（中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 地球物理與空間信息學(xué)院，湖北 武漢 430074）

摘要：PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)模式是國(guó)外先進(jìn)的“基于問(wèn)題式學(xué)習(xí)”的自主學(xué)習(xí)模式，是指以學(xué)生為中心，教師為指導(dǎo)者的新型教學(xué)方法。本文利用該教學(xué)理念對(duì)《地震勘探原理》傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式進(jìn)行了改革和創(chuàng)新，革新了傳統(tǒng)師生之間的從屬支配關(guān)系。實(shí)踐應(yīng)用表明，PBL教學(xué)模式顯著提高了該課程教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，從而促進(jìn)了教學(xué)相長(zhǎng)，形成了師生良性互動(dòng)；有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性；顯著提高了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及創(chuàng)新能力；培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、溝通表達(dá)能力和實(shí)際綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：地震勘探原理；PBL；教學(xué)模式；教學(xué)方法；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）24-0230-03

一、引言

PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)模式是“基于問(wèn)題式學(xué)習(xí)”的自主學(xué)習(xí)模式，是指以學(xué)生為中心，教師為指導(dǎo)者的新型教學(xué)理念。它把教學(xué)內(nèi)容化作具體問(wèn)題，通過(guò)PBL良好問(wèn)題設(shè)計(jì)、學(xué)生合理分組、各組自主學(xué)習(xí)、課堂熱烈討論、教師點(diǎn)評(píng)、多樣化教學(xué)評(píng)價(jià)、教學(xué)效果反饋等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)解決問(wèn)題達(dá)到掌握知識(shí)、形成技能、養(yǎng)成獨(dú)立思維和創(chuàng)造能力的新型教學(xué)方法和教學(xué)理念。PBL教學(xué)模式最初起源于醫(yī)學(xué)教育，80年代以后，PBL教學(xué)模式在北美和歐洲醫(yī)學(xué)院獲得了較快發(fā)展，并進(jìn)行了幾十年的探索、嘗試、實(shí)行和廣泛運(yùn)用，取得了顯著的教學(xué)效果。目前，這一教學(xué)模式已風(fēng)靡全球，被譽(yù)為國(guó)外教學(xué)改革浪潮中多年來(lái)教育領(lǐng)域“最引人注目的革新”[1]。學(xué)生對(duì)地震勘探原理課程學(xué)習(xí)的好壞將直接影響其后續(xù)地震資料采集與處理和地震勘探資料解釋的學(xué)習(xí)效果[2]。為此，針對(duì)地震勘探原理學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多、理論復(fù)雜、難度大和需要的知識(shí)面寬等特點(diǎn)[3]，本文成功將上述國(guó)外新型的PBL教學(xué)模式引入到了《地震勘探原理》教學(xué)方法改革和實(shí)踐中，對(duì)傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)模式進(jìn)行了改革和創(chuàng)新，革新了傳統(tǒng)師生之間的從屬支配關(guān)系，顯著提高了《地震勘探原理》教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。從而促進(jìn)了教學(xué)相長(zhǎng)，形成了師生良性互動(dòng)；有效激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，顯著提高了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及創(chuàng)新能力；培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、溝通表達(dá)能力和實(shí)際綜合素質(zhì)。

二、PBL教學(xué)模式在地震勘探原理教學(xué)中的應(yīng)用

本文以我院2013級(jí)的061133班（28人）和061134班（30人）為例說(shuō)明PBL教學(xué)模式在地震勘探原理教學(xué)中的應(yīng)用過(guò)程。

1.PBL教案準(zhǔn)備與具體問(wèn)題設(shè)計(jì)。根據(jù)地震勘探原理教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)大綱，課前課題組認(rèn)真討論，精心組織了PBL教學(xué)方案，設(shè)計(jì)了難度適中、內(nèi)容合理、重點(diǎn)突出的PBL良好具體問(wèn)題。例如，我們?cè)谥v完折射波法基本原理后，給學(xué)生設(shè)計(jì)了如下具體問(wèn)題：在老師指導(dǎo)下，在校園附近采集兩個(gè)排列相遇追逐觀(guān)測(cè)系統(tǒng)折射波實(shí)測(cè)地震記錄，進(jìn)行初至?xí)r間拾取，解釋覆蓋層厚度h，覆蓋層速度v1和下伏基巖速度v2，并編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)該過(guò)程的折射波綜合處理解釋軟件（要求兩周完成）。

