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        專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課信息化資源建設(shè)

        2024-01-17 15:37:08李照陽(yáng)白相東關(guān)成堯王必任
        科技風(fēng) 2024年2期
        關(guān)鍵詞:專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課信息化

        李照陽(yáng) 白相東 關(guān)成堯 王必任

        摘?要:教育信息化和教育資源數(shù)字化建設(shè)是推動(dòng)本科教育高質(zhì)量發(fā)展的重要手段。普通地質(zhì)學(xué)是地學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課,是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。本文打破普通地質(zhì)學(xué)課程原有講述為主的教學(xué)模式,建設(shè)理論與實(shí)踐相并重的信息化課程教學(xué)資源,建設(shè)了實(shí)景三維地質(zhì)剖面,豐富了課程數(shù)字標(biāo)本實(shí)驗(yàn)室,完善了課程線(xiàn)上授課內(nèi)容,拓展了專(zhuān)業(yè)課外輔助教學(xué)手段,并設(shè)計(jì)了信息化綜合教學(xué)環(huán)節(jié)。這些措施將理論課程、實(shí)驗(yàn)課程、野外實(shí)習(xí)實(shí)踐課程多維度教學(xué)信息化資源進(jìn)行整合,改善了教學(xué)過(guò)程中信息化資源缺乏的狀況,提升了教學(xué)質(zhì)量,使信息化成為學(xué)生掌握地學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、提高自主創(chuàng)新能力的有效途徑。

        關(guān)鍵詞:信息化;專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課;普通地質(zhì)學(xué);實(shí)景模型

        Abstract:Educational?informatization?and?the?digitalization?of?educational?resources?are?important?means?to?promote?the?highquality?development?of?undergraduate?education.Physical?geology?is?a?basic?course?of?geoscience?specialty,and?is?a?course?with?strong?practicality.Breaking?the?traditional?teaching?mode?of?mainly?lecturing?in?physical?geology?courses,we?have?constructed?informationized?teaching?resources?that?emphasize?both?theory?and?practice.The?threedimensional?geological?section?of?the?real?scene?was?constructed,the?digital?specimen?laboratory?of?the?course?was?enriched,the?online?teaching?content?of?the?course?was?improved,the?professional?extracurricular?auxiliary?teaching?methods?were?expanded,and?the?informationbased?comprehensive?teaching?activities?were?designed.These?measures?integrate?multidimensional?teaching?information?resources?for?theoretical?courses,laboratory?courses,and?field?practice?courses,improve?the?lack?of?information?resources?in?the?teaching?process,enhance?the?teaching?quality,and?make?informationization?an?effective?way?for?students?to?master?the?basic?knowledge?of?geoscience?and?improve?their?independent?innovation?ability.

        Keywords:Informationization;Professional?basic?course;Physical?Geology;Realistic?model

        一、概述

        隨著信息技術(shù)的發(fā)展,20世紀(jì)90年代末國(guó)內(nèi)開(kāi)始正式使用教育信息化這一概念,政府也高度重視教育信息化的工作[13],在教育領(lǐng)域開(kāi)始全面深入地運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù),促進(jìn)教育改革與發(fā)展[3]。國(guó)家相繼出臺(tái)了一系列推進(jìn)教育信息化的政策和措施。2018年,教育部印發(fā)了《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》,這也是教育信息化的升級(jí)。2022年,教育部部長(zhǎng)懷進(jìn)鵬強(qiáng)調(diào),以教育信息化推動(dòng)教育高質(zhì)量發(fā)展,以教育信息化引領(lǐng)教育現(xiàn)代化。教育系統(tǒng)大力推進(jìn)教育信息化、推進(jìn)教育資源數(shù)字化建設(shè)[4],為了深化和普及信息化,需要將先進(jìn)的教育理念和現(xiàn)代教育技術(shù)融合到一起,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教育的升級(jí)??傮w方向是促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)資源的深度融合創(chuàng)新發(fā)展,重構(gòu)教育生態(tài)。

