杜貴超，王銘顯，郭 峰，袁 珍

（1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點實驗室，陜西 西安 710065）

引言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，特別是“一帶一路”倡議進(jìn)入全面實施以來，我國工程建設(shè)領(lǐng)域取得了一系列舉世矚目的成就［1］。這些成就極大地增強了我國人民的民族自豪感，同時也對如何進(jìn)一步提升工程教育質(zhì)量，培養(yǎng)高水平工程技術(shù)人才提出了更高的要求，亦是當(dāng)前我國高等院校地質(zhì)工程人才培養(yǎng)面臨的一項艱巨任務(wù)［2-3］。目前，工程教育認(rèn)證是開展地質(zhì)工程專業(yè)建設(shè)的重要抓手，通過構(gòu)建我國工程教育的質(zhì)量監(jiān)控體系，有利于推進(jìn)工程教育改革，進(jìn)一步提高工程教育質(zhì)量［4-6］。為順應(yīng)當(dāng)前社會對工程技術(shù)人才培養(yǎng)的需求，我校出臺了《西安石油大學(xué)關(guān)于進(jìn)一步加強本科教學(xué)工作的決定》及《關(guān)于加強和完善課堂教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系的規(guī)定》等一系列相關(guān)政策文件，指出推動地質(zhì)工程類課程建設(shè)基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，探索有效的教學(xué)方法和模式，切實提高地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生掌握運用現(xiàn)代地質(zhì)工程學(xué)理論和先進(jìn)勘查技術(shù)手段，解決工程建設(shè)中相關(guān)工程地質(zhì)問題的基本能力；培養(yǎng)在工程設(shè)計和工程實踐中發(fā)揮主要作用的工程技術(shù)人才。

“地貌學(xué)”是我校地質(zhì)工程專業(yè)開設(shè)的專業(yè)主干課程之一，是一門綜合性和實踐性都很強的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容主要涉及地貌學(xué)的基礎(chǔ)概念、風(fēng)化和重力地貌與堆積物、流水、湖泊和沼澤地貌與沉積物、巖溶地貌及巖溶堆積物、冰川和凍土地貌與堆積物、風(fēng)力地貌和堆積物與黃土、海洋和海陸交替帶地貌和沉積物等。在歷年的教學(xué)過程中，采用講授式、啟發(fā)式等教學(xué)方法授課，取得了較好的教學(xué)效果。隨著近年來我校地質(zhì)工程專業(yè)開展工程教育認(rèn)證工作的不斷深入，該課程實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)比重較低，理論知識教學(xué)與實踐訓(xùn)練融合不夠、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不足等問題逐步凸顯。因此，亟待探索該課程授課的新型教學(xué)模式，以適應(yīng)當(dāng)前工程教育認(rèn)證背景下，培養(yǎng)具有國際視野和競爭力的地質(zhì)工程專業(yè)技術(shù)人才，并滿足日益增長的工程建設(shè)人才需求。

一、存在的問題

“地貌學(xué)”的教學(xué)過程既是理論知識教學(xué)，又涵蓋技能培訓(xùn)。旨在培養(yǎng)學(xué)生能夠識別自然界中典型的地貌類型、能分析不同地貌的形成機(jī)制，能理解不同地貌對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)、城市發(fā)展及旅游業(yè)的影響。我院地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生在培養(yǎng)期間均采用先在校學(xué)習(xí)獲得學(xué)位，然后在工程地質(zhì)及石油地質(zhì)相關(guān)的野外工作中進(jìn)行大量的地貌學(xué)認(rèn)知實踐，使得教學(xué)過程和野外實踐訓(xùn)練脫離。主要原因在于地貌的形成是地球內(nèi)力及各種外力作用共同塑造的結(jié)果，千姿百態(tài)的地貌在地球表面有著廣泛的時空分布。因此，在校期間的野外實踐訓(xùn)練難以通過局部地區(qū)的野外認(rèn)識實習(xí)來實現(xiàn)?，F(xiàn)有的實踐訓(xùn)練條件不能滿足當(dāng)前教學(xué)要求，學(xué)生實踐能力及創(chuàng)新能力培養(yǎng)滯后。

