沉积岩石学实践教学改革效果

摘要：在工程教育专业认证背景下，传统地学实验教学不能较好满足学生需求。为了培养地质行业更多的具有国际视野的创新型人才，长江大学地球科学学院在沉积岩石学实验教学中采取了一系列改革，包括更新教学实践体系，引进新型的多媒体无线互动教学系统，构建网络课堂，拓展教学实践方式等，有效提升了学生的综合素质。

关键词：工程教育认证；沉积岩石学；实验教学；多媒体无线互动教学系统

工程质量教育以学生的毕业要求为出发点，动态跟踪改进教学内容、方式方法，以学生基本素质和专业能力培养为核心[1]。长江大学资源勘查工程专业2016年通过教育部“国际工程教育认证”，2019年入选第一批国家一流本科专业建设点，在工程教育认证和“双一流”建设的背景下，面向高等地质教育的国际化发展新趋势，社会对地质专业人才综合素质提出了更高要求[2]。《沉积岩石学》是该专业本科教育的一门核心课程。该课程于2008年被批准为部级精品课程，2016年获批部级精品资源共享课。根据学校办学定位及油气勘探的专业特色和优势，《沉积岩石学》课程的教学目标为培养地学基础扎实、综合素质高、社会责任感强，具有国际视野和创新精神，从事油气资源勘探相关的高级工程技术及科研人才[3]。为达到这一目标，《沉积岩石学》课程组不断进行教学内容、授课方式、教育方法等课程建设和教学模式改革创新[3-5]。实践教学是本课程重要的教学改革部分。本文主要介绍课程组近年来基于新型多媒体无线互动教学系统在实验教学中的实践经验。

一、《沉积岩石学》实验教学框架设计更新

《沉积岩石学》实验要求学生在掌握沉积岩课堂基本理论知识的基础上，能够学会并熟练使用偏光显微镜，并借用肉眼、小刀、放大镜等其他鉴定工具，对常见碎屑岩和碳酸盐岩进行系统鉴定，掌握沉积岩的研究、观察和描述方法，沉积岩的分类和命名原则，掌握沉积相的相标志及各种沉积相类型的主要特征[1，4]。沉积岩薄片鉴定是一项综合性很强的基本技能，此前需要进行多门地学类基础课程的学习，所涉课程包括普通地质学、晶体光学、岩浆岩与变质岩、古生物地史学等，这些基础课程学习质量的好坏直接影响到沉积岩薄片鉴定教学的进行和效果[6]，因此在课程设置上，我院将以上课程设为《沉积岩石学》的前置课程。针对本校的资源勘查工程专业，共设有24学时，12次课堂实验课（表1），除实验1外，其余实验均需在偏光显微镜下观察沉积岩薄片。在重新修订实验教学大纲时，精简了验证性实验项目的数量，增加了综合性实验占比。在验证性实验项目中设置了实验1、2和7三次实验内容；其他9次实验内容均为综合性实验。而其他专业的实验内容只有8次，内容不包括实验2、8、10、12四次实验。而综合性实验12是结合生产和科研单位的实际情况，检验学生应用于油气资源勘探与开发中复杂地质体的综合分析能力。

