PBL教学法在矿床学课程教学中的应用

摘要“矿床学”课程是地质学、地球化学、地球物理学和资源勘查学等专业的核心课程，其教学质量是国家地矿领域高级专业人才培养的重要保障。针对该课程知识面广泛，内容抽象，学生学习兴趣不高的现状，笔者在教学过程中有针对性地尝试了问题教学法（PBL），调动了学生学习的积极性，取得了良好的教学效果。

关键词 矿床学 问题教学法 教学质量 教学方法

中图分类号：G424文献标识码：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

大学教育承担着为国家培养高级专门人才的重要任务，而大学课程的教学质量是保障大学教育成败的根本，也是保障国家高级专门人才培养质量的关键。[1]“矿床学”课程是高等院校针对地质学、地球化学、地球物理学和资源勘查学等相关地学专业开设的一门专业核心课程，[2]重点讲授矿床学的基本理论和工作方法以及矿床在地壳中的赋存特点、形成条件、形成机制和时空分布规律等知识，其教学质量直接关系着我国地矿领域高级专业人才的培养质量。[2]然而，“矿床学”课程综合性较强，知识面广泛，知识点繁杂，教学课时却有限。[3]因此，为了能在有限的课时内将大量的知识讲授给学生，目前多数高校在“矿床学”课程教学过程中采用以教师讲解为主，互动为辅的教学方式，以讲得细致、讲得全面为目标。[4]在这种以教师为主的教学方式下，学生参与度不足、缺乏主观能动性，同时学生也很难在有限的时间内完全理解和掌握课程知识，从而出现学习激情不足，兴趣下降等现象，造成教学质量不佳。因此，为了改善“矿床学”课程的教学现状，保障我国地矿领域高级专业人才的培养质量，近年来地矿类高校不断加强该课程的教学改革。

从大学知识传授的过程来看，“教”与“学”的作用在教学过程中是不断变化和发展的，是一个从教师的“教”逐步向学生的“学”来转变，其目的是最终达到学生能完全摆脱教师的“教”，具备独立“学”的能力。因此，在大学教学过程中，应加强学生自主学习能力的培养。而加强学生参与度，发挥学生主观能动性，是增强学生自主学习能力和提高教学质量的有效途径。正因如此，目前各高校教学改革方向多是将传统“以教师讲授为主”的教学方式向“以学生学习为主”的教学方式转移，[5，6]从而达到增强学生的参与度和积极性的目的。

问题教学法（Problem-based Learning，简称PBL教学法）是一种教师引导下的以学生学习为中心的教学方式，强调学生学习的主体地位，重视学生能力的培养，[7]符合当前教学改革的方向，是当前国内外大学调动学生学习积极性、主动性和创造性的一种重要手段。基于以上考虑，笔者在“矿床学”课程的教学过程中有针对性地尝试了问题教学法的应用，取得了良好的教学效果。

1问题教学法（PBL）概述

问题教学法（Problem-basedlearning，PBL）是由美国实用主义教育家杜威在1896年提出并开始实施的一种教学方法，[7]近些年来受到国内外高校广泛重视和普遍应用。该教学法的实施过程包括“提出问題—建立假设—收集资料—论证假设—总结”五个阶段，[8]强调将知识点设置在有意义的问题情境中，让学生在解决问题的过程中学习并掌握隐含于问题背后的知识，形成发现问题和解决问题的技能和自主学习的能力。[8]与传统教学方法相比，问题教学法把学习的主动权交给了学生，增加了学生的参与度，可以最大限度地调动学生探索问题的欲望，提升主动发现问题、分析问题和解决问题的能力。

2问题教学法（PBL）的实施

本次工作以中国地质大学（北京）地质学和资源工程两个专业“矿床学”课程为对象，开展了问题教学法在“矿床学”课程教学过程中的运用研究。

2.1实施思路

实施内容的选择：授课教师应对“矿床学”课程内容进行系统梳理，重点对于“矿床学”课程中理论性较强、概念及专业名词多、内容抽象、学习过程感到枯燥的章节（如矿床学的基本概念和基本理论、热液矿床概论等章节）开展问题教学法教学。而对于实践性较强、内容条理清晰、容易理解的章节仍采用传统教学法进行教学。

