公路交通类专业岩矿鉴定教学方法的探索与实践  

梁燕^{1, 2}, 邓炎倩^{1, 2}, 霍艾迪^{3, 4}, 郑甜^{1, 2}    

（1 长安大学公路学院 陕西 西安 710064; 2 特殊地区公路工程教育部重点实验室 长安大学 陕西 西安 710064; 3长安大学水环学院 陕西 西安 710054; 4 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室 长安大学 陕西 西安 710054）

[摘  要]近年来，高校教学面临课时压缩、学生基础不同等新问题的教学挑战，怎样才能在新形势下提高学生的学习兴趣、保证教学质量是一个重要的研究方向。本文依托公路交通类专业工程地质课程中对矿物、岩石鉴定的实验课教学，研究翻转课堂教学法和多媒体手段相结合、因材施教和线上线下手段相结合教学方法的探索与实践。结果表明：翻转课堂结合多媒体手段能解决课时少、内容多的矛盾，保证教学质量；针对学生基础不同的情况，采取因材施教，同时在各种学习平台上进行线上和线下交流，有效提高了学生的自主学习能力和学习效果。针对尚存在的不足，提出了解决措施，设计了教学案例，以期更好服务于新形势下公路交通类专业岩矿鉴定教学实践。

[关键词]翻转课堂;因材施教;学习平台;岩矿鉴定;教学方法

[基金项目] 2018年度陕西省高等教育学会高等教育科学研究项目“利用云计算技术构建水文大数据平台的教学模式研究” （XGH17049）。

[作者简介] 梁燕（1968—），女，山西孝义人，工学博士，长安大学公路学院副教授，硕士生导师，主要从事岩土工程教学与科研工作;邓炎倩（1996—），女，江苏南京人，硕士研究生，长安大学公路学院，主要从事岩土工程、防灾减灾等研究;霍艾迪（1971—），男，陕西西安人，工学博士，长安大学水环学院教授，博士生导师，主要从事水与环境工程方面的教学与科研工作。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码]A   [文章编号]   

一、引言

工程地质课程包括矿物、岩石的鉴定、地质作用类型、工程地质勘察、工程地质环境评价等，该课程是交通运输类道路桥梁渡河工程、土木工程建筑等专业学生的专业基础课，该课程是工程科学与地质科学相互交叉、渗透而成的边缘学科，学好工程地质课对学生将来参与工程建设非常重要。准确的鉴定矿物、岩石可以为建筑材料的选用、为建筑环境的评价、为公路边坡工程、桥梁桩基础的设计和施工等工作提供基础；准确的鉴定矿物、岩石能保证工程设计的科学合理，经济和安全，在实际工作中正确的改造不良地质，最大限度的避免自然灾害，确保工程施工运营中的人身安全。

矿物、岩石的鉴定是公路交通类专业工程地质课程的重要内容，但是新形势下，学生类型多样，有工科试验班、国际班、中外合作办学班等，同时为了响应教育局关于减轻学生课业负担的通知，需要在课时少、学生基础不同的情况下保证教学质量，给教学带来了巨大的挑战。传统的“教师讲，学生听”教学模式以教材和教师为中心，课程进展较慢，学生被动学习知识，对于基础不同的学生能掌握的程度差异较大。

二、当前工程地质课程教学中存在的问题

2.1工程地质实践课教学课时少。

我国教育行业长期以来以集体化教学的机械练习的浅层学习为主，学生课业负担过重，不利于人才的全方面发展。在2010年颁发的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》中指出要促进学生健康快乐成长、生动活泼学习就要从减轻过重的课业负担方面开始抓起。2001年《基础教育课程改革实施纲要（试行）》为了减轻学生课业负担，不仅明确了改革的总目标，而且还进一步明晰了课程内容、课程实施、课程管理等六个目标，进而将减负落实到教改的方方面面^[2]。其中，课时过多过长是课业负担的主要表现形式，是改革的重要方面。我校为响应减轻学生课业负担的号召，对部分课程进行了课时缩减。然而，随着科学技术的进步，我国大兴土木，工程中所用到的机械和技术越来越复杂，越来越多，综合性也越来越强，学生需要的不仅是掌握更多的知识，更需要学会发现知识，自主学习，以适应行业的发展^[3]。例如，在工程地质实践课上，需要让学生掌握四种标本（矿物、岩浆岩、沉积岩、变质岩）的鉴定及基本知识，却只有6节课，这对教师的教学素质提出了更高的要求。