        隨著科技的發(fā)展,各個(gè)高校進(jìn)行了超大規(guī)模的在線(xiàn)教育集中實(shí)踐,充分發(fā)揮了本科教育信息化的巨大作用,也體現(xiàn)了本科教育信息化的必要性。我校作為以防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)高等教育為主的高等院校,在全災(zāi)種大應(yīng)急新形勢(shì)下,需要建立全新防災(zāi)體系,地質(zhì)學(xué)是研究自然災(zāi)害與地震災(zāi)害成因主要支撐專(zhuān)業(yè)之一。普通地質(zhì)學(xué)是地學(xué)類(lèi)多個(gè)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程,也是地質(zhì)學(xué)的啟蒙課。地學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的信息化是一種順應(yīng)時(shí)代要求的課程變革形式和方法,也是教育面向信息社會(huì)的要求和必然結(jié)果[5]。信息化的引入有利于引導(dǎo)學(xué)生利用信息手段主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)。提升地學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課信息化水平和數(shù)字化資源優(yōu)勢(shì),能夠促進(jìn)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量提升,也是未來(lái)高校本科教育新的發(fā)展方向,對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)成才大有裨益。

        二、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教育信息化存在的問(wèn)題

        專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教育信息化過(guò)程中存在諸多問(wèn)題,較為普遍的是沒(méi)有把信息化資源有效融入課堂之中。信息化手段和信息化資源泛于形式化,教學(xué)過(guò)程實(shí)際上還是體現(xiàn)的傳統(tǒng)課堂內(nèi)容。

        (一)信息化教學(xué)資源單一

        目前的信息化教學(xué)當(dāng)中,尤其是線(xiàn)上授課,教學(xué)資源通常以多媒體課件為主,甚至是只有多媒體課件。地學(xué)基礎(chǔ)課程,如普通地質(zhì)學(xué),強(qiáng)調(diào)地質(zhì)對(duì)象和地質(zhì)作用過(guò)程,僅以展示性的靜態(tài)PPT頁(yè)面內(nèi)容作為授課資料,學(xué)生理解專(zhuān)業(yè)知識(shí)呈現(xiàn)碎片化,可能出現(xiàn)似懂非懂、似是而非的現(xiàn)象,學(xué)習(xí)效果差,學(xué)習(xí)效率低。要滿(mǎn)足常態(tài)化的大規(guī)模信息化教學(xué)活動(dòng),對(duì)于豐富的教學(xué)資源類(lèi)型和教學(xué)資源內(nèi)容有著很高的要求。

        (二)課堂師生互動(dòng)效果較差

        作為信息化教學(xué)的一種重要形式,線(xiàn)上學(xué)習(xí)的一個(gè)顯著局限性就是,教師在課堂上熟悉的互動(dòng)方式不易遷移到在線(xiàn)課堂,學(xué)生遇到不清楚的問(wèn)題,無(wú)法及時(shí)與教師溝通。教師在教室中可以通過(guò)學(xué)生的動(dòng)作、眼神等判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,從而開(kāi)展提問(wèn)等有效互動(dòng),還可以靈活安排小組合作學(xué)習(xí)[6]。然而線(xiàn)上授課,師生身處兩地存在距離,無(wú)法準(zhǔn)確關(guān)注到所有學(xué)生,很難及時(shí)地掌握課堂學(xué)情,教師不知何時(shí)互動(dòng)、怎樣互動(dòng)才有效,教學(xué)質(zhì)量可能打折扣。

        (三)無(wú)法應(yīng)對(duì)實(shí)踐課程

        地學(xué)基礎(chǔ)課程是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后初次接觸到的一門(mén)全新課程,不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)框架體系以及基本技能等較為生疏[5]。地學(xué)相較于其他學(xué)科,學(xué)習(xí)過(guò)程中理論與實(shí)踐相并重,實(shí)踐應(yīng)用突出性強(qiáng)[7],這就給信息化教學(xué),以及線(xiàn)上教學(xué)的開(kāi)展增加了難度。實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)強(qiáng)調(diào)的是培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實(shí)踐能力,以及探究能力,而通過(guò)有限的線(xiàn)上教學(xué),學(xué)生無(wú)法與地學(xué)類(lèi)實(shí)踐課程的實(shí)物資料直接互動(dòng)?!翱床磺?,摸不到”式的實(shí)踐課程,對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能提升作用十分有限。另外,地學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課中實(shí)踐和理論兩者具有相輔相成的促進(jìn)關(guān)系,在理論課學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)生大多對(duì)理論知識(shí)掌握比較充分,但到了實(shí)踐環(huán)節(jié),對(duì)實(shí)踐細(xì)節(jié)把握不足,無(wú)法對(duì)理論部分形成正反饋,進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的理解效果不盡如人意。

