張衛(wèi)國+羅俊+何書悅+楊杰+張超

【摘 要】 煤巖學(xué)的發(fā)展離不開顯微鏡的有效應(yīng)用，針對目前煤巖學(xué)顯微鏡實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，提出了一套以顯微圖像共享系統(tǒng)為核心的顯微鏡同步可視共享教學(xué)方法，介紹了該教學(xué)方法的實施過程，評價了實踐教學(xué)效果，認為該方法是一套師生互通、圖像共享、圈點同步的高效教學(xué)方法，有利于煤巖學(xué)發(fā)展和人才培養(yǎng)，便于推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 煤巖學(xué)；顯微鏡；同步；共享

【Abstract】 The development of coal petrology is inseparable from the effective application of microscopy. Aiming at the problems existing in the practice teaching of coal and rock microscopy， a set of microscopic synchronous visual sharing teaching method with microscopic image sharing system as the core is put forward. The implementation of the teaching method， evaluation of the practice of teaching results， that the method is a set of teachers and students exchange， image sharing， punctuate synchronization of efficient teaching methods， is conducive to the development of coal rock and personnel training， easy to promote the application.

【Key Words】 Coal Petrology； Microscope； Synchronous； Sharing

【中圖分類號】 G64.23 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2017）16-00-02

引言：

現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展逐漸趨向于兩極化，一方面是航空航天的發(fā)展對浩瀚宇宙的無限探索；另一方面則是揭示微觀世界的科學(xué)探究，它更側(cè)重于體型微小化，規(guī)律明顯化的研究[1，2]。而地質(zhì)學(xué)正在進行更加深層次的挖掘，其中關(guān)于顯微鏡可視化鑒定煤巖、巖礦標本的應(yīng)用越來越深入。顯微鏡觀察是煤巖學(xué)實踐課普遍使用的教學(xué)手段和方法，也是向?qū)W生展示微觀世界的重要窗口。由于普通顯微鏡的使用具有局限性，傳統(tǒng)顯微鏡教學(xué)模式很難使學(xué)生得到有效的指導(dǎo)[3，4]。而顯微鏡同步可視化教學(xué)是使用新型的教學(xué)設(shè)備來推行的一種共享式教學(xué)方法。該教學(xué)方法的核心是顯微鏡同步可視共享系統(tǒng)，此系統(tǒng)通過計算機、多媒體、圖像采集設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)鏡下影像的異地實時共享，將傳統(tǒng)的由教師手把手教學(xué)生使用顯微鏡觀察，變?yōu)閹熒ネ?、圖像共享、圈點同步。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式

傳統(tǒng)煤巖學(xué)顯微鏡實踐教學(xué)是以學(xué)生單獨觀察為主，教師逐一講授為輔，由于學(xué)生對顯微鏡的操作存在較大的差異性，導(dǎo)致教學(xué)過程中出現(xiàn)一些問題如：①操作過程中學(xué)生難以觀察到清晰準確的圖像，指導(dǎo)教師與學(xué)生交替操作，往往二者觀察到的目標物并非一致。②學(xué)生單獨觀察標本時，需要進行詳細描述并草繪出圖像，這樣就消耗大量的時間，且易造成視覺疲勞，導(dǎo)致繪制出的圖像與真實的圖像差別較大。③鏡下影像保存不方便，容易丟失，導(dǎo)致學(xué)生無法完成實習(xí)報告。

由于煤巖樣本的特殊性，每位學(xué)生觀察的樣本各不一樣，所以指導(dǎo)教師需要為每一位學(xué)生進行講解[5-7]。學(xué)生存在的疑惑非常之多，由于課時所限，教師無法逐一回答，致使學(xué)生對煤巖學(xué)顯微觀察的興趣大減，同時削弱了學(xué)生提問和思考的積極性，師生之間互動交流減少，造成教學(xué)效果不佳。

由于傳統(tǒng)顯微鏡操作復(fù)雜和學(xué)生間交流太多，造成指導(dǎo)教師每節(jié)課要耗費大量的時間在講解顯微鏡的操作事項和維護課堂秩序上面，使實踐課達不到預(yù)期效果[8-10]。長此以往，顯微煤巖觀察實踐課的學(xué)時逐漸縮減，學(xué)生的掌握程度逐漸降低，教師的教學(xué)激情逐漸冷卻，導(dǎo)致顯微煤巖鑒定方面人才培養(yǎng)出現(xiàn)斷層的危機。因此，在這種教學(xué)現(xiàn)狀下，急需改善教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。

2 顯微鏡同步可視共享教學(xué)法

2.1系統(tǒng)組成

顯微鏡同步可視共享教學(xué)方法的核心是應(yīng)用了一套師生互通、圖像共享、圈點同步的可視化教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由教師主機、圖像共享系統(tǒng)、圖像采集器、圖像顯示器、授課顯微鏡和學(xué)生顯微鏡組成。

