吳海波，胡雄武，姬廣忠，黃艷輝

（安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院，安徽淮南 232001）

1 地球物理勘探課程創(chuàng)新教學(xué)的背景

關(guān)于“金課”的標(biāo)準(zhǔn)，2018年11月，教育部高等教育司司長(zhǎng)吳巖在第十一屆“中國(guó)大學(xué)教學(xué)論壇”上提出了“兩性一度”的“金課”標(biāo)準(zhǔn)，即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。因此，對(duì)標(biāo)“金課”的“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)，要打造一門真正的“金課”，落實(shí)到日常的課程教學(xué)中，要求必須堅(jiān)持以學(xué)生為本，創(chuàng)新教學(xué)模式、方法，豐富教學(xué)內(nèi)容與活動(dòng)，營(yíng)造寓學(xué)于樂的課堂教學(xué)氛圍，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，全面開展課程改革和教學(xué)創(chuàng)新[1,2]。

地球物理勘探是地質(zhì)工程專業(yè)一門必修課程，屬于地質(zhì)工程學(xué)科的主干課程，經(jīng)過多年的建設(shè)，課程體系已趨于成熟穩(wěn)定。課程旨在通過課程教學(xué)，讓學(xué)生掌握地球物理勘探的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本技能，了解現(xiàn)階段地球物理勘探的新技術(shù)與新方法，培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)地質(zhì)勘探領(lǐng)域的工程實(shí)際問題進(jìn)行分析、計(jì)算、歸納、總結(jié)，并提出初步解決方案的能力。然而，對(duì)標(biāo)“金課”的“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)在之前的課程教學(xué)過程中存在以下幾點(diǎn)問題：

（1）課程教學(xué)模式創(chuàng)新不足。以傳統(tǒng)的“教師講、學(xué)生聽”為主，制約了教學(xué)效果的提升；課程教材和相關(guān)教學(xué)參考書使用年限較長(zhǎng)，內(nèi)容雖具有普適性，但偏向于基礎(chǔ)理論，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容更新遲緩，時(shí)效性不足；此外，課程教學(xué)的行業(yè)背景和特色不夠凸顯。

（2）課程教學(xué)活動(dòng)設(shè)置少、形式單一。未與近年來開展的“創(chuàng)新杯”全國(guó)大學(xué)生地球物理競(jìng)賽等學(xué)科競(jìng)賽接軌，且對(duì)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”“挑戰(zhàn)杯”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等大學(xué)生課外創(chuàng)新活動(dòng)的支撐力度不足。

（3）課程的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)不夠完善。對(duì)全時(shí)段、全方位的課程在線學(xué)習(xí)支撐力度不足；且教師對(duì)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)各模塊的運(yùn)用不充分，對(duì)課程學(xué)情了解不足，僅依靠時(shí)間有限的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)了解學(xué)情。

（4）課程考評(píng)方式仍以傳統(tǒng)的閉卷考試和課后作業(yè)為主要手段。未涉及對(duì)實(shí)踐和創(chuàng)新能力進(jìn)行考查；課程考評(píng)和學(xué)情統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的樣本類型局限，可研究性差，難以有效服務(wù)于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

因此，針對(duì)上述課程教學(xué)中面臨的問題，對(duì)標(biāo)“金課”標(biāo)準(zhǔn)，亟待從教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)活動(dòng)和課程考評(píng)等方面，開展地球物理勘探課程教學(xué)改革與創(chuàng)新，以進(jìn)一步提升課程的教學(xué)效果，服務(wù)于新時(shí)代創(chuàng)新型地學(xué)人才的培養(yǎng)[3]。

2 面向課程的創(chuàng)新教學(xué)方法與實(shí)踐

2.1 打造學(xué)生為主角的課程教學(xué)模式

（1）改變“教師講、學(xué)生聽”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，打造以學(xué)生為主角的課程教學(xué)模式。教師通過在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中增加引導(dǎo)性的提問和互動(dòng)，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)和理解問題的能力[4,5]。

