劉 丹，王 龍，孔 雪

1.中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院 油氣工程學(xué)院， 山東 東營(yíng) 257061；2.勝利油田森諾勝利工程有限公司， 山東 東營(yíng) 257100

獨(dú)立學(xué)院礦物巖石學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探討

劉 丹1，王 龍2，孔 雪1

1.中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院 油氣工程學(xué)院， 山東 東營(yíng) 257061；2.勝利油田森諾勝利工程有限公司， 山東 東營(yíng) 257100

本文結(jié)合獨(dú)立學(xué)院人才培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)特點(diǎn)，立足于“礦物巖石學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，分析傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，基于顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室形成的教學(xué)新模式，希望能有效消除師生交流障礙，實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控和實(shí)時(shí)交流，豐富教學(xué)資源，革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

獨(dú)立學(xué)院；礦物巖石學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；顯微數(shù)碼

“礦物巖石學(xué)”作為資源勘查工程及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，涵蓋“結(jié)晶學(xué)”“晶體光學(xué)”“造巖礦物學(xué)”“巖漿巖巖石學(xué)”及“變質(zhì)巖巖石學(xué)”5大基礎(chǔ)學(xué)科[1]。課程教學(xué)以實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方式進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)與理論課程學(xué)時(shí)比重為1∶1，旨在培養(yǎng)學(xué)生巖礦鑒定能力。

獨(dú)立學(xué)院以培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用技術(shù)型人才為目標(biāo)。與普通高等院校相比，獨(dú)立學(xué)院學(xué)生文化基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，但思維活躍，動(dòng)手能力強(qiáng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)實(shí)操技能更感興趣[2]。獨(dú)立學(xué)院教師需要同時(shí)承擔(dān)課程的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，這種集理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)于一人的模式有利于教師及時(shí)掌握學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，及時(shí)反思。但實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量會(huì)因個(gè)人精力有限而受到影響[3]。

以獨(dú)立學(xué)院人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，揚(yáng)長(zhǎng)避短，引入顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)，革新礦物巖石學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，從而提高獨(dú)立學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和效率。

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題

“礦物巖石學(xué)”實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為巖礦鑒定，其基本工具為偏光顯微鏡，鏡下礦物光性特征的觀察貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終，包括礦物的顏色、解理、突起、消光類型、干涉色、色散等，要求學(xué)生以此為基礎(chǔ)對(duì)礦物和巖石進(jìn)行系統(tǒng)鑒定。

現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為：首先教師布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，講解主要內(nèi)容及步驟，然后學(xué)生借助偏光顯微鏡對(duì)巖礦薄片進(jìn)行觀察和描述，期間學(xué)生如有儀器操作及鏡下觀察方面的問題，當(dāng)堂提問并由教師一一解答。由于鏡下實(shí)驗(yàn)環(huán)境的封閉性及一人一鏡、手眼協(xié)同的特殊性，這種模式不利于師生對(duì)鏡下問題進(jìn)行實(shí)時(shí)交流，影響和制約了教學(xué)質(zhì)量和效率[4-5]。

1.監(jiān)控和交流障礙

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，對(duì)教師而言，無法第一時(shí)間看到學(xué)生的鏡下圖像，也就不能判斷其觀察內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)操作是否正確。對(duì)學(xué)生來說，向教師提問時(shí)并不能準(zhǔn)確描述其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，彼此之間也不能對(duì)鏡下圖像進(jìn)行交流與討論。

2.資源無法保存及共享

傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡不具備畫面截取和視頻錄制功能，典型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能被保存下來與他人共享，這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象往往只能用在某一次實(shí)驗(yàn)課上，很難在其他實(shí)驗(yàn)課上再現(xiàn)。

由于存在種種障礙，學(xué)生排隊(duì)等教師答疑的情況常常出現(xiàn)，而有限的課堂時(shí)間不能保證所有學(xué)生的問題得到有效解答，有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對(duì)學(xué)生來講比較抽象，例如，觀察礦物邊緣貝殼線移動(dòng)規(guī)律，僅靠書本知識(shí)和教師講解，學(xué)生很難準(zhǔn)確理解貝殼線鏡下特征。如果遇到問題得不到及時(shí)有效的指導(dǎo)，其學(xué)習(xí)積極性受到影響，實(shí)驗(yàn)任務(wù)很難在課堂上按時(shí)完成。而教師除了主場(chǎng)教學(xué)以外，其他時(shí)間都在對(duì)學(xué)生逐個(gè)輔導(dǎo)、示范，經(jīng)常同一問題重復(fù)作答。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)效率低，教師工作強(qiáng)度大，教學(xué)效果差。

