夏昭德，夏明哲，汪幫耀

（長安大學(xué) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710054）

“礦物學(xué)與巖石學(xué)基礎(chǔ)”課程，是地質(zhì)工程、地球物理、測繪工程、環(huán)境工程等地學(xué)相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生掌握礦物巖石的基礎(chǔ)理論和基本知識，掌握肉眼觀察和鑒定常見礦物和巖石的基本技能，掌握礦物巖石的分布、分類、命名、成因及其與礦產(chǎn)和工程等的關(guān)系。因此，學(xué)好這門課程，掌握相關(guān)知識和技能，能為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和野外實踐奠定扎實的基礎(chǔ)。2020年春季新冠疫情期間，線下課堂教學(xué)受限，為了響應(yīng)“停課不停學(xué)”的號召，全國各高校開展線上教學(xué)。在這種背景下，我校依托互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，開展線上線下混合式教學(xué)，提出“礦物學(xué)與巖石學(xué)基礎(chǔ)”課程線上教學(xué)與線下課堂融合的教學(xué)模式改革，提高了教育教學(xué)質(zhì)量。

一、線上—線下混合式教學(xué)改革需求分析

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，是提高我國工程教育質(zhì)量的重要舉措，其核心理念是以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向和持續(xù)改進。而傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式以教師講授為主體，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和自主學(xué)習(xí)能力，影響學(xué)生探究能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而且教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式也無法滿足不同層次學(xué)生的個性化培養(yǎng)需求。近年來，在線教育課程蓬勃發(fā)展，為學(xué)習(xí)者提供了免費的優(yōu)質(zhì)教育資源，突破了教學(xué)時空的限制，學(xué)生可以利用碎片化的時間，在電子設(shè)備終端自主學(xué)習(xí)，師生可憑借QQ、微信等軟件實時在線交流，教師可通過教學(xué)平臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)進行全過程監(jiān)管。但操作性強的實踐教學(xué)只能提供示范性教學(xué)視頻，局限性仍較大；另外，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)缺乏傳統(tǒng)課堂師生之間面對面的情感交流，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的情感參與缺乏載體，無法體會到教師在傳統(tǒng)課堂中給學(xué)生帶來的超越知識的那一部分內(nèi)容，如意志力、價值觀等。

線上—線下混合式教學(xué)模式，可以將線上資源與線下資源相結(jié)合，課上育人與課下育人相結(jié)合，以學(xué)生的發(fā)展為中心，可以充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，把知識傳授、能力培養(yǎng)的育人功能落到實處，實現(xiàn)課程教學(xué)的全過程育人。因此，開展高校課程教育教學(xué)改革，將線上教學(xué)和傳統(tǒng)課堂進行有機融合，是高等學(xué)校課程教學(xué)改革的必然之路。

二、“礦物學(xué)與巖石學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)模式改革

（一）設(shè)計思路

要求學(xué)生從光學(xué)、力學(xué)與化學(xué)原理出發(fā)，將基礎(chǔ)學(xué)科原理與礦物的結(jié)構(gòu)有機結(jié)合起來學(xué)習(xí)，運用上節(jié)課所學(xué)的結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)充分理解并初步掌握礦物的化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)，既鞏固了結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)又融會貫通了新學(xué)習(xí)的知識點，達到溫故而知新的效果。在礦物學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，結(jié)合河流、湖泊、火山等常見自然現(xiàn)象，講解三大巖類，從而使本課程達到以下目標：（1）知識目標：掌握礦物和巖石的基本特征；（2）技能目標：培養(yǎng)學(xué)生鑒別常見造巖礦物和巖石的能力；（3）素質(zhì)目標：通過學(xué)習(xí)礦物和巖石所具有的科學(xué)和人文意義，激發(fā)學(xué)生對地質(zhì)學(xué)的好奇心，進而對所學(xué)專業(yè)充滿興趣。