在講解本課程第三章第一節(jié)“巖石電阻率的影響因素”內(nèi)容時(shí)，設(shè)計(jì)“環(huán)環(huán)相扣”的教學(xué)內(nèi)容講授模式，主要采用啟發(fā)式教學(xué)手段，以思考日常生活中常見物質(zhì)的導(dǎo)電性為切入點(diǎn)。根據(jù)學(xué)生的回答設(shè)置下一環(huán)的提問，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考“這些物質(zhì)中哪些又是組成巖石的常見物質(zhì)”這一問題，同時(shí)啟發(fā)學(xué)生回顧礦物巖石學(xué)課程中涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，再思考“除了組成物質(zhì)，還有巖石的哪些特性會(huì)影響其導(dǎo)電性，如何影響”等一系列的問題。

整個(gè)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)如圖1 所示，教學(xué)內(nèi)容的講授過程與學(xué)生的學(xué)習(xí)不再是被動(dòng)方式，而是遵循“疑問—思考—回答—再思考—拓展—總結(jié)”的主動(dòng)模式；教師則采用“引導(dǎo)—反問—啟發(fā)—聚焦”等手法，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合實(shí)際生活、結(jié)合先前所學(xué)內(nèi)容去發(fā)現(xiàn)、思考，從而變被動(dòng)為主動(dòng)，牢固掌握課程的教學(xué)內(nèi)容。

圖1 學(xué)生為主角的教學(xué)模式設(shè)計(jì)思路

（2）選取熱點(diǎn)問題作為討論、辯論的主題，開展豐富的教學(xué)活動(dòng)。

在講解本課程第四章第一節(jié)教學(xué)內(nèi)容“地震波的類型”時(shí)，引入日常生活中接觸的天然地震案例，引導(dǎo)學(xué)生圍繞“哪種類型地震波破壞力最大”這一主題展開討論，根據(jù)討論結(jié)果進(jìn)一步劃分辯論的正、反方組，圍繞“為什么？”展開辯論。

通過設(shè)置討論、辯論兩個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生主動(dòng)出擊，去發(fā)現(xiàn)問題和現(xiàn)象，去思考問題和現(xiàn)象背后的規(guī)律和本質(zhì)；通過結(jié)合地震災(zāi)害的實(shí)際情況，立足學(xué)生討論、辯論形成的觀點(diǎn)和結(jié)論總結(jié)歸納，并進(jìn)一步深入剖析地球物理問題背后的本質(zhì)和規(guī)律，從而通過豐富多彩的教學(xué)活動(dòng)提升學(xué)生對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，使其寓學(xué)于樂、善于發(fā)現(xiàn)并勤于思考[6]。

2.2 以具體問題引出課程教學(xué)內(nèi)容

以黃大年同志的先進(jìn)事跡為抓手，在課程教學(xué)中有機(jī)融入勘探精神和家國(guó)情懷[7-9]。再以日常工作生活中的現(xiàn)象和問題為著陸點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察生活中的事物或現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)其背后的規(guī)律，以此引出課程的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生通過課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)理解問題的本質(zhì)，并能夠嘗試解決問題[10]。

在講解本課程第四章第三節(jié)“地震勘探中的有效波與干擾波”的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，以放鞭炮的例子作為教學(xué)內(nèi)容的切入點(diǎn)；通過引導(dǎo)學(xué)生回憶“為什么先看見鞭炮閃，后聽到鞭炮聲”這一現(xiàn)象，思考這一現(xiàn)象背后的本質(zhì)，從而引出聲波傳播的規(guī)律和特征。進(jìn)一步以聲波傳播的規(guī)律和特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生再思考“聲波在地震勘探中是有效波還是干擾波？生活中采用過哪些辦法降低聽見的鞭炮響聲？”兩個(gè)問題，每一步都緊扣學(xué)生的回答，類比引出地震勘探中聲波干擾的壓制方法。

通過案例的歸納和總結(jié)，揭示放鞭炮這一生活中常見的例子與“地震勘探中干擾波的類型與壓制”課程教學(xué)內(nèi)容的共性，搭建課程教學(xué)內(nèi)容與生活中各種現(xiàn)象和問題之間的橋梁，從而以生活中的現(xiàn)象和問題為著陸點(diǎn)，支撐課程理論知識(shí)的教授與拓展。

