羅龍，譚先鋒，瞿雪姣，高儇博，王佳

（重慶科技學(xué)院 石油與天然氣工程學(xué)院，重慶）

一 引言

隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和全球經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)革新已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，對傳統(tǒng)的技術(shù)產(chǎn)業(yè)和專業(yè)人才提出了新的要求，因此，新工科建設(shè)是專業(yè)改革的必然趨勢[1]。油氣勘探行業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，為了滿足智慧化建設(shè)需求，急需以新工科建設(shè)為引領(lǐng)改革升級(jí)[2]。作為專業(yè)培養(yǎng)油氣地質(zhì)勘探人才的資源勘查工程專業(yè)，必須順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，更新專業(yè)建設(shè)發(fā)展思路，完成專業(yè)的改造升級(jí)[2]。巖礦鑒定分析能力是油氣勘探工作和資源勘查工程專業(yè)人才的核心能力之一，主要通過《結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》《晶體光學(xué)與結(jié)晶巖石學(xué)》《沉積巖石學(xué)》等“巖礦類”課程的訓(xùn)練來實(shí)現(xiàn)，其中《晶體光學(xué)與結(jié)晶巖石學(xué)》是培養(yǎng)巖礦鑒定分析能力的核心課程[3-5]。

二 實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

《晶體光學(xué)與結(jié)晶巖石學(xué)》是專業(yè)基礎(chǔ)必修課，也是后續(xù)核心專業(yè)課程《沉積巖石學(xué)》和《石油地質(zhì)學(xué)》學(xué)習(xí)的重要先導(dǎo)課程，源勘查工程專業(yè)最難的課程之一，該課程教學(xué)改革與實(shí)踐過程存在的主要問題如下：

（一） 傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、方法和考核方式影響知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化

課程教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)格按照教材內(nèi)容和教學(xué)大綱執(zhí)行，沒有緊密結(jié)合學(xué)科發(fā)展的趨勢和前沿，沒有將探索性和交叉學(xué)科的研究充實(shí)到教學(xué)設(shè)計(jì)中，比如知識(shí)體系陳舊、融入現(xiàn)代信息技術(shù)與大數(shù)據(jù)、結(jié)合人工智能等最新科技成果不夠；沒有對授課環(huán)節(jié)進(jìn)行有效規(guī)劃與創(chuàng)新整理，制約如何加快知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化，是大學(xué)教學(xué)研究面臨的重大問題。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和實(shí)踐訓(xùn)練相互分離，先理論課再實(shí)驗(yàn)課，流水線式教學(xué)模式很難打通知識(shí)與能力之間的界面障礙。傳統(tǒng)考核方式不利于學(xué)生對理論知識(shí)的應(yīng)用，制約了知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化，難以促進(jìn)學(xué)生能力目標(biāo)培養(yǎng)[6]。

（二） 教學(xué)對象參與度不高，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

“以學(xué)生為中心的”教育理念，是全面提高中國高等教育質(zhì)量的必由之路，因此，問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段是新工科建設(shè)的重要行動(dòng)之一。在信息化和智能化等新時(shí)代背景下，傳統(tǒng)教學(xué)和考核方式忽略了教育對象的參與度，忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)力，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，導(dǎo)致目前學(xué)生在教學(xué)過程中參與度低，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和積極性不高[6]。

（三） 理論和實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容多且跨度大，學(xué)習(xí)難度較大

該課程對理論知識(shí)和實(shí)踐能力均具有較高要求，要求理論與實(shí)踐相結(jié)合，導(dǎo)致學(xué)習(xí)難度較大。該課程由原來的《晶體光學(xué)》和《巖漿巖和變質(zhì)巖》兩門課程合并而成，理論和實(shí)驗(yàn)課存在內(nèi)容多、知識(shí)點(diǎn)跨度大、連貫性較差等特點(diǎn)，但課時(shí)相對較少，課程進(jìn)度較快，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。

（四） 學(xué)生學(xué)習(xí)效果欠佳，創(chuàng)新實(shí)踐能力不足

基于傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容、方法和考核方式的局限性、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和難度等方面問題，導(dǎo)致該課程學(xué)習(xí)效果不理想，課程目標(biāo)達(dá)成度偏低，部分學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力不能完全適應(yīng)油氣勘探工作。

