基于數(shù)字露頭的油氣地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)方法

摘 "要：普通高校實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中普遍面臨著教學(xué)資源不足的考驗(yàn)，尤其是油氣地質(zhì)實(shí)習(xí)領(lǐng)域。由于教學(xué)經(jīng)費(fèi)與學(xué)時(shí)的限制，傳統(tǒng)地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)質(zhì)量往往難以得到保障和提高，虛擬仿真輔助教學(xué)是這一問(wèn)題的有效解決途徑。然而，地質(zhì)實(shí)習(xí)對(duì)虛擬仿真系統(tǒng)的性能與精度提出新的要求，這需要更加精細(xì)的技術(shù)支持與方法創(chuàng)新。通過(guò)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)數(shù)字露頭技術(shù)多年的研究，在深入分析野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的特點(diǎn)與教學(xué)質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，提出一套基于數(shù)字露頭的地質(zhì)實(shí)習(xí)輔助教學(xué)方法；以長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)為案例，依托數(shù)字油田虛擬實(shí)驗(yàn)室，建立地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)；將數(shù)字露頭技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生提供新的學(xué)習(xí)方法，激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，有效提高地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，助推專業(yè)雙一流建設(shè)。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；數(shù)字露頭；地質(zhì)實(shí)習(xí)；教學(xué)質(zhì)量；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號(hào)：2096-000X（2025）10-0123-04

Abstract： In the process of practical teaching， ordinary colleges and universities are generally faced with the test of insufficient teaching resources， especially in the field of oil and gas geology. Due to the limitation of teaching funds and hours， it is often difficult to ensure and improve the teaching quality of traditional geological practice， and virtual simulation-assisted teaching is an effective way to solve this problem. However， geological practice puts forward new requirements for the performance and accuracy of virtual simulation systems， which requires more sophisticated technical support and method innovation. Based on the research team's years of research on digital outcrop technology， based on the in-depth analysis of the characteristics of field geological practice and the influencing factors of teaching quality， a set of auxiliary teaching methods for geological practice based on digital outcrop was proposed. Taking the geology practice teaching of the School of Earth Sciences of Yangtze University as an example， relying on the digital oilfield virtual laboratory， a virtual simulation teaching platform for geological practice was established. The application of digital outcropping technology to the teaching of geological practice provides students with new learning methods， stimulates their enthusiasm for learning， effectively improves the quality of geological practice teaching， and promotes the construction of double first-class majors.

Keywords： virtual reality; digital outcrop; geological practice; teaching quality; teaching method

野外地質(zhì)實(shí)踐是培養(yǎng)石油地質(zhì)類人才的重要途徑，但野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)面臨著多重挑戰(zhàn)，如學(xué)生在野外地質(zhì)實(shí)踐時(shí)的經(jīng)歷是“一次性”的，事后很難身臨其境回顧所學(xué)知識(shí)；或受許多地質(zhì)風(fēng)貌的地形、環(huán)境、位置影響，學(xué)生不能近距離觀察學(xué)習(xí)；或受限于教學(xué)時(shí)間、資金預(yù)算，不能讓學(xué)生充分學(xué)習(xí)等。而在各種數(shù)字化技術(shù)飛速發(fā)展的今天，如何將虛擬仿真等技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)類實(shí)踐教學(xué)，提升地質(zhì)教學(xué)水平，是地質(zhì)類教學(xué)所面臨的問(wèn)題。

虛擬仿真（VR）技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于文化、娛樂(lè)、工業(yè)制造與教育教學(xué)各個(gè)領(lǐng)域[1]。在擴(kuò)充教學(xué)資源、提高教學(xué)質(zhì)量的需求驅(qū)動(dòng)下，虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用得到快速發(fā)展[2-6]。國(guó)內(nèi)各大高校紛紛申報(bào)組建國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)中心，成都理工大學(xué)就針對(duì)礦產(chǎn)勘探相關(guān)專業(yè)，建設(shè)有“三維數(shù)字化礦產(chǎn)勘查虛擬仿真系統(tǒng)”，服務(wù)于學(xué)生的礦山實(shí)習(xí)教學(xué)[7]。