2.3 以學(xué)科競(jìng)賽為素材，激發(fā)教學(xué)創(chuàng)新，革新考評(píng)方式

（1）將學(xué)科競(jìng)賽的素材融入課程教學(xué)內(nèi)容中，開展競(jìng)賽模擬等教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生課程學(xué)習(xí)拓展能力，以及參加學(xué)科競(jìng)賽的興趣，為“創(chuàng)新杯”全國(guó)大學(xué)生地球物理知識(shí)競(jìng)賽選拔優(yōu)秀的參賽選手[11,12]。

在“超星爾雅學(xué)習(xí)平臺(tái)”的“活動(dòng)”模塊中，從歷年的“創(chuàng)新杯”全國(guó)大學(xué)生地球物理知識(shí)競(jìng)賽的試題中選取緊扣課程教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的試題，構(gòu)建隨堂練習(xí)題庫(kù)，依托信息化教學(xué)開展隨堂測(cè)驗(yàn)活動(dòng)。并基于此，采用“超星爾雅學(xué)習(xí)平臺(tái)”的“統(tǒng)計(jì)”模塊，科學(xué)系統(tǒng)地統(tǒng)計(jì)出學(xué)生對(duì)相關(guān)教學(xué)活動(dòng)的參與和得分情況，剖析理論知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。通過建立競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，并基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)綜合考評(píng)，為大學(xué)生地球物理知識(shí)競(jìng)賽選拔優(yōu)秀的參賽選手。

與此同時(shí)，堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)思想，通過分析每年競(jìng)賽的選題內(nèi)容和特色，把握學(xué)科和專業(yè)領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)與發(fā)展方向，以此為參考，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容和隨堂測(cè)驗(yàn)題庫(kù)，讓課程教學(xué)內(nèi)容在源頭上生動(dòng)起來，通過課程的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生了解專業(yè)領(lǐng)域的前沿知識(shí)（如圖2 所示）。

圖2 以競(jìng)賽題材激發(fā)教學(xué)創(chuàng)新

（2）基于隨堂測(cè)驗(yàn)、主題討論等教學(xué)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)課程學(xué)情的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警，并依托監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，革新傳統(tǒng)考評(píng)方式[13]。

基于“超星爾雅學(xué)習(xí)平臺(tái)”的“統(tǒng)計(jì)”模塊實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)課程在線的學(xué)情，依托“統(tǒng)計(jì)”模塊設(shè)置各環(huán)節(jié)的考核權(quán)重，直接給定量化分值或百分比。與此同時(shí)，在課程教學(xué)周期內(nèi)，學(xué)生可通過“超星爾雅學(xué)習(xí)平臺(tái)”查看個(gè)人和整體的學(xué)情，調(diào)整學(xué)習(xí)計(jì)劃，以此促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的形成。

另一方面，根據(jù)“統(tǒng)計(jì)”模塊中的動(dòng)態(tài)得分，從整體和個(gè)人兩個(gè)角度剖析課程的學(xué)情狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和側(cè)重點(diǎn)，同時(shí)依據(jù)個(gè)人數(shù)據(jù)的分析，找準(zhǔn)課程教學(xué)周期內(nèi)的薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)學(xué)習(xí)狀態(tài)不良、進(jìn)度慢、效率低的學(xué)生進(jìn)行預(yù)警。課程考評(píng)階段，將“超星爾雅學(xué)習(xí)平臺(tái)”的“統(tǒng)計(jì)”模塊的數(shù)據(jù)作為課程日?？荚u(píng)的主要依據(jù)（如圖3 所示）。

圖3 基于超星平臺(tái)的學(xué)情監(jiān)測(cè)、預(yù)警與量化考評(píng)

3 課程創(chuàng)新教學(xué)成效與展望

3.1 在線課程建設(shè)與推廣

課程基于“超星爾雅學(xué)習(xí)平臺(tái)”搭建在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，將現(xiàn)代信息技術(shù)與課堂教學(xué)積極融合，融入了“創(chuàng)新杯”全國(guó)大學(xué)生地球物理知識(shí)競(jìng)賽的素材，依托“活動(dòng)”模塊建立隨堂測(cè)試題庫(kù)。從近兩年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，學(xué)生線上課程學(xué)習(xí)的參與度顯著提高，學(xué)習(xí)的時(shí)間維度明顯拓寬；依托課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)拓展，顯著提升了學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。同時(shí)，借助“統(tǒng)計(jì)”模塊的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，成功對(duì)多名學(xué)情不良的學(xué)生實(shí)施動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)與預(yù)警。