三 教學(xué)改革與實(shí)踐

新工科“天大行動(dòng)”之一：問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段，實(shí)際也是一種OBE 理念的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)改革[7]。OBE 理念是以教學(xué)結(jié)果和產(chǎn)出為導(dǎo)向的新型教學(xué)理論,聚焦學(xué)習(xí)后達(dá)到的目標(biāo),將傳統(tǒng)課堂以教師為中心的教學(xué)模式,轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生需求為中心的模式[8]。因此，基于本課程存在的主要問題，本次教學(xué)改革與實(shí)踐從“問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段”為切入點(diǎn)，落實(shí)以學(xué)生為中心的理念，基于實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，通過問卷調(diào)查、文獻(xiàn)調(diào)研、資料收集和會(huì)議研討等手段分析國內(nèi)外石油企業(yè)油氣勘探的發(fā)展現(xiàn)狀和具體能力需求，結(jié)合《晶體光學(xué)與結(jié)晶巖石學(xué)》課程在油氣勘查工作中的能力支撐，系統(tǒng)總結(jié)新工科背景下《晶體光學(xué)與結(jié)晶巖石學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐的目標(biāo)方向。再以“探索建立工科發(fā)展新范式”“問產(chǎn)業(yè)需求建專業(yè)，構(gòu)建工科專業(yè)新結(jié)構(gòu)”“問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，更新工程人才知識(shí)體系”等行動(dòng)方向?yàn)閷?dǎo)向?qū)υ撜n程進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、授課計(jì)劃、教學(xué)方式和考核方式進(jìn)行改革和實(shí)踐，并建立一套有效的系統(tǒng)評價(jià)體系進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，真正培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的創(chuàng)新實(shí)踐能力（圖1）。

圖1 研究技術(shù)路線圖

（一） 課程知識(shí)能力需求調(diào)研分析，融入思政教育

通過問卷調(diào)查、文獻(xiàn)調(diào)研、資料收集和會(huì)議研討等手段充分調(diào)研總結(jié)國內(nèi)外油氣勘探過程中對巖礦類課程知識(shí)能力的需求，進(jìn)一步明確課程培養(yǎng)目標(biāo)?；谛袠I(yè)對專業(yè)和課程需求趨勢調(diào)研，結(jié)合國際形勢和國家發(fā)展態(tài)勢，堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，分析課程與思政教育的結(jié)合點(diǎn)，從課程-專業(yè)-行業(yè)- 國家不同層面加強(qiáng)思想政治教育，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。

（二） 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和授課計(jì)劃，理論和實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合

教學(xué)內(nèi)容不能局限于教材，要結(jié)合學(xué)科發(fā)展趨勢和前沿研究熱點(diǎn)，尤其要將探索性和交叉學(xué)科的研究充實(shí)到教學(xué)設(shè)計(jì)中?；谟蜌饪碧焦ぷ骱蛯I(yè)競賽對課程知識(shí)能力需求，以科研內(nèi)容充實(shí)教學(xué)內(nèi)容、以科研平臺(tái)錘煉創(chuàng)新實(shí)踐、以科研成果凝練課程特色、以科研問題設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目、以油氣勘探實(shí)踐建設(shè)典型案例等方式，重視科教融合和產(chǎn)教融合，培養(yǎng)學(xué)生的巖礦鑒定分析和地質(zhì)創(chuàng)新思維能力。另外，通過國內(nèi)外學(xué)術(shù)前沿成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)、更新和完善教學(xué)內(nèi)容。

如何加快知識(shí)向能力轉(zhuǎn)化，是大學(xué)教學(xué)研究面臨的重大問題。傳統(tǒng)的課堂理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練相互分離，不利于促進(jìn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化。調(diào)整理論課和實(shí)驗(yàn)課的授課計(jì)劃，依托升級(jí)的“數(shù)碼互動(dòng)偏光顯微鏡實(shí)驗(yàn)室”和引入“偏光顯微鏡下未知礦物鑒定方法和自測虛擬仿真系統(tǒng)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和互動(dòng)系統(tǒng)把理論內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)操作有機(jī)融合，學(xué)生可及時(shí)把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐操作中，促進(jìn)專業(yè)知識(shí)向?qū)I(yè)能力的轉(zhuǎn)化，強(qiáng)化學(xué)生巖礦鑒定操作能力。

（三） 改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)和考核方式，探索“學(xué)-賽-研”結(jié)合的教學(xué)考核方式

采用模型教具、3DMAX、PowerPoint 等工具研制交互式課件，融入動(dòng)畫模型，充分利用建成的“翻轉(zhuǎn)課堂”教室，激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生對知識(shí)的理解和掌握。另外，可依托實(shí)驗(yàn)室和自測虛擬仿真系統(tǒng)增加學(xué)生互動(dòng)和及時(shí)操作，及時(shí)提升學(xué)生巖礦鑒定操作能力。適當(dāng)引入案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生把計(jì)算機(jī)和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)應(yīng)用于巖礦鑒定和定量研究，在可加快理論知識(shí)向?qū)嵺`能力轉(zhuǎn)化，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生地質(zhì)創(chuàng)新思維能力。充分應(yīng)用慕課、微課等手段，建設(shè)新形勢下《晶體光學(xué)與結(jié)晶巖石學(xué)》的在線公開課程，學(xué)生可以自學(xué)、課后復(fù)習(xí)、練習(xí)和自測等，同時(shí)應(yīng)合理地對學(xué)生開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以課后自學(xué)和熟悉實(shí)驗(yàn)操作，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生巖礦鑒定操作和系統(tǒng)分析能力。

