“構造地質”課程群一體化實踐教學資源建設探索

陳青 譚先鋒 王佳

摘 要：“構造地質”課程群一體化實踐教學資源建設探索，是在深入調研高校課程的基礎上，探索并構建以實踐能力培養為導向，以計算機虛擬成像和構造物理模型模擬為基礎實驗平臺的一體化的科學、系統的構造地質學課程群實踐教學體系，能實現理論教學與實踐教學中的虛實互補，將理論教學和實踐教學融為一體，突破以往理論與實踐相脫節的現象，提高學生的創新意識和實踐能力，實現人才培養的最終目標。

關鍵詞：構造地質課程群；實踐教學；虛擬仿真

作者簡介：陳青，博士，重慶科技學院石油與天然氣工程學院講師。研究方向：構造地球物理；譚先鋒；重慶科技學院石油與天然氣工程學院；王佳，重慶科技學院石油與天然氣工程學院。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2018）02-0057-02

“構造地質學”是傳統地質學的三個主要分支學科之一，也是地質類專業本科生重要的專業基礎課之一。目前，對學生實踐能力的培養越來越受到重視，而將理論教學與實踐教學有機聯系在一起，才能突出實踐教學在培養應用型人才過程中的作用。“構造地質”課程群是以地質類專業基礎課程“構造地質學”為核心，以“大地構造學”“板塊構造”“含油氣盆地分析”“野外地質填圖”和“地震解釋”等系列課程為輔組成的專業課程群。該課程群主要研究組成巖石圈各種地質體的構造現象、組合形式及其形成和發育規律，探索地球板塊構造及演化過程，并解決油氣形成富集過程的構造問題。

近年來，有學者針對構造地質學教學過程中存在的問題進行了探索和實踐。然而，目前尚無專門針對構造地質學課程群的理論與實踐教學有機融合為一體的改革和探索。肖偉才提出理論教學與實踐教學一體化教學模式兼顧了理論教學和實踐教學的統一，是地方本科院校實現應用型人才培養目標的主要途徑。如何利用實驗室現有教學資源，解決教學過程中理論課與實踐課程的脫節、重塑地質過程、建立地球演化的地質思維是“構造地質”課程群面臨的主要問題，也是地學類人才培養模式改革中的重要課題。因此，構建一體化的構造地質學課程群實踐教學體系，有利于實踐教學中虛實互補，提高學生的創新意識和實踐能力。

一、現狀分析

實踐教學是實用型和創新型地質人才培養的關鍵環節，直接決定了人才培養的質量。然而，現行的構造地質課程群教學體系中均以教學大綱為指導開展理論教學，配合理論教學內容開展實踐教學，導致整個教學體系中存在以下問題和不足：

1. 構造地質學實踐能力培養中理論課程與實踐課程脫節問題突出

構造地質學是空間性、抽象性和實踐性很強的課程。然而，在傳統教學過程中，一方面課堂以教師為主體，教學內容圍繞理論展開，忽視了學生對野外具體地質現象的識別和分析能力；另一方面，野外實際地質構造受到不同期次構造運動相互疊加的影響，往往具有多樣性特征，而室內實驗課程安排通常是具有典型特征的地質構造，使學生無法深刻理解各類地質現象；此外，在各大高校專業課時普遍壓縮的情況下，學生課堂所學內容也相應減縮，造成知識系統不完善，解決實際問題的能力有所下降。因此，這些因素必然造成教學中理論和實踐的脫節，使學生很難將所學知識與各種復雜的客觀構造現象融會貫通。能否利用實驗室現有教學資源實現地質構造過程的模擬，使學生真正理解并掌握基本地質構造的形態、分類、組合形式和形成機制，及各種地質構造的觀察描述和研究方法，成為亟待解決的問題。

2. 構造實際過程與虛擬仿真教學不匹配，互動式教學效果較差

賦存于地下、經歷了漫長地質歷史的地質體的形成過程看不見、摸不著，在實驗室物理環境中難以再現，而復雜的地質作用和礦產賦存狀態在實驗、實習中也無法重復。因此，無法使學生對地下地質構造的形態、演化和發展產生直觀認識，影響了教學效果。

