基于PBL的小組合作學習在巖體力學課程中的應用

吳興杰，顧留碗，滿曉磊，陳云，劉廣英

（滁州學院土木與建筑工程學院，安徽 滁州 239000）

巖體力學是多個學科的專業基礎課程，涉及諸多專業，例如采礦工程、地下工程、巖土工程、石油工程及水利水電工程等[1]。該課程涉及的內容比較廣泛，包含巖石物理及力學性質、巖體物理及力學性質、巖體強度理論、原巖應力及地應力測量方法、巖石地下工程、巖石邊坡工程和巖石地基工程等。本課程的教學目的主要是使同學們掌握巖體的基本概念、基本理論及基本方法，能夠利用巖體的基本原理解決實際工作中遇到的巖石工程問題。其基本任務是為后續課程如隧道工程、邊坡工程、巖土工程施工等提供基本的巖體力學基本知識，為后續的學習、研究和工作打下良好的基礎。因此本課程在人才培養方案中具有極為重要的地位，學好本門課程對于學生的成長成才和專業發展具有極為重要的意義。

PBL（Problem-Based Learning）是一種以問題為中心的教學方法[2]，不同于傳統的將課程內容直接呈現給學生進行講授的方法，PBL方法首先將要講授的內容轉化為問題進行呈現，通過學生對問題的解決達到傳授知識和技能的目的。PBL教學方法最初應用于醫學方面的教育，之后被廣泛地應用到更多的學科教學改革中[3]。由于PBL方法能夠激發學生的學習激情，并能夠引導學生積極主動地探索和解決問題，因而已成為國際上較為流行的教學方法。

合作學習（cooperative learning）是指“學生在小組或團隊中為了完成共同的任務，有明確的責任分工的互助性學習”[4]，這種學習是和個體學習相對比的。這種學習方法于20世紀70年代發源于美國，并隨后在世界廣大范圍內受到關注。這種方法是我國目前課程改革中，比較強調和提倡的一種新型的學習方式。

一直以來，為了增強學習效果，提升教學效率，國內外很多學者將一系列的教學方法和教學模式引入巖體力學的教學過程中，例如案例教學法、模塊式教學法以及數值仿真試驗教學法等[5-6]。但結合筆者自身的教學實踐過程看，在巖體力學課程的授課過程中依然存在一些問題。本文在分析當前所遇到問題的基礎上，提出了基于PBL的小組合作學習模式，并對這一教學方式的實施進行闡述和分析。

1 巖體力學教學中發現的問題

1.1 學生學習主動性差

巖體力學是固體力學和工程地質兩者的交叉學科，研究工程環境下巖體的力學響應機制，涉及到彈性力學、塑性力學、損傷力學、斷裂力學、流變力學、裂隙滲流力學等復雜的力學內容，課程涉及內容龐雜而繁多。當前采用的教學方式依然是教師直接將準備好的內容呈現給學生，而學生一直處于被動地接受的地位。這種教學方式很難激發起同學們的學習激情，從而導致大部分學生的學習主動性較差，一旦涉及到公式推導或者利用高等數學求解的內容，就會普遍產生畏難厭學的情緒。

1.2 對工程能力不夠重視

巖體力學是一門實踐性和應用性都非常強的課程[7]，同時伴隨著我國大規模的基礎工程建設，在巖體工程方面開展了一系列重大工程建設，比如千米深煤礦礦井建設、三峽工程、錦屏一級水電站等。

但由于場地、資金和工程條件等方面存在較大的困難，目前的巖體力學課程依然僅限于針對教材內容的講解，重理論而輕實踐。很多工程內容難以引入課堂，導致課堂教學與工程實踐嚴重脫節，忽視了工程的實踐性特征。

1.3 團隊協作與溝通能力欠缺

團隊協作與溝通能力對于高校學生的日常生活和職業生涯的發展具有非常重要的意義。當前高校學生的溝通大多局限于小范圍的日常生活中，在學習活動中產生的協作與溝通較少，而且相當一部分同學表現出人際關系處理不融洽，或不愿與周圍同學進行溝通的傾向。在學習中培養團隊協作與溝通能力對于幫助學生處理人際關系和適應工作中的團隊協作都具有很現實的意義。

2 基于PBL 的小組合作學習

針對上述存在的問題，為了增強學生的學習主動性、提高對實際工程的重視、訓練學生的協作與溝通能力，提出了基于PBL的小組合作學習模式。

2.1 教學準備與設計

充分的教學準備與完善的教學設計是上好一門課的前提。將巖體力學課程的內容劃分為兩大部分，即巖體的基本理論（包含巖體物理力學性質和地應力的分布規律及測量）和巖體工程（包含巖石地下工程、巖石邊坡工程和巖石地基工程）。

首先，利用一定的學時講解巖體的基本理論這一部分，使同學們對于巖體工程的基本理論有一定的掌握。然后，對于巖體工程部分，根據需要講解的知識點選取實際的工程案例，尤其是重大工程案例，將要講解的內容轉化為針對工程案例的問題。將學生按照5人一個小組的規模進行劃分，要求小組成員通過協作的方式了解相關工程的詳細背景情況，并對問題進行解答。

2.2 師生角色重新定位

相比較于傳統的教學方式，在基于PBL的小組合作學習方式中，教學活動的中心不再是教師而是每個學習小組，促使每個小組進行協作的關鍵在于問題的順利解決。在這一模式中，教師處于輔助的地位（如圖所示），其主要職責是為每一個小組提供必需的資料和各種資源，并對每一個小組成員進行合理的引導，幫助他們合理而有效地學習如何進行問題分析、問題歸納和思路調整，監控整個教學活動能夠有序而高效的進行。

2.3 課程考核方式

小組合作學習模式中師生角色示意圖

對于新的教學模式，必須要有與之相適應的課程考核方式，考核結果既是對學生努力付出的反饋也是一種激勵。由于在小組合作的學習方式中，工作成果是以整個小組為單位提交的，關鍵的問題就在于如何正確評價每一位同學的貢獻。

由于學習小組是整個活動的中心，也為了鍛煉同學們的協商與溝通能力，因此應由小組成員共同討論決定每個成員在小組中貢獻的大小。教師負責對每一個小組給出總成績，而每位同學依據本小組的總成績和自己貢獻的比值，換算得到在該環節中應得的成績。

3 結語

在基于PBL的小組合作學習模式中，學生是整個活動的中心，是學習活動的主體，而教師則是整個活動的組織者、引導者和服務者。應該使同學們帶著問題進行學習，在解決問題中獲得知識，在學習活動中學會團隊協作與人際溝通。