二、顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室及其功能

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，我校礦物巖石學(xué)實(shí)驗(yàn)室革新教學(xué)模式，基于顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，探索出一套教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)師生的全方位互動(dòng)交流。

1.顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室

顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，分為教師端和學(xué)生端[6]（表1）。硬件系統(tǒng)方面，教師和每位學(xué)生均配備一套內(nèi)置攝像系統(tǒng)的數(shù)碼偏光顯微鏡及電腦，電腦間通過局域網(wǎng)連接。軟件系統(tǒng)方面，電腦不僅配有專業(yè)的圖像分析軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)鏡下圖像的實(shí)時(shí)顯示、編輯和存儲(chǔ)，還配有強(qiáng)大的互動(dòng)教學(xué)軟件，提供多種教學(xué)模式。

表1 顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室組成（X取決于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模）

2.功能

顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室圖像分析軟件可實(shí)現(xiàn)圖像采集、圖像管理、圖像處理、校準(zhǔn)測(cè)量及報(bào)告生成；互動(dòng)教學(xué)軟件可提供授課、監(jiān)控、示范教學(xué)、對(duì)比教學(xué)、互動(dòng)輔導(dǎo)、分組教學(xué)等主要模式；此外，還具備電子點(diǎn)名、作業(yè)下發(fā)提交、電子考試系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)影院、屏幕錄制、教學(xué)及實(shí)驗(yàn)室管理等輔助功能。其主要功能見表2。

表2 顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室主要功能

三、教學(xué)模式的選擇與運(yùn)用

教學(xué)模式既是教學(xué)理論的具體表征，又是教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)概括[7]。為減少教學(xué)的隨意性，提高課堂效果，教師總是在某種教學(xué)模式的框架下開展教學(xué)活動(dòng)，而只有在先進(jìn)的教學(xué)理論和科學(xué)的教學(xué)思想的指導(dǎo)下，才能全面認(rèn)識(shí)教學(xué)模式的內(nèi)涵，客觀認(rèn)識(shí)教學(xué)模式的局限性。教師在教學(xué)實(shí)踐的過程中，必須結(jié)合自身特點(diǎn)，充分考慮學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)等教學(xué)過程中的主要變量，選擇合適的教學(xué)模式，靈活運(yùn)用教學(xué)模式以適應(yīng)復(fù)雜而鮮活的教學(xué)情境。

雖然顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室能夠提供多種教學(xué)模式，但不能一味追求創(chuàng)新而忽視傳統(tǒng)教學(xué)模式的合理性。礦物巖石學(xué)中晶體光學(xué)部分的實(shí)驗(yàn)原理抽象難懂，而獨(dú)立學(xué)院學(xué)生面對(duì)看似枯燥難懂的知識(shí)和技能缺乏學(xué)習(xí)興趣，且自學(xué)意識(shí)較為淡薄，應(yīng)付心態(tài)較為嚴(yán)重，因此，利用實(shí)驗(yàn)課的前5～10分鐘時(shí)間明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和操作步驟對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率具有重要意義。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式具體運(yùn)用的過程中，不同的實(shí)驗(yàn)類型可采用不同教學(xué)模式，一次實(shí)驗(yàn)可綜合應(yīng)用多種教學(xué)模式。以“突起等級(jí)及折光率高低的比較”實(shí)驗(yàn)為例，其為基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，通過顯微鏡下反復(fù)操作實(shí)踐加深對(duì)突起等級(jí)及其成因的理解，掌握利用貝殼線和色散效應(yīng)確定折光率相對(duì)大小和突起正負(fù)的技能。教學(xué)模式運(yùn)用流程如下：第一，授課模式，教師簡(jiǎn)單講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及學(xué)習(xí)目標(biāo)；第二，監(jiān)控模式，學(xué)生利用顯微鏡和圖像處理軟件進(jìn)行自主觀察，教師利用互動(dòng)教學(xué)軟件可在本人電腦桌面上觀察到學(xué)生鏡下內(nèi)容和操作流程，發(fā)現(xiàn)普遍存在的突出問題；第三，互動(dòng)輔導(dǎo)模式，學(xué)生提出問題，該模式與監(jiān)控模式可同時(shí)進(jìn)行；第四，教師可選擇授課模式或示范教學(xué)模式為學(xué)生集體答疑，也可選擇互動(dòng)輔導(dǎo)模式為學(xué)生單獨(dú)答疑。而對(duì)比教學(xué)模式可在具體礦物和巖石鑒定時(shí)加強(qiáng)運(yùn)用，分組教學(xué)模式可在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中如未知巖石的鑒定占主導(dǎo)地位。

