多元渐进式教学在地学类课程中的探索：以《古生物地史学》课程为例论文

其中， 3D 模型的引入在现今各专业的专业课程中都显得尤为必要，特别是在疫情形势严峻的今年。上半年全国范围内开展的线上教育教学在一定程度上限制了传统教学中实体模型和实体标本教学的使用，同时也在一定程度上促进了 3D 模型素材、虚拟仿真教学等一系列新兴教学方案的发展。新发展对于教师而言也同时带来了新的挑战，如何制作或寻找 3D 模型资源成为多元化教学呈现上新的难题。

对于一些简单的 3D 模型， 可以使用 Blender、Maya 等三维制作软件进行制作。其中，Blender 作为一款开源免费的三维制作软件，其学习成本和学习门槛都比较低，通过短时间的学习基本可以掌握利用简单多边形的挤出（extrude）、环形切割（loop cut）等工具快速制作出基本的 3D 模型。

对于复杂的 3D 模型（例如，真实的立体化石）则需要借助于更专业的建模团队或现有的资源平台。随着虚拟现实（Virtual Reality，即 VR）、增强现实（Augmented Reality，即 AR）等技术的流行，一些国内外的博物馆、研究机构也开始了相关的实物虚拟化的探索， 例 如 Digital Atlas of Ancient Life 团 队 就 在 Skechfab 平台上提供了众多博物馆资源的 3D 扫描模型，可供访问者免费下载，其中就有包括腕足动物、节肢动物、软体动物等一系列化石或现生标本的模型。

类似的资源极大地降低了教学课件“立体化”的时间成本，为多元化教学呈现提供了更为生动的素材。此外，无论是自制还是下载的模型文件，都可以使用Windows 10 自 带 的 3D viewer 或 Microsoft Office 365 的 PowerPoint 软件（二者均支持 fbx、glb、obj 等常见格式）中进行浏览、操作（旋转、移动等）和展示， 为素材的集成和演示提供了最为便捷的解决方案。

不仅教学素材需要丰富，教学方法与教学平台也应该跟随时代发展进行多元化扩充。在疫情因素的催生下，线上教学平台得到了快速的发展，腾讯课堂、超星、智慧树、中国大学 MOOC 等一系列线上教学平台都为线上教学提供了便利 [3]，它们共同的特点在于吸收了传统课堂中“教师讲，学生听” 的基本理念，同时，融入了大量慕课式学习、在线答题互动、线上布置与提交作业等信息化教学功能， 极大地丰富了线上教学的可探索性 [4]。此外，一些备受年轻人欢迎的视频平台也为线上教学提供了便利，例如哔哩哔哩（Bilibili）在疫情期间为广大教师提供了便捷的认证通道，这些新兴的平台不仅增加了在线授课与学习的选择性，更是有效地提升了师生之间交流的便利性，为探索多元化教学提供了极大的空间。

值得注意的是，多元化教学并不是盲目地增加教学的丰富程度，这种“盲目”往往会使教学变得琐碎，变得华而不实，反而增加学生理解和记忆的负担。因此，如何将多元化的教学内容系统融合于课堂教学体系，就需要更为行之有效的手段对教学内容进行编排和梳理，达到由浅入深，循序渐进的教学效果。由此出发，笔者认为，渐进式的教学理念应该在教学过程中广泛开展，并形成系统化的教学设计框架。

三 “渐进化”任务式教学在课程教学中的探索

本文所述的渐进式教学是在任务式教学基础上进行“渐进化”设计。传统的任务式教学一般是指教师将教学内容设计成一个或多个任务，让学生在解决任务的过程中理解和掌握教学内容，该方法主张破除传统教学中“注重学习的循序渐进和积累的老套路”，以完成任务来驱动学生自主探究和学习 [5]。相关的教学模式目前在国内外许多专业领域得到了广泛的探索和尝试 [6-8]。但是，任务式教学显然并不是单纯地摒弃“循序渐进”的学习规律，在布置任务前，教师首先应该考虑的是学生现阶段的能力能否完成以及能完成到何种程度，否则就会让学生产生挫败感，并在之后的学习中逐渐脱节，因此，如何将任务合理化布局到课程的整个体系是本文所谓的渐进式教学所关注的重点。

