王建秀 周潔 劉無忌 張宇澄 劉琦 葉真華 崔韜 趙宇 徐娜

摘要：基于《多孔介質(zhì)流體動(dòng)力學(xué)》研究生課程，提出了全過程課題式教學(xué)方法。在課堂教學(xué)中，首先建立基礎(chǔ)知識(shí)的概念框架，然后讓同學(xué)們自行尋找應(yīng)用領(lǐng)域和科學(xué)問題，撰寫并提交課題申請(qǐng)，完成課題工作，提交研究報(bào)告，通過演講對(duì)課題進(jìn)行總結(jié)和匯報(bào)，最終采用多指標(biāo)體系對(duì)成績進(jìn)行評(píng)定。該方法教學(xué)效果良好，可為類似課程教改提供參考。

關(guān)鍵詞：多孔介質(zhì)流體動(dòng)力學(xué)；教學(xué)改革；課題式教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）06-0176-02

一、引言

《多孔介質(zhì)流體動(dòng)力學(xué)》是地質(zhì)工程專業(yè)碩士研究生選修課程，在教材的選用方面，越來越多的《地下水動(dòng)力學(xué)》教材引入了《多孔介質(zhì)流體動(dòng)力學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容，使地下水動(dòng)力學(xué)和高等地下水動(dòng)力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、本科生和碩士研究生教學(xué)的界限變得越來越模糊。同時(shí)，該課程偏重于滲流力學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于確定論文題目的同學(xué)，如果在其論文中不用此課程知識(shí)，或者對(duì)于未確定論文題目、不知此課程知識(shí)對(duì)其有何用處的同學(xué)而言，都可能對(duì)此課程興趣不高。為此，引入了課題式教學(xué)方法，對(duì)該教學(xué)方法進(jìn)行了初步探索。

課題式教學(xué)是在教師指導(dǎo)下，從自然、社會(huì)和生活中選擇和確定專題進(jìn)行研究，并在研究過程中主動(dòng)地獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)解決問題的學(xué)習(xí)活動(dòng)。國外早在20世紀(jì)40年代就首先提出了“以問題為本”的課題式教學(xué)模式。通過長期不斷地推廣、修正，課題式教學(xué)法已經(jīng)日趨完善，并得到了廣泛應(yīng)用。其應(yīng)用對(duì)象主要是本科教學(xué)和研究生教學(xué)，涉及的課程幾乎涵蓋了醫(yī)學(xué)、理學(xué)、工程學(xué)以及社會(huì)科學(xué)等全部知識(shí)領(lǐng)域[1]。課題研究的類型包括成果應(yīng)用型、解決問題型、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)型和探求新知型[2]。課題式教學(xué)是將學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、研究貫穿于課程教學(xué)始終的一種教學(xué)方法，也是不同于注入式教學(xué)的一種新的教學(xué)形式。它打破了舊模式下的“滿堂灌”和“一言堂”模式，讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下開展學(xué)習(xí)、研究、討論和設(shè)計(jì)，把教、學(xué)和做三者有機(jī)地結(jié)合在一起。它重方法傳授，重能力培養(yǎng)，重學(xué)生主體作用和學(xué)習(xí)主動(dòng)性的發(fā)揮。通過這種教學(xué)形式，可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)能力、科研能力、創(chuàng)新能力、與人合作的能力、收集和整理資料的能力、文字和口頭表達(dá)能力同時(shí)得到培養(yǎng)和提高[3]。

二、全過程課題式教學(xué)方法

1.教材選用。本課程曾經(jīng)選用《地下水動(dòng)力學(xué)》和《地下水水力學(xué)》作為教材，但前者的內(nèi)容很多在本科生階段講授過，重復(fù)教學(xué)效果不好。后者為學(xué)術(shù)專著，缺乏概念體系，在“教”與“學(xué)”方面均存在一定的難度。而地質(zhì)工程專業(yè)同學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域較廣，力學(xué)課程，其研究領(lǐng)域可能涉及的多孔介質(zhì)種類多，可能包括地下水、各種天然氣體、人工漿液等。為此，在課程中選用《多孔介質(zhì)滲流力學(xué)》和《高等滲流力學(xué)》作為教學(xué)參考書，從多孔介質(zhì)與地質(zhì)體的區(qū)別，地下水與通用流體的區(qū)別上，明確劃分了本科教學(xué)階段和研究生教學(xué)階段的教學(xué)內(nèi)容。

2.基本概念體系教學(xué)?！陡叩葷B流力學(xué)》除一般多孔介質(zhì)滲流力學(xué)理論外，還涉及較多石油工程內(nèi)容，不宜給非石油方向地質(zhì)工程專業(yè)同學(xué)選講。地質(zhì)工程中涉及的滲流問題更多，包括邊坡、隧道、地基、地質(zhì)災(zāi)害防治、人工材料等多領(lǐng)域，課堂教學(xué)很難實(shí)現(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域的全覆蓋。為此，在課程教學(xué)體系中，課堂教學(xué)重點(diǎn)在于幫助同學(xué)們建立基本的概念體系，明確建立多孔介質(zhì)的特性、流體的特性、各類基本方程、物性方程、本構(gòu)方程、定解問題等的概念框架，為同學(xué)們解決工程實(shí)踐問題提供基礎(chǔ)。

