PBL教學(xué)法在礦床學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用

摘要“礦床學(xué)”課程是地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)和資源勘查學(xué)等專業(yè)的核心課程，其教學(xué)質(zhì)量是國(guó)家地礦領(lǐng)域高級(jí)專業(yè)人才培養(yǎng)的重要保障。針對(duì)該課程知識(shí)面廣泛，內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高的現(xiàn)狀，筆者在教學(xué)過程中有針對(duì)性地嘗試了問題教學(xué)法（PBL），調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 礦床學(xué) 問題教學(xué)法 教學(xué)質(zhì)量 教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.25.048

Exploratory Use of Problem-based Learning Mode in the“Mineral Deposit Geology”Course

CAO Yi

（China Universityof Geosciences（Beijing）， School ofthe EarthSciences and Resources， Beijing100083）

AbstractThe course "Mineral deposit geology" is the key course for students majoring in geology， geochemistry， geophysics and resource exploration engineering， and its teaching quality is an important guarantee for the training of senior professionals in the field of geology and mining. In view of the wide range of knowledge， abstract content and low student interest in the course， the author selectively used the problem-based learning method（PBL）in the teaching process， which increased students’ interest in learning， and achieved a good teaching effect.

Keywordsmineral deposit geology； problem-based learning mode； quality of teaching； teaching method

大學(xué)教育承擔(dān)著為國(guó)家培養(yǎng)高級(jí)專門人才的重要任務(wù)，而大學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量是保障大學(xué)教育成敗的根本，也是保障國(guó)家高級(jí)專門人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵。[1]“礦床學(xué)”課程是高等院校針對(duì)地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)和資源勘查學(xué)等相關(guān)地學(xué)專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)核心課程，[2]重點(diǎn)講授礦床學(xué)的基本理論和工作方法以及礦床在地殼中的賦存特點(diǎn)、形成條件、形成機(jī)制和時(shí)空分布規(guī)律等知識(shí)，其教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系著我國(guó)地礦領(lǐng)域高級(jí)專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。[2]然而，“礦床學(xué)”課程綜合性較強(qiáng)，知識(shí)面廣泛，知識(shí)點(diǎn)繁雜，教學(xué)課時(shí)卻有限。[3]因此，為了能在有限的課時(shí)內(nèi)將大量的知識(shí)講授給學(xué)生，目前多數(shù)高校在“礦床學(xué)”課程教學(xué)過程中采用以教師講解為主，互動(dòng)為輔的教學(xué)方式，以講得細(xì)致、講得全面為目標(biāo)。[4]在這種以教師為主的教學(xué)方式下，學(xué)生參與度不足、缺乏主觀能動(dòng)性，同時(shí)學(xué)生也很難在有限的時(shí)間內(nèi)完全理解和掌握課程知識(shí)，從而出現(xiàn)學(xué)習(xí)激情不足，興趣下降等現(xiàn)象，造成教學(xué)質(zhì)量不佳。因此，為了改善“礦床學(xué)”課程的教學(xué)現(xiàn)狀，保障我國(guó)地礦領(lǐng)域高級(jí)專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，近年來地礦類高校不斷加強(qiáng)該課程的教學(xué)改革。

從大學(xué)知識(shí)傳授的過程來看，“教”與“學(xué)”的作用在教學(xué)過程中是不斷變化和發(fā)展的，是一個(gè)從教師的“教”逐步向?qū)W生的“學(xué)”來轉(zhuǎn)變，其目的是最終達(dá)到學(xué)生能完全擺脫教師的“教”，具備獨(dú)立“學(xué)”的能力。因此，在大學(xué)教學(xué)過程中，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。而加強(qiáng)學(xué)生參與度，發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，是增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和提高教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。正因如此，目前各高校教學(xué)改革方向多是將傳統(tǒng)“以教師講授為主”的教學(xué)方式向“以學(xué)生學(xué)習(xí)為主”的教學(xué)方式轉(zhuǎn)移，[5，6]從而達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生的參與度和積極性的目的。