实施步骤及方法：第一步，教师先向学生介绍本节课程的基本情况，包括学习内容、学习形式、学习目标、学习的重点和难点等内容。然后组织学生按照5～6人成立学习小组，确定小组长。第二步，教师根据教学内容，提出2～3个相关问题。所提问题要求满足（1）尽可能包含本节课程的核心内容；（2）难易程度要符合学生的实际学习和认知水平；（3）要结合实际，有趣味性，能够激起学生的探索兴趣。第三步，以学习小组为单位开展自主学习。在该阶段教师应引导学生对问题进行分析，并初步构建解决途径和学习计划。然后，学生按照学习计划，学习教材、查阅资料、梳理知识、总结答案。第四步，学习小组内部讨论，优化解决方案。然后开展班级展示，以学习小组为单位，选派代表向全班同学展示其构建的问题解决方案。然后由教师和其他同学对方案提出质疑，并开展讨论。第五步，教师引导学生优化解决方案，并对重点知识进行梳理和讲解。

2.2应用案例

以热液矿床概论一章中热液矿床的围岩蚀变及分带一节为例。该部分内容抽象、知识点繁杂，学生学习过程中常感到枯燥，难以记忆，适合开展问题教学法。在教学过程中，首先由教师向学生讲解围岩蚀变和分带的概念，指出围岩蚀变是指矿体周围的岩石在汽水热液的作用下，发生的一系列旧矿物被新的更稳定的矿物所代替的交代作用，而蚀变分带是指在矿床、矿体范围内，矿物成分、化学成分、矿石结构构造在空间上的变化规律。让学生具备后期学习所需的知识储备。然后，教师向学生讲解围岩蚀变和分带的研究意义，重点强调围岩蚀变和分带是厘定矿床成因的重要依据和勘查找矿的重要标志，从而增强学生学习的兴趣。随后，我们针对该节课程内容向学生提出以下问题：（1）温度和酸碱度是影响围岩蚀变的两个重要因素，那么如果以温度和酸碱度为坐标轴，在不同位置会出现什么类型的围岩蚀变？（2）已知某矿床为岩浆热液成因，其成矿岩体为氧化性岩体，围岩为富含有机质的灰岩地层，那么从岩体到外围地层会出现什么样的蚀变分带？针对第一个问题，教师引导学生学习常见围岩蚀变类型的基本概念、矿物组成和形成条件等知识，并根据温度（高温、中温和低温蚀变）和酸碱度（碱性、中性和酸性蚀变）对所学的围岩蚀变类型进行分类，完成以温度和酸碱度为坐标轴的围岩蚀变图解。这一学习过程目的在于培养学生的自学能力和解决问题能力。针对第二个问题，教师引导学生思考在该体系下哪些因素（岩石成分、氧逸度和温度等）控制着围岩蚀变，并引导学生按照岩石成分和氧逸度对围岩蚀变进行分类。随后提醒学生（1）岩浆岩中富硅铝、而地层中富钙，蚀变过程中会形成含钙铝的硅酸盐矿物（如石榴子石、辉石等），组成相应的蚀变（如矽卡岩化蚀变）；（2）岩体相对氧化，而地层相对还原，从岩体到地层方向，蚀变围岩的氧化性会降低，那么会出现怎样的蚀变分带（例如由富含Fe3+的矿物向含Fe2+的矿物转变）；（3）岩体温度较高，而地层温度较低，那么受温度影响又会出现怎样的蚀变分带？最后，引导学生进行总结，绘制出完整的蚀变分带图。这一过程在于培养学生综合分析能力。完成自学和学习小组讨论后，选派一名同学向全班同学展示围岩蚀变分类图和围岩蚀变分带图，并依据这两张图讲解围岩蚀变和分带。这一过程在于培养学生的综合素质，特别是逻辑表达能力。最后，由教师进行总结，梳理讲解知识点，强化认识。