化石鉴定是《古生物地史学》课程中一项重要学习内容，其对学生的综合实践能力具有很高的要求。传统的古生物学课程中，学生对该技能的掌握主要是通过多次实验课反复地进行化石描述，达到熟能生巧的目的。

这样的课程设计存在两个显著的弊端：其一，学生一开始就要熟记包括记录格式， 化石定名原则，主要结构名称，古生物分类体系等一系列复杂的知识点，在实际操作中，会在很多细节上不断出错，教师需要不断在重复的环节里进行反复提醒与纠错；其二，尽管每次实验课所使用的化石标本都不尽相同，但是重复的实验流程会不断消磨学生的学习热情，这也是为什么经常会出现， 越到后面的实验课，学生实验报告的内容就越简略的原因。因此，笔者从渐进式的角度出发，将任务式教学融入到每一次实验，针对化石鉴定的各个环节，由简入难、循序渐进地布置任务，使学生的化石鉴定能力得到综合训练（图 1）。

具体的实验设计从兴趣出发，在实验课程前即开始布置作业，使学生自发地寻找自己感兴趣的古生物门类，通过自主搜集资料，熟悉掌握化石鉴定的目的和意义，了解化石分类体系等。作为初始作业，该任务并没有专业性难度，但却将课堂学习和实验教学有机地联系起来，不仅为后续实验课程设计提供理论基础，也能一定程度地激发学生进一步探究化石鉴定技术的兴趣。在随后各门类的实验课程设计中，采用环环相扣、层层递进的设计思路，从最开始的参照资料进行描述，逐渐过渡到有选择性地资料参考，最后升级到完全自主描述鉴定（图 1）。

这样的设计能够有效地将各个实验环节进行分拆，方便教学效果反馈的排查与纠错，也使得学生能够逐步掌握化石鉴定的全部流程。这里需要额外注意的是，由于古生物学的门类学习是遵循生物学演化分类体系，即从较为原始的生物开始，按照生物演化的规律进行分门类的授课。这样的课程安排主要是考虑深化学生对生物演化规律的认识，但由于各门类的形态结构存在很大差异，学习的难易程度也不尽相同，因此在具体布置任务中需要额外加以考虑。

例如，珊瑚作为刺胞动物门的代表，会出现在较前面的课程中，但由于其硬体结构发育的方式较为多样，分类体系也较为复杂，在众多门类化石中鉴定难度属于较难的级别。而作为门类鉴定的第一课，珊瑚的实验内容需要借助更多的具体讲解和理论消化，让学生从基本的生物学定名作为起点，优先了解化石鉴定的格式要求，而非单纯地直接布置鉴定任务。

相比之下，实验②软体动物的硬体形态结构则较为简单，适用于作为学生尝试鉴定的第一步，以选择题的形式让学生有候选可依照，在很大程度上能够降低学生化石鉴定的难度，也方便学生在之后三叶虫、腕足动物、笔石和植物化石的描述与鉴定中逐渐上手，逐个攻破，最终掌握化石鉴定的基本技能。四 “多元化”与“渐进化”融合模式探索如前述，课程整合中如何将原有课程内容进行有机地融合，而非机械性、简单地进行合并，这是新课程体系构建时遇到的最直接的问题 [9]。

无论是传统的《古生物学》还是《地史学》，其二者在教学方式、教学重点和学科思维上都存在较大的差异， 具体表现为：《古生物学》侧重于古生物门类的学习，学生需要掌握各门类的形态结构、鉴定依据、演化规律等，知识点多而杂，需要学生具备较强的空间思维和图像辨别能力；而《地史学》则以地球发展历史为核心主线，内容上以各地区、各板块的地史发展（沉积史、构造史和生物史等）为记忆重点，同时强调相关研究方法的实际应用，对学生的逻辑推理和分析解决问题的能力有较高的要求。