2.2学校学生类型多样，基础不一。

本科院校学生的自主学习性差异较大。目前学校学生类型多样，有工科试验班、国际班、中外合作办学班，还有留学生班，各班学生的入学成绩不同、学习基础不同。有的留学生在语言上有障碍，尤其对于一些专业术语的理解有一定的困难。学生们的入学初衷不同，有的学生是选择了自己感兴趣的专业，有的是根据就业形势选择了专业，还有一部分学生是为了获得文凭，或者是由父母决定的。因此，部分学生在学习过程中兴趣不高，主动学习的动力不足^[4]。

三、新形势下公路交通类专业岩矿鉴定教学方法的探索

3.1针对课时少的问题采用翻转课堂教学法结合多媒体手段进行教学

翻转课堂是解决学校的教学时间安排无法满足让学生达到既定教学目标的问题的一种有效的教学方法，需要学生利用课前时间进行预习，然后在课堂上进行讨论和知识的拓展提升，最后在课堂后巩固知识，有效的提高了课堂效率，适用于解决课时少的问题。

在今年疫情的影响下，许多教学类服务平台得到了具体的应用。在课堂前，教师把制作好的导学教案PPT和教学视频等学习资源上传到平台上，接着学生使用电脑或手机下载这些学习资料，开始自主进行课前基础知识学习，完成预习自测。在课堂上，老师主要讲解课程的关键、重点内容以及现场进行岩矿的鉴定，然后结合案例布置作业，检测学生的掌握程度，学生对老师布置的问题进行思考，并展开全班讨论，老师进行必要的指导与解答。课堂后，老师也可以利用平台软件进行在线测试学生的吸收程度^[5、6]。

在翻转课堂中，与课前和课中一样重要的是经常容易被我们忽略的课后巩固阶段。教师布置作业的意义在于让学生进行知识强化和拓展延伸，之后教师进行评价和反馈，通过反馈帮助他们完成知识的巩固和理解。所以作业的形式不能仅仅停留在应付考试的书面形式上，可以采取小组PPT汇报、实验研究等形式，为学生提供尽可能多的机会去将所学知识应用起来。学生在完成作业的过程中实现知识建构、关联和迁移，从而培养起解决复杂问题的能力。

3.2针对基础不同学生的情况，采取因材施教和线上线下教学相结合的方法

我国教育家孔子提出了“因材施教”的思想。从教育的角度来说，强调的是“以学习者为中心”。因材施教其实是“多样化、差异化”的人才培养模式，让不同个体都能得到高效的学习，全面掌握所学知识。然而现实中每一个学生学习能力有差异，不同类型班在一定程度上代表学生的学习水平，教师需采取针对性的教学策略。例如，基础好的学生可以加快进度，提高效率，在课堂上就把标本的鉴定及基本知识都掌握，并给予一定的知识提升训练；对于基础不好的学生，教师主要提高学生的学习兴趣，让学生把基本知识掌握牢靠、学会应用。关于知识拓展可以以作业的形式安排学生课后完成，学生学习中存在的问题采取线下或线上解决。“施教”不是简单地向学生灌输知识，更要强调启发和诱导学生学会学习，帮助学生领悟。此外，随着新一代智能技术的快速发展及其在教育教学中的应用，为“因材施教”的规模化实施带来了新的机遇^[7]。课堂教学结合微视频、创建班级QQ群、微信群交流解决问题等方式为创设新型智能化教学环境、促进教学方式变革提供了技术支撑^[8]。

四、教学效果研究

4.1 研究对象

长安大学公路交通类专业本科11个班，约330人。

4.2 研究方案

所有学生由同一位老师教授实验课的矿物、岩石的鉴定部分。第1组教学采用传统的“教师讲，学生听”教学模式；第2组教学采用翻转课堂结合多媒体教学方法，学生在课堂前进行预习，课堂上进行运用实操，最后在课堂后巩固知识，同时，针对不同的基础的学生采取因材施教结合信息化通讯手段的教学方法。