2.組成不同學(xué)習(xí)小組。根據(jù)學(xué)生的知識(shí)面、能力差異和學(xué)習(xí)習(xí)慣等因素，將061133班分成了4組，每組7人；將061134班分成了4組，其中前2組每組各7人，后2組每組各8人。每組均由學(xué)習(xí)成績(jī)好、組織協(xié)調(diào)能力強(qiáng)的優(yōu)秀學(xué)生擔(dān)任小組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)組內(nèi)分工。

3.學(xué)生查閱資料和自主學(xué)習(xí)。令8個(gè)小組課后查閱圖書(shū)館、國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)術(shù)論文、國(guó)內(nèi)外參考書(shū)，并通過(guò)國(guó)內(nèi)外國(guó)家精品課程、中國(guó)大學(xué)MOOC（Massive Open Online Course，即大規(guī)模在線(xiàn)開(kāi)放課程）等豐富的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，其內(nèi)容主要包括（但不限于這些）：水平界面、傾斜界面和彎曲界面折射波時(shí)距曲線(xiàn)方程及特點(diǎn)、折射波相遇追逐觀(guān)測(cè)系統(tǒng)、折射波地震資料解釋方法、折射波主要用途和相關(guān)編程語(yǔ)言等，獲得可能解決該P(yáng)BL問(wèn)題的多種答案或多種解決途徑。

4.PBL課堂熱烈討論。兩周后首先令8個(gè)小組分別通過(guò)PPT匯報(bào)本組折射波地震資料解釋結(jié)果，并演示該組編寫(xiě)的折射波綜合處理解釋軟件。通過(guò)各組的PPT匯報(bào)和軟件演示可以發(fā)現(xiàn)：有的組基于EXCEL2010利用t0差數(shù)法編寫(xiě)了折射波綜合處理解釋軟件，有的組基于Matlab2013語(yǔ)言利用時(shí)間場(chǎng)法編寫(xiě)了折射波綜合處理解釋軟件，有的組基于VC++語(yǔ)言利用t0差數(shù)法、時(shí)間場(chǎng)法和哈雷斯法編寫(xiě)了折射波綜合處理解釋軟件，并進(jìn)行了對(duì)比分析；有的組基于Matlab2011語(yǔ)言利用t0差數(shù)法編寫(xiě)了折射波綜合處理解釋軟件，并對(duì)傳統(tǒng)的t0差數(shù)法進(jìn)行了改進(jìn)；有的組基于蟻群優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)了折射波初至?xí)r間全自動(dòng)追蹤拾取，有的組實(shí)現(xiàn)了初至?xí)r間自動(dòng)拾取和手動(dòng)拾取相結(jié)合；有的組覆蓋層厚度h、上覆介質(zhì)速度v1和下伏基巖速度v2解釋結(jié)果比較接近，有的組解釋結(jié)果相差較大。

然后，讓各組根據(jù)其他組PPT匯報(bào)和軟件演示結(jié)果就各組關(guān)心的焦點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行組內(nèi)和組間課堂熱烈討論，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短。通過(guò)討論我們發(fā)現(xiàn)：各組關(guān)注的焦點(diǎn)主要集中在如何準(zhǔn)確拾取折射波初至?xí)r間，尤其是在地震記錄有噪聲初至?xí)r間起跳不明顯時(shí)該如何處理？如何準(zhǔn)確確定直達(dá)波與折射波的交點(diǎn)？采用哪種方法進(jìn)行折射波解釋更科學(xué)合理，每種解釋方法的適用條件是什么，每種解釋方法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？?jī)蓚€(gè)排列解釋的覆蓋層厚度在銜接點(diǎn)處不一致該如何處理，誤差控制在多少才符合要求？相遇追逐觀(guān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)是什么，有沒(méi)有其他更好的觀(guān)測(cè)系統(tǒng)？為此，各組討論非常熱烈，有時(shí)還爭(zhēng)論不休，有的組還拿出了自己查閱和收集的資料作為支撐材料。

最后，教師對(duì)8個(gè)小組PPT匯報(bào)的折射波地震資料解釋結(jié)果、各組編寫(xiě)的折射波綜合處理解釋軟件、各組關(guān)注的上述焦點(diǎn)問(wèn)題、各組討論結(jié)果和問(wèn)題的解決方案進(jìn)行了詳細(xì)認(rèn)真點(diǎn)評(píng)，并與學(xué)生進(jìn)行了充分的課堂互動(dòng)。

