同質(zhì)分組學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生在大三期間接觸到科學(xué)研究方法，在時(shí)間上比傳統(tǒng)計(jì)劃開(kāi)設(shè)的大四下學(xué)期畢業(yè)論文要提前，部分學(xué)生可以選擇畢業(yè)論文的研究?jī)?nèi)容為延續(xù)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的研究?jī)?nèi)容，由于時(shí)間充分，使得畢業(yè)論文研究更加深入。興趣小組學(xué)習(xí)有利于提早培養(yǎng)學(xué)生的研究意識(shí)，對(duì)于提高學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力大有幫助。endprint

五、制定反映多種能力的考核評(píng)價(jià)機(jī)制

公平合理的考核評(píng)價(jià)方法是教學(xué)組織形式得以持續(xù)并取得良好教學(xué)效果的基本保證。考評(píng)主要來(lái)自學(xué)生自評(píng)（10%）、小組互評(píng)（20%）和教師評(píng)價(jià)（70%），學(xué)生自評(píng)通過(guò)學(xué)生填寫(xiě)自評(píng)表，確定好中差等級(jí)；小組互評(píng)通過(guò)各組填寫(xiě)互評(píng)表，依據(jù)平均因子法，確定各組的好中差等級(jí)；教師評(píng)價(jià)主要考慮學(xué)生的平時(shí)成績(jī)（50%）和期末成績(jī)（50%），具體考核方法為：

1.為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、自我調(diào)節(jié)能力和團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)能力，重視預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)和課后環(huán)節(jié)的考核，考查小組在預(yù)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題和探究問(wèn)題，每次預(yù)習(xí)過(guò)程結(jié)束后，教師及時(shí)給出點(diǎn)評(píng)，這部分成績(jī)作為小組平時(shí)成績(jī)的20%；課后各小組對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)或課外實(shí)驗(yàn)進(jìn)行修改整理，提交一份學(xué)習(xí)報(bào)告或?qū)嶒?yàn)報(bào)告，依據(jù)報(bào)告的質(zhì)量給出成績(jī)，作為小組平時(shí)成績(jī)的40%。

2.為了提高學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)討論的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的受挫能力，重視學(xué)生課堂回答問(wèn)題的次數(shù)和正確率，每次課結(jié)束前，教師及時(shí)給出點(diǎn)評(píng)，評(píng)出進(jìn)步學(xué)生和進(jìn)步小組，這部分成績(jī)作為小組平時(shí)成績(jī)的20%。

3.為了充分發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性和創(chuàng)造性，重視學(xué)生對(duì)帶有專(zhuān)業(yè)色彩問(wèn)題的解決思路及方法，學(xué)生小組提交的科研報(bào)告質(zhì)量作為一個(gè)重要考核指標(biāo)，科研報(bào)告在全班范圍由小組人員進(jìn)行多媒體講解，這部分成績(jī)作為小組平時(shí)成績(jī)的20%。

4.為了全面考核學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度和動(dòng)手實(shí)踐能力，重視期末的考核，期末考核分為閉卷考試和實(shí)驗(yàn)考試兩部分，閉卷考試題目加大行業(yè)應(yīng)用背景方面的題型，實(shí)驗(yàn)考試確保每生一題，避免抄襲現(xiàn)象。

六、努力提高教師的科研能力與教學(xué)能力

首先，在當(dāng)前信息網(wǎng)絡(luò)化的社會(huì)，要想提高教師自身的專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)水平，讓自身的業(yè)務(wù)素質(zhì)跟上時(shí)代的步伐，擁有先進(jìn)的教育思想和教學(xué)理念，這些都需要教師必須樹(shù)立不斷深造、終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)觀，教師唯有具備扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)技能、課程知識(shí)、前沿信息以及重視教學(xué)論，才能真正將教學(xué)活動(dòng)組織得輕松而富有吸引力。

其次，年輕教師必須抓住一切可以進(jìn)修的機(jī)會(huì)，以及通過(guò)“傳幫帶”等方式在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域不斷得到提高。

最后，教師必須重視心理學(xué)的研究，努力讓每一個(gè)學(xué)生覺(jué)得教師在關(guān)注他、幫助他，突破思維進(jìn)而獨(dú)立解決困難并獲得進(jìn)步，努力讓每一個(gè)學(xué)生覺(jué)得教師和教學(xué)是公平和公正的，唯有如此，以教師導(dǎo)演的教學(xué)活動(dòng)才能真正確保教學(xué)的高質(zhì)量完成。一般來(lái)說(shuō)，每次的達(dá)標(biāo)測(cè)試，都會(huì)有少數(shù)學(xué)生不能通過(guò)，這個(gè)時(shí)候教師除了要對(duì)這部分學(xué)生進(jìn)行思維引導(dǎo)，更應(yīng)重視對(duì)他們的鼓勵(lì)，幫助他們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自我。為了吸引學(xué)生，可以把跟學(xué)科緊密相關(guān)的科學(xué)家的故事進(jìn)行濃縮，讓學(xué)生了解在科學(xué)的道路上充滿(mǎn)著荊棘和曲折，成功的背后隱含艱辛。同時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)向這部分學(xué)生傳遞“你可以”、“你能行”的信息，重演“羅森塔爾效應(yīng)”和“皮革馬利翁效應(yīng)”。

七、結(jié)語(yǔ)

上述的教改措施實(shí)施了兩年，取得了較好的效果，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.分組學(xué)習(xí)的教學(xué)形式，較好地化“被動(dòng)學(xué)習(xí)”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”。由于在考評(píng)中強(qiáng)調(diào)了課前預(yù)習(xí)和課堂上的參與討論，促使學(xué)生由被動(dòng)地接受知識(shí)變?yōu)橹鲃?dòng)獲取知識(shí)，隨著教師不斷指引和有針對(duì)性的鼓勵(lì)，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.從教學(xué)內(nèi)容安排和教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)上，通過(guò)教師精心設(shè)計(jì)課外應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生如何獲取實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，如何應(yīng)用所學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理，使學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)在行業(yè)中的巨大應(yīng)用價(jià)值，使學(xué)生感受到專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的重要性。除了增加應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)之外，在教學(xué)實(shí)踐中設(shè)法將實(shí)際應(yīng)用貫穿在教學(xué)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)。

3.分組教學(xué)形式使學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和科研能力得到鍛煉。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生小組通過(guò)查找閱讀文獻(xiàn)，總結(jié)歸納研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，為其今后從事科學(xué)研究或?qū)⒖茖W(xué)成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。

4.教師教科研能力的提高使科研成果轉(zhuǎn)化為課程資源方面得到改善。為了真正把學(xué)生吸引到課程學(xué)習(xí)中，教師積極建設(shè)校級(jí)課程資源平臺(tái)，積極將研究成果融入滲透到教學(xué)中，使得大學(xué)課堂教學(xué)生命力永不枯竭。

通過(guò)教改措施，基本實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高，拓展了理論知識(shí)的應(yīng)用背景，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)研究能力。

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