問題教學(xué)法（Problem-based Learning，簡(jiǎn)稱PBL教學(xué)法）是一種教師引導(dǎo)下的以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心的教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，重視學(xué)生能力的培養(yǎng)，[7]符合當(dāng)前教學(xué)改革的方向，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外大學(xué)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性的一種重要手段?；谝陨峡紤]，筆者在“礦床學(xué)”課程的教學(xué)過程中有針對(duì)性地嘗試了問題教學(xué)法的應(yīng)用，取得了良好的教學(xué)效果。

1問題教學(xué)法（PBL）概述

問題教學(xué)法（Problem-basedlearning，PBL）是由美國(guó)實(shí)用主義教育家杜威在1896年提出并開始實(shí)施的一種教學(xué)方法，[7]近些年來受到國(guó)內(nèi)外高校廣泛重視和普遍應(yīng)用。該教學(xué)法的實(shí)施過程包括“提出問題—建立假設(shè)—收集資料—論證假設(shè)—總結(jié)”五個(gè)階段，[8]強(qiáng)調(diào)將知識(shí)點(diǎn)設(shè)置在有意義的問題情境中，讓學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí)并掌握隱含于問題背后的知識(shí)，形成發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。[8]與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，問題教學(xué)法把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給了學(xué)生，增加了學(xué)生的參與度，可以最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生探索問題的欲望，提升主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

2問題教學(xué)法（PBL）的實(shí)施

本次工作以中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地質(zhì)學(xué)和資源工程兩個(gè)專業(yè)“礦床學(xué)”課程為對(duì)象，開展了問題教學(xué)法在“礦床學(xué)”課程教學(xué)過程中的運(yùn)用研究。

2.1實(shí)施思路

實(shí)施內(nèi)容的選擇：授課教師應(yīng)對(duì)“礦床學(xué)”課程內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)梳理，重點(diǎn)對(duì)于“礦床學(xué)”課程中理論性較強(qiáng)、概念及專業(yè)名詞多、內(nèi)容抽象、學(xué)習(xí)過程感到枯燥的章節(jié)（如礦床學(xué)的基本概念和基本理論、熱液礦床概論等章節(jié)）開展問題教學(xué)法教學(xué)。而對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)、內(nèi)容條理清晰、容易理解的章節(jié)仍采用傳統(tǒng)教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)。

實(shí)施步驟及方法：第一步，教師先向?qū)W生介紹本節(jié)課程的基本情況，包括學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)形式、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)等內(nèi)容。然后組織學(xué)生按照5～6人成立學(xué)習(xí)小組，確定小組長(zhǎng)。第二步，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，提出2～3個(gè)相關(guān)問題。所提問題要求滿足（1）盡可能包含本節(jié)課程的核心內(nèi)容；（2）難易程度要符合學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)和認(rèn)知水平；（3）要結(jié)合實(shí)際，有趣味性，能夠激起學(xué)生的探索興趣。第三步，以學(xué)習(xí)小組為單位開展自主學(xué)習(xí)。在該階段教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行分析，并初步構(gòu)建解決途徑和學(xué)習(xí)計(jì)劃。然后，學(xué)生按照學(xué)習(xí)計(jì)劃，學(xué)習(xí)教材、查閱資料、梳理知識(shí)、總結(jié)答案。第四步，學(xué)習(xí)小組內(nèi)部討論，優(yōu)化解決方案。然后開展班級(jí)展示，以學(xué)習(xí)小組為單位，選派代表向全班同學(xué)展示其構(gòu)建的問題解決方案。然后由教師和其他同學(xué)對(duì)方案提出質(zhì)疑，并開展討論。第五步，教師引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化解決方案，并對(duì)重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行梳理和講解。

