王敏玲 張智 王洪華 熊彬 丁彥禮 綦瓊英

摘 要：在工程教育目標的背景下，以《彈性波理論》課程為例，提出了一種以項目任務(wù)為載體，以探究式學(xué)習(xí)為主要方法的教學(xué)模式。通過對《彈性波理論》課程的特點和教學(xué)中存在的問題進行深入剖析，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)手段和考核方式等方面進行改革，能有效培養(yǎng)和評定學(xué)生的工程能力，同時為工程教學(xué)改革提供了一些思考。

關(guān)鍵詞：探究式教學(xué)；彈性波理論；教學(xué)改革；合理性評價

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）11-0143-03

Abstract： In the context of engineering education goals， taking the course of "Elastic Wave Theory" as an example， a teaching model based on project tasks as the carrier and inquiry learning as the main method is proposed. Through in-depth analysis of the characteristics of the "Elastic Wave Theory" curriculum and the problems in teaching， reforms are carried out in terms of teaching content， teaching methods， teaching means， and assessment methods， which can effectively train and evaluate students' engineering capabilities. The teaching reform provides some thoughts.

Keywords： inquiry teaching； elastic wave theory； teaching innovation； rationality evaluation

《彈性波理論》課程是勘查技術(shù)與工程（物探方向）及相關(guān)專業(yè)選修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的基礎(chǔ)性教學(xué)環(huán)節(jié)中很重要的課程。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生在大學(xué)物理、理論力學(xué)等課程的基礎(chǔ)上進一步掌握彈性力學(xué)的基本概念、基本原理和基本方法，了解彈性體簡單的計算方法和有關(guān)解答，提高分析與計算的能力，為學(xué)習(xí)地震波傳播理論等有關(guān)專業(yè)課程打下初步的彈性力學(xué)基礎(chǔ)。近年來，隨著本科生的就業(yè)更加偏應(yīng)用，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)這類理論基礎(chǔ)課程中表現(xiàn)不積極，使得相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)與培養(yǎng)目標存在一定的矛盾。目前類似《彈性波理論》的課程在教學(xué)模式中亟需改革，如何改進課程的教學(xué)模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的成效等，已成為大多數(shù)地方高校本科生專業(yè)課教育面臨的一個重要命題[1]。本文選擇桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院勘查技術(shù)與工程（物探）專業(yè)理論性較強的《彈性波理論》課程為對象，開展教學(xué)模式的改革研究。論文旨在深入分析課程目前面臨的諸多問題的基礎(chǔ)上，通過從學(xué)生、教師等層面出現(xiàn)的問題進行總結(jié)，并進行探究式教學(xué)模式的探索，從而構(gòu)建合理的課程教學(xué)體系，進而培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，提高分析解決工程實際問題的能力。

一、課程的重要性及教學(xué)中存在的問題

《彈性波理論》課程是我校勘查技術(shù)專業(yè)本科生必須的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程理論性強，課程內(nèi)容豐富，信息量很大。它涉及的問題十分廣泛，在工程技術(shù)許多領(lǐng)域諸如地震勘探，地震學(xué)、工程力學(xué)、材料力學(xué)等方面都有應(yīng)用，為從事地震學(xué)及波動理論等相關(guān)研究的人員提供了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。因此掌握彈性波理論相關(guān)知識對科學(xué)工作者和相關(guān)工程技術(shù)人員意義重大。

由于社會的發(fā)展，很多領(lǐng)域的最新技術(shù)、最新產(chǎn)品不斷交叉、滲透，使得人們對波動傳播問題重新進行思考，并將其拓展到很多相關(guān)實踐領(lǐng)域。實際工程實踐問題的多樣性和復(fù)雜性，新型材料的發(fā)展等都不斷促使彈性波理論和應(yīng)用的研究更加深入，并且更具實用性。這就使得對理論性較強的彈性波理論課程的教學(xué)提出了新的要求[2]。另外，該課程數(shù)學(xué)公式繁瑣，用的數(shù)學(xué)、物理知識也比較復(fù)雜，涉及的交叉學(xué)科的內(nèi)容也多，使得學(xué)生很難跟上老師教學(xué)的進度，掌握的效果也不佳。而且隨著學(xué)校對學(xué)生往綜合型人才培養(yǎng)，課程種類在不斷增加，導(dǎo)致課時量在不斷縮減，《彈性波理論》教學(xué)學(xué)時為原本的64學(xué)時縮減到40學(xué)時，卻是高等院校勘查技術(shù)與工程和土木類等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。傳統(tǒng)的面授式的教學(xué)模式禁錮了學(xué)生的思維和想象力，導(dǎo)致該課程的教學(xué)成效不太理想，更談不上適應(yīng)工程教育大的背景下，培養(yǎng)學(xué)生運用理論知識去解決工程實踐問題。提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新人才是我國高等教育永久的命題。對該門課程的教學(xué)改革進行研究和實踐，有利于學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度、掌握科學(xué)方法、發(fā)展研究能力，對提高課程教學(xué)效果、加強學(xué)生實踐能力培養(yǎng)，具有非常重要的意義。