4.3 实践结果与讨论

    本文采用随堂测验来检验学习的效果，笔试内容包括对矿物、岩石鉴定的基础知识和工程应用题两类型。考题形式分为填空题、选择题和简答题三部分，总分值为100分。考题中第9、11、12、13、14为主观题，考察学生应用所学知识解决实际问题的能力。

采用本文提出的教学方法，普通班、国际班、中外合作班的平均得分较高，分别为78.98分、87.03分和75.15分，方差为24.51，得分差异较小，教学质量稳定；而传统教学模式平均得分较低，分别为70.74分、66.17分、70.92分、77.08分、71.51分、80.29分、84.58分和81.12分，方差为35.72，得分差异较大，学生学习效果差异大，教学质量不稳定。普通班以前的平均成绩为71.28，现在是78.98，提高了10.80%；国际班以前的平均成绩为82.00，现在是87.03，提高了6.13%。经比较，采用本文提出的教学方法后，学生成绩有明显的提高。所提出的教学方法是一种较好的教学方法，而传统教学方法已经不太契合时代发展，不再是高等教育的先进教学模式。

此外，由于中外合作办学班入学分数比普通班低几十分，普遍基础较差，使得教学效果不够理想。教师对于中外合作办学班的教学方法更应该注重线上线下、课上课下的交流互动。自然界中的岩石、矿物形态多变，这给我们实际鉴定岩石和矿物增加了一定的难度，在今后的实际工程中需要我们灵活应用所学的知识解决实际问题。对于中外合作办学班学生学习基础较差，工程地质课程教学中更不能让学生仅仅停留在知识的死记硬背与书面作业上，教师在课上及课下应该和学生多交流互动提高学生学习兴趣与学习效率，引导学生自主思考，培养对知识的理解与应用能力，真正从根本上让中外合作办学班级提高学习成绩，缩小不同基础的班级之间的差异，实现教学质量的普遍提升。

    将主观应用分析题的平均得分换算成百分制进行研究。采用本文提出的教学方法，学生自由发挥的主观题平均得分为64.63分，方差为4.01。由学生主观题平均得分表明：学生用所学知识解决实际问题的能力是合格的，但没有达到理想的水平，学生对知识的应用还有待进一步的提高；学生成绩的方差结果表明：学生得分差异不大、比较均匀，教学质量稳定。针对这个存在的问题，拟采取案例教学等方法激发学生的学习兴趣，提升学习效果，提高学生应用基本知识解决实际问题的能力。设计案例如下：

案例1: 变质岩美观

变质岩是原岩经过高温、高压、或者化学成分渗入的影响，发生了结构、构造或者矿物成分的变化形成的，因此，变质岩的硬度一般比原岩大，有时有变质矿物出现。有的变质岩很美观，如石榴子石、蛇纹石是宝石；汉白玉是优质的建筑材料；如条带状混合岩可以作为景观石。

案例2:岩石的工程应用

沉积岩中的泥岩、页岩，变质岩中的千枚岩、板岩和片岩强度小、工程性质差，工程建设中遇到这些岩石时，要引起重视，采取相应措施预防工程建设和使用中出现问题。岩浆岩、沉积岩中的砂岩和白云岩等、变质岩中的石英岩等工程性质较好，可以作为优质的建筑环境或建筑材料，尤其是玄武岩是沥青混凝土中的优质骨料。

案例3:石油形成的有利位置

近海有着大量的藻类，鱼类以及其他浮游生物，当这些生物迅速被河流带来的沉积物掩埋后，再加上上覆地层的压力、高温及细菌作用，便开始分解。经过长期的地质时期，这些生物遗体逐渐变成了分散的石油。那些沉降地层厚的盆地，往往是形成石油最有利的地区。因此浅海位置，特别是在岛屿岬角阻隔的海湾中，水域处于平静的半封闭状态，最利于有机物的堆积、石油的形成，这为在海上找石油提供了有力的依据。