5.PBL教學(xué)綜合評(píng)價(jià)。本文采用了多種途徑對(duì)PBL教學(xué)改革和實(shí)踐效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，克服了傳統(tǒng)單一的教學(xué)評(píng)價(jià)方式，PBL教學(xué)評(píng)價(jià)要素主要包括：組內(nèi)成績(jī)、組間互動(dòng)成績(jī)、課堂討論互動(dòng)成績(jī)、回答問(wèn)題成績(jī)、PBL報(bào)告成績(jī)、出勤成績(jī)、平時(shí)作業(yè)成績(jī)、期末考試成績(jī)，以及后續(xù)申報(bào)科研立項(xiàng)、參加科技競(jìng)賽、競(jìng)賽獲獎(jiǎng)、發(fā)表學(xué)術(shù)論文等。

6.PBL教學(xué)反饋及推廣應(yīng)用。本文通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、教師QQ熱線(xiàn)、E-mail專(zhuān)用郵箱留言、走訪(fǎng)學(xué)生等方式獲取了學(xué)生反饋信息。通過(guò)學(xué)生反饋信息我們發(fā)現(xiàn)：絕大多數(shù)學(xué)生非常歡迎該教學(xué)模式，有的同學(xué)認(rèn)為PBL教學(xué)模式要求學(xué)生根據(jù)老師設(shè)計(jì)的具體問(wèn)題獨(dú)立閱讀文獻(xiàn)、查找資料和自學(xué)，所以培養(yǎng)了他們獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；有的同學(xué)認(rèn)為各個(gè)小組組內(nèi)和組間協(xié)作和討論共同完成一具體問(wèn)題或任務(wù)，激發(fā)了他們的創(chuàng)新潛力、培養(yǎng)了他們團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通表達(dá)能力；有的同學(xué)認(rèn)為PBL教學(xué)模式以學(xué)生為中心，教師作為指導(dǎo)者，他們變被動(dòng)灌輸式學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，他們成為了課堂的主體，極大調(diào)動(dòng)了他們學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，同時(shí)老師宏觀(guān)控制課堂進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，有力促進(jìn)了教學(xué)相長(zhǎng)、形成了師生良性互動(dòng)；有的同學(xué)認(rèn)為PBL教學(xué)模式從問(wèn)題設(shè)計(jì)、學(xué)生自學(xué)、課堂討論、教師點(diǎn)評(píng)和教學(xué)評(píng)價(jià)，使他們可以積極參與折射波地震資料解釋的整個(gè)過(guò)程，大大提高了他們對(duì)折射波法的實(shí)際綜合運(yùn)用能力，通過(guò)編程練習(xí)和討論切實(shí)提高了他們的創(chuàng)新精神、激發(fā)了他們的創(chuàng)新潛力。

作者根據(jù)學(xué)生的反饋信息、學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)效果、申報(bào)科研立項(xiàng)、參加各種競(jìng)賽、競(jìng)賽獲獎(jiǎng)和發(fā)表論文等教學(xué)效果反饋不斷完善了PBL教學(xué)模式的各環(huán)節(jié)，進(jìn)而將PBL教學(xué)模式推廣應(yīng)用到了我院研究生教學(xué)中，均取得了較好的教學(xué)效果。

