浅谈地质学的数字化教学

张谦 刘嘉惠 龚婷婷

摘要：在地学类专业本科教学中，受限于有限的学时和相关配套教学资源的缺乏，大多数学生无法准确、全面地掌握各类矿物的光学鉴定特征。为此，提出一系列数字化教学的设想，在大量的观察和分析矿物的基础上，设计数字化软件、建立矿物视频网站、设计手机app、添加智能测试系统，最终成立云课堂。从而提高教学效率，方便学生自主性学习。

关键词：地质教学 数字化 云课堂 矿物鉴定

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（C）-0000-00

一、引言

自从21世纪初年出现了MOOC，数字化教学应运而生，对传统高校教学模式提出了新的挑战[1]，地学类专业同样如此。在地质学中，矿物是组成岩石的基本单位，熟练地进行矿物鉴定是每个地质学生所必须具备的技能。而在当前的地学类专业本科生实习课教学中，授课教师一般主要在晶体光学、矿相学和三大岩类的实验课上，向学生介绍最常见的约20种矿物。受限于有限的学时及教学资源等因素，学生无法全面且熟练的掌握所有矿物的光性特征。为此，以学生矿物光性特征学习为切入点，提出一系列数字化教学的展现形式，包括设计数字化教学软件、建立矿物视频网站、设计手机app、添加智能检测系统，直到最后开拓云课堂，对全国地学类数字化教学改革进行初步探讨。

二、正文

2.1 设计数字化软件

学生在传统教学模式中是通过实习课来进行矿物学习的，在《晶体光学及光性矿物学》

、《矿相学》和《岩石学》的近100个课时的实习课中，发给每位学生一片薄片或光片，在老师的指导下通过显微镜下观察薄片中的矿物。在这种教学模式中，学生仅能接触到约20种常见矿物，不仅数量少，而且不熟练，甚至在学习过后，会逐渐的遗忘，非常不利于今后的工作和科研。针对这种情况，设计矿物数字化软件，将近100种典型矿物在显微镜下的光性特征录制成视频，这些特征包括矿物在单偏光镜下的颜色、晶形、解理、突起，正交偏光镜下的干涉色、消光类型、延性、环带、双晶等特征，再配以详细的语音解说和文字说明，收录到软件之中。在此基础上，赋予软件精确搜索、条件检索、添加删改等功能。其中，精确搜索即通过矿物名称来得到该矿物的视频及文字介绍；条件检索即输入观测得到的未知矿物的光性特征来检索相匹配的所有矿物，以缩小可能范围；而添加删改功能，则是为了在使用者的科研和工作中不断为软件添加资源，丰富矿物数量。

该软件最为特色的是收录了近100种矿物光性特征的视频，并配以详细的语音解说和文字说明，对本科生的学习非常有益。学生在课前可以使用该软件进行预习，课后可以利用其进行巩固，对于有强烈兴趣或学有余力的学生，也可以利用其拓展知识面，比传统上课可以多了解几倍数量的矿物。在日后的工作科研中，也可使用该软件的精确检索和条件检索功能帮助进行岩矿鉴定。

目前，该数字化软件在成都理工大学地质学国家级实验教学示范中心已初步设计成功，预计今年10月份将投入使用。

2.2 建立矿物视频网站

前文中提到的数字化软件功能强大且矿物种类齐全，但因为其中收录了近100种矿物的光性特征视频，所以软件所占内存较大，在下载、安装和存放过程中很不方便。基于这种矛盾，我们可以在学院申请一个网站链接，将近100种的典型矿物视频及详细资料放在网站上。如果学生想进行某种矿物的观看和学习，可以通过矿物名称搜索得到并点击观看。在网站上还可添加论坛，学生可以自由地交流在学习过程中的问题以及在实际鉴定矿物过程中总结出的经验。

建立专业的矿物视频网站，学生通过学校内网就可极为方便的观看矿物特征视频，且不占用本身设备的内存，在论坛中交流学习中的问题，促进本科生一直所欠缺的自主学习能力。

2.3 设计手机app

基于智能手机的飞速发展，手机APP的种类越来越多，涉及到生活中的各个方面。因此，将数字化视频软件做成手机APP安装在智能手机上，便可使得学生不论是在课上，还是课余时间，不论是在教室内，还是学校外，都可以随时随地的使用，以达到熟能生巧的目的。只是，手机的内存较小，故该app的设计需结合前文中的数字化软件与矿物视频网站两者的优点，以达到在不占过多内存的前提下，使该app正常、快速地运行，学生使用起来，才会更加方便。

2.4 智能测试系统

在电脑软件、手机APP、视频网站的建立基础上，还可以添加考试系统。当学生有了足够的学习和训练，则可点击“测试”按钮，系统可通过两种方法对学生进行测试。其一，系统给出矿物的图像、视频、光性特征的文字介绍，要求学生正确输入其矿物名称；其二，系统给出矿物名称，学生输入各种光性特征。对教师来说，配套的智能测试系统能够帮助他们很方便的组织随堂练习，及时了解本次课时同学们对知识的掌握程度，且使得课堂丰富有趣，让同学们更积极的面对矿物鉴定的学习。

测试系统的添加，使得学生的学习更有积极性、更有效率。对于通过测试的矿物可选择性的间断练习，而未通过测试的矿物要更加反复练习。从而达到在最短的时间内，熟练掌握所有矿物的光性特征。

2.5 云课堂

随着网络技术的飞速发展，越来越多的网络教学应运而生。“云课堂”是基于云计算技术的一种高效、便捷、实时互动的远程教学课堂形式。使用者只需要通过互联网界面，进行简单易用的操作，便可快速高效地与全球各地学生、教师、家长等不同用户同步分享语音、视频及数据文件，而课堂中数据的传输、处理等复杂技术由云课堂服务商帮助使用者进行操作[2]。

云课堂教学也可应用到地质矿物教学中来。学校只需开发一个云课堂系统，将所需教学的视频和课堂作业题目添加到系统中，再将教师的电脑与学生的电脑进行交互连接，那么学生即可登录云课堂系统进行观看学习。若需要进行课堂检测，教师只须发给每位学生一张已编号的薄片，让学生自行观看并将所观察到的矿物名称输入到考试系统中，系统即可进行批改并传给教师每位学生的成绩。这样，既能减少教师工作的重复率，又可迅速、正确的让教师得知每位学生的学习情况，予以专门辅导，提高课堂效率。

三、结语

地质专业的本科生、研究生是未来地质队伍、勘探队伍的主要人才来源，而对地质教学的数字化探索可以使得教学更加有效率、学生学习更有积极性。而在更加自由的学习氛围中，如何使学生真正学有所成，不仅在于学生的自主学习能力，更对教师的监管能力和创新能力提出了新的挑战。在21世纪计算机技术、信息传输不断飞跃发展的环境中，地质学教育也应紧跟时代的潮流，不断创新，开拓进取，为祖国输出更多的地学人才。

参考文献

[1]徐苑苑. 云计算环境下的开放课程应用研究[D].华东师范大学，2013.

[2]周莉萍. “云课堂”资源建设研究——以珠海市第五中学为例[J]. 教育信息技术，2014，11：30-33.