嚴(yán)冰 張家琪 龍文昌

摘要 馬角壩實習(xí)包括野外地質(zhì)踏勘、實測地質(zhì)剖面、地質(zhì)填圖及成果編制等基礎(chǔ)性地質(zhì)工作，其教學(xué)成效卓著?；谛畔F(xiàn)代化與科技不斷更新的時代環(huán)境，文章分析了新階段地質(zhì)工作方法的轉(zhuǎn)變，探討了馬角壩實習(xí)教學(xué)新模式，認(rèn)為學(xué)科交叉有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新力以及其在新型工作條件下的適應(yīng)力。同時，以學(xué)科交叉為改革方向，融入“空天地”一體化、數(shù)據(jù)集成及可視化兩大改革重點，逐步形成新的教學(xué)體系，有助于培養(yǎng)更多創(chuàng)新型與復(fù)合型的地學(xué)人才。

關(guān)鍵詞 馬角壩實習(xí)；教學(xué)新模式；學(xué)科交叉

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.8.016

馬角壩地處龍門山造山帶北段，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地質(zhì)現(xiàn)象典型，教學(xué)路線中的地質(zhì)構(gòu)造、巖石地層、礦山地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害等現(xiàn)象典型，因此，建立于此地的成都理工大學(xué)馬角壩實習(xí)基地是地質(zhì)教學(xué)實習(xí)的理想場所。自1960年創(chuàng)建以來，上萬名學(xué)生在馬角壩實習(xí)過程中得到了地學(xué)系統(tǒng)訓(xùn)練，加深了對理論知識的理解，并在一定程度上了解和掌握了野外地質(zhì)工作的方法與技能，為后續(xù)的學(xué)習(xí)及將來從事地質(zhì)相關(guān)工作奠定了基礎(chǔ)。

1馬角壩實習(xí)概況

1956年，成都理工大學(xué)（前成都地質(zhì)學(xué)院）在四川省江油市馬角壩地區(qū)通過地質(zhì)調(diào)研，選定馬角壩為地質(zhì)填圖教學(xué)實習(xí)基地，該基地于2013年納入國家級地質(zhì)學(xué)實踐教學(xué)示范中心。馬角壩實習(xí)教學(xué)內(nèi)容包括野外地質(zhì)踏勘、實測地質(zhì)剖面、地質(zhì)填圖及成果編制等，并在傳統(tǒng)工作方法上輔以無人機(jī)、Real-timekinematic（實時動態(tài)測量）、DGSS（數(shù)字地質(zhì)調(diào)查軟件）等現(xiàn)代設(shè)備，使野外地質(zhì)工作向信息化、數(shù)字化邁進(jìn)，同時也在探索新形勢下地學(xué)實習(xí)的新手段，在具體的環(huán)境中，訓(xùn)練學(xué)生觀察、分析、解決問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生建立地球科學(xué)的思維方式。

1.1實習(xí)任務(wù)

馬角壩實習(xí)任務(wù)是通過系統(tǒng)的野外訓(xùn)練及室內(nèi)整合工作，使學(xué)生學(xué)會識別、描述各種地質(zhì)現(xiàn)象，掌握地質(zhì)素描、信手剖面、實測剖面、地質(zhì)填圖等野外工作方法和技能；將理論知識與野外實踐結(jié)合，以區(qū)域地質(zhì)調(diào)查為主要內(nèi)容，在鞏固學(xué)生理論知識、強(qiáng)化專業(yè)技能的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞、團(tuán)結(jié)合作的精神，養(yǎng)成實事求是、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度；從板塊構(gòu)造運動及盆山耦合的大地構(gòu)造理論入手，思考地質(zhì)問題，培養(yǎng)學(xué)生對地質(zhì)事業(yè)的熱愛，勇于探索地球奧秘。逐步掌握由點到面、點面結(jié)合、將今論古等地質(zhì)思維邏輯，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、獨立解決地質(zhì)問題的能力。