二、多媒体无线互动教学系统应用及效果

沉积岩实验教学在近二十年的不断改革摸索中，由二十世纪八九十年代的板书——照片式教学，逐渐改革为多媒体课件+教师显微镜实时放映教学[7，8]，到如今的显微镜师生实时互动教学模式[9]。我院的实验设备也从XPT-7单目偏光显微镜到莱卡及宁波永新XP-213偏光显微镜，再到引进多媒体无线互动教学系统，教学设备不断更新，有效推动了显微镜实验课教学的发展。2021年5月，我院投资近70万元建设设备先进的数码显微镜无线互动教室，将过去功能单一的普通光学显微镜，升级更新为多媒体无线互动教学系统。其中，数码显微镜无线互动教室为南京江南永新光学有限公司独立开发的多媒体无线互动教学系统，能够全面的协助教师进行显微形态互动教学，大大提高教学效率及品质。采用无线传输方式，一个无线AP可以同时连接60多个学生端和一个教师端，且快速、稳定、可靠。教师端和学生端均采用高清数码显微镜，各个端点都是功能强大的显微形态处理单元，通过无线网络实现互联互通。该教学系统由1个教师操作控制平台和40个学生端组成，教师操作控制平台采用1套NP-800TRF型偏光显微镜，NEXCAM-T20数字摄像机，Dell高端主机；学生端采用40套BM2100POL型偏光显微镜，Lenovo平板电脑。该互动教学系统在软件方面具有10个方面的功能：1.教师端可以完全控制学生端电脑，包括显微图像；2.广播教学功能强大，教师端图像一键广播给每一个学生，也可以将随身携带的笔记本电脑内容广播给学生；3.学生演示，可以将某个学生的图像演示给其他任意学生；4.教师端可以灵活地限制U盘使用、光盘播放、打印机使用、网页浏览、程序使用等；5.教师端可以实时监控学生端图像，也可以监听学生端声音；6.屏幕笔可以进行丰富多彩的图文形式教学，可以对显微图像进行动态实时讨论；7.共享白板功能，教师与学生可以在同一个虚拟桌面内共同完成一项任务；8.通过彩信等可以实现师生间丰富多彩的互动交流；9.数字图像分析系统具有图像采集、处理、测量分析等功能；10.全面教学测评功能，随时监测教学效果。该系统在使用过程中，教师端能将其镜下图像传输给全体学生，其电脑屏幕既可以显示实验室内任意1台学生显微镜下图像，也可同时显示1组或全班学生显微镜下观察到的图像；学生端具有演示功能，能将某个学生显微镜下的典型图像演示在其他任意学生或全体学生的平板电脑上，或投影到互动实验室大屏幕上展示，便于学生共同分享，并展开即时讨论。该实验教学模式起到了实时监控实验进度，资源共享的作用，既能避免学生在课堂上开小差，随意浏览平板电脑上的网页信息，又解决了传统实验教学中教师穿插行走于学生显微镜下答疑解惑效率低下的问题，有效提高了教学质量，同时也方便了教师规范课堂秩序，及时维护实验设备。此外，由于教师端和学生端都配备了高像素的相机或平板电脑，学生在实验过程中画素描图时，可以参考平板上捕捉到的显微镜下特征，在一定程度上缓解双眼的疲劳；在完成实验后，也可自行对镜下图像进行拍照、录像，存储拷贝，便于课后复习巩固，做到知识点的扎实掌握。教师端由于具备了远距离传输和存储功能，也能将每次实验中观察到的典型镜下图像或好的实验材料进行保存，在日后的实验教学也能重复利用，或与其他教师共同探讨，实现了教学资源共享。该套互动教学系统的使用，使得每个学生的图像从镜下实现了可视化，将学生的被动学习变为主动学习，改变了学生敷衍了事、任意糊弄教师的学习态度，极大提高了教学质量。

三、教学资源丰富，实验教学方式革新

俗话说：“给学生一碗水，自己首先要有一桶水!”笔者在讲授实验课之前，完整听完了其他教师沉积岩石学理论和实验课程，且将实验中心手标本和岩石薄片进行了全面系统的观察，将镜下矿物典型鉴别特征、岩石的物质成份、结构组分等现象进行显微照相，并穿插在多媒体课件中。在课堂讲授时，利用现代多媒体教学方法进行充分展示和详细讲解，能使讲述的特征和现象更加图文并茂、形象生动，突出重点，便于学生理解和吸收，教学质量明显提高。除了必修的岩石手标本观察描述、偏光显微镜薄片鉴定内容以外，实验中心建立了丰富的岩石标本陈列室，设置开放实验日，学生可以预约申请。通过开放先进实验仪器，突破了学生在实验教学课程上时间的限制，又锻炼学生的动手能力，调动学生主动性，拓宽其视野[10]，为其将来实际工作需要和进一步深造打下良好的基础。同时，加强网络课堂建设。网络化的教学打破了时间和空间对教学的限制，教师利用网络教学资源帮助学生在进入实验室之前就掌握镜下鉴定的一般规律；在课堂讲授之后，让学生多操作显微镜观察薄片，因材施教、因人而异进行答疑，帮助学生最大化地掌握镜下鉴定方法。最后，增加沉积岩石学的课间实践教学内容，能提高学生的兴趣和积极性。如校园内的多处大型沉积构造岩石标本，直观了解各类沉积构造特征；长江三峡地层标本长廊，能直接触摸感知各种岩石粒度的粗细；校内的水槽沉积模拟实验室，能持续观察碎屑颗粒在搬运、沉积过程的变化；长江天兴洲、汉江、秦皇岛基础地质实习及松滋刘家场综合地质实习等构成了多方法、多尺度、多类型的实践教学体系。

四、总结

人才培养是高校的根本任务，我院结合工程教育专业认证，为培养具有创新精神、实践能力和国际视野的高级工程技术及科研人才，《沉积岩石学》实验教学采取了一系列改革，尤其是多媒体无线互动教学系统的投入使用，得到了师生一致好评，取得了很好的教学效果。同时，通过网络课堂建设，课内及课外实践，显著提高了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

作者：徐艳霞 李华