針對《彈性波理論》這門課程教學(xué)而言，在現(xiàn)有的教學(xué)模式下，急需要解決以下問題：怎樣使課堂教學(xué)具有吸引力？怎樣才能基于書本而又超越書本？怎樣啟發(fā)、引導(dǎo)實現(xiàn)教學(xué)互動？怎樣在課程教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力？針對上述問題，擬在近幾年的《彈性波理論》教學(xué)中，在教學(xué)過程與教學(xué)方法上堅持“引導(dǎo)與激勵相結(jié)合”、“課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外研究相結(jié)合”的探究式教學(xué)模式，通過研究和實踐優(yōu)化，豐富教學(xué)內(nèi)容，妥善解決和后續(xù)課程的聯(lián)系，使學(xué)生在有限的學(xué)時下，更好地了解理論知識，并提高工程教育標準要求的實踐能力。

二、探究式教學(xué)的研究現(xiàn)狀

工程教育專業(yè)認證最早起源于20世紀30年代的美國，現(xiàn)已發(fā)展成為國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度。工程教育專業(yè)認證是專業(yè)認證機構(gòu)針對高等教育機構(gòu)開設(shè)的工程類專業(yè)實施的專門性認證，旨在為相關(guān)專業(yè)人才進入工業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育質(zhì)量保證。專業(yè)認證的核心理念是以學(xué)生為中心（Student Centering，SC），以產(chǎn)出為導(dǎo)向（Outcome Based Education，OBE），質(zhì)量持續(xù)改進（Continuous Quality Improvement，CQI）。習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議中強調(diào)“辦好我國高校，辦出世界一流大學(xué)必須牢牢抓住全面提高人才培養(yǎng)能力這個核心點”，可見人才培養(yǎng)能力的重要性。近年來，各類高等院校都在推行工程教育專業(yè)認證，旨在培養(yǎng)具有工程實踐能力的創(chuàng)新型人才。

20世紀以來，探究式教學(xué)備受重視，英國、美國、日本等西方國家均出臺各種舉措，積極推進教學(xué)改革工作，把教學(xué)方法改革作為關(guān)鍵的突破口，各國紛紛倡導(dǎo)探究式教學(xué)。1979年，英國“皇家文學(xué)、制造和商業(yè)促進會”（RSA）發(fā)表《能力教育宣言》，指出傳統(tǒng)教育教學(xué)方法在培養(yǎng)人才的素質(zhì)構(gòu)成方面存在嚴重缺陷，倡導(dǎo)改變傳統(tǒng)教學(xué)方法，創(chuàng)新運用探究式教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力和溝通協(xié)作能力。1998年，美國博野委員會（Boyer Commission）針對美國探究式大學(xué)教育改革發(fā)表了《美國探究式大學(xué)藍圖》，隨后，又出臺了《博野報告三年回顧》，對探究式教學(xué)進行了重新定義，將教學(xué)和科學(xué)研究結(jié)合在一起，提出一種以研究為基礎(chǔ)的教學(xué)模式。2002年，日本在培育世界一流水平的科研基地中進行探究式教學(xué)改革，學(xué)生自主了解科學(xué)前沿信息，教師指導(dǎo)研究思路和方法，學(xué)生根據(jù)興趣和所學(xué)理論選擇課題，并形成研究成果。