1.2實習(xí)效果

至今已有上萬名學(xué)生在馬角壩實習(xí)基地完成地學(xué)類教學(xué)實習(xí)。實踐證明，馬角壩實習(xí)基地對于地質(zhì)相關(guān)專業(yè)野外技能訓(xùn)練、理論與實踐結(jié)合、地學(xué)綜合素質(zhì)提高等方面成效顯著。實習(xí)內(nèi)容較好地銜接了課堂知識，能夠使學(xué)生順利從課堂理論過渡到野外實踐。實習(xí)成果與接下來的生產(chǎn)實習(xí)及畢業(yè)實習(xí)相連，對于學(xué)生后續(xù)畢業(yè)論文（設(shè)計）工作必不可少，也是地質(zhì)單位生產(chǎn)過程中不可或缺的技能。經(jīng)過馬角壩實習(xí)后，學(xué)生能夠很好地適應(yīng)從學(xué)校學(xué)生到工作單位員工身份的轉(zhuǎn)變，將所學(xué)技能應(yīng)用于生產(chǎn)實際中，此外，每年都有部分地質(zhì)生產(chǎn)單位的員工來此參加地質(zhì)技能培訓(xùn)。

1.3實習(xí)不足

馬角壩實習(xí)技能在傳統(tǒng)地質(zhì)行業(yè)的應(yīng)用成效顯著，但隨著近年來地質(zhì)行業(yè)的發(fā)展改革，工作技術(shù)手段也在更新?lián)Q代。在遙感、測繪、信息科學(xué)等學(xué)科大力發(fā)展的背景下，多學(xué)科、多技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，大大提高了地質(zhì)工作的效率。相較而言，傳統(tǒng)技術(shù)方法在當(dāng)前大環(huán)境中稍顯薄弱。例如，在地質(zhì)制圖方面，MAPGIS是底層框架，但是在制圖便捷性上較為落后，如果結(jié)合MAPGIS與CAD數(shù)字化，產(chǎn)生的DGSS便成為應(yīng)用先鋒；又如在實際應(yīng)用中，傳統(tǒng)的手持式測繪儀器逐漸被測繪無人機(jī)取代。綜上我們可以得到的結(jié)論是，若實習(xí)教學(xué)不尋變，長此以往，學(xué)生將難以跟上社會發(fā)展，在求職過程中也會遭遇諸多困難。基于此，馬角壩實習(xí)教學(xué)改革對于學(xué)生的日后發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

2學(xué)科交叉促進(jìn)實踐創(chuàng)新

交叉學(xué)科的出現(xiàn)一方面有利于解決當(dāng)前馬角壩實習(xí)所面臨的問題，另一方面，也是對當(dāng)前學(xué)科過度專業(yè)化的一種矯正，過于專業(yè)化的學(xué)科在某種程度上限制了自身的發(fā)展。利用學(xué)科交叉的協(xié)同創(chuàng)新屬性對人才培養(yǎng)進(jìn)行創(chuàng)新實踐，是其最根本的任務(wù)之一[1]。

