基于OBE理念的煤田地质学教学新模式

    郭晨 秦勇 马东民 鲍园 彭涛 陈跃 付常青 师庆民

    摘? 要 从“课前布置相关思考题目，课堂采用启发式教学”“课后强化应用型题目的训练和读书报告撰写训练”和“学生课堂讲课”等三个方面进行煤田地质学教学方法改革。在此基础上，提出“明确学生学习产出，构建全新教学方式与考核评价体系，全程引导学习过程良性循环”的基于OBE理念的煤田地质学教学新模式，重点突出创新与发散思维激发、解决实际问题能力提升、“三位一体”考核评价体系、学习自信心强化等要点，确保学习产出的目标达成，以顺应工程教育专业认证的要求和理念。

    关键词 煤田地质学;OBE理念;启发式教学;工程教育;资源勘查专业;填图实习

    中图分类号：G642? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2020）01-0071-03

    1 引言

    OBE（Outcomes-based Education），基于学习产出的教育模式，强调学生的学习效果和目标达成，将传统的以“教”为中心转变为以“学”为中心。西澳大利亚教育部门把OBE定义为：基于实现学生特定学习产出的教育过程，教育结构和课程被视为手段而非目的，如果它们无法为培养学生特定能力作出贡献，它们就要被重建，学生产出驱动教育系统运行。在OBE教育系统中，教育者必须对学生毕业时应达到的能力及其水平有清楚的构想，然后寻求设计适宜的教育结构来保证学生达到这些预期目标。学生的学习产出是教育系统运作与教育过程互动的动力，而非以教科书或教师经验作为教育的驱动[1]。

    煤田地质学是地矿类高等院校资源勘查专业的核心专业课，旨在培养能掌握煤田地质基本理论、方法、技能，能解决煤田地质领域复杂工程问题，且具有一定法律素养、道德修养、环境意识的高素质人才[2-6]。煤田地质学近年来发展较为迅速，笔者就其主要进展和未来课程发展趋势已做过分析，提出新时期煤田地质学课程内容建设应聚焦于“拓宽思路”“学科融合”“绿色勘查”与“新内容、新方法”四个方面，并重点将“煤系处处有资源”与“绿色勘查”两个新理念融入教学[7]。

    在此基础上，本文主要基于OBE理念，结合笔者近年来的教学思考，探讨煤田地质学课程的教学模式改革方向，以适应工程教育认证理念以及新时代行业、产业对能源地质人才的需求。

    2 教学方法改革

    用成果导向教育理念引导工程教育改革，具有重要的现实意义，对于提升我国工科高等教育质量、完善工科人才培养机制影响深远。OBE理念的核心思想是以学生为中心，以使学生真正学懂、学会、会用、实现产出为目的，首先必须培养、调动学生的主观能动性，这是实现OBE的基本前提，以往“填鸭式”的以“教”为中心的教学方式必须改革。笔者认为，需在以下几个方面开展教学方式方法改革，在此基础上探索全新的煤田地质学教学模式。

    课前布置相关思考题目，课堂采用启发式教学? 务必要使学生带着问题、目的、好奇心走进课堂，这样才能真正调动学生的主动性和积极性。课前布置一定的启发式题目，比如讲到“煤的起源”一章时，可给学生布置题目：“为何石油天然气的规模性聚集在奥陶纪之后，而煤的规模性聚集在泥盆纪之后？”学生带着这样的问题走进课堂，会更有求知的欲望，也可促使其更加深刻理解煤和石油、天然气生成的物质基础差异，以及与生物演化的密切关系，并为后续讲煤的生烃演化做好铺垫。

    再如讲“煤的工艺性质”一节时，可布置课前思考题：“什么是工艺？煤有哪些用途？”并要求学生课前查阅相关课外资料。有了这些准备，学生就会事先知道煤的工艺性质的概念就是煤在加工利用过程中表现出的性质，而煤在加工利用过程中肯定伴随着化学变化，所以更侧重“化学工艺性质”，并与前面讲的煤的物理性质一节进行对比、区分。同时，通过预习，学生也会了解到，煤的工业用途包括动力用煤、炼焦用煤、气化用煤、液化用煤等，那么自然而然就会意识到不同的用途肯定对应着不同的工艺性质。加以课堂启发，学生就能建立起用途和性质之间的联系，比如动力用煤最主要的性质就是发热量;炼焦用煤主要是粘结性和结焦性;气化用煤主要是反应性和热稳定性;液化用煤主要考虑低温干馏焦油产率。这样就顺理成章地引出本节课程的主要内容，学生学习也具有更强的目的性和针对性，且能有效促进其学以致用。