數(shù)字露頭借助“天-空-地”不同尺度的數(shù)據(jù)采集與建模技術(shù)建立，是地質(zhì)露頭的數(shù)字化和定量化載體[8]。衛(wèi)星遙感（天）精度為米級(jí)，一般用于大范圍區(qū)域地質(zhì)露頭數(shù)據(jù)的采集與建模；無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量（空）精度為分米～厘米級(jí)，一般用于中等范圍區(qū)域地質(zhì)露頭數(shù)據(jù)的采集與建模；地面激光雷達(dá)（地）精度可達(dá)毫米級(jí)，一般用于單個(gè)露頭點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集與建模。長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教科研團(tuán)隊(duì)基于科研項(xiàng)目，積累了大量的數(shù)字露頭模型與資料，借助VR技術(shù)的支持，將其應(yīng)用于地質(zhì)類實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，有效提升了教學(xué)質(zhì)量。

但在地質(zhì)實(shí)習(xí)過(guò)程，不僅需要近距離觀察巖層的顏色、巖石結(jié)構(gòu)、化石和沉積構(gòu)造等微觀的地質(zhì)特征，還需要從宏觀角度觀察地層接觸關(guān)系、構(gòu)造特征與沉積相帶發(fā)育等，在精度與性能方面，對(duì)虛擬仿真技術(shù)也提出了新的要求與挑戰(zhàn)。筆者所在研究團(tuán)隊(duì)多年來(lái)致力于高精度數(shù)字露頭技術(shù)的研究，并依托長(zhǎng)江大學(xué)中央地方共建空間信息工程中心的數(shù)字油田虛擬實(shí)驗(yàn)室，開展地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真教學(xué)方法的研究。

一 "野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量影響因素分析

野外地質(zhì)實(shí)習(xí)是油氣地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，一直受到專業(yè)教師與教學(xué)管理者的高度重視，如何提高地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)質(zhì)量，也是教學(xué)工作者研究的重難點(diǎn)。野外地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)效果，受多方面因素的影響，總的來(lái)說(shuō)，包含以下幾個(gè)方面。

一是，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容與課時(shí)設(shè)置。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)課時(shí)越充裕，教學(xué)效果越好，但受限于教學(xué)計(jì)劃與培養(yǎng)方案，能設(shè)置的野外地質(zhì)實(shí)習(xí)課時(shí)有限。如何在有限的課時(shí)內(nèi)，安排更為豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生掌握更多的地質(zhì)知識(shí)，一直是地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)工作追求的方向。能否找到一個(gè)途徑，在較短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生對(duì)全國(guó)乃至全世界典型地質(zhì)現(xiàn)象有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)了解，再針對(duì)選取的地質(zhì)實(shí)習(xí)區(qū)域重點(diǎn)研究學(xué)習(xí)？

二是，實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)限制。高校投入到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的經(jīng)費(fèi)有一定限度，尤其是普通高校，實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)緊張的問(wèn)題往往更為突出。但地質(zhì)實(shí)習(xí)既是一個(gè)知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，也是經(jīng)驗(yàn)的積累過(guò)程。是否能找到一個(gè)方案，有效克服實(shí)踐教學(xué)經(jīng)費(fèi)的限制瓶頸，盡可能多地為學(xué)生提供不同區(qū)域不同地質(zhì)特征的露頭觀察學(xué)習(xí)？

三是，授課的方式、方法。除了教師自身的教學(xué)研究與思考，教學(xué)質(zhì)量的提高，也需要借助新的教學(xué)手段與方法。在地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)環(huán)節(jié)過(guò)程中，是否有比較好的新技術(shù)與教學(xué)方法值得引入？

四是，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣與能力。有句俗語(yǔ)“只有教不好的老師，沒(méi)有學(xué)不好的學(xué)生”，反映出學(xué)生的潛力是可以挖掘的，需要我們采用合適的方式方法加以引導(dǎo)。傳統(tǒng)的地質(zhì)實(shí)習(xí)過(guò)程，需要到野外，而且經(jīng)常安排在暑假假期，學(xué)生們需要冒著酷暑頂著太陽(yáng)在野外實(shí)習(xí)，條件相對(duì)艱苦，一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。能否找到一個(gè)全新的地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)室外相結(jié)合，找到一個(gè)新的教學(xué)方法，使得學(xué)生樂(lè)在其中？

