普通地質實習數字化教學探索及思政融入

摘 要：針對當前普通地質實習開展數字化教學的迫切需求，文章利用無人機傾斜攝影進行野外露頭實景三維地質建模，建立數字化教學平臺，實現室內教學與野外實踐的有機融合，提高學生的學習效率和學習能力。同時，充分開發、利用新疆地區豐富的野外地質資源，充實普通地質實習數字化教學平臺內容，激發學生的專業興趣，增強學生的愛國情懷和生態保護意識。該數字化教學實踐探索提高了我國西部地區地質學教學水平，并為其他高校地質教學提供了優質的教學資源。

關鍵詞：普通地質實習；三維地質建模；數字化教學；思政育人

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2024）12-0043-03

一、引言

“普通地質學”是我國地質類高校資源勘查工程、勘查技術與工程及石油工程等專業學生學習的第一門專業基礎課程[1]。該課程涵蓋了礦物巖石學、沉積巖石學、巖漿巖與變質巖、地層學、構造地質學、巖相古地理等分支學科的重要概念和基礎知識，是銜接地質學各學科的奠基課程，在學生了解專業方向、培養專業思維，以及學習后續專業課程等方面發揮著重要的作用。

普通地質實習是將普通地質學的理論知識應用到實踐中的重要環節。通過普通地質實習，學生第一次用專業的視角觀察野外露頭，并嘗試用所學過的理論知識描述地層特征、測量地層產狀、分析各種地質現象。普通地質實習既增強了學生對地質學的感性認識，又培養和提高了學生觀察和分析野外地質現象的能力[2]。

然而，傳統的普通地質實習教學效果受到諸多因素的限制。一是野外地質教學資源有限，平原地區缺少野外露頭，東部地區的野外露頭植被覆蓋嚴重；二是實習多安排在暑假，烈日炎炎下野外實習時間過長容易導致學生中暑，既影響教學效果，也存在安全隱患；三是部分野外露頭地勢危險、道路狹窄，無法滿足多名學生同時觀察地質現象的需求。當前，隨著信息技術的快速發展和廣泛應用，很多高校都在進行課程數字化教學改革探索，并取得了不錯的成果[3]。本次普通地質實習教學改革選在植被覆蓋少、地質現象豐富的西部地區開展，優選了多個典型的野外露頭，利用無人機傾斜攝影等現代信息技術，建立野外露頭的實景三維地質模型，建設普通地質實習數字化教學平臺，形成室內三維實景數字化教學與野外實踐教學相結合的教學模式，既能保證學生觀察到豐富、優質的地質現象，也能縮短野外實踐教學的時間，彌補了野外實踐教學的不足，有效地保證了實習質量[4]。

二、整合優質野外地質資源，奠定數字化教學基礎

中國石油大學（北京）克拉瑪依校區所在的新疆維吾爾自治區克拉瑪依市具有豐富的野外地質資源，包括世界魔鬼城、黑油山公園、烏爾禾瀝青脈、白楊河、艾里克湖、瑪納斯鹽湖等。

（一）已有的野外地質資源

目前，學校普通地質實習共有7條路線，分別是柳樹溝河構造、沉積觀察路線，吐孜阿克內溝構造、地層觀察路線，黑油山—黑油山溝—不整合溝油苗構造、沉積觀察路線，科克呼拉巖體、構造觀察路線，烏爾禾瀝青脈雅丹、構造、沉積觀察路線，三坪水庫現代沖積扇觀察路線和龍脊谷構造、沉積觀察路線。實習內容涵蓋了古生代—新生代地層的野外觀察與描述，沖積扇現代沉積考察，褶皺、斷裂、不整合等地質現象的觀察分析，風化作用、剝蝕作用、沉積作用等外動力地質作用觀察，以及油氣苗的認識，瀝青的特征及成因等。但部分教學點目前已經不能正常使用，如由于修路大巴車無法通過，柳樹溝已經2年無法進行實習觀察；黑油山不整合溝也由于修路被挖；烏爾禾瀝青脈由于重新開采，無法進行實習觀察。