馬角壩實習(xí)是資源勘查工程、遙感科學(xué)與技術(shù)、地理信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)學(xué)生的實踐課程，在該課程中學(xué)生將系統(tǒng)學(xué)習(xí)地層、巖石、構(gòu)造等地質(zhì)現(xiàn)象的描述方法，分析區(qū)域地質(zhì)演化，繪制基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查圖件。學(xué)生在實習(xí)過程中可以將遙感、地信、資勘專業(yè)有機(jī)結(jié)合，在地質(zhì)調(diào)查，如地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)災(zāi)害的觀測方面，運用無人機(jī)或遙感影像在宏觀圖像上觀察并捕獲有效信息，利用計算機(jī)圖像識別技術(shù)輔佐辨別褶皺、斷層等地質(zhì)構(gòu)造及滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害；在資源勘查方面，可利用遙感技術(shù)與地磁場理論技術(shù)，在勘查區(qū)范圍內(nèi)將磁場異常區(qū)域快速圈定，結(jié)合地質(zhì)實習(xí)生的現(xiàn)場踏勘并運用專業(yè)理論知識判別認(rèn)定其是否為目標(biāo)勘查資源；在室內(nèi)制圖方面，將遙感影像的目視解譯與野外觀察的典型特征結(jié)合，在數(shù)據(jù)整理時融合地信在制圖方面的技術(shù)，提高學(xué)生制圖的效率和質(zhì)量。在室內(nèi)教學(xué)活動中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可為教學(xué)活動提供便利，該技術(shù)可模擬現(xiàn)實場景以三維立體的形式在計算機(jī)中呈現(xiàn)出來，對于一些無法在地表觀測的地質(zhì)現(xiàn)象，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)建相應(yīng)的生動立體的地質(zhì)體或地質(zhì)構(gòu)造模型，可以使學(xué)生更快速地吸收和加深理解其中內(nèi)涵。

學(xué)科交叉結(jié)合不僅有利于學(xué)生深刻認(rèn)識地質(zhì)現(xiàn)象，且更能夠刻畫由點及面并由面反映點的動態(tài)認(rèn)識過程，實習(xí)生學(xué)習(xí)的知識技能與匯交的成果也能更加豐富、成熟和完善。從學(xué)生角度來講，學(xué)科的交叉應(yīng)用將使得他們接觸本專業(yè)以外的知識內(nèi)容和學(xué)習(xí)到對本專業(yè)有利的相關(guān)技能，在拓寬視野的同時也能在很大程度上激發(fā)他們探索的熱情以及提升他們的創(chuàng)新能力。從教學(xué)層面來講，隨著學(xué)科交叉的不斷深入和發(fā)展趨于成熟，有望在馬角壩教學(xué)實踐過程中發(fā)展出一種新型高效的教學(xué)模式。

3融入新型科技方法謀可持續(xù)發(fā)展

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與大數(shù)據(jù)的興起，越來越多的行業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)開始嘗試或正在與新型科技手段融合，以圖可持續(xù)、更高效地發(fā)展。在地質(zhì)行業(yè)領(lǐng)域，諸多方面也已實現(xiàn)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，并取得了實際成效。近年來，“空天地”一體化與數(shù)據(jù)可視化等新興先進(jìn)概念的提出，已有學(xué)者運用于地質(zhì)及相關(guān)行業(yè)，如，黑河流域自然資源要素綜合觀測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與神東礦區(qū)巖層采動損傷監(jiān)測便是基于“空天地”一體化技術(shù)，在“空天地”一體化概念指導(dǎo)下兩者皆取得了良好成效。數(shù)據(jù)可視化概念的提出及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為我們在大數(shù)據(jù)環(huán)境下處理繁雜的數(shù)據(jù)提供了一種高效便捷的技術(shù)方法。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)概念不失為我們在處理數(shù)字信息時的一個新思路。

3.1“空天地”一體化

“空天地”一體化是基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)、監(jiān)測設(shè)備和通信技術(shù)進(jìn)行集成，利用新技術(shù)、新方法，包括LiDAR（激光探測與測量）、InSAR（合成孔徑雷達(dá)干涉）、無人機(jī)等，構(gòu)建“空―天―地”一體化的監(jiān)測體系?！翱仗斓亍币惑w化網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)是將原本獨立的地面網(wǎng)絡(luò)、空基網(wǎng)絡(luò)和天基網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有機(jī)融合，充分利用不同網(wǎng)絡(luò)在不同空間維度上的優(yōu)勢，建立可靠、靈活、高效的融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)一體化監(jiān)測[2]。