二 "數(shù)字露頭技術(shù)特色

傳統(tǒng)野外地質(zhì)實(shí)習(xí)存在以下缺點(diǎn)與局限。

第一，勞動(dòng)強(qiáng)度大，條件艱苦。野外地質(zhì)實(shí)習(xí)通常安排在暑假期間，學(xué)生需要在高溫酷暑的環(huán)境下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的戶外活動(dòng)。這不僅增加了學(xué)生的體力負(fù)擔(dān)，還可能導(dǎo)致中暑、曬傷等健康問(wèn)題，嚴(yán)重影響了實(shí)習(xí)的效果和學(xué)生的身心健康。

第二，可觀察范圍局限。由于地理和環(huán)境的限制，部分重要的地質(zhì)現(xiàn)象只能遠(yuǎn)距離觀察，無(wú)法近距離進(jìn)行詳細(xì)研究。這種局限性使得學(xué)生難以全面了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，影響了學(xué)習(xí)的深度和廣度。

第三，宏觀性差。在野外實(shí)習(xí)中，學(xué)生的觀察范圍往往局限于特定的點(diǎn)和線，受到視野和道路條件的限制，很難進(jìn)行全面的宏觀描述和定量測(cè)量。這種點(diǎn)、線式的觀察方式難以反映地質(zhì)現(xiàn)象的整體性和復(fù)雜性，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的理解不夠全面和準(zhǔn)確。

第四，存在安全隱患。部分露頭位置由于特殊的地貌地質(zhì)條件和道路狀況，存在一定的危險(xiǎn)性。例如，陡峭的山坡、不穩(wěn)定巖層、狹窄的道路等都可能對(duì)學(xué)生的安全構(gòu)成威脅。因此，這些地點(diǎn)不適合開展大規(guī)模的教學(xué)活動(dòng)，限制了實(shí)習(xí)的范圍和深度。

隨著攝影測(cè)量技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字露頭成為新興的研究領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外部分學(xué)者開展了基于激光雷達(dá)、高分辨攝影測(cè)量建立數(shù)字露頭的方法。也有學(xué)者運(yùn)用數(shù)字露頭開展地質(zhì)特征觀察與研究[9-10]。數(shù)字露頭技術(shù)能克服傳統(tǒng)地質(zhì)實(shí)習(xí)的局限，具有以下優(yōu)勢(shì)。

第一，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。傳統(tǒng)的地質(zhì)實(shí)習(xí)通常需要學(xué)生在野外進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的體力活動(dòng)，如徒步、攀爬等，對(duì)學(xué)生體能要求較高。而基于數(shù)字露頭技術(shù)，學(xué)生可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)，降低體力消耗，使學(xué)生更專注于學(xué)習(xí)與研究。

第二，宏觀特征刻畫準(zhǔn)確。數(shù)字露頭技術(shù)能對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度的三維建模，學(xué)生可在虛擬平臺(tái)上對(duì)數(shù)字露頭進(jìn)行隨意縮放，分別從宏觀和局部特征觀察研究地質(zhì)特征。這種靈活的觀察方式不僅能提高教學(xué)的直觀性與全面性，還能幫助學(xué)生更好地理解地質(zhì)現(xiàn)象的整體性與復(fù)雜性。

第三，定量化刻畫方便。借助軟件平臺(tái)提供的專業(yè)工具，學(xué)生可以方便地進(jìn)行產(chǎn)狀的測(cè)量、面積的量算、形狀的刻畫等。這種定量化的方法不僅提高了數(shù)據(jù)的精確度，也為后續(xù)的研究與分析提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

第四，保障特殊地質(zhì)條件下的地質(zhì)實(shí)習(xí)過(guò)程中學(xué)生人身安全。在某些特殊地質(zhì)條件下，如陡峭的山崖、復(fù)雜的地形或存在潛在危險(xiǎn)的區(qū)域，傳統(tǒng)地質(zhì)實(shí)習(xí)可能面臨較大的安全隱患。而數(shù)字露頭技術(shù)可以在虛擬環(huán)境中模擬這些危險(xiǎn)場(chǎng)景，學(xué)生無(wú)需親臨現(xiàn)場(chǎng)即可進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，從而有效保障了學(xué)生的人身安全。

因此，基于數(shù)字露頭技術(shù)的地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真教學(xué)方法，不僅是提升教學(xué)質(zhì)量的有效解決方法，還能為學(xué)生提供更加便捷、安全、全面的信息平臺(tái)。

三 "基于數(shù)字露頭技術(shù)的地質(zhì)實(shí)習(xí)方法

將數(shù)字露頭技術(shù)融入傳統(tǒng)的地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)中，開創(chuàng)了“野外+室內(nèi)”相結(jié)合的地質(zhì)實(shí)習(xí)新模式。