為了適應(yīng)創(chuàng)新型國家建設(shè)，我國也推進了探究式教學(xué)改革[3]。1999年，國務(wù)院出臺《面向21世紀教育振興行動計劃》文件，指出要“加快推進教學(xué)改革步伐”，“高校要緊跟國際學(xué)術(shù)前沿，成為培養(yǎng)高層次創(chuàng)造性人才的基地”。教育部在2005年頒布《關(guān)于進一步加強學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》文件[4]，針對高校目前教學(xué)所存在的問題，提出高校要大力推進探究式教學(xué)，全面加強學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)。清華大學(xué)率先提出“新生研討課”的學(xué)習(xí)形式，學(xué)生進行了研究探索的自主學(xué)習(xí)方式[5]，培養(yǎng)學(xué)生自主性和創(chuàng)造性。東南大學(xué)建立“四位一體”教學(xué)模式加快推進探究式教學(xué)步伐，倡導(dǎo)以老師為主導(dǎo)，以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，建立課內(nèi)外一體的自主研學(xué)平臺，這些都為推進探究式教學(xué)奠定了基礎(chǔ)[6]。

基于以上認識，并根據(jù)《彈性波理論》課程教學(xué)在工程教育專業(yè)認證目前存在的一些問題和困難，我們選擇《彈性波理論》課程進行教學(xué)改革，旨在構(gòu)建探究式教學(xué)新模式，有效開展自主探究式學(xué)習(xí)，從而解決人才培養(yǎng)和教育教學(xué)中的突出問題等。

三、對《彈性波理論》課程的探究式改革與探索

（一）改變教學(xué)觀念，轉(zhuǎn)變老師的角色

根據(jù)工程教育認證核心理念之一，以學(xué)生為中心SC的理念。擬在《彈性波理論》課程教學(xué)上以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，以學(xué)生的科學(xué)發(fā)展為核心，始終貫徹工程教育的理念。引導(dǎo)學(xué)生主動地去探索，教學(xué)過程中，積極調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，把學(xué)習(xí)的空間讓給學(xué)生，融教、學(xué)、做于一體，讓學(xué)生主動地參與到知識的形成過程。在教學(xué)活動中，建立一種平等的師生關(guān)系，互相尊重、在學(xué)習(xí)知識問題上，達到老師和學(xué)生共同學(xué)習(xí)、共同進步的目標，同時要創(chuàng)造機會讓學(xué)生去思考問題、分析問題、解決問題。傳統(tǒng)的講授法雖然具有信息密度大，教學(xué)可控性強的有點，該門課程的教學(xué)也離不開課程講授；但在具體實踐中，要充分站在學(xué)生的角度，比如在講解彈性波類型這一章節(jié)中，概念本身中有很多詞匯不好理解，授課教授可以通過制作一些動畫來展示P波、SV波、SH波和面波之間的區(qū)別，讓學(xué)生在看動畫的過程中去理解概念中的難點和要點，不僅可以加深學(xué)生的理解，也能激發(fā)學(xué)生的想象，調(diào)動學(xué)生的積極性，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

（二）開放教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的求知欲

開放教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容不止局限于上課所選用的教材，始終保持課程教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、系統(tǒng)性、前沿性。將教學(xué)內(nèi)容與科研項目、科研成果緊密結(jié)合，將最新的科研成果融入課堂教學(xué)和實驗教學(xué)，吸收、鼓勵學(xué)生參與項目主持人和項目成員的科研項目。鼓勵學(xué)生以積極的心態(tài)學(xué)習(xí)知識，正確引導(dǎo)學(xué)生，從而提高學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)。比如可以讓學(xué)生參與到教師現(xiàn)有的跟地震相關(guān)的項目中，跟隨教師具體做項目中的一些內(nèi)容，讓學(xué)生充分理解上課所講的理論知識在實際中是如何與工程實踐問題相結(jié)合的，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)造能力。由于之間講述的課時量不斷減少，教師可以制作一些課程延伸的微課視頻，提供國內(nèi)外相關(guān)公開課課程的鏈接，讓學(xué)生在上課之余，有很多學(xué)習(xí)的機會，不僅可以彌補教學(xué)課時縮減造成內(nèi)容講解不夠深入的問題，同時通過學(xué)生自己學(xué)習(xí)往往能夠收獲更好的教學(xué)效果，進而激發(fā)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)的渴望和求知欲。