（二）教學(xué)方法與策略

1.合理組織教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)取舍，重視理論基礎(chǔ)規(guī)律。我校礦物學(xué)與巖石學(xué)基礎(chǔ)課程的總學(xué)時為48學(xué)時（3學(xué)分），其中理論課時26學(xué)時，實驗課時22學(xué)時。相對本門課程豐富的教學(xué)內(nèi)容，這些課時是非常少的。因此，有必要在教學(xué)過程中，對該課程體系和結(jié)構(gòu)進行調(diào)整。因此我們對比較抽象的結(jié)晶學(xué)內(nèi)容做了大幅度的刪減。結(jié)晶學(xué)部分主要介紹幾何結(jié)晶學(xué)的基本內(nèi)容，而對晶體的生長理論等內(nèi)容不做具體要求，感興趣的學(xué)生可以自學(xué)。礦物學(xué)部分主要介紹礦物的總論，對于各論部分先重點介紹各大類礦物的基本特征，然后分別以少數(shù)常見礦物為例，詳細介紹每一大類礦物中常見礦物的化學(xué)組成、物理性質(zhì)、成因產(chǎn)狀及工業(yè)用途等，并讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)礦物的基本方法和思路。巖石學(xué)部分則實行總論和各論并重，但將重點放在巖漿巖和沉積巖上，對變質(zhì)巖只做簡單介紹。同時講授過程中，注意礦物巖石在地球物理、地質(zhì)工程等方向的實際應(yīng)用情況，如開展磁法勘探工作的地球物理前提條件是地殼中不同巖石的磁法差異，而巖石的磁性強弱和密度大小與礦物組成有直接關(guān)系，學(xué)習(xí)完礦物的物理性質(zhì)后，讓學(xué)生熟知鐵磁性、順磁性和抗磁性礦物等，以及某些特殊礦物如磁黃鐵礦由于晶格的差異，磁性可能不同，這有利于對磁異常作出正確的地質(zhì)解釋。

2.豐富教學(xué)手段，重視學(xué)生學(xué)習(xí)體驗。利用好網(wǎng)上平臺資源，把握好課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)（見圖1），讓學(xué)生切實地參與進來。課前預(yù)習(xí)是課程學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，小學(xué)至高中階段的學(xué)生很注重，但大學(xué)階段一部分學(xué)生以前不太注重；通過課前預(yù)習(xí)，可以讓學(xué)生知曉即將要學(xué)的知識點以及難點；課堂上，教師可以根據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況或網(wǎng)上平臺學(xué)習(xí)情況，針對性地提出一些問題，根據(jù)學(xué)生的反饋情況，教師再將知識點及重難點講述清楚；有時讓學(xué)生以小組為單位先講解所學(xué)的內(nèi)容，然后老師再評析；另外團隊以科研為依托，專門配了一套比較典型的礦物巖石標本，在講授相關(guān)課程內(nèi)容時，就拿出對應(yīng)的礦物或巖石標本讓學(xué)生觀察和描述，特別是精美奇特的標本大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，用PPT多媒體課件輔以精美的圖片和視頻，時刻吸引學(xué)生們的注意力。課后，向?qū)W生提出相關(guān)的問題，留到下節(jié)課上課時討論。

圖1 礦物學(xué)與巖石學(xué)基礎(chǔ)課程混合式教學(xué)模式

3.加強課程思政建設(shè)，強調(diào)學(xué)習(xí)重要性。人類的生存和發(fā)展，離不開地球上的礦產(chǎn)資源，而巖石與礦物則是這些礦產(chǎn)資源的載體，研究和探索巖石、礦物，對于人類發(fā)展具有重要意義?！笆濉眹铱萍紕?chuàng)新規(guī)劃中，提到要圍繞“深海、深地、深空、深藍”，發(fā)展保障國家安全和戰(zhàn)略利益的技術(shù)體系，而這“四深”戰(zhàn)略都與巖石、礦物息息相關(guān)。礦物學(xué)與巖石學(xué)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，是對國家戰(zhàn)略發(fā)展的強烈支持，也是為實現(xiàn)“偉大復(fù)興中國夢”采取的重要實際行動。例如，在巖漿巖講述中，介紹新中國成立后巖漿巖礦床領(lǐng)域的找礦突破和巨大成就，讓學(xué)生認識到巖漿巖學(xué)習(xí)的重要性，在此過程中重點介紹我校湯中立院士及其團隊，在金川鎳礦發(fā)現(xiàn)過程中的重要作用及其“小巖體成大礦”等理論的創(chuàng)立與發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生對本校、本專業(yè)、本課程的熱愛。此外，通過介紹我國目前很多戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源居高不下的對外依存度，進一步展現(xiàn)現(xiàn)今我國礦產(chǎn)勘查的重要性、必要性、緊迫性，激發(fā)學(xué)生投身礦產(chǎn)勘查相關(guān)事業(yè)、為國家發(fā)展貢獻自己力量的熱情。通過上述講述，培養(yǎng)學(xué)生愛國、愛黨的堅定信念和愛校、愛專業(yè)的情懷。強調(diào)該課程學(xué)習(xí)在個人專業(yè)知識儲備以及服務(wù)地方、服務(wù)社會中的重要性，讓學(xué)生從思想上重視該課程的學(xué)習(xí)與實踐，點燃他們學(xué)習(xí)該課程的熱情，陶冶學(xué)生的地學(xué)文化情操，堅定為祖國地質(zhì)事業(yè)作貢獻的決心與信心，為社會主義地質(zhì)事業(yè)培養(yǎng)接班人。