室內(nèi)預(yù)習(xí)與野外實(shí)習(xí)相結(jié)合：以傳統(tǒng)的野外地質(zhì)觀察實(shí)習(xí)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的數(shù)字露頭技術(shù)，在學(xué)生正式進(jìn)入野外實(shí)習(xí)前，增設(shè)一個(gè)室內(nèi)“預(yù)習(xí)”階段。通過(guò)高清圖像和三維模型等手段，生動(dòng)、直觀地展現(xiàn)即將在野外遇到的各種地質(zhì)現(xiàn)象，幫助學(xué)生提前熟悉并明確重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。

問(wèn)題導(dǎo)向的野外實(shí)習(xí)：鼓勵(lì)學(xué)生帶著在室內(nèi)預(yù)習(xí)階段產(chǎn)生的疑問(wèn)參與實(shí)地考察。實(shí)習(xí)過(guò)程中，指導(dǎo)教師會(huì)緊密結(jié)合前期室內(nèi)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，采用“驗(yàn)證式”教學(xué)法，即在現(xiàn)場(chǎng)直接驗(yàn)證理論知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察和實(shí)踐來(lái)解答疑問(wèn)，加深理解和記憶。

深化學(xué)習(xí)與回顧：完成野外實(shí)習(xí)返回教室后，學(xué)生有機(jī)會(huì)從微觀細(xì)節(jié)到宏觀整體，對(duì)所見所聞的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行深入分析和多次復(fù)習(xí)。這一過(guò)程不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)野外實(shí)習(xí)“一次性”體驗(yàn)的不足，還有助于鞏固學(xué)習(xí)成果，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和科研素養(yǎng)。

擴(kuò)展學(xué)習(xí)資源：依托于構(gòu)建的全國(guó)各區(qū)域典型數(shù)字露頭模型數(shù)據(jù)庫(kù)，為學(xué)生提供了豐富的額外學(xué)習(xí)材料。這些資源不僅能夠拓寬學(xué)生的視野，增加專業(yè)知識(shí)的廣度和深度，同時(shí)也顯著提高了地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)質(zhì)量和效果。

通過(guò)上述措施，新的“野外+室內(nèi)”地質(zhì)實(shí)習(xí)模式不僅增強(qiáng)了教學(xué)互動(dòng)性和實(shí)效性，也為培養(yǎng)高素質(zhì)地質(zhì)專業(yè)人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四 "基于數(shù)字露頭技術(shù)的油氣地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)

（一） "露頭數(shù)據(jù)采集

針對(duì)通山地質(zhì)實(shí)習(xí)的內(nèi)容和目的，選取包含典型地質(zhì)現(xiàn)象的野外露頭，主要包括構(gòu)造、沉積、儲(chǔ)層、烴源巖和火山巖等地質(zhì)露頭。這些露頭的選擇旨在全面覆蓋地質(zhì)學(xué)中的主要研究對(duì)象，為學(xué)生提供豐富多樣的學(xué)習(xí)素材。為了確保數(shù)據(jù)的高精度和全面性，運(yùn)用三維激光掃描儀（REGISTER 360）、賓得高清相機(jī)（賓得645D）、全站儀（TS02Power-5）等專業(yè)設(shè)備，開展了地質(zhì)露頭的數(shù)據(jù)采集工作。這些數(shù)據(jù)不僅為地質(zhì)實(shí)習(xí)提供了豐富的教學(xué)資源，還為教師提供了更多的教學(xué)手段和方法，使得地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容更加豐富和多樣化。

（二） "模型建立

為了全面提升通山地質(zhì)實(shí)習(xí)的教學(xué)質(zhì)量和科研水平，收集通山縣地質(zhì)實(shí)習(xí)區(qū)域數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)體與高清遙感影像數(shù)據(jù)，運(yùn)用GIS技術(shù)構(gòu)建地理三維場(chǎng)景，在此基礎(chǔ)上，基于采集的地質(zhì)露頭海量數(shù)據(jù)，建立通山地質(zhì)實(shí)習(xí)基地?cái)?shù)字露頭庫(kù)。整個(gè)建模過(guò)程如下：首先基于全站儀精確的空間定位數(shù)據(jù)，使用RISCAN軟件對(duì)三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行空間定位與拼接，形成完整的三維點(diǎn)云模型。之后運(yùn)用Geomagic軟件對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，去除不必要的噪聲點(diǎn)，保留關(guān)鍵的地質(zhì)特征。基于處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，建立地質(zhì)露頭的三維骨架模型。最后運(yùn)用貼圖大師軟件，給地質(zhì)露頭三維骨架模型貼上高清紋理，賦予模型真實(shí)的紋理和顏色，使得數(shù)字露頭模型具有高精度的幾何形態(tài)與逼真的視覺效果。通過(guò)上述步驟，最終完成了通山地質(zhì)實(shí)習(xí)基地的數(shù)字露頭三維模型的建立。