傳統(tǒng)考核方式重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)學(xué)生對課本理論知識(shí)的掌握及專業(yè)技能力，忽略了學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)造性考核。本研究采用閉卷考試和開卷考試，傳統(tǒng)考試和非標(biāo)考試相結(jié)合，閉卷考試以常規(guī)基礎(chǔ)理論知識(shí)考核為主，開卷考試以案例分析和非標(biāo)考核為主。以科研項(xiàng)目和專業(yè)競賽題目為依托，鼓勵(lì)學(xué)生圍繞科學(xué)問題自主探索和實(shí)踐。引導(dǎo)本科生早進(jìn)課題、早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早進(jìn)科研團(tuán)隊(duì)，利用科研成果開設(shè)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生利用課程知識(shí)分析和解決問題的能力。引導(dǎo)學(xué)生積極了解和探索大數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在巖石礦物鑒定中的應(yīng)用趨勢，比如計(jì)算機(jī)和大數(shù)據(jù)分析在巖石礦物識(shí)別和定量計(jì)算方面的應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)分析和計(jì)算機(jī)軟件建模對巖石礦物組成進(jìn)行空間預(yù)測，培訓(xùn)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。探索“學(xué)- 賽- 研”相結(jié)合的教學(xué)考核方式，培養(yǎng)學(xué)生的“巖礦鑒定操作能力”“巖礦系統(tǒng)分析能力”和“地質(zhì)創(chuàng)新思維能力”。

（四） 建立系統(tǒng)的評價(jià)體系和動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制

教學(xué)實(shí)踐改革是否有效，重點(diǎn)在于能力培養(yǎng)目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)和是否能支撐油氣地質(zhì)勘探需求。在充分調(diào)研《晶體光學(xué)與結(jié)晶巖石學(xué)》課程目標(biāo)在油氣勘探現(xiàn)場的應(yīng)用現(xiàn)狀，建立了一套新的課程評價(jià)體系，對評價(jià)結(jié)果要進(jìn)行及時(shí)的反饋，綜合判別課程培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度是否達(dá)標(biāo)，對不合理的環(huán)節(jié)要進(jìn)行及時(shí)的更正，并及時(shí)調(diào)整相關(guān)的改革思路。評價(jià)方法可以分三個(gè)方面：

①課堂反應(yīng)和平時(shí)成績評價(jià)分析

關(guān)注學(xué)生課堂反應(yīng)，課后交流及時(shí)了解班級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)情況。另外，通過課堂練習(xí)和平時(shí)作業(yè)分析學(xué)生學(xué)習(xí)效果。通過課堂反應(yīng)和平時(shí)成績及時(shí)評價(jià)課程教學(xué)效果，對不合理的教學(xué)環(huán)節(jié)和方式進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和修改。

②實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評價(jià)分析

依托新建的“數(shù)碼互動(dòng)偏光顯微鏡實(shí)驗(yàn)室”的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和互動(dòng)系統(tǒng)可以及時(shí)了解學(xué)生理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作能力，結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)一步評價(jià)學(xué)生的理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評價(jià)分析結(jié)果，及時(shí)調(diào)整理論和實(shí)驗(yàn)課程同步授課方式和計(jì)劃。

③案例分析和期末考試評價(jià)分析

本項(xiàng)目擬采用閉卷考試和開卷考試，閉卷考試以常規(guī)基礎(chǔ)理論知識(shí)考核為主，開卷考試以案例分析為主。通過期末試卷和案例分析報(bào)告的成績分析進(jìn)行課程達(dá)成度計(jì)算和課程質(zhì)量分析，綜合評價(jià)課程教學(xué)效果，及時(shí)調(diào)整下學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)方法。

④后續(xù)課程和勘探現(xiàn)場跟蹤調(diào)研

首先，跟蹤調(diào)研后續(xù)“沉積巖石學(xué)”課程學(xué)習(xí)情況，分析本課程能力目標(biāo)支撐情況，及時(shí)調(diào)整完善課程教學(xué)內(nèi)容和方式。另外，要利用工程教育認(rèn)證環(huán)節(jié)，充分調(diào)研本課程在油氣勘探現(xiàn)場工作中的能力支撐情況，進(jìn)一步完善本課程的教學(xué)和考核方式。

四 效果分析

在新工科建設(shè)背景下，通過教學(xué)改革創(chuàng)新，取得了較為顯著的成效：

①知識(shí)體系更加優(yōu)化，學(xué)習(xí)目標(biāo)更明確，學(xué)習(xí)難度降低。②學(xué)習(xí)興趣明顯提高。③學(xué)習(xí)效果轉(zhuǎn)好，課程目標(biāo)達(dá)成度明顯提高，學(xué)生在專業(yè)競賽中表現(xiàn)優(yōu)異，不斷獲得新突破，申請獲批多項(xiàng)科技創(chuàng)新項(xiàng)目。④改革創(chuàng)新成果具有延伸意義。