        (四)學(xué)生積極性不高

        普通地質(zhì)學(xué)課程本身涵蓋面廣,同時(shí)兼顧地質(zhì)學(xué)基本理論知識(shí)、實(shí)踐技能和思維能力的培養(yǎng)。在課堂教學(xué)時(shí),教師花費(fèi)大量時(shí)間抽象地講解關(guān)于礦物和巖石的知識(shí),包括它們的形成過(guò)程、組成成分以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造等內(nèi)容。在理解這些概念時(shí)會(huì)遇到困難,因?yàn)樗麄內(nèi)狈?shí)際的視覺(jué)和感知體驗(yàn),導(dǎo)致他們的學(xué)習(xí)效果非常有限[8]。學(xué)生在學(xué)習(xí)中的初始印象以記憶和背誦為主,導(dǎo)致學(xué)生積極性不高,對(duì)所學(xué)內(nèi)容不感興趣。另外,如果是線(xiàn)上教學(xué),沒(méi)有約束性,遠(yuǎn)程電子設(shè)備缺少直接的監(jiān)督,以及在線(xiàn)學(xué)習(xí)時(shí)間增長(zhǎng),造成很多學(xué)生很容易脫離在線(xiàn)設(shè)備,或者是使用設(shè)備做其他事,大大降低了教學(xué)效率。

        面對(duì)以上情況,信息化技術(shù)為地學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)提供了新的可能性。借助信息化技術(shù),可以打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的創(chuàng)新和改革。

        三、普通地質(zhì)學(xué)信息化資源建設(shè)

        建立以學(xué)生為主體,滿(mǎn)足教學(xué)信息化,滿(mǎn)足社會(huì)行業(yè)需求的信息化教學(xué)資源與課程內(nèi)容。

        (一)完善線(xiàn)上授課內(nèi)容

        在理論課授課階段,持續(xù)完善現(xiàn)有線(xiàn)上授課平臺(tái)內(nèi)容,進(jìn)一步豐富信息化資源,將數(shù)字資源和信息化方法融合到授課的隨機(jī)點(diǎn)名、課前預(yù)習(xí)、課后鞏固、課后測(cè)驗(yàn)等過(guò)程。為提升學(xué)生的課堂參與度,基于智慧教學(xué)工具的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法來(lái)提高學(xué)生的興趣和參與度。學(xué)生課內(nèi)在教師的講解下掌握基本理論和基本知識(shí),教師不拘泥于課件形式,加入音頻、視頻、動(dòng)態(tài)圖等資源,加強(qiáng)地質(zhì)對(duì)象和地質(zhì)作用過(guò)程的展示,將知識(shí)體系過(guò)程化、形象化、立體化,擺脫學(xué)生學(xué)習(xí)地學(xué)內(nèi)容靠想象的現(xiàn)狀。課堂講解中,師生現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)手機(jī)互動(dòng),并通過(guò)釘釘群、微信群等多平臺(tái)隨時(shí)與學(xué)生進(jìn)行課程內(nèi)容的交流與討論。設(shè)計(jì)歸納章節(jié)知識(shí)要點(diǎn)思維導(dǎo)圖,幫助學(xué)生快速提煉核心內(nèi)容,提供一個(gè)學(xué)生自我總結(jié)凝練的抓手。在此基礎(chǔ)上教師針對(duì)不同層次的學(xué)生和學(xué)生需求,設(shè)計(jì)開(kāi)放式的綜合實(shí)踐題目,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí),以及用不同思維方式解決問(wèn)題的能力。這樣可以更好地提高學(xué)生參與度,并幫助他們?nèi)〉酶玫膶W(xué)習(xí)成果。

        (二)數(shù)字標(biāo)本實(shí)驗(yàn)室

        目前,普通地質(zhì)學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)課程需在巖石礦物和古生物實(shí)驗(yàn)室完成。盡管線(xiàn)上理論課程可以按時(shí)完成,但實(shí)驗(yàn)課程由于實(shí)踐性較強(qiáng),只能選擇推遲。建立普通地質(zhì)學(xué)課程數(shù)字標(biāo)本實(shí)驗(yàn)室,可以在一定程度上解決由于學(xué)生不能到校的情況下,實(shí)驗(yàn)課的授課問(wèn)題。