（三） "教學(xué)軟件研發(fā)

針對(duì)地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)需求，研發(fā)了三維可視化教學(xué)軟件，結(jié)合長(zhǎng)江大學(xué)中央地方共建空間信息工程中心的數(shù)字油田虛擬實(shí)驗(yàn)室軟硬件平臺(tái)，構(gòu)建了地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)。

平臺(tái)設(shè)置了野外地質(zhì)實(shí)習(xí)路線及多個(gè)途徑點(diǎn)，大視野能觀察地質(zhì)風(fēng)貌，拉近視野則觀察各種高精度巖石模型，且每個(gè)巖石與其巖性、構(gòu)造、地質(zhì)事件等詳細(xì)信息相關(guān)聯(lián)，巖石知識(shí)具有高度完整性，幫助學(xué)生快速建立知識(shí)體系，而非單一化、碎片化學(xué)習(xí)。

平臺(tái)構(gòu)建了長(zhǎng)江大學(xué)的地質(zhì)文化長(zhǎng)廊的三維模型，集納了中國(guó)南北方豐富多樣的地層標(biāo)本。該長(zhǎng)廊不僅展示了各種高精度巖石樣本，還通過(guò)數(shù)字化技術(shù)，為每一種巖石與其在全國(guó)各地分布的多種地貌特征建立了詳盡的索引關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了從單一巖石到多元地貌學(xué)習(xí)的跨越。學(xué)生們不僅能夠深入學(xué)習(xí)每種巖石的詳細(xì)知識(shí)，還可以將其置于全國(guó)范圍內(nèi)多樣化的地貌環(huán)境中進(jìn)行研究。這種學(xué)習(xí)方式有助于學(xué)生更全面地理解巖石的形成背景及其在不同地理?xiàng)l件下的表現(xiàn)，學(xué)生也可以更加直觀地掌握巖石與地貌之間的聯(lián)系，提高他們的綜合分析能力。這一創(chuàng)新舉措極大地豐富了地質(zhì)學(xué)的教學(xué)資源，為學(xué)生提供了一個(gè)直觀、全面的學(xué)習(xí)平臺(tái)，從而加深學(xué)生對(duì)地質(zhì)學(xué)原理的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，有效助力了油氣地質(zhì)類教育教學(xué)水平。

（四） "虛擬仿真教學(xué)實(shí)踐

為了提升長(zhǎng)江大學(xué)地質(zhì)學(xué)專業(yè)學(xué)生的野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，我們充分利用地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，采取了一系列創(chuàng)新的教學(xué)措施：在野外地質(zhì)實(shí)習(xí)之前設(shè)置4學(xué)時(shí)室內(nèi)虛擬仿真教學(xué)，室內(nèi)熟悉野外地質(zhì)露頭地質(zhì)特征，明確野外地質(zhì)實(shí)習(xí)內(nèi)容和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。這種預(yù)習(xí)方式不僅提高了學(xué)生的認(rèn)知水平，還為野外實(shí)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；利用室內(nèi)虛擬仿真教學(xué)，學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)入野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師針對(duì)帶著“問(wèn)題”的學(xué)生，開展驗(yàn)證式教學(xué)，講解相關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象與知識(shí)點(diǎn)。這種問(wèn)題導(dǎo)向的教學(xué)方法不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還提高了他們的主動(dòng)探究能力，使他們?cè)趯?shí)際操作中更加有針對(duì)性和目的性；配備專業(yè)機(jī)房，搭建了40臺(tái)計(jì)算機(jī)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，安裝了數(shù)字露頭三維可視化軟件和全國(guó)各地區(qū)典型數(shù)字露頭模型庫(kù)，這些資源為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)材料和工具，使他們能夠在野外實(shí)習(xí)后進(jìn)行反復(fù)復(fù)習(xí)和擴(kuò)展學(xué)習(xí)，加深對(duì)地質(zhì)知識(shí)的理解和掌握。

