问题教学法在矿产勘查学课程教学中的应用_曹毅.pdf

收稿时间 2021-04-30基金项目 2021年度中国地质大学（北京）研究生教材教改建设项目“资源与环境专业学位硕士研究生职业能力培养机制探索”（2021YJSJG-11）。作者简介 曹毅（1982），男，陕西人，博士，副教授，研究方向：矿床学和矿产勘查学方面的教学与科研。2022年11月November，2022University Education摘要 教学方法改革是高等教育教学改革的一个重要方向。矿产勘查学课程是全国资源勘查工程专业的主干专业课程，其教学质量是国家高素质勘查技术人员培养的重要保障。针对该课程涉及知识面广、内容枯燥抽象、概念及术语多等特点，教师在教学过程中有针对性地运用了问题教学法，提高了学生的学习兴趣以及发现问题、处理问题和解决问题的能力，取得了良好的教学效果。关键词 矿产勘查学；问题教学法；教学质量；教学方法中图分类号 G642 文献标识码 A 文章编号 2095-3437（2022）11-0068-03教学质量是高校的生命线，提高教学质量是高等教育永恒的主题，也是目前高等教育改革的最终目标1-2。与中小学教学不同，大学教学会在有限的课时内将大量知识讲授给学生。而传统教学通常重视“教”而轻视“学”，课堂上以教师讲解为主、互动为辅，而且教师多以讲得细、讲得透、讲得全面为目标3。这种重视知识传授而轻视能力培养的教学方式导致学生形成了过分依赖课堂教学的习惯，缺乏主动学习的激情，实践能力和创新能力不足3。与此同时，这种“填鸭式”教学也会导致学生学习兴趣下降，特别是对一些知识面广、内容抽象、知识点繁杂的课程，学生常感到枯燥，难懂难记，失去学习的兴趣4-5。为了解决这一问题，各高校纷纷开展教学改革，而改革的方向多是由传统的“以教师讲授为主”向“以学生学习为主”转变，教学过程中要求充分发挥学生学习的主体地位，重视对学生能力的培养6-7。教学方法改革是高等教育教学改革的一个重要方向2。合理的教学方法是提高教学质量的重要保障4-5。问题教学法是一种以学生学习为中心，以提出问题分析问题解决问题为线索，以教师引导为手段的教学方法8-9。该教学法将“被动学习”转变为“主动学习”，充分发挥学生的主体地位，有利于提高学生学习兴趣、培养学生的实践能力和创新能力，进而提高教学质量8-9。因此，近年来问题教学法受到国内外教育工作者的重视，并得到广泛应用7。矿产勘查学是研究矿产形成的地质条件、分布规律、矿体的变化特征和工业矿床勘查理论与方法的一门应用地质学，也是全国资源勘查工程专业本科生的一门主干专业课程10。该课程以矿产预测、勘查与评价为中心内容，以提高矿产勘查的地质与经济效果为目的，培养学生掌握矿产勘查的基本理论（包括矿产勘查的理论基础、优化准则与战略决策等）和工作方法（包括矿产勘查各阶段工作的基本要求和方法、技术手段、工程的布置与取样、矿体圈定和储量计算等）、成矿预测的基本理论与方法（包括控矿因素与找矿标志分析、找矿方法及应用、信息提取与合成、规律总结与靶区优选等）以及资源经济评价的基本内容和步骤（包括项目选择、资产评估、风险勘查、矿业经济、环境保护与绿色矿山等）等内容10。由此可见，矿产勘查学课程是资源勘查工程专业本科生职业能力培养的核心课程，其教学质量是国家高素质勘查技术人员培养的重要保障10。然而，该课程涉及知识面广、内容抽象、概念及术语多，学生常感到枯燥、难懂，学习兴趣不足5。为了提高教学质量，笔者在矿产勘查学课程教学中尝试了问题教学法，取得了良好的教学效果。一、问题教学法概述问题教学法（Problem-based learning,PBL）是由美国实用主义教育家杜威在1896年提出并开始实施的一种教学方法11。该教学法是将知识点以问题的形式呈现给学生，让学生在探索解决问题的过程中熟悉并掌握知识，提升发现问题和解决问题的技能，同时提高自主学习的能力。问题教学法在实施过程中要求将提出问题分析问题解决问题这一线索始终贯穿整个教学过程。