“板塊-金字塔式”模型設(shè)計及其對地質(zhì)構(gòu)造類課程教學(xué)的靶向意義

張宏遠(yuǎn)，梁 曉，周淑敏

1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.青海大學(xué) 地質(zhì)工程系，青海 西寧 810016

一、學(xué)生成長環(huán)境的差異性分析

隨著教學(xué)條件、教學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來一些高校在高等數(shù)學(xué)、大學(xué)英語、大學(xué)物理、醫(yī)學(xué)、實訓(xùn)、實驗等課程中，已由傳統(tǒng)板書式、課堂多媒體式轉(zhuǎn)為了線上式及線下線上混合式的教學(xué)模式。不論哪一種，都各有優(yōu)缺點（表1），要實現(xiàn)高效率教學(xué)，需要多方考慮。有識之士提出了精準(zhǔn)把控學(xué)情的靶向教學(xué)設(shè)想[1-3]。

表1 高校教學(xué)模式類型

應(yīng)當(dāng)指出，不論哪一種教學(xué)方法，都應(yīng)該為學(xué)生建立明確的靶向。通過精準(zhǔn)靶向教學(xué)，才能更好地完成教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)出更優(yōu)秀的人才。在疫情情況下，各課程教學(xué)的實施均面臨著培養(yǎng)周期縮短、班級容量相對較大、學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊等現(xiàn)實問題。于是教師普遍借助微信、騰訊會議、超星平臺等線上平臺方式，及時發(fā)現(xiàn)并針對性地指導(dǎo)學(xué)習(xí)“困難戶”，從而把控學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展。在地質(zhì)構(gòu)造課程領(lǐng)域，一些需要手把手教的技術(shù)性較強(qiáng)的內(nèi)容，還必須借助野外教學(xué)實習(xí)（例如北戴河、周口店實踐教學(xué)）進(jìn)行彌補(bǔ)。

為此本文提出一個構(gòu)造課教學(xué)本身的合理化模塊劃分和知識分級設(shè)計方案，并探討了對教師實現(xiàn)因材施教的意義。

筆者承擔(dān)的大學(xué)課堂教學(xué)均進(jìn)行了線上、線下混合式教學(xué)改革。此外，這項改革還延伸到了實踐教學(xué)當(dāng)中。北戴河地質(zhì)實踐教學(xué)授課對象是大一年級課程結(jié)束后的本科生，專業(yè)課程學(xué)習(xí)了地球科學(xué)概論；周口店地質(zhì)實踐教學(xué)授課對象是大二年級課程結(jié)束后的本科生，初步具有了巖石學(xué)、礦物學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等理論基礎(chǔ)。隨著教學(xué)進(jìn)程的發(fā)展，筆者不斷進(jìn)行在線的不記名學(xué)情問卷調(diào)查。

圖1顯示的是樣本為127人的成長環(huán)境問卷調(diào)查結(jié)果，包括測繪專業(yè)北戴河實習(xí)（大一年級后的暑期小學(xué)期）1個班、水環(huán)學(xué)院構(gòu)造地質(zhì)學(xué)（大二年級上學(xué)期）課程3個班。表2基于圖1的專業(yè)調(diào)查，結(jié)合課程進(jìn)程，從學(xué)習(xí)基礎(chǔ)判定、學(xué)習(xí)興趣表現(xiàn)、常規(guī)內(nèi)容反饋和預(yù)期四個方面做了進(jìn)一步分析。因此考慮，若想實現(xiàn)“因材施教”，對應(yīng)的地質(zhì)教學(xué)設(shè)計工作也必須分層塔式展開，以做到全方位覆蓋。

表2 地質(zhì)類課程本科生學(xué)情因素分析表

圖1 地質(zhì)類課程本科生成長環(huán)境因素調(diào)查

二、構(gòu)建課程模型

考慮全球巖石圈構(gòu)造因板塊構(gòu)造劃分而得以明晰闡述，那么對于一門課程而言，也可以合理進(jìn)行知識板塊的劃分以便于講授。下面以構(gòu)造地質(zhì)學(xué)為例進(jìn)行課程板塊構(gòu)建。我們參照了宋鴻林[4]、Fossen[5]、Twiss和 Moores[6]、葛肖虹和馬文璞[7]、Moores和Twiss[8]、Kearey等[9]國內(nèi)外經(jīng)典教科書的教學(xué)知識內(nèi)容重新進(jìn)行了模塊化設(shè)計。

1.劃分知識板塊

將課程劃分出原生構(gòu)造、脆性變形構(gòu)造、韌性變形構(gòu)造、區(qū)域復(fù)合構(gòu)造等四個大的板塊（圖2）。所有同學(xué)都要依次學(xué)習(xí)這四個板塊。

圖2 “構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程的知識板塊劃分方案

應(yīng)當(dāng)指出，各知識板塊的大小和權(quán)重是不同的。本課程按照成因劃分出原生、脆性變形、韌性變形三個教學(xué)板塊：原生構(gòu)造是基礎(chǔ)，包括沉積巖和巖漿巖原生構(gòu)造；脆性變形構(gòu)造、韌性變形構(gòu)造是核心、是重點，側(cè)重于野外露頭尺度；為了實現(xiàn)無障礙進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查與研究工作，設(shè)立了區(qū)域復(fù)合構(gòu)造教學(xué)板塊，這是區(qū)域填圖尺度的上層建筑。這也是講課進(jìn)程中的邏輯順序。

2.構(gòu)建各板塊的金字塔

各個板塊按不同深度層次加以開發(fā)，但這里不是按三明治的辦法進(jìn)行劃分，而是越往高處難度越大，這就像一座金字塔。知識的難易有別，在知識板塊劃分基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)建立金字塔型知識結(jié)構(gòu)，以滿足不同興趣同學(xué)的需要。在課程安排過程中，可針對不同年級提出不同的要求，并逐漸提高要求。