“空天地”一體化技術(shù)現(xiàn)已運用于多領(lǐng)域中，且成效卓著。該技術(shù)在觀測方面的優(yōu)勢主要體現(xiàn)為觀測精度、觀測效率相較于傳統(tǒng)觀測方法有顯著提升，且在人力投入上也有所降低；在地質(zhì)調(diào)查與資源勘查方面，“空天地”一體化監(jiān)測多源數(shù)據(jù)融合方法可以滿足淺埋、復(fù)雜地形及植被影像礦區(qū)的地表移動觀測需求，為地質(zhì)構(gòu)造要素、礦產(chǎn)資源的分布提供實時準(zhǔn)確的定位。在馬角壩實習(xí)過程中可融入“空天地”一體化技術(shù)進(jìn)行教學(xué)實踐，用于教學(xué)中觀測馬角壩石灰石礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害、開采影響規(guī)律等，馬角壩實習(xí)在教學(xué)實踐中融入遙感技術(shù)，向打造一套基于“空天地”一體化遙感影像技術(shù)的方向努力。

3.2數(shù)據(jù)集成分析及可視化

數(shù)據(jù)集成分析是指將多個數(shù)據(jù)源合并存放在一個數(shù)據(jù)存儲中，從而方便后續(xù)數(shù)據(jù)的挖掘分析。數(shù)據(jù)可視化是指利用圖形、圖像處理，計算機(jī)視覺及用戶界面，通過表達(dá)、建模、立體、表面、屬性以及動畫的顯示，對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化解釋。數(shù)據(jù)集成分析與可視化兩者具有承接關(guān)系，大數(shù)據(jù)需要集成分析，以提高數(shù)據(jù)分析的全面性、科學(xué)性及分析效率，可視化可用于數(shù)據(jù)分析結(jié)果的直觀、生動展示。視覺是人類最重要的信息獲取通道，人類的大腦有一半以上的功能用于視覺感知[3]，相對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)而言，圖形內(nèi)容更容易被大腦認(rèn)知，通過數(shù)據(jù)可視化將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形后，在減輕認(rèn)知疲勞的同時，更加快對數(shù)據(jù)的理解吸收[4]。

在馬角壩實習(xí)中，以資源勘查工程專業(yè)的學(xué)生為例，其主要運用的軟件有DGSS、Mapgis和Surfer等，采用野外記錄本記錄、野外掌機(jī)定點及記錄、室內(nèi)電腦成圖的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集、整理及匯總。在學(xué)科交叉及“空天地”一體化技術(shù)發(fā)展趨于成熟的前提下，將多專業(yè)學(xué)科的優(yōu)勢結(jié)合，對野外觀測的數(shù)據(jù)及室內(nèi)資料進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化，包括圖像處理、遙感影像解譯、3D建模等多種計算機(jī)技術(shù)方法對地質(zhì)數(shù)據(jù)加以可視化解釋，進(jìn)而能匯交更直觀、更生動的成果。該項改革能為實踐教學(xué)注入新活力并使其煥發(fā)生機(jī)，能夠在實踐育人、創(chuàng)新教育、動手能力等多個維度上發(fā)揮積極功能。

4結(jié)語

成都理工大學(xué)馬角壩實習(xí)通過實踐教學(xué)改革初步形成了學(xué)科交叉融合的大環(huán)境學(xué)科群。為進(jìn)一步加強(qiáng)教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的建設(shè)，滿足現(xiàn)代化地質(zhì)行業(yè)的需求，馬角壩實習(xí)需要繼續(xù)深化改革，增強(qiáng)學(xué)生自主動手能力和獨立解決問題的能力，逐步實現(xiàn)由理論性向綜合性、創(chuàng)新性的轉(zhuǎn)變，在此同時以學(xué)科交叉為改革方向，融入“空天地”一體化、數(shù)據(jù)集成及可視化兩大改革重點，逐步形成新的教學(xué)體系，使地學(xué)人才培養(yǎng)模式向高科技與高質(zhì)量方向發(fā)展，培養(yǎng)更多高素養(yǎng)、復(fù)合型的地學(xué)人才。

參考文獻(xiàn)

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