泥石流实验教学任务驱动模式的探究

常 鸣， 向兰兰， 蔡国军， 刘 洋

（成都理工大学a.环境与土木工程学院；b.地质工程国家级实验教学示范中心，地质与岩土工程国家级虚拟仿真实验教学中心，成都 610059）

0 引言

泥石流指的是由于大雨、暴风雪或其他自然灾害，在山区或其他具有深谷和陡峭地形的地区携带大量沉积物和岩石的特殊洪流［1］。我国是受泥石流灾害威胁最严重的国家之一，为了使学生全面掌握泥石流灾害的特征属性，开展泥石流教学十分必要。

泥石流实验教学包括土力学、普通地质学、工程地质分析原理、流体力学等多门专业课程，课程有许多复杂的知识点需要掌握［2-3］，同时学生还需要进行野外实践，因此泥石流实验教学属于将理论和实践结为一体的综合性教学体系。与课堂教学相比，实验教学是对教科书知识的直接反映和实际检验，具备较强的观察性、操作性和理论实践融通性等特征［4-5］。“实验原理讲解—理论知识详解—教师现场演示—学生实战操作”是现阶段泥石流教学常用模式。机械的实验教学方法和“听课”式的教学方法使学生在自主学习中不能独立地进行思考和自我学习。所以，学校必须对传统泥石流的教学方法加以探讨和变革，以实现在课堂教学过程中训练学生动手能力、分析能力和创新能力的目的。目前，任务驱动教学法已经在课程中获得应用，并被证明是提升课程水平的有效途径［6-7］，部分教育工作者将科研成果转变为本科生实践项目加以探讨，并获得一些成果［8-9］。在对传统教学的局限性的理解的基础上，笔者提供了以科研思维和任务驱动教学相结合的综合课堂设计，让教育科研的辐射效果得到发挥，从而使泥石流实验的教学质量得到改善，并且使学生的分析、处理问题和实际操作能力得到增强，同时又能激发学生的科学创新意识。

1 任务驱动型教学

任务驱动型课堂的主要特征：以学生为主体，在教师的协助下，紧密地围绕着一个共同的任务活动中心，在强烈的问题激励下，积极地使用学习资源，进行自主探索与协作，并在完成各种任务的过程中，形成一种学习和实践的过程。学习者可以通过老师的指导参与课程方案的设计与教学方案的选用，此过程中能够充分调动学生的积极工作能动性，激起学员对读书的激情和浓厚兴趣，进而锻炼了学习者自主思维能力、实际动手能力和创造力，让学生不再是单纯的听从者与复制者，能最大限度地发挥学生的主观能动性［10］。图1 所示为任务驱动的实验教学模式。

图1 任务驱动实验教学环节框图

在任务驱动教学模式下，泥石流教学分为理论教学过程和实验教学过程。

在理论教学过程中，教师是教学主体，教师的教学活动变成了“基础讲解—任务拆分—过程监测—效果评估—讨论指导”。教师尽可能详细讲解基础知识，由于泥石流课程是以地质学为基础开展多种专业交叉学习的学科，对于多项学科都有涉及，在讲解知识的同时也要避免学生在“填鸭式”的教育模式下学习。

实验课的教学内容包括实验任务、实验操作、实验注意事项等。在教学中，以学生为中心，教师只起到指导的作用。学生作为主体，独立操作整个实验过程，分析观察实验现象，记录实验数据资料并对实验现象进行归纳整理。教师要留给学生尽可能多的独立思考和自主学习空间，引导学生自己设计实验，在符合实际情况的条件下按照严格的科学规范对学生进行监督考核。教师需要把握整个实验过程的大致方向，引导学生对实验数据进行总结归纳，帮助学生及时总结经验和教训，学生能够在过程中不断进步，掌握研究问题的方法。或学生之间相互讨论、相互协助，通过小组讨论，发现新问题并逐步培养解决问题的能力，真正达到培养学生成为综合性人才的目的。最后，学生通过对实验设计、实验过程中遇到的问题和问题的处理进行总结，并编写一份反映学生科学思想的实验报告。在此过程中，对学生的科学研究和工程思想的培养起到了促进作用［11-13］。

2 泥石流实验教学模式设计

2.1 设计原则

好的教学设计能够让一门课程顺利地开展和实施，因此在基于任务驱动型泥石流实验教学模式的设计上要遵循一定设计原则，①以学生为教学核心，以学生发展作为教学的根本目的，在教学设计上要充分调动学生的积极性，教学过程中要激起每个学生的关注，引导学生从问题中寻找问题，并对问题进行分析，最终实现问题的解决。在课堂上，老师会组织同学们进行各种教学活动，使他们能够互相帮助，互相学习，从而达到共同发展与提高。课堂结束后，老师把所学的教材整合到一起，让同学们能够及时地进行复习，达到更好的教学效果，并养成良好的自学习惯。②即时评价与实时互动，在以任务为导向的教学模式下，教师要对学生进行及时的评价与监控，同时注意学生的学习情况，避免学生在自主学习中浑水摸鱼、敷衍了事，随机进行随堂知识测验，统计测验结果［14］。

2.2 泥石流实验教学模式设计

根据任务驱动型教学模式设计原则，结合学生的学习情况、学习爱好以及学习评价检测，建立了基于任务驱动型泥石流实验教学设计。按照任务驱动型教学模式将泥石流实验教学分为野外实验教学和室内课堂教学两部分。不同于其他课程，泥石流不但要在室内开展必要的理论知识学习，还要不定期地前往野外开展泥石流实验。

在野外实验教学前，首先要和学生明确教学任务，告诉学生野外实验教学任务，再让学生以小组为单位自主寻找泥石流。野外教学中，教师在一旁进行适当讲解，在泥石流的形成过程、运动机制、预警机理和防治工程等方面都让学生教师积极思索，争取学生以兴趣为导向，激发学生对问题的探索精神，同时适时提出问题评测监督学生学习情况。