圖3是按上述原則建立的四個板塊的知識金字塔。其中塔尖屬于優(yōu)秀本科生或研究生層次學(xué)生應(yīng)當(dāng)掌握的知識和分析方法。

圖3 “構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)設(shè)計的四個“板塊-金字塔式”模型

三、模型的實施

上述“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程板塊模型最早于2019年春季學(xué)期開始使用，2020年春以來用于線上教學(xué)，也因此有了統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

對2020——2021年數(shù)據(jù)分析（圖4）表明，不同專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)效果有很大的不同。地球物理學(xué)專業(yè)班80分以上分布從2020年春季學(xué)期的61.54%上升為2021年春季學(xué)期的92.68%；而水文和地下水專業(yè)班80分以上分布從2020年秋季學(xué)期的72.55%上升為2021年秋季學(xué)期的87.62%。

圖4 “板塊-金字塔式”模型對不同專業(yè)的實施效果

模塊化基礎(chǔ)上提高教學(xué)精準(zhǔn)度意義重大。2020年春季為純線上授課，不利于教師督促；而2020年秋季——2021年秋季為線上線下混合式教學(xué)，有利于通過面對面提高教學(xué)精準(zhǔn)度。

大學(xué)生的學(xué)齡對于教學(xué)效果可能也有影響。地質(zhì)學(xué)齡越長，同等情況下教學(xué)效果越好。比如2020年秋季學(xué)期班和2021年春季班分別屬于大二的上學(xué)期和下學(xué)期，后者學(xué)習(xí)效能更高。

此外，班容也影響教學(xué)效果。基本上是人數(shù)越少，越有利于教學(xué)。水文和地下水專業(yè)為3個自然班合講，人數(shù)為100人左右。而地球物理學(xué)專業(yè)人數(shù)在50人左右。所以，讀者也可以看出前者的教學(xué)效果提升幅度遠(yuǎn)低于后者。

四、模型的靶向精準(zhǔn)教學(xué)意義和可塑性分析

靶向精準(zhǔn)教學(xué)作為一個教學(xué)理念，可以針對不同學(xué)生個體、不同的學(xué)習(xí)習(xí)慣和特點展開施教，能使學(xué)生克服畏懼心理，有計劃、有步驟的完成學(xué)習(xí)[10]。經(jīng)過地質(zhì)構(gòu)造學(xué)科幾十年的中外融合，國內(nèi)外在教學(xué)板塊方面已經(jīng)相當(dāng)接近。所有同學(xué)都可以通過教學(xué)板塊來把握課程的脈絡(luò)。但是，學(xué)生的基礎(chǔ)不同和成長環(huán)境各異決定了僅有教學(xué)板塊而沒有金字塔模型是不利于因材施教原則的。如第二部分所述，利用超星等教學(xué)平臺實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的問卷采集與分析，這樣便可以發(fā)揮“板塊-金字塔式”模型因材施教、精準(zhǔn)教學(xué)的優(yōu)勢了。

教學(xué)工作必須強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)造性，才能使畢業(yè)生適應(yīng)未來服務(wù)國家建設(shè)的需要。創(chuàng)造性思維集邏輯、形象、直覺、靈感、聚合、發(fā)散等思維于一體，形成突破性、新穎性、價值獨特的成果[11]。人類并沒有經(jīng)歷地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源形成的自然過程。因此本課程需要不斷地歸納這套“板塊-金字塔式”模型，尤其是金字塔結(jié)構(gòu)組成。

金字塔式模型的可塑性空間有點像一個摩天輪（圖5）。塔尖附近的知識更新最快，是可塑點。以前沿可塑點為中心畫圓，每學(xué)期可以按與學(xué)科研究前沿貼近程度進(jìn)行可塑性改革。當(dāng)然，這需要教師潛心教學(xué)，不斷進(jìn)行文獻(xiàn)閱讀并豐富自身科研實踐，不斷地用引人入勝的講解激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造熱情，從而持續(xù)培養(yǎng)適應(yīng)時代需要的科技創(chuàng)新人才。

圖5 “金字塔式”模型的可塑性“摩天輪”

當(dāng)然，若讓本模型在教學(xué)工作中發(fā)揮最大作用，還需要發(fā)揮學(xué)生的主體性，比如利用翻轉(zhuǎn)課堂、虛實結(jié)合自主探索[12]、理論與實際相結(jié)合等方法。

五、結(jié)論

通過對中國地質(zhì)大學(xué)（北京）構(gòu)造地質(zhì)學(xué)相關(guān)課程班學(xué)習(xí)環(huán)境調(diào)查，真正喜歡巖石觀察的同學(xué)占比不到60%。這一結(jié)果對“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)是有重要影響的，促使我們按照“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)工作的靶向教學(xué)要求來改進(jìn)課程設(shè)計。

本文基于教學(xué)實踐，開展了“板塊-金字塔式”設(shè)計模型的探索。我們分析認(rèn)為該模型以有脈絡(luò)感的知識板塊劃分為基礎(chǔ)，進(jìn)一步建立知識金字塔，能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)的分級開展和因材施教。該模型是可塑的，尤其是可塑點——金字塔尖附近的前沿知識需要教師不斷更新。

致謝：感謝中國地質(zhì)大學(xué)（北京）構(gòu)造教研室顏丹平教授、王根厚教授、劉俊來教授及授課團(tuán)隊其他成員的幫助；同時對吉林大學(xué)葛肖虹教授、中國科學(xué)院大學(xué)侯泉林教授、澳大利亞昆士蘭大學(xué)Gideon Rosenbaum教授等的指導(dǎo)深表謝忱。