工程教學(xué)更強調(diào)直接經(jīng)驗的獲得，而直接經(jīng)驗一定要從實驗、實踐中來。因此，應(yīng)在整個教學(xué)過程中貫穿各種形式的實驗、實踐訓(xùn)練［2］。依據(jù)“地貌學(xué)”課程的性質(zhì)與特點，結(jié)合近年來課程教學(xué)凸顯的問題，自2021年開始依據(jù)“地貌學(xué)”課程的教學(xué)任務(wù)，整合了課堂教學(xué)資源，搭建了地貌學(xué)虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺，構(gòu)建了“地貌學(xué)”理論知識教學(xué)與虛擬仿真實踐訓(xùn)練緊密結(jié)合的教學(xué)模式。增加了課程實踐教學(xué)數(shù)量及比重，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容更新和教學(xué)方法改革，實現(xiàn)了理論與實踐教學(xué)的融會貫通，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率。有效提高了專業(yè)課程的教學(xué)效果，促進(jìn)了學(xué)生形成“地貌學(xué)”領(lǐng)域所需的基礎(chǔ)理論知識，并能將其應(yīng)用于解決復(fù)雜工程地質(zhì)問題。

二、創(chuàng)新型教學(xué)模式探索

（一）教學(xué)環(huán)節(jié)

依據(jù)“地貌學(xué)”課程的教學(xué)任務(wù)，制定理論知識教學(xué)與虛擬仿真實踐訓(xùn)練緊密結(jié)合、分步實施的教學(xué)方法。以期達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量和效率的根本目的。

1.理論知識教學(xué)。理論知識與實踐訓(xùn)練相輔相成，由教師講述地貌學(xué)概念、不同地質(zhì)營力的特點及其對地表形貌的塑造過程、不同地貌類型特征及形成演化過程等課程要求掌握的理論知識。

2.依托已構(gòu)建的地貌學(xué)虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺開展實踐訓(xùn)練。該實訓(xùn)教學(xué)平臺以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，充分利用優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)信息資源，將水經(jīng)微圖等軟件搭載的高清衛(wèi)星影像資料用于“地貌學(xué)”實踐教學(xué)。這些衛(wèi)星影像資料空間分辨率目前可達(dá)到米級，可全面、真實地獲取全球地表2D和3D特征影像。能極大程度地滿足典型地貌類型的識別，地貌形成演化機(jī)制分析，地形地貌對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)、城市發(fā)展及旅游業(yè)的影響等教學(xué)實踐訓(xùn)練內(nèi)容。

3.教師依據(jù)“重力地貌與堆積物”“流水、湖泊和沼澤地貌與沉積物”“冰川和凍土地貌與堆積物”“風(fēng)力地貌和堆積物與黃土”“海洋和海陸交替帶地貌和沉積物”“新構(gòu)造運動”等六方面教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計實踐訓(xùn)練內(nèi)容。

4.虛擬仿真實踐訓(xùn)練。實訓(xùn)過程中，學(xué)生在虛擬的野外地貌場景下，針對上述內(nèi)容進(jìn)行自實踐；與此同時，教師根據(jù)實踐要求對關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行講解，給予必要的指導(dǎo)，并組織學(xué)生討論，最終達(dá)到在虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺上完成野外地貌學(xué)認(rèn)識實習(xí)的目的。同時，激發(fā)學(xué)生對于科學(xué)研究的興趣，提高實踐能力。

5.課后考核。教師依據(jù)實訓(xùn)內(nèi)容及教學(xué)目標(biāo)設(shè)置并豐富考核內(nèi)容，并以考核結(jié)果作為課程部分成績的評定依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生注重過程學(xué)習(xí)。

（二）學(xué)生學(xué)習(xí)及實訓(xùn)環(huán)節(jié)