（二）開辟新的野外地質資源

為了保證普通地質實習順利開展，教學團隊積極開拓、尋找新的野外剖面。目前，新形成了魔鬼城雅丹地貌觀察路線、瑪納斯鹽湖觀察路線、白楊河現代沉積考察路線及艾里克湖現代沉積考察路線。通過普通地質實習，學生能夠在雄偉壯麗、造型奇特的雅丹地貌中探索外動力地質作用的奧秘；在晶瑩剔透、宛若仙境的鹽湖邊思索干旱地區湖泊的演化歷史；在曲折蜿蜒、綠樹成蔭的白楊河邊觀察現代河流的沉積特征。新開辟的野外地質資源不僅使野外地質現象和實習內容更加豐富多彩，提高了學生的野外實習興趣，調動了學生的學習積極性，更激發了學生的愛國情懷和生態環境保護意識[5]。

三、建設普通地質實習數字化教學平臺

（一）無人機傾斜攝影技術的應用

無人機傾斜攝影技術是測繪遙感領域近些年發展起來的一項高新技術，其可以同時從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取高度、長度、面積、角度、坡度等豐富的地理信息及影像數據，更加真實地反映地面物體的實際情況。目前，無人機傾斜攝影技術已經應用到智慧城市建設、林業調查管理、應急救災、國土規劃、智慧旅游、交通導航服務等領域，實現智能化管理，提升人們的生活品質。

（二）數字化教學平臺建設

1.采集數據

普通地質實習數字化教學平臺的主體是野外露頭的實景三維地質模型。無人機拍攝的影像是實景三維地質建模的重要數據，影像的質量和數量決定了模型的質量。由于野外露頭的高度、坡度、面積及地形地貌差異大，因此，需要根據野外露頭的地形地貌特征，綜合考慮無人機的飛控距離、電池消耗和測量精度等因素，從而進行航測區域規劃。同時，設置無人機的航行高度、速度、拍攝間隔及重疊度等參數，采集實景三維地質建模所需的原始影像數據。

2.建立實景三維模型

對原始影像數據進行質量和精度檢查后，通過實景建模軟件ContextCapture將簡單的連續影像自動進行高分辨率三維模型重建，建立野外露頭的實景三維地質模型。

3.建設數字化教學平臺

利用Google Earth（谷歌地球）對普通地質實習點及觀察點進行標注，并用不同顏色標明不同的實習路線，使學生可以清晰了解各個實習點的位置、距離、路況等。同時，每個實習點均建立實景三維地質模型，使學生可以通過對模型進行放大、縮小，觀察野外露頭的地層、構造特征及典型的地質現象。通過普通地質實習數字化教學平臺，學生在室內就能身臨其境地觀察野外露頭的各種地質特征和地質現象。

四、普通地質實習數字化教學平臺的應用

克拉瑪依市春秋兩季時間短且多大風天氣，不適合進行野外實踐教學，因此，普通地質實習一般安排在暑假。然而，克拉瑪依市7、8月份白天平均氣溫為31 ℃，極端

高溫曾達到46.2 ℃，為避免學生中暑，野外實踐教學時間不宜過長。每天的野外實踐教學包括三四個觀察點，每個觀察點的觀察時間一般不超過1.5小時。學生一般五六人一組，小組成員需要分工協作完成巖石取樣、地層產狀測量、野外地質記錄編寫、野外露頭及典型地質現象拍照，以及野外地質素描圖繪制等多項工作。學生在每個實習點真正能夠獨立觀察和主動思考、分析的時間有限。所以，目前的普通地質實習以教師講解為主，學生跟隨教師的講解去觀察指定的野外地質現象并記錄。雖然通過普通地質實習，學生能夠將“普通地質學”課程的理論與野外實際觀察到的地質現象結合起來，增強了感性的地質認識，并掌握了一定的野外地質工作基本方法和技能，但學生普遍都是被動地接收知識，如果沒有教師的引導和講解，學生在面對野外露頭時普遍不知道該觀察哪里、如何觀察，缺乏主動觀察和分析野外地質現象的意識和能力。