3.發(fā)現(xiàn)問題的課題式教學(xué)方法。在通過課堂教學(xué)建立起基本概念體系后，教師按照國家自然科學(xué)基金申請(qǐng)格式，給出模板，要求同學(xué)們利用所學(xué)基本知識(shí)，結(jié)合自己課題組的專長、學(xué)習(xí)興趣等去尋找要解決的科學(xué)問題。改變了以往教師出題，學(xué)生解題的千篇一律的方法，讓同學(xué)們帶著自己的需求和興趣去尋找自己要解決的問題。尋找科學(xué)問題的工作具有一定難度。這個(gè)科學(xué)問題必須和本課程密切相關(guān)，通過大量閱讀文獻(xiàn)，撰寫綜述來論證問題是否成立。選定題目后，還要大量閱讀文獻(xiàn)，了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，按照規(guī)范要求撰寫研究的必要性、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究目標(biāo)、研究內(nèi)容、技術(shù)路線、研究方案及可行分析等。這些工作不但包含了發(fā)現(xiàn)問題能力的訓(xùn)練，同時(shí)也讓同學(xué)們知道，在研究的過程中，怎樣對(duì)一個(gè)科學(xué)問題設(shè)定研究目標(biāo)，怎樣將其分解為研究內(nèi)容，怎樣設(shè)定實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路徑。同時(shí)，還要兼顧可行性等。完成此工作后，要求每個(gè)人設(shè)定6分鐘演講和答辯，教師通過提問、點(diǎn)評(píng)等，幫助同學(xué)修訂研究方向，確保課題可行。讓同學(xué)在反復(fù)修改中，抽絲剝繭，逐步接近自己設(shè)定的科學(xué)問題。

4.解決問題的課題式教學(xué)方法。在選定自己的課題并通過答辯修正后，開始具體實(shí)施。此過程同學(xué)們會(huì)遇到很多問題，有選擇開展實(shí)驗(yàn)工作，實(shí)驗(yàn)條件不具備的；有開始選擇案例研究，案例的數(shù)據(jù)無法滿足其實(shí)施要求的；有設(shè)定技術(shù)路線實(shí)施不通，工作失敗的。學(xué)生要花費(fèi)大量時(shí)間研讀和反復(fù)推敲自己提出的科學(xué)問題，學(xué)習(xí)如何用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行表述，學(xué)習(xí)如何尋找計(jì)算工具實(shí)施計(jì)算，學(xué)習(xí)如何搜集數(shù)據(jù)進(jìn)行建模條件等。在此過程中，同學(xué)們學(xué)習(xí)能力以及解決問題能力的差異體現(xiàn)無遺。在課程報(bào)告的撰寫中，也存在較大差異。有同學(xué)撰寫規(guī)范、美觀，符合模板要求且內(nèi)容齊全，論述深入，文整美觀。有同學(xué)撰寫丟項(xiàng)，公式、圖、表無編號(hào)，無圖名，無引用。有錯(cuò)別字，排版斷行，無參考文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)引用不規(guī)范等諸多問題。同學(xué)們?cè)谕瓿晒ぷ骱?，要進(jìn)行課堂演講和答辯，個(gè)別引用了非自己工作的同學(xué)，無法明確說明自己工作的前因后果。個(gè)別直接引用其他領(lǐng)域研究報(bào)告充頂課程報(bào)告的，沒有花費(fèi)足夠時(shí)間完成任務(wù)的同學(xué)與其他同學(xué)形成鮮明的對(duì)比。在答辯過程中，同學(xué)們?nèi)虆⒓?，進(jìn)行了全程錄像，提交的PPT和錄像也是后面成績?cè)u(píng)定的依據(jù)之一。

三、課題式教學(xué)的考核方式

在課程考核方面，課程的成績由課程報(bào)告（開題）、課程報(bào)告（結(jié)題）、開題演講和結(jié)題演講四個(gè)部分構(gòu)成（表1）。其中課程報(bào)告（開題）包括8個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，共40分；課程報(bào)告（結(jié)題）包括6個(gè)指標(biāo)，共30分；開題演講和結(jié)題演講各占15分，總分100分。因匯報(bào)時(shí)間有限（6分鐘），鍛煉了同學(xué)們?cè)谟邢迺r(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)簡練地表達(dá)能力。同時(shí)，很多同學(xué)因沒有經(jīng)驗(yàn)或沒有充分準(zhǔn)備，在演講時(shí)間截止時(shí)，僅僅述及研究現(xiàn)狀，整個(gè)研究工作全貌都無法展示，得到了經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。能更客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。

四、結(jié)束語

通過三年的教學(xué)改革，《多孔介質(zhì)流體動(dòng)力學(xué)》課題式教學(xué)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。在課堂教學(xué)中，首先建立基礎(chǔ)知識(shí)的基本概念框架，讓同學(xué)們自己去尋找應(yīng)用領(lǐng)域和科學(xué)問題，解決自己提出的問題，通過演講和課程報(bào)告對(duì)以上工作進(jìn)行總結(jié)。利用課題式教學(xué)，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，更能明確學(xué)習(xí)的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁晶，周志尊，趙君嫦.課題式教學(xué)法是高校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的必然趨勢(shì)[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2010，24（1）：78-80.

[2]姜明.關(guān)于課題式教學(xué)的探討[J].交通高教研究，2004，（4）：69-70.

[3]周輝，劉力天，高麗娟，閆冰.課題式教學(xué)方法的研究與實(shí)踐[J].繼續(xù)教育，2011，（11）：16-19.