2.2應(yīng)用案例

以熱液礦床概論一章中熱液礦床的圍巖蝕變及分帶一節(jié)為例。該部分內(nèi)容抽象、知識(shí)點(diǎn)繁雜，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中常感到枯燥，難以記憶，適合開展問題教學(xué)法。在教學(xué)過程中，首先由教師向?qū)W生講解圍巖蝕變和分帶的概念，指出圍巖蝕變是指礦體周圍的巖石在汽水熱液的作用下，發(fā)生的一系列舊礦物被新的更穩(wěn)定的礦物所代替的交代作用，而蝕變分帶是指在礦床、礦體范圍內(nèi)，礦物成分、化學(xué)成分、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造在空間上的變化規(guī)律。讓學(xué)生具備后期學(xué)習(xí)所需的知識(shí)儲(chǔ)備。然后，教師向?qū)W生講解圍巖蝕變和分帶的研究意義，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)圍巖蝕變和分帶是厘定礦床成因的重要依據(jù)和勘查找礦的重要標(biāo)志，從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。隨后，我們針對(duì)該節(jié)課程內(nèi)容向?qū)W生提出以下問題：（1）溫度和酸堿度是影響圍巖蝕變的兩個(gè)重要因素，那么如果以溫度和酸堿度為坐標(biāo)軸，在不同位置會(huì)出現(xiàn)什么類型的圍巖蝕變？（2）已知某礦床為巖漿熱液成因，其成礦巖體為氧化性巖體，圍巖為富含有機(jī)質(zhì)的灰?guī)r地層，那么從巖體到外圍地層會(huì)出現(xiàn)什么樣的蝕變分帶？針對(duì)第一個(gè)問題，教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)常見圍巖蝕變類型的基本概念、礦物組成和形成條件等知識(shí)，并根據(jù)溫度（高溫、中溫和低溫蝕變）和酸堿度（堿性、中性和酸性蝕變）對(duì)所學(xué)的圍巖蝕變類型進(jìn)行分類，完成以溫度和酸堿度為坐標(biāo)軸的圍巖蝕變圖解。這一學(xué)習(xí)過程目的在于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和解決問題能力。針對(duì)第二個(gè)問題，教師引導(dǎo)學(xué)生思考在該體系下哪些因素（巖石成分、氧逸度和溫度等）控制著圍巖蝕變，并引導(dǎo)學(xué)生按照巖石成分和氧逸度對(duì)圍巖蝕變進(jìn)行分類。隨后提醒學(xué)生（1）巖漿巖中富硅鋁、而地層中富鈣，蝕變過程中會(huì)形成含鈣鋁的硅酸鹽礦物（如石榴子石、輝石等），組成相應(yīng)的蝕變（如矽卡巖化蝕變）；（2）巖體相對(duì)氧化，而地層相對(duì)還原，從巖體到地層方向，蝕變圍巖的氧化性會(huì)降低，那么會(huì)出現(xiàn)怎樣的蝕變分帶（例如由富含F(xiàn)e3+的礦物向含F(xiàn)e2+的礦物轉(zhuǎn)變）；（3）巖體溫度較高，而地層溫度較低，那么受溫度影響又會(huì)出現(xiàn)怎樣的蝕變分帶？最后，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)，繪制出完整的蝕變分帶圖。這一過程在于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力。完成自學(xué)和學(xué)習(xí)小組討論后，選派一名同學(xué)向全班同學(xué)展示圍巖蝕變分類圖和圍巖蝕變分帶圖，并依據(jù)這兩張圖講解圍巖蝕變和分帶。這一過程在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，特別是邏輯表達(dá)能力。最后，由教師進(jìn)行總結(jié)，梳理講解知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)化認(rèn)識(shí)。