        利用三維合成軟件拍攝各類(lèi)礦物標(biāo)本、巖石標(biāo)本和古生物標(biāo)本,分別建立關(guān)于礦物與巖石標(biāo)本的三維數(shù)據(jù)庫(kù),以及古生物標(biāo)本的三維數(shù)據(jù)庫(kù)。共建立數(shù)字模型礦物標(biāo)本100余件,三大巖類(lèi)巖石標(biāo)本120件,各類(lèi)古生物標(biāo)本50件。進(jìn)一步將數(shù)據(jù)庫(kù)中的礦物巖石和古生物標(biāo)本按照類(lèi)別歸屬進(jìn)行分類(lèi)整理,用軟件將標(biāo)本的文字信息錄入。最終將圖文介紹以及三維模型整合,制作每個(gè)礦物巖石和古生物標(biāo)本的專(zhuān)有三維空間模型。綜合歸納整理這些三維空間模型,可以形成一個(gè)數(shù)字化的巖石礦物與古生物實(shí)驗(yàn)室。

        這樣,學(xué)生可以結(jié)合教師講授專(zhuān)業(yè)信息,隨時(shí)在電腦中以任意角度和連續(xù)放大倍數(shù)查看三維虛擬標(biāo)本。觀察和描繪各類(lèi)礦物特征,常見(jiàn)巖石的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征,古生物化石結(jié)構(gòu)特征,和教材內(nèi)容相對(duì)照,使知識(shí)“活起來(lái)”。相比傳統(tǒng)礦物巖石手標(biāo)本,數(shù)字標(biāo)本更加典型,本體的地學(xué)信息清晰完整,也可以存儲(chǔ)于云端,不受時(shí)間地點(diǎn)制約,利于信息化教學(xué)。實(shí)驗(yàn)室各類(lèi)標(biāo)本的空間三維模型的建立,可以極大豐富課程信息化教學(xué)資源。與理論授課互為補(bǔ)充,可以同步加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。

        (三)云端地質(zhì)野外實(shí)踐資源

        野外地質(zhì)實(shí)踐課程是地學(xué)基礎(chǔ)課程中的重要內(nèi)容,也是普通地質(zhì)學(xué)除理論課和實(shí)驗(yàn)課外,國(guó)內(nèi)外許多高校著力打造的特色教學(xué)環(huán)節(jié)。長(zhǎng)期以來(lái)地質(zhì)學(xué)野外實(shí)習(xí)課程以野外教師帶隊(duì)、學(xué)生記錄等方式進(jìn)行。野外實(shí)習(xí)課程課時(shí)有限,學(xué)生出野外前對(duì)實(shí)習(xí)區(qū)野外地質(zhì)情況不了解。在野外學(xué)生基本也以聽(tīng)講解為主,在野外實(shí)習(xí)時(shí)顯得盲目、主動(dòng)性差。另外,實(shí)習(xí)課帶隊(duì)教師通常一次帶30名以上的學(xué)生,加之野外講課環(huán)境條件有限,很多同學(xué)聽(tīng)不清講解,看不清現(xiàn)象,跟不上思路[910]。這種現(xiàn)狀導(dǎo)致在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中,難以達(dá)到理想的效果。

        針對(duì)這種情況,精選典型地質(zhì)剖面,利用無(wú)人機(jī)技術(shù),結(jié)合傾斜攝影測(cè)量三維實(shí)景建模,將野外地質(zhì)實(shí)踐線(xiàn)路、觀察點(diǎn)主要內(nèi)容及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)等信息化。如亮甲山剖面模型,建模面積0.5km2,模型分辨率達(dá)到1mm。在野外實(shí)踐課前,學(xué)生可以利用三維模型來(lái)對(duì)實(shí)習(xí)點(diǎn)的內(nèi)容和相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)習(xí)和思考。通過(guò)三維模型,學(xué)生可以第一人稱(chēng)模式觀察,模擬實(shí)際野外行進(jìn)路線(xiàn),也可以飛行模式自由瀏覽剖面和路線(xiàn)??梢杂^察和探索實(shí)習(xí)地的地形、地貌特征,提前預(yù)判可能遇到的問(wèn)題。這樣,學(xué)生在野外能夠更加主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過(guò)程,自主提出問(wèn)題、觀察現(xiàn)象,而不僅僅是被動(dòng)地接受指導(dǎo)。回到室內(nèi),可以進(jìn)一步利用信息化數(shù)字資源整理資料和野外記錄。后續(xù)還可以嘗試由學(xué)生自己豐富地質(zhì)剖面內(nèi)容,將自己看到的、思考的內(nèi)容加入信息化剖面中。地質(zhì)野外剖面信息化,使數(shù)字信息化手段融入傳統(tǒng)的理論與實(shí)踐教學(xué)中,加強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的深度與廣度。