在进行室内理论教学时，教师可以利用板书、多媒体、信息化教学平台等多种教学手段，讲解基础知识，安排学习任务。对课前、课上、课后3 个阶段的教学活动任务进行策划，使得教学内容得到全面覆盖。根据野外实习的内容，让学生总结野外实习遇到的问题，提出自己的见解，并在上课前准备提问。课堂上，罗列出学生在野外实习时发现的问题，同时组织学生积极讨论。课后教师要按照实习内容设计思考题，并将相应的教学资源推送给学生，让学生按时限提交，由老师负责评分，并给出答案。根据学生的评估和回馈，从课堂的参与程度、预习和温习状态、课堂测试成绩和课后作业的完成来更新和改进课堂教学。

3 任务驱动的泥石流实验教学的应用案例

泥石流实验教学课程作为一门包含基础地质、自然地理、人文地理、遥感地质等理论的复杂研究课程，具有实践性和设计性课程的特点，它的教学目标是培养学生学习泥石流的相关知识，将学到的知识应用于泥石流防灾减灾的实际问题中，根据不同泥石流的不同特性设计泥石流防治方案，最终达到泥石流防灾减灾的目的。开设泥石流实验教学课程，对培养学生的野外实践能力以及创新能力具有重要的意义。为此，以此门课程中泥石流的剖面测量为例，来介绍基于任务驱动型泥石流实验教学的具体实践过程。

3.1 案例实践过程

（1）室内理论教学。首先教师让学生预习泥石流剖面测量课程，在学生自主学习的过程中安排学习任务并提出需要讨论的问题，让学生了解学习任务，同时在思考问题的过程中培养学生发现问题的能力。以问题为动力，在课堂之前，老师会依据学生的反馈，将学生的学习状况进行归类和整理，为后续的教学活动做针对性的教学方案。课堂上教师讲解基础知识，采取循序渐进式的方式，讲解课程中的重点、难点，同时介绍野外实验教学过程应当注意的问题，保证学生安全规范地完成野外实验。之后要求学生以小组为单位开展自由讨论，在讨论的过程中发表自己的见解，教师在一旁倾听指点，并适时提出问题检测学生的学习情况。通过室内理论教学阶段，教师从学习小组反馈的学习情况中可以发现泥石流参数测定为本次课程的难点，不少学生表示没有见过泥石流，不明白稀性泥石流和黏性泥石流的具体差异，参数的取值是怎么规定的。因此，教师在此处应当单独拿出来讲解分析，通过素描图展示、视频播放等形式向学生介绍。

（2）室外实践教学。室内理论教学结束后，教师带领同学前往野外开展泥石流室外实践教学，所以学生分成若干小组，在保证安全的前提下，对泥石流的基本参数进行测量，教师根据学生实验情况的观察以及学生的自行反馈结果，就其中的重难点进行详细的讲解。教师在野外进行随堂测试考察，检验学生测定泥石流参数的准确程度，对学生进行实时评分，并对学生的成绩进行统计分析。检测结果发现，大部分同学已经熟练掌握泥石流参数的测定方法，并且学会拉泥石流剖面。针对少部分操作不熟练的学生，可以与操作熟练的学生进行配合，通过互相帮助完成实验操作。最后，各小组展示绘制的泥石流剖面图，其他学生在课堂上发表对作品的见解，对优秀作品指出问题、发现不足；在优秀作品呈现完毕后，由制作团队对问题加以梳理，并统一作答；然后由教师通过现场评价，对各组的表现状况作出了肯定，并要求各组教师于课后对绘制的教学泥石流成果剖面图中出现的问题作出了修正。

（3）教学后拓展反思。拓展反思则包括教师对教学模式结构的设计、学员协同合作中的实际能力、教师协作沟通情况等的自身评价和学校间的共同评价，以及教师从知识、技术能力和思想政治等多方位对学生完成学习状况的综合考察；老师则通过学员的个人评价情况，对学生的学习状况作出了准确认识，从而有针对性地评价学生的教学作业，使学生能够在批评、自我批评以及教师评价的过程中不断地深入学习［15］。

3.2 案例应用效果

在任务驱动型泥石流实验教学课程结束后，教师对35 名参加课程学习的学生进行问卷调查，有29 位同学参与调查并填写问卷。根据学生问卷反馈的结论，绝大部分同学认为他们可以通过任务驱动型泥石流课程更加深入地认识到泥石流，同时学生们也觉得此模式更有助于拉近他们和教师之间的交流，使之变得更加有效；而调查也显示任务驱动模式的泥石流实践教学更符合他们的学习方式，对于调动他们的学习兴趣、培养他们的动手技能也起到了一定的促进作用。地质工程专业2019 届学生根据此种模式下的泥石流教学中的应用表明：学生可以通过课前发布的知识点进行提前预习，以此提高教学效率；课堂上的任务完成课程目标训练了学生发现问题、分析问题和解决问题的基本技能。部分优秀学生组队参加学校组织的科技立项，参赛同学运用在课程学到的知识技能，顺利完成科研立项，并取得校优秀奖。

4 结语

为提高学生参与学习泥石流实验课程的积极性，以培养当今社会对泥石流防灾减灾人才的需要为核心，提出了基于任务驱动的泥石流实验课程。重点阐述了任务驱动型教学在泥石流课程中特点，从室内理论教学、野外实验教学、教学后拓展反思3 个环节出发，理论教学以教师为主体，实验教学以学生为主导的理念，目的在于激发学生的学习兴趣，并以扩展思考的方式进行学生的评估，学生在批评与自我批评中不断成长。