（三）改革教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神

改變單純的教師講、學(xué)生記的教學(xué)方式， 鼓勵學(xué)生通過自主選擇和主動探究，獲取相關(guān)知識、尋求問題的解決方案，為其個性充分發(fā)展創(chuàng)造空間。因為單純講授彈性波理論這些概念和理論是比較枯燥乏味的，在教學(xué)方法上通過過程教學(xué)、前沿教學(xué)、學(xué)術(shù)講壇、情景教學(xué)、案例教學(xué)、專題討論等教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題、解決問題、團隊意識和合作能力?！稄椥圆ɡ碚摗氛n程雖然理論性很強，但是有很多跟實際生活密不可分，授課時不能僅限于教材知識。對于課程的延伸，比如“地震的發(fā)震機制，以及是否能預(yù)測地震”這種科學(xué)問題，可以適當(dāng)邀請國內(nèi)外知名專家來做專題報告，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)科普知識的同時，理解課程知識的深入應(yīng)用，進一步堅定不斷探索的信念。

（四）豐富教學(xué)手段，提高學(xué)生的實踐能力

在教學(xué)手段上，除了傳統(tǒng)的多媒體、黑板板書教學(xué)，要把現(xiàn)代化教學(xué)手段引入課堂，充分利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，比如網(wǎng)絡(luò)課程平臺，翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)手段，讓學(xué)生在課后通過自學(xué)，增加師生互動，獲得更多知識。如基礎(chǔ)內(nèi)容的課堂講授，練習(xí)作業(yè)和課外練習(xí)小組合作研究，興趣課題的個人獨立研究與集體討論相結(jié)合，小組合作與全班集體研究相結(jié)合等。形成在課程學(xué)習(xí)期間，每個人都是研究者和學(xué)習(xí)者。此外在課程講授過程中，可以針對教學(xué)環(huán)節(jié)中的部分重點、熱點問題，將設(shè)計好的課程討論題目（比如發(fā)地震的時候感覺，為什么是這樣的？）提前告訴學(xué)生，讓學(xué)生課后去查找相關(guān)的文獻資料和事件資料，然后在后續(xù)的課程中讓學(xué)生反饋各自搜集的資料，并討論，正確引導(dǎo)學(xué)生，從而逐步達到教學(xué)目的。在不斷學(xué)習(xí)的過程中，逐步實現(xiàn)工程教育認證中的成果導(dǎo)向的目的。

（五）改革考核評價機制，提高學(xué)生綜合能力

考試時檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)知識效果的主要手段但不是最終目的。目前在類似彈性波理論這類課程中考核方式主要是兩種形式：一是考試形式單一，主要采用閉卷考試，并且比重大；二回考試內(nèi)容比較死板，基本都是書本上的內(nèi)容。為了突出能力培養(yǎng)，不能用單一的筆試來評價學(xué)生和評判人才培養(yǎng)的得失，需要研究一套能突出能力培養(yǎng)和自主學(xué)習(xí)能力的成績評價體系。以往的考核制度采用平時成績（考勤和作業(yè)）和期末考試成績按照固定的比例進行核算。本項目擬將采用綜合考核標準：考核內(nèi)容不僅包括考勤、作業(yè)和期末成績，還包括學(xué)生對本門學(xué)科的興趣、提出問題和參與課程討論、課后學(xué)習(xí)的情況；考核比例也由原來的平時考核：期末考核3：7變到4：6；在各個教學(xué)階段安排內(nèi)容開放的作業(yè)、測驗，并實施不同的評價標準，鼓勵學(xué)生不斷做出姿態(tài)，從而培養(yǎng)新時代的復(fù)合創(chuàng)新型人才。

四、結(jié)束語

本文針對《彈性波理論》課程深入研究探究式學(xué)習(xí)方法，從教學(xué)方法、教學(xué)手段、創(chuàng)新實踐教學(xué)、多元化考核體系上對課程進行改革和創(chuàng)新。通過教與學(xué)的有效互動，避免傳統(tǒng)教學(xué)模式中“以教師為中心”、“填鴨式”的現(xiàn)象。探索以充分調(diào)動教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，以探究式教學(xué)模式提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與動力，最終使這種探究式教學(xué)和學(xué)習(xí)模式，不局限于課堂內(nèi)，延伸到課堂外。同時通過對《彈性波理論》課程教學(xué)模式改革的示范和輻射作用，對于其他課程的探究式教學(xué)和創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)具有很好的推動作用。

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