        (四)專(zhuān)業(yè)課外輔助教學(xué)

        目前,地學(xué)類(lèi)微信公眾號(hào)在地學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)中的應(yīng)用情況較少,其中豐富的課程資源價(jià)值未得到有效開(kāi)發(fā)。本次研究建立了普通地質(zhì)學(xué)公眾號(hào)——“野生地質(zhì)人”,作為地學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的課外輔助教學(xué)手段,進(jìn)行有關(guān)地學(xué)信息的分享、學(xué)習(xí)與交流。

        教師可利用公眾號(hào)資源與教材進(jìn)行資源整合并設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng),以此打破有限課堂教學(xué)時(shí)間的掣肘,以及空間距離對(duì)于師生信息交流的限制,豐富傳統(tǒng)的教學(xué)手段,擴(kuò)大地學(xué)科普信息傳播對(duì)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的積極影響。課程公眾號(hào)系統(tǒng)地借鑒了公認(rèn)辦得比較成功的地學(xué)類(lèi)科普公眾號(hào),如中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所公眾號(hào)、星球研究所公眾號(hào)、桔燈勘探公眾號(hào)等,不定期發(fā)布有關(guān)地學(xué)知識(shí),推送地質(zhì)學(xué)相關(guān)課程、地學(xué)科普信息、地學(xué)科學(xué)研究前沿信息等,供學(xué)生學(xué)習(xí)和瀏覽。另外,組織地質(zhì)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生參與維護(hù)公眾號(hào)內(nèi)容,以激發(fā)學(xué)生的好奇心,提高學(xué)習(xí)興趣。

        總之,在教學(xué)實(shí)踐中,打破普通地質(zhì)學(xué)課程原有講述為主的教學(xué)模式,建設(shè)理論與實(shí)踐相并重的信息化課程教學(xué)資源,形成了覆蓋普通地質(zhì)學(xué)“理論授課階段—實(shí)驗(yàn)課程階段—野外實(shí)踐課程階段—課外拓展階段”整個(gè)學(xué)習(xí)鏈的信息化資源。

        結(jié)語(yǔ)

        在全災(zāi)種大應(yīng)急新形勢(shì)下,要建立全新防災(zāi)體系。地質(zhì)學(xué)是研究自然災(zāi)害與地震災(zāi)害成因主要支持專(zhuān)業(yè)之一,普通地質(zhì)學(xué)是災(zāi)害地質(zhì)等課程的基礎(chǔ)課程。本文將理論課程、實(shí)驗(yàn)課程、野外實(shí)踐課程多維度的教學(xué)信息化資源整合,發(fā)揮信息化資源優(yōu)勢(shì)。構(gòu)建普通地質(zhì)學(xué)這一專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的信息化資源,改善教學(xué)過(guò)程中信息化資源缺乏的狀況,并設(shè)計(jì)信息化綜合教學(xué)環(huán)節(jié),以滿(mǎn)足學(xué)生需求,使信息化成為學(xué)生掌握地學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),提高自主創(chuàng)新能力的有效途徑,切實(shí)提高本科階段地學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)質(zhì)量。

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        基金項(xiàng)目:2022年度防災(zāi)科技學(xué)院教育研究與教學(xué)改革項(xiàng)目“專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課信息化云資源建設(shè)——以普通地質(zhì)學(xué)課程為例”(JY2022B03)

        作者簡(jiǎn)介:李照陽(yáng)(1986—?),男,博士,講師,主要從事基礎(chǔ)地質(zhì)研究和教學(xué)。

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