3. 教學資源利用不充分，一體化實踐教學資源建設嚴重滯后

首先，在多年的教學過程中，很多教師積累了大量的反映各種構造現象的圖片、動畫和錄像等，而這些資料未充分利用到相關課程群的教學中；其次，學校與東方地球物理公司共建的“物探技術聯合實驗室”和“地球物理計算中心”擁有大型計算機集群和GeoEast軟件、Landmark軟件等設備，但與現有的專業課程教學融合還不完善；最后，實驗室于2011年購置了一套地質構造模擬實驗裝置，可通過模擬構造形成過程，對地質構造的成因進行定性和定量分析，但該設備并沒有完全投入教學的使用中。

綜上所述，傳統構造地質學教學過程中存在的諸多問題使得實踐能力和綜合素質的培養受到極大影響。以豐富地質學基礎課程的教學體系、完善相關實踐教學條件為目標，構建將理論教學和實踐教學相銜接的一體化教學模式和人才培養模式，已經成為地方本科院校實現應用型人才培養目標的主要途徑。

二、教學改革思路與目標

1. “構造地質”課程群相關理論教學與實踐教學環節方案設計

通過對構造地質學課程群教學研究現狀及人才培養方案充分調研和分析，研究在理論與實踐教學環節中，學生對教學內容的理解和掌握程度，總結、分析哪些內容學生不能很好地建立地質構造的立體空間概念，哪些地質現象學生不易將野外實際與理論知識聯系在一起，哪些內容需要通過計算機數值模擬構建立體空間模型，哪些內容需要通過構造物理實驗模型實現過程再現，據此找到著力點；再按照理論教學、課內實驗、野外實訓和綜合課程設計等分類原則，對相關教學內容進行分類和設計。

2. 地質構造過程的計算機模擬及過程再現實踐教學設計

根據理論與野外實踐教學環節方案的設計，設計地質構造過程室內微型化再現的方案。首先，搜集現有構造地質課程群相關實踐教學資源，如反映各種構造現象的圖片、動畫和錄像等，這些資源可用于課堂教學，亦可作為計算機模擬過程的素材；其次，對于賦存于地下、看不見摸不著的地質體，自主設計計算機模擬程序，虛擬地下條件變化情況下及可能產生的地質構造，展現地質體的空間立體模型，使學生形成對地下地質構造的直觀認識；最后，對于典型地質構造現象，如伸展、走滑、擠壓等，通過構造物理模擬實驗裝置，再現地質構造形成演化過程，強化學生的理解和認識，從而實現理論教學與實踐教學中的虛實互補，突破以往理論與實踐相脫節的現象，提高學生學習效果，進一步完善實踐教學體系。

3. 一體化實踐教學資源體系構建及標準建設

根據以上構造地質學課程群教學環節內容的設計，提出構造地質學課程群一體化實踐教學資源建設的標準和原則，建立適用于構造地質學相關學科的計算機虛擬成像系統，設計一套構造物理模擬實驗的實踐教學內容，并在野外地質實踐中檢驗其實用性，構建一套一體化的構造地質實踐教學資源體系和標準。

4. 實踐教學質量標準評價

建立一套該實踐教學反饋機制及能力評價標準，檢驗實踐教學改革及實踐教學資源建設的有效性。首先，將整合的教學資源和新的教學方法應用于選定試點班的理論課及實踐課的教學過程中，并開展全覆蓋問卷調查，結合實際考試和考察的結果，進行效果評價；其次，結合專業的能力結構和現場應用的能力要求，對評價結果進行分析，檢查實驗項目是否存在漏洞，對效果不佳的實驗進行調整；同時，開展實踐教學方式的改革，修訂教學計劃和實踐教學方式，制定野外、室內和虛擬的教學資源利用計劃。

為了解決現行“構造地質”課程群實踐教學存在的理論和實踐脫節、實際構造過程和虛擬仿真不匹配、教學資源不系統等三方面問題，必須科學、系統地構建一體化的實踐教學資源。通過計算機虛擬成像和構造物理模型模擬為基礎平臺的一體化實踐教學體系建設，實現理論教學與實踐教學中的虛實互補，突破以往理論與實踐相脫節的現象，提高學生的學習效果和實踐能力，實現人才培養的最終目標。

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（編輯：秦俊嫄）