在利用無人機傾斜攝影技術建立普通地質實習數字化教學平臺后，首先，教師通過室內多媒體進行授課，播放野外剖面遠景及近景的高清立體圖像，讓學生提前觀察野外剖面，引導學生主動觀察地層特征、尋找學習過的地質現象，并主動思考形成這種地質現象的原因是什么。其次，在室內教學時，通過分組討論，學生充分交流、分享各自的想法和見解，并不斷討論，形成初步的地質認識，以便在野外實踐教學時能夠帶著問題更主動、積極地到實習點前仔細觀察，求證先前的地質認識是否合理正確。最后，教師根據學生的觀察和分析情況，引導學生進行地質認識的補充和完善。室內數字化教學與野外實踐教學有機融合，既能有效激發學生對地質學習的興趣，又提升了學生主動觀察和分析野外地質現象的能力。同時，在不斷地主動思考和獨立解決地質問題的過程中，學生也極大地提升了成就感和自信心，增加了對地質學專業及地質工作的了解和熱愛。

五、基于數字化教學平臺的專業課課程思政

（一）建設專業課課程思政平臺

普通地質實習是地質學相關專業學生的第一門專業實踐類課程，具有專業啟蒙性質，對培養學生的專業興趣、提升學生對地質專業的認可度、激發學生對地質事業的熱愛等具有重要的作用，也是開展專業課課程思政的重要平臺。但需要注意的是，不能為了思政而思政，生硬地向學生灌輸與實習內容相關性不大的思想政治理論，這樣反而容易引起學生的抵觸和逆反心理。教師應充分利用野外實踐教學的特點，營造輕松愉悅的教學氛圍，充分挖掘野外地質實習中蘊含的思政元素，“潤物細無聲”地把

思政元素與野外實習內容融合在一起，潛移默化地對學生進行價值引導和精神引領[6-7]。

（二）數字化教學增強學生科技創新意識

普通地質實習利用無人機傾斜攝影等現代信息技術建立了數字化教學平臺，讓學生領悟到科學技術發展的重要性，增強了學生的科技創新意識。同時，學生將“普通地質學”課程的理論知識運用到野外地質實習中，在一次次運用理論知識分析、解決地質問題的過程中，感受到了理論知識與實際認知之間的差別和聯系，培養了腳踏實地、嚴謹求實的科學態度。

（三）激發學生的愛國情懷

讀萬卷書不如行萬里路。普通地質實習帶領學生領略祖國的大好河山，既有千姿百態的雅丹地貌，又有純凈夢幻的鹽湖美景，還有大氣磅礴，猶如一條條巨龍的龍脊谷……讓學生真切地感受到祖國的錦繡河山和美麗的自然風光，激發學生對祖國山河的熱愛之情。在黑油山—石油溝油苗構造向學生講述李四光、黃汲清、謝家榮等我國老一輩地質學家，面臨國家極度缺乏石油的局面，不畏艱難，多次野外地質調查，終于發現了大慶油田，推翻西方國家“陸相無油”概論，摘掉中國“貧油國”帽子的故事，激發學生的愛國主義情懷。

（四）增強學生對地質專業的熱愛

在黑油山實習點，教師向學生講授克拉瑪依石油人如何鏖戰沙漠戈壁，不懼黃土雄風，艱難拼搏，終于在“沒有草、沒有水，連鳥兒也不飛”的戈壁灘上建成一座富足、美麗、文明的石油城的故事，以此弘揚石油人“安下心、扎下根、不出油、不死心”的堅韌石油精神和澎湃斗志。學生深刻體會到石油能源對一個國家、一座城市發展的重要性，提高對地質專業的認可度和專業自豪感，激發對石油地質事業的熱愛之情，進而樹立扎根油田，以技報國，為祖國石油事業發展添磚加瓦的決心。