教学过程通常分为五个阶段8,11：（1）提出问题阶段，问题可由教师提出，也可由教师引导学生发现并提出；（2）建立假设阶段，该阶段主要引导学生结合教学目的对提出问题教学法在矿产勘查学课程教学中的应用曹毅王功文中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京10008368University Education的问题进行分析，并提出假设；（3）自主学习阶段，学生带着问题自学教材，收集整理资料，并尝试解决问题；（4）讨论交流阶段，先由小组内部讨论问题解决方案，再扩大到班级讨论；（5）总结阶段，教师要先根据讨论情况，有针对性地进行讲解并引导学生解决问题，最后对教学内容进行简单清晰的梳理和讲解。总的来看，问题的提出是问题教学法的关键，而问题的优劣将直接影响到教学效果的好坏。因此，教师在备课过程中应系统梳理课程内容，并针对核心内容提出合适的问题，进而让学生在解决问题的过程中逐渐掌握课程知识，以达到教学目标。相对于传统教学法，问题教学法的优势在于能够更加有效地激发学生的自主能动性12。从知识的获得途径来看，在基于问题教学法开展的教学活动中，学生的学习以问题为导向，以寻找答案、解决问题为目标，以查阅资料、动手测试、分析总结和相互讨论为主要学习手段，在解决问题的过程中理解和掌握知识。这种学习完全是一种主动探索式学习，而不是直接从教师讲授和课本中被动获得知识。因此，学生学习的自主性和积极性通常会更高。与此同时，在这一过程中，学生主要是在问题的引导下，通过自己的努力找到问题的答案并获得知识，由此对知识的理解会更加深刻，并会产生一种主人翁的感觉，进而激发学习的自主性和积极性。需要指出的是，任何教学法都有其优缺点。例如，问题教学法的优势在于能够激发学生的自主能动性，发展学生的实践能力和创新能力，而其缺点在于获取知识具有一定的零散性和随机性12。与其明显不同的是，传统教学法的优势在于知识的系统性和完整性，而缺点在于学生被动接受知识，积极性不够，不利于培养学生的实践能力和创新能力13-14。因此，在教学过程中，要根据实际情况将传统教学法和问题教学法有机结合，充分发挥两者的优势，提高教学效果。二、问题教学法在矿产勘查学课程教学中的实施本文以中国地质大学（北京）资源工程专业矿产勘查学课程为对象，针对不同内容选择性地开展了问题教学法的实践研究。（一一）实施思路实施思路实施过程分为以下步骤。（1）授课教师对矿产勘查学课程内容进行梳理，重点选择矿产勘查的基本概念、基本理论和基本方法等理论性较强、内容抽象、概念及术语多，学生学习感到枯燥的章节开展问题教学法教学。而对于实践性较强的内容仍采用传统教学法进行教学。（2）首堂课时，教师先对课程的基本情况进行介绍，主要包括学习内容、学习形式、学习方法和考核机制。同时将学生分为46人的学习小组，确定小组长。（3）教师根据教学内容，特别是重点和难点知识，提出13个相关问题。问题的难易程度要符合学生的实际学习水平与认知水平，同时问题要有一定的吸引力，能调动学生的学习兴趣。（4）由学习小组自主选择问题，并开展自主学习，以教材学习为主，同时允许学生上网查找资料，学习时间控制在课堂时间的三分之一以内。（5）自主学习结束后，首先在学习小组内部讨论，优化解决方案。然后进行班级讨论。班级讨论时，以学习小组为单位，选派代表向全班学生讲解问题解决方案（为防止部分学生逃避学习，随机选派代表），其他成员可以补充讲解。然后由教师和其他学生提出疑问，并展开讨论。这一部分约占课堂时间的三分之一。对于难度较大的或开放型的问题，可适当延长学习时间，将自主学习和组内讨论放在课后进行，班级讨论和总结放到下堂课上进行。（6）由教师进行总结，引导学生优化解决方案，并对本章知识进行梳理和讲解。这一部分约占课堂时间的三分之一。（二二）应用案例应用案例【案例一案例一】以勘查工程系统一章为例，该部分（特别是工程布置相关内容）内容抽象、知识点繁杂，学生学习时常感到枯燥。