2.2實施過程

實踐課開始之前，學(xué)生自由分組，每組1-2人，分配一臺顯微鏡、一套煤巖標本。學(xué)生分到顯微鏡后，先進行顯微鏡的基本調(diào)解，檢查顯微鏡的各項功能，并與教師主機建立連接，確保圖像采集和共享的通暢。由任課教師建立授課顯微鏡、教師主機和圖像顯示器的關(guān)聯(lián)，確保圖像同步可視，檢查教師主機與各學(xué)生顯微鏡端口的連接與否。按照顯微鏡同步可視共享教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)架（圖1）建立完整連接后，便可以進行顯微煤巖實踐教學(xué)。

任課教師將煤巖標本放置在授課顯微鏡上進行調(diào)節(jié)，此時鏡下影像通過教師主機同步到圖像顯示器上進行放大顯示（圖2），學(xué)生集中觀察圖像顯示器上的煤巖標本影像，教師進行圖像解讀和知識點講解，在此過程中可以進行圖像的移動、縮放、圈點、標注和采集。

任課教師講解完成后，學(xué)生自行操作顯微鏡觀察煤巖標本，當學(xué)生遇到問題時，可以將顯微鏡下的影像通過圖像共享系統(tǒng)推送到教師主機（圖3），任課教師可以在教師主機上給學(xué)生進行答疑，也可以將教師主機上的圖像同步到圖像顯示器上進行放大顯示，以供其他同學(xué)一并講解。學(xué)生根據(jù)實習(xí)任務(wù)要求進行顯微煤巖組分的觀察和鑒定，通過圖像采集器將典型顯微煤巖組分進行圖像采集、編輯、保存和拷貝。

通過顯微鏡同步可視共享教學(xué)方法的實施，極大的增強了師生間的互動交流，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深了學(xué)生對顯微煤巖組分特征的印象，提升了實踐教學(xué)的整體效果。

3 顯微鏡同步可視共享教學(xué)法評價

3.1與傳統(tǒng)顯微鏡對比的優(yōu)勢

傳統(tǒng)顯微鏡與共享顯微鏡有各自的優(yōu)缺點，傳統(tǒng)顯微鏡對培養(yǎng)師生“看顯微鏡的硬功夫”方面有積極作用，但是教師工作強度大，不利于提高教學(xué)效果[11，12]。共享顯微鏡成本比較高，需具備一定的計算機操作技能，符合現(xiàn)代教學(xué)潮流，增進了師生交流，提高了教學(xué)資源的利用率和教學(xué)質(zhì)量，便于推廣使用（表1）。

3.2教師與學(xué)生的評價

（1）教師對此教學(xué)方法的評價

通過此教學(xué)方法，任課教師可以十分清楚的掌握學(xué)生存在的問題，及時指出并糾正。鏡像的共享，有效地避免了同一問題的反復(fù)講解，為學(xué)生組內(nèi)的討論預(yù)留更多的時間，從而激發(fā)學(xué)生思考的積極性，對學(xué)生深入觀察標本，建立微觀模型，培養(yǎng)和提高學(xué)生獨立開展工作的素養(yǎng)和能力方面起到了奠基的作用。

（2）學(xué)生對此教學(xué)方法的評價

老師使用此方法對學(xué)生進行授課，可以使學(xué)生隨時向老師提出自己的疑問，這樣不僅使學(xué)生的問題得到了及時的解決，而且增強了師生之間交流與學(xué)習(xí)的機會，有利于師生之間教學(xué)互長。此教學(xué)方法更注重的是學(xué)生組內(nèi)的交流，所有同學(xué)都能參與問題討論，課堂氣氛變得更加的活躍，培養(yǎng)了同學(xué)間共同解決問題的信心，進而加深了學(xué)生對知識點的理解和印象。

3.3存在的問題及對策

（1）一般教學(xué)大綱不會專門設(shè)置顯微鏡同步共享系統(tǒng)培訓(xùn)環(huán)節(jié)，這就造成了在教學(xué)過程中由于學(xué)生對該系統(tǒng)操作不熟練，而使課堂秩序混亂，降低教學(xué)效率，俗語講磨刀不誤砍柴工，因此應(yīng)適當加強對該系統(tǒng)的培訓(xùn)時長。

（2）指導(dǎo)教師也要加強對該系統(tǒng)的操作熟練度，做好課程計劃，準備好學(xué)生常見問題的解答。

（3）實驗中心應(yīng)出臺相關(guān)政策，為該系統(tǒng)分配獨立的實驗室，加強規(guī)范化管理，增大實驗室開放度，定期維護調(diào)試。

4 結(jié)語

綜上所述，顯微鏡同步可視共享教學(xué)方法在煤巖學(xué)中的應(yīng)用是將顯微鏡與圖像共享系統(tǒng)等相互結(jié)合，建立了一套師生互通、圖像共享、圈點同步的煤巖學(xué)教學(xué)模式。此種教學(xué)模式將現(xiàn)代信息同步共享技術(shù)融入到傳統(tǒng)的顯微鏡實踐教學(xué)中，一方面消除了師生之間在顯微圖像上的溝通障礙，使師生交流更方便；一方面解決了教師對學(xué)生存在的共性問題的重復(fù)解答，使課堂教學(xué)更高效；同時發(fā)揮計算機強大的圖像采集、處理和保存的功能。該教學(xué)方法有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深了學(xué)生對顯微煤巖組分特征的印象，提升了實踐教學(xué)的整體效果，有利于煤巖學(xué)學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)，便于推廣應(yīng)用。

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