1.理論知識學(xué)習(xí)。學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)，系統(tǒng)認(rèn)識地貌學(xué)的學(xué)科性質(zhì)、主要研究領(lǐng)域；掌握地貌學(xué)的基本概念、基本原理和研究方法，并在此基礎(chǔ)上了解地貌學(xué)在地球科學(xué)中地位、現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢；初步建立地貌學(xué)思維，在解決復(fù)雜工程地質(zhì)問題過程中能夠準(zhǔn)確、簡明、規(guī)范地使用地貌學(xué)專業(yè)術(shù)語。能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到工程建設(shè)、環(huán)境治理過程中復(fù)雜地質(zhì)體要素的識別、描述和綜合分析。

2.實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)?！暗孛矊W(xué)”課程增加大約兩周的課內(nèi)實踐，學(xué)生依托虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺，對全球不同地區(qū)的典型地貌類型進(jìn)行識別，描述各地貌類型的發(fā)育特征，深入分析其形成機(jī)制。同時將學(xué)生的實踐訓(xùn)練完成情況作為課程平時成績，并占較大比重。學(xué)生實踐訓(xùn)練過程分三大步開展，具體如下。

（1）體驗式學(xué)習(xí)。學(xué)生在虛擬的野外地形地貌場景下，針對不同的地貌類型自主實踐，完成地貌識別—特征總結(jié)—成因分析—實踐結(jié)果評價等環(huán)節(jié)。①地貌識別環(huán)節(jié)。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過水經(jīng)微圖軟件定位如黃河三角洲地貌、羅布泊雅丹地貌等典型地貌，依據(jù)課堂理論知識準(zhǔn)確識別地貌類型。②地貌特征總結(jié)。學(xué)生通過高清衛(wèi)星影像對不同地貌進(jìn)行仔細(xì)觀察，總結(jié)其發(fā)育特征。③成因分析。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景分析，通過主要地質(zhì)營力特點簡析，闡述所選取地貌的形成機(jī)制，并預(yù)測該地貌的未來發(fā)展趨勢。④實踐結(jié)果評價。學(xué)生填寫實訓(xùn)報告，獲得對該地貌深入認(rèn)知，驗證和理解書本上的理論知識。

（2）探索式學(xué)習(xí)。學(xué)生在體驗式學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，在教師指導(dǎo)下深入探索，鞏固學(xué)習(xí)成果。①學(xué)生在教師引導(dǎo)下開展分組討論、分享學(xué)習(xí)認(rèn)識及學(xué)習(xí)體會；②學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完善認(rèn)識，開展實訓(xùn)報告糾錯，加深對實訓(xùn)內(nèi)容的認(rèn)知和理解。

（3）挖掘式學(xué)習(xí)。學(xué)有余力的學(xué)生主動開展實踐訓(xùn)練。①學(xué)生依據(jù)實訓(xùn)目的進(jìn)行實訓(xùn)內(nèi)容的擴(kuò)展。針對已經(jīng)開展實訓(xùn)的地貌類型，在全球氣候環(huán)境、構(gòu)造特征相類似的區(qū)域自由選擇類似的地貌類型。②深入、準(zhǔn)確描述相應(yīng)地貌類型特征。③完成相應(yīng)地貌類型的成因演化分析。④對已完成的實訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行類比、總結(jié)，完成認(rèn)識提升。⑤完成實訓(xùn)報告編寫。