再以接触交代矿床一章中成矿作用一节为例。该部分内容抽象、知识点容易混乱，难以记忆，适合开展问题教学法。在教学过程中，首先由教师向学生讲解接触交代矿床成矿作用的类型及基本概念，让学生了解接触交代矿床成矿作用包含两类：接触渗滤交代作用和接触扩散交代作用。其中，接触渗滤交代作用是指由中酸性侵入体分泌出来的含矿气水溶液沿着接触带的裂隙系统渗滤，并与周围的岩石发生交代的成矿作用方式；接触扩散交代作用是指发生在两种不同物理化学性质的岩石接触带，在上升溶液的影响下，使原来两种岩石中的组分通过粒间溶液在横切接触面的方向上发生相向的扩散交代的成矿作用方式。随后，我们针对该节课程内容向学生提出以下问题：（1）如果以接触渗滤交代作用为主，将形成怎么样的蚀变分带特征？（2）如果以接触扩散交代作用为主，又将形成怎么样的蚀变分带特征？针对第一个问题，教师引导学生学习影响接触渗滤交代作用的主要因素，如温度、压力等；再引导学生复习围岩蚀变相关内容。然后，提醒学生渗滤交代作用主要是流体沿构造裂隙运移过程与围岩发生交代，所以在思考其围岩蚀变分带时，要明确断裂带是蚀变的中心，蚀变作用最强，向外依次减弱。针对第二个问题，教师同样先引导学生学习影响接触扩散交代作用的主要因素，同时引导学生思考两类交代作用主要影响因素的异同，并在此基础上，参照接触渗滤交代作用分析接触扩散交代作用形成的蚀变分带特征。在学生学习过程中，教师要提醒学生接触扩散交代作用主要受浓度梯度影响，所以其蚀变分带应从高浓度区向低浓度区逐渐变化。最后，教师引导学生绘制两种交代作用下的蚀变分带模式示意图。完成自学和学习小组讨论后，选派一名同学向全班同学展示两种交代作用下的蚀变分带模式示意图，并依据这两张图讲解其绘制的依据。最后，由教師进行总结，梳理讲解知识点，强化认识。

3实施效果

与传统教学模式教学效果对比发现，实施问题教学法后，“矿床学”课程的教学质量明显提高，具体体现在以下方面。（1）学生学习成绩显著提高。通过课间考试和期末考试（均为闭卷考试）成绩发现，实施问题教学法后，“矿床学”课程的成绩较往年有显著提高，特别是优秀率明显增加。通过试卷分析发现，凡是与采用问题教学法授课的教学内容有关的试题，学生的回答普遍偏好，正确率明显高于其他试题。（2）学生参与课堂教学的积极性明显提高。实施问题教学法后，学生上课期间睡觉和玩手机等现象基本消失，同时发现绝大多数同学都能够积极参与到教材学习，资料查阅和问题讨论等环节中。（3）自主学习能力得到提升。以往教学过程中，学生对课堂的依赖较大，学习内容以教材和教师讲稿为主，但实施问题教学法后，发现学生会针对问题去查阅相关文献，回答问题时所涉及的知识范围明显大于教材和教师讲稿。另外，课间和课后学生提问次数也明显增高。

4结论

从“以教师讲授为主”向“以学生学习为主”的教学方式的转变是目前高等院校教学改革的一个重要方向。在这种背景下，本文针对“矿床学”课程内容比较抽象，学生学习积极性不高等现状，在教学过程中有针对性地运用了问题教学法。结果发现，将问题教学法应用于“矿床学”课程教学中，学生的学习兴趣明显高涨，学习成绩显著提高，同时发现问题和解决问题的能力以及合作能力和创新能力也得到了提升。由此可見，运用问题教学法开展教学工作是提高“矿床学”等地学类专业课程教学质量的一种有效的选择。

基金项目：中国地质大学（北京）2021年度研究生教材教改建设项目“资源与环境专业学位硕士研究生职业能力培养机制探索”（编号：2021YJSJG-11）

参考文献

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