如果只是单纯地在有限的课时中将两门课程分开授课，学生在理解记忆时就容易造成脱节，增大学习理解的难度。同时，如果不注重课程体系的融合，前述所提及的“多元化”教学呈现反而会使得课程杂乱无章，华而不实。那么如何将“多元化”的内容与“渐进化”的任务式教学有机地融合在《古生物地史学》课程中呢？其关键还是在于抓住两门课程之间的内涵联系。

首先，《古生物学》中所涉及的很多知识点实际上也是《地史学》的重要内容。在《古生物学》介绍各门类化石的特点后，一个重要的知识点梳理就是这些生物的演化历史，例如，三叶虫在其地质历史演化过程中就发生了头甲和尾甲相对大小上的有规律变化，这一规律会作为《地史学》中晚古生代生物演化史的重要内容，届时会结合这一时期的重要地质事件去进一步探讨当时生物形态演变和群落变化的原因，从而达到相关知识点的深化。诸如此类的例子在各个门类都有所体现，在实际教学中就可以根据这些逻辑上和层次上的顺序，注意组织授课脉络，将不同学科的内容由浅及深，首尾呼应的形式进行呈现，从而达到整个体系的“渐进化”改造。

其次，《古生物学》和《地史学》无论在研究内容上还是学科内涵上都存在紧密的联系 [10]，这也是为什么课程整合会将两门课合并的根本原因。

例如， 古生物学鉴定的一个重要意义就在于，一些化石可以标定岩层形成的具体年代（古生物学中将其称为“标准化石”），可以围绕这一知识点，在地史学的教学中直接设置相应的任务，培养学生通过化石判断地质年代、恢复地质发展历史的能力；

又如，由于各类古生物在生存习性有所不同，它们的群落组合是恢复古环境最直接、最有力的证据，地史学教学中就可以不断通过古生物恢复古环境的案例不断深 化两个学科的联系。类似的例子在实验课堂上也能有所体现，比如，在古生物学相关的实习之后，会布置地史学中“沉积古地理图绘制”的内容，该实习就考察学生对古生物学和地史学两项内容的综合 掌握情况。学生首先需要通过古生物学中各门类的生活习性判断该地区的古环境（判断是海洋还是陆地，是河流还是湖泊，是深海还是浅海等），然后通过地史学中绘制沉积古地理图的方法将地图上的点 进行连接，完成最终的绘图。

总之，只要牢固掌握二者的学科内涵，就能够在开展“渐进式”任务教学时将他们进行有机地串联， 做到真正的课程整合和学科融合。诚然，课程整合不仅不是一个简单的合并问题，而是对教师课程掌握能力提出了更高的要求，只有真正做到“以学生为中心” 为引领，不断提高自身科研和教学能力，真正做到“产学研”素质的综合提升，以自身创新为起点，系统化、多元化开展教学改革，才能应新工科培养模式要求， 建好课、教好课、育好人。

五 结论

新工科人才培养理念反映了我国新时代下的人才需求，对人才培养体系提出了新的要求，也对课程创新提出了新的挑战。学生创新能力的提升是建立在课程育人体系创新的基础之上的， 只有教师从授课的角度创新才能真正有效地激发学生的创新能力。本文所提倡的多元渐进式教学， 一方面强调综合利用多媒体、多资源和多平台来“多元化”教学呈现， 同时也强调使用“ 渐进化”的任务式教学模式循序渐进地培养学生综合能力。以多元的教学呈现作为砖瓦，以渐进的任务式教学作为粘合，将丰富的教学资料有机地整合在一起，从而形成牢固的创新型育人体系构架。

参考文献
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