五、结语

本文总结了新情况下公路交通类专业岩矿鉴定教学中存在的主要问题，并针对存在问题提出了教学方法改革的建议和措施。

翻转课堂教学法结合多媒体手段，能解决课时少、内容多的矛盾，保证教学质量。在翻转课堂教学过程中，能够树立以学生为中心的教学理念，激发学生学习兴趣，锻炼分析问题、解决问题的能力，真正全面提高学生的综合素质。

针对学生基础不同情况，要因材施教，在网络学习空间、虚拟社区等社交媒体支持下的各种学习平台上线上交流，及时解决问题。面对新形势下教育方式与理念亟待改进，教育部提出了“推动教育改革开放实现新突破，促进教育信息化与因材施教深度融合”。现在资源丰富的交流学习平台，帮助建立了老师和学生之间即时交流与沟通的桥梁，成为传统教学的有效补充，为“因材施教”提供了更便捷的条件。

实践表明：用翻转课堂结合多媒体手段教学，解决了课时少、内容多的矛盾，而且学生学习积极性很大提高，平均成绩有显著提高；此外，虽然学生基础不同，但采取现代化的通讯手段和因材施教的教学方法后，学生自主学习能力提高，都达到了理想的学习成绩，达到了良好的教学效果。

采用本文提出的教学方法后，学生成绩普遍提高，但是主观应用分析题得分不够理想，今后的教学工作中尚需进一步的加强案例教学等教学方法，提高学生解决实际工程问题的能力。

[参考文献]

[1] 梁燕,何光洪,侯帅,乔俊.充分发挥教师引领作用-不断提高教学质量[J]. 新教育论坛, 2019(205):3-4.

[2] 张善超,徐敬平.减轻课业负担与教学改革：70年的探索与实践[J].当代教育论坛,2020(02):8-13.

[3] 许江波,骆永震,包含,余洋林,晏长根.论CDIO理念下的工程类高校教育模式改革[J].大学教育,2020(01):57-59.

[4] 张解解.如何将现代教育技术应用到翻转课堂中[J].教育教学论坛,2020(41):359-360.

[5] 魏永清,张波.适用于翻转课堂模式的课程教学内容研究及实践[J].教育教学论坛,2020(41):217-218.

[6] 任远坤.探讨翻转课堂在高校教育学中的应用[J].科学咨询(教育科研),2020(10):46-47.

[7] 刘邦奇.智能技术支持的“因材施教”教学模式构建与应用—以智慧课堂为例[J].中国电化教育,2020(09):30-39.

[8] 王竹立,李小玉,林津.智能手机与“互联网+”课堂—信息技术与教学整合的新思维、新路径[J].远程教育杂志,2015,33(04):14-21.

Exploration and Practice of Rock and Mineral Identification Teaching Method for Highway Traffic Specialty

Liang Yan^1, 2, Deng Yanqian^{1, 2}, Huo Aidi^3,4, Zheng Tian^{1, 2}

  (1 School of highway, Chang'an University, Xi'an, Shaanxi 710064, China; 2 Key Laboratory of Education Ministry on Highway Engineering of Special Region, Chang’an University, Xi'an, Shaanxi 710064, China; 3 School of water and environment, Chang'an University, Xi'an, Shaanxi 710054, China; 4 Key Laboratory of the Ministry of Education of Subsurface Hydrology and Ecological Effects in Arid Region, Chang’an University, Xi’an, Shaanxi 710054, China)

[Abstract] In recent years, teaching in universities is facing new teaching challenges, such as less class hours and different student bases. How to improve students' interest in learning and ensure teaching quality is an important research direction in the new situation. Based on the experimental teaching of mineral and rock identification in engineering geology course of highway traffic specialty, this paper studies the exploration and practice of flipped classroom combined with multimedia means, individualized teaching and online and offline means. The results show that: flipped classroom combined with multi-media means can solve the contradiction of less class hours and more content, and ensure the teaching quality; teaching students according to their aptitude and communicating offline and online on various learning platforms can effectively improve students' autonomous learning ability and learning effect in the case of different learning basis of students. In view of the existing deficiencies, the corresponding solutions are put forward and teaching cases are designed.

[Key words] Flipped classroom; Individualized teaching; Learning platform; Rock and mineral identification; Teaching methods