    课堂启发式教学与教师的水平有很大关系，依赖于教学经验与技能的不断积累。承接上个例子，讲完煤的工艺性质之后，需引出下一个重要内容：“影响煤工艺性质的地质因素有哪些？”这时如果直接给学生讲出三个主要因素即煤变质程度、煤显微组成和煤的风氧化程度，而不加以引导和启发，学生难免觉得枯燥且难以理解。换一种方式，从某一个点进行切入启发，比如学生前面已经学过焦煤这种煤类，这里又明确了粘结性和结焦性好的煤可用来炼焦，那焦煤是否就是最好的炼焦用煤？为什么其他煤类不行？其中隐含着什么信息？这一系列问题的抛出旨在引导学生能够自己联想出煤级对煤工艺性质的深刻影响，并加深理解不同变质程度煤具有不同的用途。

    再如，可让学生回忆填图实习时见到的煤层露头点的煤的外观、物性变化特点，由此思考风化作用对煤的工艺性质有何影响。通过这种启发、联想，学生思考后就能得出风化作用将使煤的发热量降低的结论。

    课后强化应用型作业训练与读书报告撰写训练? OBE理念强调学习产出，其中的关键是培养学生解决实际工程问题的能力。在平时作业训练过程中，增加应用型题目是实现这一目的的必要手段。比如可以给学生提供某些矿区的钻孔资料，布置其统计基础数据，绘制相关地质图件，分析相关地质问题。可以统计煤层含气量数据以及煤质、厚度、埋深数据，绘制含气量等值线图，分析煤层气富集规律和控制因素。再如，可以绘制某主采煤层的沉积断面图，结合相关等值线图，分析聚煤基底起伏与同沉积构造对聚煤作用的控制，进而思考区域聚煤规律。

    上述作业的实现和效果的达成需有实际勘探资料做支撑，这就要求教师在平时的科研过程中有选择性地积累典型素材，为教学案例设计做好准备。同时，在作业最终提交时可增加汇报环节，培养学生归纳、表达、展示成果的能力，以及與同行进行学术交流的能力和勇气。

    学习重在培养解决实际问题的能力，也同样应重视学生搜集、提取、分析信息的能力，以培养发散性思维和开拓创新精神，这一点在如今的信息化社会更加重要。以前，可能信息的获取是关键;如今，如何从海量信息中提取有效信息并形成自我认识而不随波逐流更加重要。撰写读书报告是培养学生这一能力的重要途径。给学生布置主题，让学生在课后查阅、调研课外文献，撰写读书报告。在这一过程中，可促使学生了解煤田地质学的发展现状、趋势和主要问题，开阔视野，提升思维层次。

    主题可以是发散性的，围绕章节内容但不能拘泥于课本，最好是学术界存有争论的，或公认亟待解决的前沿问题，或对于产业、行业有重要价值的问题等。比如“石油的有机成因和无机成因”“煤的动力变质机理与具体实例分析”“中国不同类型聚煤盆地聚煤作用对比分析”“煤系气的共生机制与共采工艺”等，这些主题没有固定的答案，重在考查、培养学生自主学习的能力和追踪学术前沿的素质和意识。

    学生课堂讲课与研讨? 选择一些典型章节内容，安排学生课前进行备课，然后在课堂讲课并组织全班研讨，教师进行点评。如在“煤的变质作用类型”一章，可将学生分为三组，每组讲一种类型，分别为“深成变质”“岩浆变质”和“动力变质”;或者在煤系非常规天然气内容中，设计关于“煤层气”“页岩气”“砂岩气”的共生成藏与开采机理的主题研讨[8];或在“煤的共伴生矿产”一章，设计“煤系成矿类型组合”“煤系资源综合评价方法”“煤炭绿色勘查”等主题研讨。课堂要求学生能搜集一些典型实例进行讲解，讲解后组织学生进行讨论甚至辩论。教师在这个过程中主要做好引导，既要充分促进学生发散思维，也要保证不偏离课堂主线，同时在必要的时候进行错误纠正。通过这样的方法，能充分调动学生的课堂主人翁意识和学习积极性，初步开展的课堂实践表明，教学效果良好。