再以接觸交代礦床一章中成礦作用一節(jié)為例。該部分內(nèi)容抽象、知識(shí)點(diǎn)容易混亂，難以記憶，適合開展問題教學(xué)法。在教學(xué)過程中，首先由教師向?qū)W生講解接觸交代礦床成礦作用的類型及基本概念，讓學(xué)生了解接觸交代礦床成礦作用包含兩類：接觸滲濾交代作用和接觸擴(kuò)散交代作用。其中，接觸滲濾交代作用是指由中酸性侵入體分泌出來的含礦氣水溶液沿著接觸帶的裂隙系統(tǒng)滲濾，并與周圍的巖石發(fā)生交代的成礦作用方式；接觸擴(kuò)散交代作用是指發(fā)生在兩種不同物理化學(xué)性質(zhì)的巖石接觸帶，在上升溶液的影響下，使原來兩種巖石中的組分通過粒間溶液在橫切接觸面的方向上發(fā)生相向的擴(kuò)散交代的成礦作用方式。隨后，我們針對(duì)該節(jié)課程內(nèi)容向?qū)W生提出以下問題：（1）如果以接觸滲濾交代作用為主，將形成怎么樣的蝕變分帶特征？（2）如果以接觸擴(kuò)散交代作用為主，又將形成怎么樣的蝕變分帶特征？針對(duì)第一個(gè)問題，教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)影響接觸滲濾交代作用的主要因素，如溫度、壓力等；再引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)圍巖蝕變相關(guān)內(nèi)容。然后，提醒學(xué)生滲濾交代作用主要是流體沿構(gòu)造裂隙運(yùn)移過程與圍巖發(fā)生交代，所以在思考其圍巖蝕變分帶時(shí)，要明確斷裂帶是蝕變的中心，蝕變作用最強(qiáng)，向外依次減弱。針對(duì)第二個(gè)問題，教師同樣先引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)影響接觸擴(kuò)散交代作用的主要因素，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考兩類交代作用主要影響因素的異同，并在此基礎(chǔ)上，參照接觸滲濾交代作用分析接觸擴(kuò)散交代作用形成的蝕變分帶特征。在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，教師要提醒學(xué)生接觸擴(kuò)散交代作用主要受濃度梯度影響，所以其蝕變分帶應(yīng)從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)逐漸變化。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生繪制兩種交代作用下的蝕變分帶模式示意圖。完成自學(xué)和學(xué)習(xí)小組討論后，選派一名同學(xué)向全班同學(xué)展示兩種交代作用下的蝕變分帶模式示意圖，并依據(jù)這兩張圖講解其繪制的依據(jù)。最后，由教師進(jìn)行總結(jié)，梳理講解知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)化認(rèn)識(shí)。

3實(shí)施效果

與傳統(tǒng)教學(xué)模式教學(xué)效果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，實(shí)施問題教學(xué)法后，“礦床學(xué)”課程的教學(xué)質(zhì)量明顯提高，具體體現(xiàn)在以下方面。（1）學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)顯著提高。通過課間考試和期末考試（均為閉卷考試）成績(jī)發(fā)現(xiàn)，實(shí)施問題教學(xué)法后，“礦床學(xué)”課程的成績(jī)較往年有顯著提高，特別是優(yōu)秀率明顯增加。通過試卷分析發(fā)現(xiàn)，凡是與采用問題教學(xué)法授課的教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的試題，學(xué)生的回答普遍偏好，正確率明顯高于其他試題。（2）學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性明顯提高。實(shí)施問題教學(xué)法后，學(xué)生上課期間睡覺和玩手機(jī)等現(xiàn)象基本消失，同時(shí)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)同學(xué)都能夠積極參與到教材學(xué)習(xí)，資料查閱和問題討論等環(huán)節(jié)中。（3）自主學(xué)習(xí)能力得到提升。以往教學(xué)過程中，學(xué)生對(duì)課堂的依賴較大，學(xué)習(xí)內(nèi)容以教材和教師講稿為主，但實(shí)施問題教學(xué)法后，發(fā)現(xiàn)學(xué)生會(huì)針對(duì)問題去查閱相關(guān)文獻(xiàn)，回答問題時(shí)所涉及的知識(shí)范圍明顯大于教材和教師講稿。另外，課間和課后學(xué)生提問次數(shù)也明顯增高。

4結(jié)論

從“以教師講授為主”向“以學(xué)生學(xué)習(xí)為主”的教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變是目前高等院校教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。在這種背景下，本文針對(duì)“礦床學(xué)”課程內(nèi)容比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高等現(xiàn)狀，在教學(xué)過程中有針對(duì)性地運(yùn)用了問題教學(xué)法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將問題教學(xué)法應(yīng)用于“礦床學(xué)”課程教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯高漲，學(xué)習(xí)成績(jī)顯著提高，同時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力以及合作能力和創(chuàng)新能力也得到了提升。由此可見，運(yùn)用問題教學(xué)法開展教學(xué)工作是提高“礦床學(xué)”等地學(xué)類專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量的一種有效的選擇。

基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）2021年度研究生教材教改建設(shè)項(xiàng)目“資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)位碩士研究生職業(yè)能力培養(yǎng)機(jī)制探索”（編號(hào)：2021YJSJG-11）

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