三、創(chuàng)新教學(xué)模式實施效果

（一）虛實結(jié)合，實現(xiàn)理論與實踐的融會貫通

針對地質(zhì)工程專業(yè)中實踐性較強的“地貌學(xué)”課程特點，在理論教學(xué)過程中穿插實踐環(huán)節(jié)，提升了實踐訓(xùn)練比重。同時，虛擬仿真實訓(xùn)解決了教學(xué)過程和野外實踐訓(xùn)練脫離、現(xiàn)有實訓(xùn)條件不足等問題。該教學(xué)模式優(yōu)化了課堂教學(xué)資源，為學(xué)生構(gòu)建了一個身臨其境的野外仿真環(huán)境，也彌補了學(xué)生赴野外學(xué)習(xí)實踐機(jī)會不足的問題。經(jīng)過在虛擬仿真實踐教學(xué)平臺的操練，學(xué)生可對實踐內(nèi)容反復(fù)、深入學(xué)習(xí)。兩個環(huán)節(jié)互補，切實提高學(xué)生的動手能力，真正讓學(xué)生學(xué)會所有課程內(nèi)容，做到融會貫通。

（二）將虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)融入課程實踐訓(xùn)練，促進(jìn)教學(xué)改革

以虛擬仿真實訓(xùn)平臺為基礎(chǔ)的實踐訓(xùn)練優(yōu)化了教學(xué)模式。首先，在把握學(xué)情的基礎(chǔ)上，對教材及教學(xué)資源進(jìn)行了加工提煉，使得教學(xué)目標(biāo)明確、重點突出，制定切合學(xué)生實際的教學(xué)設(shè)計。把地貌學(xué)教學(xué)知識點與實踐訓(xùn)練相結(jié)合，豐富學(xué)生知識體系構(gòu)架，同時重于實訓(xùn)過程及實訓(xùn)結(jié)果評定，有利于提升地質(zhì)工程及地質(zhì)學(xué)等專業(yè)地貌學(xué)教學(xué)質(zhì)量及水平。

學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識，并在虛擬的野外地貌場景下，針對上述內(nèi)容進(jìn)行自實踐；學(xué)生實訓(xùn)過程融入感和體驗感強烈，更符合青年大學(xué)生學(xué)習(xí)心理，學(xué)習(xí)主動性更強。通過體驗式學(xué)習(xí)、探索式學(xué)習(xí)及挖掘式學(xué)習(xí)，層層深入，掌握地貌學(xué)的知識與技能，學(xué)生創(chuàng)新能力及實踐能力得到提升。

（三）是傳統(tǒng)“實地”實習(xí)實踐的高效輔助，有利于提高學(xué)術(shù)型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

該教學(xué)平臺具有傳統(tǒng)“實地”實習(xí)所不具備的優(yōu)勢，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高、主動性增強，教學(xué)效果良好。將虛擬仿真與傳統(tǒng)“實地”實習(xí)相結(jié)合，取長補短、協(xié)同進(jìn)行，滿足地貌學(xué)野外實踐訓(xùn)練的需要，能夠顯著提升實訓(xùn)等實踐課程教學(xué)質(zhì)量，為工程技術(shù)人才的培養(yǎng)提供有力支撐。

（四）有利于降低教學(xué)難度、節(jié)省教學(xué)成本和降低安全風(fēng)險等。

虛擬仿真教學(xué)平臺一次性投入可實現(xiàn)多年、多人使用，成本較低。同時，無實習(xí)人數(shù)限制、不受疫情等不可抗拒因素影響，無人身安全風(fēng)險。節(jié)省了指導(dǎo)教師的時間成本，提高了實踐訓(xùn)練效率。

結(jié)語

“地貌學(xué)”課程“理論+實踐”的教學(xué)模式，立足于教學(xué)大綱要求，將理論與實踐訓(xùn)練深度融合，創(chuàng)新性的將虛擬仿真實訓(xùn)融入課程教學(xué)中，確保了授課效果，提升教學(xué)工作質(zhì)量及效率。通過近兩年的實踐，該教學(xué)模式能有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生學(xué)習(xí)主動性更強。對培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、工程素養(yǎng)，豐富學(xué)生專業(yè)知識體系具有至關(guān)重要的作用，學(xué)生創(chuàng)新能力得到進(jìn)一步加強。能夠大幅提升教學(xué)質(zhì)量，可更好地為工程技術(shù)人才培養(yǎng)提供有力支撐。