楊 鋒，付 偉，方貴聰

（桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 廣西 桂林 541006）

工程科技進(jìn)步和創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起著主導(dǎo)作用，對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的支撐作用日益緊迫。工程教育是高等教育的重要組成部分，是國(guó)家創(chuàng)新的重要引擎。作為創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵力量，工程科技人才培養(yǎng)質(zhì)量影響著未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的效率，工程教育改革發(fā)展任重道遠(yuǎn)[1-3]。高校在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的過程中，實(shí)踐教學(xué)一直發(fā)揮著十分重要的作用；而實(shí)驗(yàn)課作為實(shí)踐育人體系的重要組成部分，其課程教學(xué)效果對(duì)于保障人才培育質(zhì)量尤為關(guān)鍵。自2017年以來，教育部積極部署推進(jìn)新工科建設(shè)工作，為高校工程教育改革創(chuàng)新指明了新的方向[4]。高校實(shí)踐性較強(qiáng)專業(yè)如何在新工科背景下實(shí)現(xiàn)工程教育質(zhì)量提升值得深入研究與探索。

“礦相學(xué)”是國(guó)內(nèi)地質(zhì)類高校資源勘查工程專業(yè)常開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在教學(xué)內(nèi)容上兼具綜合性和實(shí)踐性。該課程是學(xué)生在掌握基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)、晶體光學(xué)、結(jié)晶礦物學(xué)和巖石學(xué)等課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步以礦石為主要學(xué)習(xí)對(duì)象，通過礦石標(biāo)本和礦相顯微鏡觀察，學(xué)習(xí)礦石的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物晶粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，劃分成礦期和成礦階段，確定礦物生成順序，為研究礦床成因、指導(dǎo)礦產(chǎn)勘查和礦石加工等提供依據(jù)[5-6]。在授課安排上，“礦相學(xué)”與另一門專業(yè)基礎(chǔ)課“礦床學(xué)”同步開設(shè)，內(nèi)容結(jié)構(gòu)相互銜接，其教學(xué)目標(biāo)是為學(xué)生將來從事礦石物質(zhì)成分基礎(chǔ)研究、礦產(chǎn)勘查及礦物資源綜合利用等工作提供知識(shí)儲(chǔ)備和相關(guān)技能。長(zhǎng)期以來，“礦相學(xué)”一直是桂林理工大學(xué)資源勘查工程專業(yè)課程建設(shè)的重點(diǎn)，對(duì)該課程的改革探索從未停止[7]。近年來，在加快推進(jìn)新工科建設(shè)的背景下，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，持續(xù)對(duì)“礦相學(xué)”的課程教學(xué)進(jìn)行更全方位的改革，并取得了積極成效。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

自20 世紀(jì)90 年代開始，我國(guó)實(shí)行了多輪專業(yè)調(diào)整和教學(xué)改革。尤其是地質(zhì)類工科專業(yè)的設(shè)置變化較大，專業(yè)覆蓋面顯著拓寬，專業(yè)綜合性更強(qiáng)，專業(yè)課程設(shè)置也多次調(diào)整?！暗V相學(xué)”作為一門獨(dú)立的地質(zhì)類專業(yè)基礎(chǔ)課，在部分高校的地質(zhì)類專業(yè)被壓縮或取消[8]。然而，隨著金屬礦產(chǎn)資源需求量激增，找礦勘查和開發(fā)利用強(qiáng)度及難度也不斷加大。因此，無論從事礦產(chǎn)地質(zhì)研究，還是從事礦產(chǎn)資源勘查評(píng)價(jià)或礦物資源加工利用（包括綜合利用）的科研生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，涉及金屬礦產(chǎn)勘查評(píng)價(jià)與開發(fā)利用的研究機(jī)構(gòu)、地勘單位及礦產(chǎn)企業(yè)都清楚地認(rèn)識(shí)到掌握礦相學(xué)的專業(yè)知識(shí)與技能非常重要。