六、建設普通地質實習數字化教學團隊

普通地質實習面向學校地質學類專業開課，每年有200多名學生參加實習。隨著學生擴招，參加普通地質實習的學生也逐年增加，2024年預計有15個班，共400余名學生參加普通地質實習，但目前卻僅有8名帶隊教師。野外實踐教學不同于課堂教學，野外空曠、噪音大；教學點多數在公路旁，帶隊教師需要時刻關注學生的安全；教學點之間距離較遠，學生行走時容易拉開較遠的距離；教學點多數空間狹窄，一次教學容納的學生有限。所以，普通地質實習最好實行小班教學，而目前帶隊教師的數量已經不能滿足實習需求。為了保證普通地質實習的教學水平，教學團隊積極培養地質學專業的年輕教師和實驗教師，擴大實習教師團隊，并保持實習教師團隊的相對穩定性。每年春季組織實習教師集體野外備課，交流、討論各個教學點的教學內容、教學方法，新老教師互教互學。同時，組織實習教師學習數字化教學平臺的應用和維護技能，不斷豐富數字化教學內容，完善數字化教學手段，提高普通地質實習的教學效果。

七、結束語

普通地質實習是資源勘查工程、勘查技術與工程及石油工程等專業的第一次野外實習，也是石油工程專業唯一的一次野外實習，對于培養學生的地質興趣、提高學生對野外地質現象的觀察和分析能力、增強學生對石油工業的熱愛之情具有重要的意義。普通地質實習積極引入現代信息技術，建設數字化教學平臺，提高學生學習興趣及主動分析和解決地質問題的能力；充分挖掘思政元素，培養學生的專業情感，厚植家國情懷；積極開辟教學剖面，豐富實習內容并擴大教師團隊，保持教師隊伍的穩定性，不斷提高普通地質實習教學水平，取得了理想的教學效果。

參考文獻：

[1] 許寶田，張勇，王博，等.地質工程專業普通地質認識

實習教學的思考[J].高校地質學報， 2022，28（3）：

382-386.

[2] 李曉敏，肖愛芳，彭向東，等.地質學知識點“微化”初

嘗試：以普通地質學及地質認識實習課程為例[J].

大學教育，2019（5）：57-59.

[3] 后愛強，楊永佳，周自剛.數字化背景下的“光電子技

術及器件”課程教學改革探索：文獻案例同伴教學

法[J].黑龍江教育（理論與實踐）， 2024，78（2）：61-64.

[4] 趙志明.提高《普通地質學》野外實習質量的方法探

討：以地質工程專業峨眉野外地質實習為例[J/OL].

教育現代化，2016，3（34）：155-156，163[2024-03-01].

https：//xueshu.baidu.com/usercenter/paper/show？pap

erid=e0c987961cbaf9da1815671929b05cd6&site=xuesh

u_se.

[5] 錢建平，胡云滬，龐保成，等.加強普通地質實習基地

建設 切實提高實習教學質量[J].中山大學學報論

叢，2005（2）：349-351.

[6] 李甘雨，張菊馨，劉翠娥，等.“大思政”格局下“普通

地質學”課程思政改革探索研究：以河北地質大學

為例[J].河北地質大學學報，2021，44（2）：94-97.

[7] 張鑫，張樹明，朱志軍，等.“普通地質學”課程思政建

設的探索與實踐[J].東華理工大學學報（社會科學

版），2023，42（1）：88-91，96.

■ 編輯∕王力

收稿日期：2023-12-11 修回日期：2024-03-21

作者簡介：王玲，女，副研究員，博士，研究方向為沉積學與儲層地質學；孫廷彬，男，副教授，博士，研究方向為油氣田開發地質、地震地質；祁利祺，男，副教授，博士，研究方向為儲層沉積學。

基金項目：中國石油大學（北京）克拉瑪依校區本科教育教學研究和改革項目“現代信息技術與地質學科深度融合的普通地質實習數字化教學探索”（JG2022006）