四、應(yīng)用效果

教師與學(xué)生在軟硬件結(jié)合的教學(xué)系統(tǒng)下，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、暢通的互動(dòng)交流。顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確、直觀地將巖礦微觀世界展現(xiàn)在學(xué)生的電腦屏幕上，學(xué)生借助該系統(tǒng)比使用單一顯微鏡更容易捕捉鏡下現(xiàn)象，其直觀性和可接受性降低了學(xué)習(xí)難度，增加了學(xué)習(xí)趣味性；而且教師可以遠(yuǎn)程監(jiān)控學(xué)生端，保證了教學(xué)的有序性。顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室不僅打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式的壁壘，使全程監(jiān)控和實(shí)時(shí)交流成為可能，還豐富了教學(xué)資源，革新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式。

1.全程監(jiān)控與實(shí)時(shí)交流

監(jiān)控教學(xué)模式可提供教師對(duì)學(xué)生電腦屏幕和鏡下圖像的全程監(jiān)控，解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式下教師無法確定學(xué)生的操作和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否正確等問題，更有利于教師掌握學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解程度，因材施教，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)中普遍存在的問題，教師集中指導(dǎo)，改變排隊(duì)答疑的局面，提高教學(xué)效率?；?dòng)輔導(dǎo)模式下，學(xué)生遇到問題時(shí)，能夠與教師實(shí)時(shí)交流，及時(shí)有效地得到指導(dǎo)，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。

2.豐富教學(xué)資源

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間教學(xué)積累，具有代表性和獨(dú)特性的圖件或視頻能夠被保存下來，建立豐富的教學(xué)資源庫。一是用于后續(xù)的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高了教學(xué)質(zhì)量；二是作為學(xué)生課外學(xué)習(xí)科研的素材，培養(yǎng)了學(xué)生分析解決問題的能力；三是可以此為依托，建立礦物巖石學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)室和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室[8]，使其功能最大化。

3.革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式

長(zhǎng)期以來，礦物巖石學(xué)實(shí)驗(yàn)課考核一直以具有可復(fù)制性和記憶性的實(shí)驗(yàn)報(bào)告及相關(guān)理論知識(shí)為主，原因在于很難將偏光顯微鏡的操作和巖礦薄片納入考核范圍內(nèi)，考核成績(jī)常無法真實(shí)展示學(xué)生應(yīng)用能力。顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室豐富的教學(xué)資源庫可被整理為題庫，形成題型多樣、內(nèi)容豐富的電子試卷。在考核的過程中還可加入現(xiàn)場(chǎng)薄片鑒定，要求學(xué)生提交典型圖像、視頻及鑒定報(bào)告，以此作為最終成績(jī)的主要依據(jù)。

五、結(jié)語

“礦物巖石學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在培養(yǎng)資源勘查工程、寶石學(xué)等相關(guān)專業(yè)技能型高級(jí)專門人才。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，由于顯微鏡使用的個(gè)體性，教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率均受到影響，而合理選擇和靈活運(yùn)用基于顯微數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的新教學(xué)模式能有效打破傳統(tǒng)教學(xué)模式的壁壘，實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控和實(shí)時(shí)交流，豐富教學(xué)資源，革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，有效培養(yǎng)學(xué)生巖礦鑒定能力。

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independent colleges; mineral petrology; experiment teaching; microdigital

G642

A

1006-9372（2017）04-0064-03

Title:Teaching Mode of Mineral Petrology Experiment Course in Independent Colleges

Author(s):LIU Dan, WANG Long, KONG Xue

2017-02-15；

2017-09-21。

中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院高等教育研究課題（GJY201703）。

劉丹，女，助教，主要從事礦物巖石學(xué)的教學(xué)與研究工作，

孔雪，女，講師，主要從事復(fù)雜介質(zhì)成像和繞射目標(biāo)成像研究工作。

投稿網(wǎng)址： www.chinageoeducation.net.cn 聯(lián)系郵箱：bjb3162@cugb.edu.cn

劉丹，王龍，孔雪．獨(dú)立學(xué)院礦物巖石學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探討[J]．中國(guó)地質(zhì)教育，2017，26（4）：64-66.