在資源勘查工程專業(yè)“礦相學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，通過實(shí)際操作礦相顯微鏡和直觀地體會(huì)與認(rèn)識(shí)礦物特征，學(xué)生可以加深理解和鞏固理論課上所學(xué)的知識(shí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生開展礦石物質(zhì)成分基礎(chǔ)研究、礦產(chǎn)勘查及礦物資源綜合利用的能力。然而，對(duì)比“新工科”人才培養(yǎng)需求，該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然存在知識(shí)結(jié)構(gòu)僵化，缺乏對(duì)新理念、新領(lǐng)域、新技術(shù)的解析，知識(shí)的融合與交叉欠缺的問題；基礎(chǔ)教育重知識(shí)傳授，也未能與礦產(chǎn)勘查部門需求對(duì)接。這樣的教學(xué)方式容易造成學(xué)生脫離工程實(shí)際、缺乏相應(yīng)的實(shí)踐鍛煉，更無法滿足學(xué)生成長(zhǎng)的需要和企業(yè)對(duì)人才的需求[9]。

2 教學(xué)改革的主要舉措

為了適應(yīng)新形勢(shì)下社會(huì)對(duì)卓越工程技術(shù)人才的培養(yǎng)要求，以“新工科”建設(shè)方案為指導(dǎo)，以實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為主線，“礦相學(xué)”從實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、教學(xué)資源和教學(xué)方法等環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位改革。構(gòu)建理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)相結(jié)合、教學(xué)成果與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生問題解決能力和實(shí)踐能力的全面提升。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的完善

資源勘查工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)涉及基礎(chǔ)、提升和創(chuàng)新三個(gè)層面[10]。結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，在“礦相學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)上，以探索型逐步取代限定型、以綜合設(shè)計(jì)型取代單一型、增加創(chuàng)新研究型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，體現(xiàn)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由基礎(chǔ)掌握到綜合提升乃至創(chuàng)新研究的轉(zhuǎn)變。當(dāng)前，桂林理工大學(xué)資源勘查工程專業(yè)“礦相學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)共分10 項(xiàng)內(nèi)容、20 個(gè)學(xué)時(shí)（表1）。

表1 “礦相學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目表

2.2 新技術(shù)新方法的應(yīng)用

學(xué)生對(duì)礦石的認(rèn)識(shí)，需要建立在礦物類型、礦物結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物標(biāo)型特征等基礎(chǔ)上。隨著電子探針分析技術(shù)[11]、X射線衍射技術(shù)[12]、掃描電子顯微鏡技術(shù)[13]、紅外顯微分析[14]等定量化技術(shù)在礦床礦物研究中的廣泛應(yīng)用，“礦相學(xué)”的教學(xué)設(shè)備已不再局限于傳統(tǒng)的顯微鏡。通過引入微區(qū)微束先進(jìn)測(cè)試設(shè)備以及相關(guān)教學(xué)素材，能為學(xué)生從更微觀的層面獲得關(guān)于礦石物質(zhì)組成方面的專業(yè)知識(shí)，有助于他們分析成礦作用過程，并對(duì)找礦勘探作出重要指示，增加了大學(xué)生科學(xué)研究創(chuàng)新能力培養(yǎng)的廣度和深度。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的重構(gòu)

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)資源和教學(xué)手段的不足，收集整理和增加了教學(xué)掛圖、顯微圖片、礦石標(biāo)本、教輔材料和課程考核等資料。利用數(shù)字化和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用模塊化結(jié)構(gòu)體系，設(shè)計(jì)并制作了教學(xué)圖片庫(kù)、課程考核資料庫(kù)、教輔材料數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)字化資源[15]。此外，在“礦相學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，突出典型標(biāo)本的區(qū)域性和特色性；除了介紹每一件標(biāo)本的專業(yè)特征信息外，還要追溯其身世[16]。每件標(biāo)本建立完整檔案，包括標(biāo)本產(chǎn)地、采集人、采集時(shí)間、標(biāo)本類型、產(chǎn)出狀態(tài)、礦物組合、礦石結(jié)構(gòu)、礦石構(gòu)造和成因類型等內(nèi)容。最大限度完善“礦相學(xué)”資料庫(kù)建設(shè)。