（三）組織實施

在線平臺自學(xué)+問題式互動教學(xué)+現(xiàn)場展示礦物標本+小組專題研討講課+實習(xí)實驗驗證。借助智慧樹網(wǎng)等大型網(wǎng)絡(luò)平臺和地質(zhì)學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心——數(shù)字化地質(zhì)標本庫等，讓學(xué)生觀看相關(guān)課程視頻和典型礦物巖石圖片；利用本校在線平臺，讓學(xué)生簽到打卡、觀看直播或回看重難點講解等，課中課后的問題通過在線平臺反饋，其他學(xué)生均可留言，教師及時解答。實習(xí)課以小組為單位進行礦物巖石標本鑒定、講解與問題討論，鍛煉和提高學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力、認識能力、講解能力、思維能力和探究能力。

此前對礦物巖石課程一般高校都采用考試成績占70%，平時成績占30%的成績計算方式。本課程考核方式做了調(diào)整，最終課程成績包括筆試成績、實習(xí)成績和平時成績（在線學(xué)習(xí)及課后作業(yè)完成情況），占比分別為50%、30%、20%。突出了平時學(xué)習(xí)和實習(xí)成績的比重，能更好地體現(xiàn)學(xué)生自學(xué)能力以及對礦物巖石標本進行觀測、鑒定和描述的能力，避免了學(xué)生不重視實驗、機械學(xué)習(xí)課本知識的毛病。而期末考試試卷內(nèi)容圍繞課程教學(xué)大綱，以名詞解釋、選擇、填空、判斷、簡答和綜合等形式出現(xiàn)，在內(nèi)容全面覆蓋的同時，突出重點和難點，難易程度適中，滿足畢業(yè)要求達成度指標，考核學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解、掌握和運用能力。

（四）混合教學(xué)實施效果

通過調(diào)查問卷以及在線平臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)，學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的時間是原來的2～3倍，絕大部分學(xué)生學(xué)習(xí)更為主動，回答問題和提出問題的次數(shù)比往常多出30%。期末成績?nèi)种耐瑢W(xué)在80分以上，高出以往20%。通過實習(xí)驗證和大數(shù)據(jù)平臺的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本能區(qū)別和鑒定礦物和巖石，達到了教學(xué)目標。

在教學(xué)過程中，某小組同學(xué)認識到了巖石礦物鑒定是地質(zhì)分析的重要基礎(chǔ)，傳統(tǒng)做法是在顯微鏡下通過肉眼人工鑒定。如果能對其實現(xiàn)智能化識別，必將大幅度減少分析者的勞動強度，增加結(jié)果的客觀性。特別是，在大數(shù)據(jù)時代和智能地質(zhì)學(xué)高度，它更是必然的選擇。他們利用大數(shù)據(jù)平臺，通過對所提供的巖石/礦物照片進行大數(shù)據(jù)智能挖掘，并根據(jù)前人資料，綜合考慮巖石/礦物分類準確性、可靠性等方面，迅速準確地對巖石進行鑒別，提供鑒定報告（包括礦物成分，礦物描述，結(jié)構(gòu)構(gòu)造，綜合定名等內(nèi)容），初步研發(fā)了一款智能化識別礦物巖石的App（如圖2），這也是混合式教學(xué)后起到的啟發(fā)引導(dǎo)作用。

圖2 智能識別礦物巖石App功能結(jié)構(gòu)

結(jié)語

針對疫情背景下，礦物學(xué)與巖石學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)面臨的新問題和新需求，本文立足課程現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和校內(nèi)資源，考慮到專業(yè)課程內(nèi)容特點，以“學(xué)生的發(fā)展為中心”，結(jié)合工程教育專業(yè)認證要求，有機融入課程思政教育，總結(jié)了我校礦物學(xué)與巖石學(xué)基礎(chǔ)課程實施的線上線下教學(xué)模式，實現(xiàn)教與學(xué)、線上與線下、理論與實踐的有機融合。結(jié)合當代熱點、科學(xué)前沿并充分發(fā)揮專業(yè)特色呈現(xiàn)問題情境，通過實例激發(fā)學(xué)生的探究興趣，促進學(xué)生反思；引領(lǐng)學(xué)生充分利用大數(shù)據(jù)資源來探索礦物、巖石的分類及各種性質(zhì)，多角度學(xué)習(xí)世界乃至宇宙中典型礦物和巖石的特征，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、團結(jié)協(xié)作、綜合分析和創(chuàng)新能力。這種線上線下混合式教學(xué)模式的改革和不斷完善，有助于提高教育教學(xué)質(zhì)量和效率，有助于培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。