独立学院矿物岩石学实验教学模式探讨

刘 丹，王 龙，孔 雪

1.中国石油大学胜利学院 油气工程学院， 山东 东营 257061；2.胜利油田森诺胜利工程有限公司， 山东 东营 257100

独立学院矿物岩石学实验教学模式探讨

刘 丹1，王 龙2，孔 雪1

1.中国石油大学胜利学院 油气工程学院， 山东 东营 257061；2.胜利油田森诺胜利工程有限公司， 山东 东营 257100

本文结合独立学院人才培养目标及教学特点，立足于“矿物岩石学”实验教学，分析传统教学模式存在的问题，基于显微数码互动实验室形成的教学新模式，希望能有效消除师生交流障碍，实现全程监控和实时交流，丰富教学资源，革新实验教学考核模式，提高教学质量和教学效率。

独立学院；矿物岩石学；实验教学；显微数码

“矿物岩石学”作为资源勘查工程及相关专业的基础课程，涵盖“结晶学”“晶体光学”“造岩矿物学”“岩浆岩岩石学”及“变质岩岩石学”5大基础学科[1]。课程教学以实验与理论相结合的方式进行，实验与理论课程学时比重为1∶1，旨在培养学生岩矿鉴定能力。

独立学院以培养高素质的应用技术型人才为目标。与普通高等院校相比，独立学院学生文化基础相对薄弱，但思维活跃，动手能力强，对实验室学习实操技能更感兴趣[2]。独立学院教师需要同时承担课程的理论教学和实验教学任务，这种集理论和实验教学于一人的模式有利于教师及时掌握学生在学习过程中遇到的问题，及时反思。但实验教学质量会因个人精力有限而受到影响[3]。

以独立学院人才培养目标为导向，扬长避短，引入显微数码互动系统，革新矿物岩石学实验教学模式，充分发挥学生学习的主观能动性，从而提高独立学院实验教学质量和效率。

一、传统教学模式存在的问题

“矿物岩石学”实验主要内容为岩矿鉴定，其基本工具为偏光显微镜，镜下矿物光性特征的观察贯穿实验教学始终，包括矿物的颜色、解理、突起、消光类型、干涉色、色散等，要求学生以此为基础对矿物和岩石进行系统鉴定。

现有的实验教学模式为：首先教师布置实验任务，讲解主要内容及步骤，然后学生借助偏光显微镜对岩矿薄片进行观察和描述，期间学生如有仪器操作及镜下观察方面的问题，当堂提问并由教师一一解答。由于镜下实验环境的封闭性及一人一镜、手眼协同的特殊性，这种模式不利于师生对镜下问题进行实时交流，影响和制约了教学质量和效率[4-5]。

1.监控和交流障碍

传统教学模式下，对教师而言，无法第一时间看到学生的镜下图像，也就不能判断其观察内容及实验操作是否正确。对学生来说，向教师提问时并不能准确描述其实验现象，彼此之间也不能对镜下图像进行交流与讨论。

2.资源无法保存及共享

传统的光学显微镜不具备画面截取和视频录制功能，典型实验现象不能被保存下来与他人共享，这些实验现象往往只能用在某一次实验课上，很难在其他实验课上再现。

由于存在种种障碍，学生排队等教师答疑的情况常常出现，而有限的课堂时间不能保证所有学生的问题得到有效解答，有的实验内容对学生来讲比较抽象，例如，观察矿物边缘贝壳线移动规律，仅靠书本知识和教师讲解，学生很难准确理解贝壳线镜下特征。如果遇到问题得不到及时有效的指导，其学习积极性受到影响，实验任务很难在课堂上按时完成。而教师除了主场教学以外，其他时间都在对学生逐个辅导、示范，经常同一问题重复作答。因此，学生学习效率低，教师工作强度大，教学效果差。

二、显微数码互动实验室及其功能

针对传统教学模式存在的问题，我校矿物岩石学实验室革新教学模式，基于显微数码互动实验室，探索出一套教学新模式，实现师生的全方位互动交流。

1.显微数码互动实验室

显微数码互动实验室由硬件系统和软件系统组成，分为教师端和学生端[6]（表1）。硬件系统方面，教师和每位学生均配备一套内置摄像系统的数码偏光显微镜及电脑，电脑间通过局域网连接。软件系统方面，电脑不仅配有专业的图像分析软件，能够实现镜下图像的实时显示、编辑和存储，还配有强大的互动教学软件，提供多种教学模式。

表1 显微数码互动实验室组成（X取决于实验室规模）

2.功能

显微数码互动实验室图像分析软件可实现图像采集、图像管理、图像处理、校准测量及报告生成；互动教学软件可提供授课、监控、示范教学、对比教学、互动辅导、分组教学等主要模式；此外，还具备电子点名、作业下发提交、电子考试系统、网络影院、屏幕录制、教学及实验室管理等辅助功能。其主要功能见表2。

表2 显微数码互动实验室主要功能

三、教学模式的选择与运用

教学模式既是教学理论的具体表征，又是教学经验的系统概括[7]。为减少教学的随意性，提高课堂效果，教师总是在某种教学模式的框架下开展教学活动，而只有在先进的教学理论和科学的教学思想的指导下，才能全面认识教学模式的内涵，客观认识教学模式的局限性。教师在教学实践的过程中，必须结合自身特点，充分考虑学生的认知特点、教学内容与教学目标等教学过程中的主要变量，选择合适的教学模式，灵活运用教学模式以适应复杂而鲜活的教学情境。