    3 教学模式探索

    以上提出的三种方法是笔者近年来在煤田地质学教学实践中总结的一些经验，并已收获一定的成效。以此为基础，可进一步探索构建基于OBE理念的煤田地质学教学新模式，即“明确学生学习产出，构建全新教学方式与考核评价体系，全程引导学习过程良性循环”。

    明确学生学习产出? 学生学习产出主要包括三大方

    面：一是基本知识，包括煤的形成与演化、煤的基本组成和性质、聚煤盆地和聚煤环境、煤系共伴生矿产等;二是基本能力，包括信息调研能力、作图能力（等值线图、沉积断面图）、分析与解决问题能力;三是基本方法，包括思维方法、工作方法、科研方法等。融合这三大方面，才能真正实现学习产出与目标达成。

    构建全新教学方式和考核评价体系? 教学方式方面，以培养学生学习积极性和自主性为目标，变“要我学”为“我要学”。具体措施包括：课前布置问题，让学生带着疑问与好奇心进课堂;鼓励学生课堂讲课，在教师的引导下自己给自己讲，更容易促进共性问题的自我发现和关键知识理解的深化;结合学生前期学过的课程，以及实习和课程设计经历，课堂上多提发散性问题，因为学生对实习、课程设计等的经历印象非常深刻，若能发现其中与课堂知识的联系，就能很好加深学生的理解，做到身临其境、感同身受。

    比如西安科技大学资源勘查专业填图实习地点为韩城矿区，讲“成煤环境”一章时，可向学生提问：“韩城矿区石炭—二叠系含煤地层的岩性组合特征，与上覆、下伏地层的关系，有哪些沉积现象与相标志？”促使学生进行回忆、思考：“韩城晚古生代含煤地层沉积于奥陶系古风化壳之上，中间存在沉积间断与剥蚀，为不整合接触，含煤地层本身为煤、砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩（太原组）的互层特点，且上覆的石盒子组不发育煤层，取而代之的是以牛毛毡砂岩为代表的厚层砂岩，结合沉积相标志（颜色、粒度、粒序、层理、化石等），整体反映了由海向陆的变迁，煤层形成于海陆交互时期，即有利的成煤环境为三角洲和障壁海岸体系。”通过这样的联想，学生会对聚煤环境有更直观的认识，但构造填图实习对成煤环境的分析相对弱化。学生会及时发现知识盲点，增强继续追踪探索的好奇心。

    讲完这一章重点内容之后，可进一步留下课后思考题或读书报告主题“含煤地层的岩性变化特点和沉积环境如何影响煤层气乃至煤系气的生成、富集和保存”“韩城矿区地层结构与矿井水害的关系”“煤系水文地层结构对保水采煤的启示”等，一环扣一环，将学生引入另一层次的思考。此外，还包括前述的读书报告训练、工程应用型题目训练、邀请企业专家进课堂等措施，旨在促进学生了解学科前沿动态和行业需求，提高解决实际问题能力，培养创造性、发散性、联想性思维。

    考核评价体系方面，需大幅增加平时成绩比例，纠正以往重期末、轻平时的考核方法。如何客观考核平时成绩成为关键。笔者提出“三位一体”的平时成绩考核方式。

    “三位”即课堂表现+作业+答疑表现的评价方法：课堂表现主要包括对出勤、回答问题、讲课等方面的考核;作业主要包括对工程应用训练题目和读书报告的评价，一定摒弃过往知识重复、概念巩固等无意义作业类型;答疑可有效反映学生学习情况和自主性，问题多、想法多、答疑积极的学生一定是好学生，但前期对答疑情况的考核较为缺失，需要教师在不事先告知学生的前提下做好答疑记录，科学评价学生的答疑表现和其中反映的学生学习潜力。