通過(guò)對(duì)學(xué)生調(diào)查問(wèn)卷和考試考查成績(jī)的分析，學(xué)生普遍歡迎這種新的學(xué)習(xí)模式，這種現(xiàn)代化的學(xué)習(xí)方式使學(xué)生們對(duì)地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，并且有效提高了教學(xué)效果與質(zhì)量。實(shí)踐表明，數(shù)字露頭技術(shù)在地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真教學(xué)中發(fā)揮了重要作用，能夠很好地滿足教學(xué)需求，有效提升了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合素質(zhì)。這種創(chuàng)新的教學(xué)模式不僅為地質(zhì)學(xué)專業(yè)的教學(xué)改革提供了新的思路，也為其他相關(guān)專業(yè)的教學(xué)提供了有益的借鑒。

1）室內(nèi)虛擬仿真教學(xué)環(huán)節(jié)：基于長(zhǎng)江三峽地質(zhì)長(zhǎng)廊數(shù)字模型，運(yùn)用虛擬仿真教學(xué)手段，講解野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程將涉及的各類巖石類型與特征。可以展示鏡下薄片礦物組份、結(jié)構(gòu)特征、孔縫發(fā)育等微觀尺度特征；也可以通過(guò)地質(zhì)長(zhǎng)廊數(shù)字模型上的巖石標(biāo)本展示巖面結(jié)構(gòu)、粒度、顏色等中等尺度特征；還可以鏈接跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的野外露頭三維模型展示不同巖性地層厚度、沉積構(gòu)造的宏觀發(fā)育特征。

2）野外實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)：基于室內(nèi)虛擬仿真教學(xué)的基本認(rèn)識(shí)和帶有的“問(wèn)題”，指導(dǎo)教師帶領(lǐng)學(xué)生到野外露頭現(xiàn)場(chǎng)，充分運(yùn)用榔頭、鹽酸試劑、放大鏡和羅盤等常用地質(zhì)考察工具，對(duì)室內(nèi)教學(xué)環(huán)節(jié)的認(rèn)識(shí)進(jìn)行觀察驗(yàn)證，針對(duì)問(wèn)題現(xiàn)場(chǎng)探討。

3）受限于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)課時(shí)和經(jīng)費(fèi)，當(dāng)學(xué)生返回學(xué)校總結(jié)野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)所學(xué)的知識(shí)與撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告時(shí)，可能會(huì)有所遺忘，可以通過(guò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行復(fù)習(xí)，或者通過(guò)從數(shù)字露頭庫(kù)中調(diào)取全國(guó)不同地區(qū)類似地質(zhì)特征露頭進(jìn)行擴(kuò)展學(xué)習(xí)。

五 "結(jié)論

1）明確了影響油氣地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，如課程設(shè)置、經(jīng)費(fèi)限制、教學(xué)方法等；分析了數(shù)字露頭技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，如刻畫準(zhǔn)確、勞動(dòng)強(qiáng)度低、安全性高等。

2）提出了基于數(shù)字露頭的虛擬仿真輔助教學(xué)新方法，制定了對(duì)應(yīng)的基于數(shù)字露頭的地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)方案。針對(duì)長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地質(zhì)實(shí)習(xí)需求進(jìn)行實(shí)踐，建立了通山地質(zhì)實(shí)習(xí)基地典型數(shù)字露頭，依托數(shù)字油田虛擬實(shí)驗(yàn)室，搭建了地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源與互動(dòng)體驗(yàn)。

3）針對(duì)相關(guān)專業(yè)班級(jí)，開展了基于數(shù)字露頭的地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)，為學(xué)生提供了新的學(xué)習(xí)方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升了教學(xué)質(zhì)量。

4）借助地質(zhì)實(shí)習(xí)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)野外實(shí)習(xí)過(guò)程的“預(yù)習(xí)”、反復(fù)學(xué)習(xí)、擴(kuò)展學(xué)習(xí)，提升知識(shí)掌握的深度與廣度；老師可以在有限的實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)下，有效提高地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)效果，進(jìn)一步還可開展基于數(shù)字露頭庫(kù)的地質(zhì)研究工作，實(shí)現(xiàn)科研創(chuàng)新。

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