在教学过程中，我们针对工程布置内容向学生提出以下问题：（1）准备在某铜矿化区布置勘查工程，目的是基本查明该区主要矿体的形态、产状、连续性等地质特征和开采条件（矿区资料已提供给学生），那么如何确定工程的总体布置形式？（2）如何确定工程间距？针对第一个问题，教师引导学生学习工程总体布置形式的基本概念和分类、决定工程布置形式的主要因素等内容，同时引导学生整理分析资料，探索最优方案。这一学习过程在于培养学生的自学能力和解决问题能力。针对第二个问题，教师引导学生学习工程间距的含义及表达形式、矿床勘查类型的确定方法及需要的素材，同时复习矿产勘查阶段等相关知识。随后，教师引导学生结合矿区资料完成该铜矿化区工程总体布置设计图和设计勘探线剖面图。这一过程在于培养学生的综合分析能力。完成自学和学习小组讨论后，选派一名学生向全班学生展示工程总体布置设计图和设计勘探线剖面图，并依据这两张图讲解其确定工程总体布置形式和工程间距的过程。这一过程在于培养学生的综合素质，特别是逻辑表达能力。最后，由教师进行总结，指出优缺点，梳理讲解知识点，强化学生认识。【案例二案例二】以储量计算一章为例，该部分内容概念较多，容易混乱。在教学过程中，我们向学生提出以下问题：已知储量计算公式为P=QC，Q=VD，其中，P为金属储量，Q为矿石量，C为矿石平均品位，V为矿体体积，D为矿石的平均体重；同时给出某铜矿床的勘探线剖面图，以及钻孔、探槽、穿脉等工程的化探分析资料。根据以上资料如何获得该矿床中铜的储量？针对这一问题，教师可以引导学生，要获得铜的储量，首先，要确定矿石平均品位、体积和平均体重，这时学生可以先查阅教科书学习矿石品位和体重的基本概念与获取方式。然后，再引导学生要获得矿石的平均品位，就要先圈出矿体，这时学生需要学习矿体圈定的参数（如边界品位、工业品位和最小可采厚度等）和基本方法（如直接法、中点法和自然尖灭法等）。等学生获得矿石平均品位和体积后，教师可引导学生对比计算结果（一般会出现多种答69案），寻找原因（特别提醒学生圈定矿体时要注意边界品位、最小可采厚度、夹石剔除厚度和工业米百分率等参数的应用），并进行总结。随后，教师进一步引导学生将不规则形状的矿体转换成多个规则形状的矿体并进行矿体体积计算和储量计算。完成自学和学习小组讨论后，选派一名学生向全班学生展示其储量计算过程及结果，特别是矿体圈定过程。最后，由教师总结，指出优缺点，梳理讲解知识点，强化学生认识。在这一章的教学过程中，教师以问题为引导，让学生在解决问题的过程中循序渐进地学习并掌握储量计算的相关知识。三、实施效果通过与传统教学模式对比，笔者发现在矿产勘查学课程教学过程中选择性地实施问题教学法后，教学质量明显提高，具体体现在以下方面。（1）学生学习兴趣明显提高。实施问题教学法后，学生睡觉、玩手机、看课外书等现象在课堂上基本消失，同时学生学习专注度明显提高。（2）学生综合素质得到提高。学生之间以小组为单位进行学习和讨论，这不仅培养了学生的团队精神，还锻炼了学生的语言表达交流能力。特别是一些平常不爱说话的学生，通过一段时间的锻炼后，也积极参与到小组讨论中。另外，学生的团队荣誉感也明显提高。一些学生以前对于学习好坏没什么感觉，但通过小组学习和讨论后，学习劲头越来越大，团体荣誉感不断增强。（3）自主学习能力明显提升。为检验学生的自学能力，课程组在期末试卷中特意增加了一道课堂上未讲但要求学生自学的相关试题，结果发现，多数学生都能给出相对合理的分析过程和答案。（4）培养了学生的创新能力。在教学过程中，部分学生不仅完成了教师提出的问题，还联想和提出了其他相关问题，并给出了合理的解决方案。此外，通过成绩对比我们发现，在选择性地实施问题教学法后，学生矿产勘查学课程的成绩较往年明显提高，特别是优秀率提高明显。四、结论课程组针对矿产勘查学课程涉及知识面广、内容抽象、概念及术语多等特点，在教学过程中选择性地尝试了问题教学法，取得了良好的教学效果。经对比研究发现，将问题教学法应用于矿产勘查学课程教学中，不仅提高了学生学习的兴趣，还使学生在学习知识的同时提高了综合素质以及发现问题、