2.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的革新

近年來，高校的教學(xué)對(duì)象正在發(fā)生變化，他們不局限于現(xiàn)有課堂的教學(xué)模式，更熱衷于通過聽音頻、看網(wǎng)絡(luò)直播和短視頻等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，利用微信和QQ 等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)互動(dòng)交流[17]。因此，需要轉(zhuǎn)變“礦相學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，充分利用信息技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)制定學(xué)生的個(gè)性化培養(yǎng)方案。例如，借助微信公眾平臺(tái)采用線上線下混合教學(xué)模式開展“礦相學(xué)”教學(xué)活動(dòng)[18]。同時(shí)，在教學(xué)過程中要運(yùn)用對(duì)比思維[19]，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)比在單偏光、正交偏光和錐光系統(tǒng)下透明礦物和不透明礦物鑒定過程中一些重要現(xiàn)象。

3 “礦相學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

在《礦化期、礦化階段和礦物生成順序》實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分，對(duì)長(zhǎng)江中下游銅―鐵―金―硫礦床富集區(qū)某銅礦床進(jìn)行了礦相顯微鏡和電子探針技術(shù)研究[20]。礦石的礦物成分主要為磁鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦等，另有少量菱鐵礦、斑銅礦、閃鋅礦和膠黃鐵礦。礦石的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有他形粒狀結(jié)構(gòu)、自形―半自形粒狀結(jié)構(gòu)交代結(jié)構(gòu)（熔蝕、充填、殘余）和鑲嵌結(jié)構(gòu)等。另有脈狀穿插結(jié)構(gòu)（圖1）、海綿隕鐵結(jié)構(gòu)（屬于他形粒狀結(jié)構(gòu)的一種，也是晚期巖漿礦石的典型結(jié)構(gòu)，說明金屬礦物結(jié)晶晚于硅酸鹽礦物，如該典型礦床礦石中，黃銅礦礦結(jié)晶晚于硅酸巖礦物，充填其晶粒間隙構(gòu)成海綿隕鐵結(jié)構(gòu)）（圖2）。礦石的構(gòu)造為塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造和浸染狀構(gòu)造。脈石礦物成分主要為石英、鉀長(zhǎng)石、石榴子石、透輝石、透閃石、蛇紋石、金云母、滑石和綠泥石等硅酸鹽礦物以及碳酸鹽礦物。

圖1 脈狀穿插結(jié)構(gòu)

圖2 礦石中海綿隕鐵結(jié)構(gòu)

黃銅礦（銅黃色）、閃鋅礦（灰色）呈細(xì)脈沿毒砂，黃銅礦（銅黃色）、硅酸巖礦物（黑色）（亮白色）的晶隙或裂隙交代穿插。

基于礦相學(xué)研究，結(jié)合地質(zhì)觀察，本礦床經(jīng)歷了多期多階段形成過程。在教學(xué)過程中，學(xué)生可以從宏觀和微觀兩個(gè)角度了解該礦床礦體中存在的不同成因系列的礦物組合。如膠狀黃鐵礦―晶質(zhì)黃鐵礦―磁黃鐵礦―磁鐵礦組合，磁鐵礦―磁黃鐵礦―黃鐵礦、黃銅礦組合（表2，p116）。從而查明礦床礦物生成順序，進(jìn)而確定礦床成因類型。

表2 某銅礦床特征表

4 結(jié)語(yǔ)

文章總結(jié)了資源勘查工程專業(yè)“礦相學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，為解決教學(xué)內(nèi)容單一、教學(xué)模式傳統(tǒng)等方面的問題，結(jié)合多年積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，緊跟“新工科”建設(shè)的步伐，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、引入新技術(shù)新方法、重構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源以及革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，并加以實(shí)踐運(yùn)用。通過對(duì)課程教學(xué)多方面改革，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生在“礦相學(xué)”學(xué)習(xí)中的創(chuàng)新思維能力，尤其是分析和解決復(fù)雜地質(zhì)問題的綜合能力。近年來，桂林理工大學(xué)“礦床礦相學(xué)”獲批國(guó)家級(jí)一流本科課程，課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)為新工科實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革提供了參考。