課程的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)還同步對(duì)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程學(xué)術(shù)型碩士和資源與環(huán)境專業(yè)型碩士點(diǎn)招收的非地質(zhì)類專業(yè)的研究生開放，為部分跨專業(yè)研究生快速高質(zhì)量地掌握地球物理勘探的理論和方法，提供了高效、靈活、便捷、理想的學(xué)習(xí)環(huán)境，依托平臺(tái)的拓展訓(xùn)練，可促進(jìn)其進(jìn)一步提升科研創(chuàng)新與實(shí)踐能力。下一步，課程的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)將計(jì)劃對(duì)兄弟院校開放，并嘗試開展聯(lián)合建設(shè)等活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

3.2 宣傳大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽

基于“超星爾雅學(xué)習(xí)平臺(tái)”的“活動(dòng)”模塊，融入部分“創(chuàng)新杯”大學(xué)生地球物理知識(shí)競(jìng)賽的試題元素，輔以課程教學(xué)周期內(nèi)的宣傳，使得學(xué)生對(duì)“創(chuàng)新杯”大學(xué)生地球物理知識(shí)競(jìng)賽產(chǎn)生了濃厚的興趣。近3年，學(xué)校地球物理知識(shí)（選拔）競(jìng)賽報(bào)名參賽人數(shù)逐年增加，地質(zhì)工程專業(yè)報(bào)名人數(shù)占比持續(xù)走高。

不僅如此，2019年度校內(nèi)選拔賽期間，地質(zhì)工程專業(yè)16-1 班某生因成績(jī)優(yōu)秀，被推薦參加“創(chuàng)新杯”大學(xué)生地球物理知識(shí)競(jìng)賽，打破了之前幾屆一直由勘查技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)生代表參賽的慣例，充分體現(xiàn)了以學(xué)科競(jìng)賽為素材激發(fā)地球物理勘探課程創(chuàng)新教學(xué)取得的顯著成效。

3.3 教學(xué)團(tuán)隊(duì)打造與優(yōu)化提升

課程經(jīng)過近3年的創(chuàng)新教學(xué)與實(shí)踐建設(shè)，目前形成了3 名副教授主講教師為主力，一老一新兩名教師為指導(dǎo)和輔助的優(yōu)勢(shì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)的年齡結(jié)構(gòu)、研究方向和學(xué)緣結(jié)構(gòu)等均得到了調(diào)整與優(yōu)化。近兩年，課程已完成小班化、信息化教學(xué)等多方面的改革，完成了在線學(xué)習(xí)平臺(tái)和試題庫(kù)建設(shè)，地質(zhì)工程專業(yè)通過了工程教育認(rèn)證[14]。

團(tuán)隊(duì)主講教師以課程的創(chuàng)新教學(xué)與實(shí)踐為背景，通過消化吸收課程創(chuàng)新教學(xué)成果和經(jīng)驗(yàn)，積極參加各類教學(xué)競(jìng)賽，先后獲得“全國(guó)大學(xué)青年教師地質(zhì)課程教學(xué)比賽”一等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各1 項(xiàng)；校級(jí)青年教師教學(xué)比賽二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各1 項(xiàng)；同時(shí)，以各類教學(xué)比賽為契機(jī)，觀摩優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)和教學(xué)名師的公開課，汲取創(chuàng)新教學(xué)理論與經(jīng)驗(yàn)，并加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)的合作交流，實(shí)現(xiàn)了以賽促教和團(tuán)隊(duì)教學(xué)水平的全面提升。

3.4 課程持續(xù)改進(jìn)與展望

當(dāng)然，對(duì)標(biāo)“金課”的“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)，上述的教學(xué)改革措施與創(chuàng)新實(shí)踐方法仍顯不足，地球物理勘探課程距離“金課”仍存在顯著差距。因此，堅(jiān)持在教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容上持續(xù)優(yōu)化，在教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)手段上進(jìn)一步豐富拓展勢(shì)在必行；通過持續(xù)的改進(jìn)與創(chuàng)新，提升教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新性，讓地球物理勘探課程一步步向著“金課”的標(biāo)準(zhǔn)邁進(jìn)。