    “一体”就是通过“三位”评价，精确到每个学生个体，全面考核其学习成果，基于学习产出与目标达成进行综合评价。

    在期末考试中需全面提升试题难度，削减知识型、概念型题目，增加能力型、发散型题目。西安科技大学资源勘查专业在近两年的煤田地质学考试中尝试下面一些改革。

    1）将原来的判断题转变为改错题，要求学生不仅能判断正误，还能对错误进行纠正，对学生提出更高要求。

    2）压轴题由原来的论述题转变为材料分析题，比如给出钻孔资料，要求学生绘制沉积断面图与地质参数等值线图，对顶底板接触关系、煤层分叉—合并方向、天然焦分布范围及形成原因、对煤质的影响等问题进行分析;在此基础上预测未知钻孔的见煤层数、厚度、埋深等，对煤层气/煤系氣开发提出初步建议，并设计煤层气/煤系气钻孔。

    3）简答题进一步增加发散型、发挥型题目的比例，如“煤系有哪些共伴生矿产，从煤系处处有资源的角度谈谈你对煤田地质学未来发展趋势的看法”“西部煤炭勘探开发面临的关键问题是什么？有哪些可能的应对措施”“结合你的填图实习认识，从构造演化、沉积环境、富煤中心等角度分析韩城矿区的聚煤作用”等。这些问题或无标准答案，或促进学生联想和思维发散，或考查学生对前沿问题的关注和洞察，均对学生学习和教师教学提出更高要求，更加关注学生的学习产出。

    全程引導学习过程良性循环? 在OBE理念下，学生的学习方式将发生变革，习惯了传统课堂教学的教师和学生如何转换思维、思路、方法成为关键。在这种变革下，学生的学习难度、挑战陡增，若一味增加学习难度、强度，可能激发学生的逆反心理，出现适得其反的现象。所以一定要讲究科学的方法，启发引导、循序渐进，使学生的学习兴趣、学习难度、学习信心达到最佳的融合状态，实现学习过程的良性循环。在教学过程中，教师需对学生加强引导，课前、课堂、课后全程跟踪，及时发现存在问题，并为学生答疑解惑、排忧解难，促使学生进入“发现问题，解决问题，收获自信，发现更多，更深入问题”的良性循环。在这个过程中，不断强化学生的学习信心非常重要，有了信心，在心理层面的正面响应下，学习积极性与主动性的问题便迎刃而解;反复循环，便可实现高质量、持续性的学习产出，达成高阶学习目标。

    4 结语

    OBE理念是现代高等教育的基本导向，颠覆了传统教学思路与教学模式，教学方法体系也需要进行重建。地矿类院校煤田地质学课程也应遵循OBE原则，重构教学理念、思路与方法体系，以实现学习产出为目标，重点建立“明确学生学习产出，构建全新教学方式与考核评价体系，全程引导学习过程良性循环”的教学新模式。围绕此模式开展教育教学改革，方能与时俱进，培养兼具扎实专业基础、应用能力、创新思维与高尚人格的优秀人才，以适应煤田地质与资源勘查行业发展需求和工程教育专业认证理念。

    参考文献

    [1]OBE（基于学习产出的教育模式）[EB/OL].[2016-12-15].https：//baike.baidu.com/item/OBE/20282657.

    [2]秦勇.世纪之交的煤田地质学科与创新性人才培养[J].中国地质教育，1999（2）：3-5.

    [3]李增学，王东东，吕大炜，等.煤系矿产类型及协同勘查研究进展：兼论煤地质学一些概念的规范化问题[J].煤炭科学技术，2018，46（4）：164-176，201.

    [4]张鹏飞，邵龙义，曹代勇，等.发展中的中国煤田地质学[J].煤田地质与勘探，2003，31（6）：1-5.

    [5]张泓，张群，曹代勇，等.中国煤田地质学的现状与发展战略[J].地球科学进展，2010，25（4）：343-352.

    [6]郭晨，马东民，等.矿业类院校资源勘查专业“煤田地质学”课程发展趋势[J].中国地质教育，2019，28（1）：45-49.

    [7]曹代勇，魏迎春.《煤炭地质勘查与评价》教材建设新探[J].煤炭高等教育，2015，33（1）：110-112.

    [8]吴财芳，秦勇.“煤及煤层气工程”专业设置及人才培养：以中国矿业大学为例[J].煤炭高等教育，2010，28（5）：110-112.