三、教學(xué)效果檢查

PBL（Problem-Based Learning）教學(xué)模式是國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)方法和教學(xué)理念，通過(guò)研究本文成功將該教學(xué)模式引入到《地震勘探原理》課程教學(xué)方法改革與實(shí)踐中。經(jīng)過(guò)兩年多的實(shí)踐應(yīng)用與檢驗(yàn)，在PBL教學(xué)模式指導(dǎo)下極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，PBL新型教學(xué)模式通過(guò)多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)方式更加注重學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程監(jiān)控、能力的培養(yǎng)，避免了學(xué)生平時(shí)不注意學(xué)習(xí)，考前突擊的情況，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)顯著提高，學(xué)生掛科不及格現(xiàn)象明顯減少，比如061133班和061134班在實(shí)行PBL教學(xué)模式后，學(xué)生最終綜合成績(jī)優(yōu)秀率達(dá)44.3%，良好率達(dá)39.2%，不及格率僅為3.1%。該教學(xué)模式深受學(xué)生的歡迎和好評(píng)，因此本文作者在2015年度中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）本科教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)中排名學(xué)院前10%，獲得了2015年度中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）的表彰和獎(jiǎng)勵(lì)。同時(shí)，在PBL新型教學(xué)模式指導(dǎo)下也有效激發(fā)了大學(xué)生參加科技競(jìng)賽和申報(bào)科研立項(xiàng)的積極性、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和勇于創(chuàng)新精神。比如，近兩年本文作者為指導(dǎo)老師的10個(gè)大學(xué)生團(tuán)隊(duì)積極參加了科技競(jìng)賽和申報(bào)了科研立項(xiàng)：包括全國(guó)大學(xué)生勘探地球物理大賽、大學(xué)生自主創(chuàng)新資助計(jì)劃啟航項(xiàng)目、國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、大學(xué)生基礎(chǔ)科研訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目等。通過(guò)檢驗(yàn)，在PBL教學(xué)模式指導(dǎo)下，這些團(tuán)隊(duì)和學(xué)生勇于創(chuàng)新，獲得了第三屆“東方杯”全國(guó)大學(xué)生勘探地球物理大賽全國(guó)三等獎(jiǎng)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）第二十五屆大學(xué)生科技論文報(bào)告會(huì)校一等獎(jiǎng)等12次學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)。同時(shí)，還有學(xué)生作為第一作者在全國(guó)中文核心期刊《人民長(zhǎng)江》上發(fā)表了學(xué)術(shù)論文1篇，并與指導(dǎo)老師合作在國(guó)際著名專(zhuān)業(yè)期刊《Journal of Applied Geophysics》上發(fā)表了學(xué)術(shù)論文2篇。作者也將PBL教學(xué)模式成功推廣到了研究生教學(xué)中，同樣有效激發(fā)了研究生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和勇于創(chuàng)新精神。比如在我校今年剛舉行完的2016年第二十七屆研究生科技論文報(bào)告會(huì)中，本文作者指導(dǎo)了6個(gè)研究生團(tuán)隊(duì)積極踴躍報(bào)名參賽，其中有3個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得了本年度院一等獎(jiǎng)，有2個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得了本年度院二等獎(jiǎng)，有1個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得了本年度院三等獎(jiǎng)。獲得院一等獎(jiǎng)的3個(gè)團(tuán)隊(duì)在參加校級(jí)的競(jìng)賽中，其中有1個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得了本年度校一等獎(jiǎng)，有2個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得了校二等獎(jiǎng)。本人也獲得了2016年中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）第二十七屆研究生科技論文報(bào)告會(huì)優(yōu)秀指導(dǎo)老師榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。

四、結(jié)束語(yǔ)

《地震勘探原理》是一門(mén)十分重要而又復(fù)雜的地球物理勘探方法，為了提高其教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，本文成功將國(guó)外先進(jìn)的PBL教學(xué)模式引入到了該課程教學(xué)方法改革與實(shí)踐中。通過(guò)兩年多的實(shí)踐應(yīng)用與檢驗(yàn)表明正確有效實(shí)施PBL教學(xué)模式后將會(huì)取得如下顯著教學(xué)效果。

1.PBL教學(xué)模式要求學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)的具體問(wèn)題獨(dú)立閱讀文獻(xiàn)、查找資料和自學(xué)，所以培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.PBL教學(xué)模式基于問(wèn)題需要各個(gè)小組組內(nèi)和組間協(xié)作和討論共同完成一具體問(wèn)題或任務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通表達(dá)能力。

3.PBL教學(xué)模式以學(xué)生為中心，教師作為指導(dǎo)，學(xué)生變被動(dòng)灌輸式學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生成為了課堂主體，極大調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，有力促進(jìn)了教學(xué)相長(zhǎng)，形成了師生良性互動(dòng)。

4.PBL教學(xué)模式從問(wèn)題設(shè)計(jì)、學(xué)生自學(xué)、課堂討論、教師點(diǎn)評(píng)、教學(xué)評(píng)價(jià)到學(xué)生反饋，使學(xué)生可以積極參與解決問(wèn)題的整個(gè)過(guò)程，大大提高了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際綜合運(yùn)用能力。

5.PBL教學(xué)模式以學(xué)生為中心，教師為指導(dǎo)者，通過(guò)多樣化的教學(xué)評(píng)價(jià)方式，顯著提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，切實(shí)提高了學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力。

當(dāng)然，PBL教學(xué)模式需要任課教師投入更多的精力和時(shí)間，但大學(xué)教師本就應(yīng)以學(xué)生為中心，熱愛(ài)學(xué)生，對(duì)學(xué)生充滿(mǎn)愛(ài)心，嘔心瀝血地引導(dǎo)和培養(yǎng)他們。只要授課教師有高度的責(zé)任心，一切以學(xué)生為中心，投入更多的時(shí)間和精力，就一定會(huì)把PBL教學(xué)模式發(fā)揮得更好。

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