虽然显微数码互动实验室能够提供多种教学模式，但不能一味追求创新而忽视传统教学模式的合理性。矿物岩石学中晶体光学部分的实验原理抽象难懂，而独立学院学生面对看似枯燥难懂的知识和技能缺乏学习兴趣，且自学意识较为淡薄，应付心态较为严重，因此，利用实验课的前5～10分钟时间明确学习目标，讲解实验内容和操作步骤对提高教学质量和教学效率具有重要意义。

在实验教学模式具体运用的过程中，不同的实验类型可采用不同教学模式，一次实验可综合应用多种教学模式。以“突起等级及折光率高低的比较”实验为例，其为基础验证型实验，通过显微镜下反复操作实践加深对突起等级及其成因的理解，掌握利用贝壳线和色散效应确定折光率相对大小和突起正负的技能。教学模式运用流程如下：第一，授课模式，教师简单讲解实验内容及学习目标；第二，监控模式，学生利用显微镜和图像处理软件进行自主观察，教师利用互动教学软件可在本人电脑桌面上观察到学生镜下内容和操作流程，发现普遍存在的突出问题；第三，互动辅导模式，学生提出问题，该模式与监控模式可同时进行；第四，教师可选择授课模式或示范教学模式为学生集体答疑，也可选择互动辅导模式为学生单独答疑。而对比教学模式可在具体矿物和岩石鉴定时加强运用，分组教学模式可在综合设计性实验中如未知岩石的鉴定占主导地位。

四、应用效果

教师与学生在软硬件结合的教学系统下，能够实现高效、畅通的互动交流。显微数码互动系统能够快速、准确、直观地将岩矿微观世界展现在学生的电脑屏幕上，学生借助该系统比使用单一显微镜更容易捕捉镜下现象，其直观性和可接受性降低了学习难度，增加了学习趣味性；而且教师可以远程监控学生端，保证了教学的有序性。显微数码互动实验室不仅打破了传统教学模式的壁垒，使全程监控和实时交流成为可能，还丰富了教学资源，革新了实验教学考核模式。

1.全程监控与实时交流

监控教学模式可提供教师对学生电脑屏幕和镜下图像的全程监控，解决了传统教学模式下教师无法确定学生的操作和实验内容是否正确等问题，更有利于教师掌握学生对教学内容的理解程度，因材施教，而对于实验中普遍存在的问题，教师集中指导，改变排队答疑的局面，提高教学效率。互动辅导模式下，学生遇到问题时，能够与教师实时交流，及时有效地得到指导，增加了学生学习的信心。

2.丰富教学资源

经过长时间教学积累，具有代表性和独特性的图件或视频能够被保存下来，建立丰富的教学资源库。一是用于后续的理论和实验教学，提高了教学质量；二是作为学生课外学习科研的素材，培养了学生分析解决问题的能力；三是可以此为依托，建立矿物岩石学开放性实验室和虚拟仿真实验室[8]，使其功能最大化。

3.革新实验教学考核模式

长期以来，矿物岩石学实验课考核一直以具有可复制性和记忆性的实验报告及相关理论知识为主，原因在于很难将偏光显微镜的操作和岩矿薄片纳入考核范围内，考核成绩常无法真实展示学生应用能力。显微数码互动实验室丰富的教学资源库可被整理为题库，形成题型多样、内容丰富的电子试卷。在考核的过程中还可加入现场薄片鉴定，要求学生提交典型图像、视频及鉴定报告，以此作为最终成绩的主要依据。

五、结语

“矿物岩石学”实验教学旨在培养资源勘查工程、宝石学等相关专业技能型高级专门人才。传统教学模式下，由于显微镜使用的个体性，教学质量和教学效率均受到影响，而合理选择和灵活运用基于显微数码互动实验室的新教学模式能有效打破传统教学模式的壁垒，实现全程监控和实时交流，丰富教学资源，革新实验教学考核模式，提高教学质量和教学效率，有效培养学生岩矿鉴定能力。

[1]陈世悦.矿物岩石学[M].东营:中国石油大学出版社,2002:1.

[2]李晓峰,伍宗富,王南兰.独立学院实验教学体系建设的探索与实践[J].实验室研究与探索,2016,35(8):181-184，189.

[3]秦春节,谢林君,何喜玲.独立学院学生参与开放式实验教学的实践[J].实验室研究与探索,2014,33(4):180-183.

[4]彭安,郭冬生,张维.生命科学创新教育模式—显微数码互动系统[J].现代教育技术,2003,13(4):56-57.

[5]陈艳.岩石学和晶体光学实验课教学新模式探讨—显微数码互动实验室的应用[J].中国地质教育,2015，24(4):27-30.

[6]杨锋,刘苏桥,白艳萍，等.显微数码互动实验系统在晶体光学实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2013,30(2):66-69.

[7]梁靖云.构建教学模式:教师应当具备的基本功[J].教育理论与实践,2012,32(23):44-47.

[8]刘小洪,冯明友,郗爱华，等.矿物岩石实验教学改革及展望[J].中国地质教育,2015,24(4):120-123.

independent colleges; mineral petrology; experiment teaching; microdigital

G642

A

1006-9372（2017）04-0064-03

Title:Teaching Mode of Mineral Petrology Experiment Course in Independent Colleges

Author(s):LIU Dan, WANG Long, KONG Xue

2017-02-15；

2017-09-21。

中国石油大学胜利学院高等教育研究课题（GJY201703）。

刘丹，女，助教，主要从事矿物岩石学的教学与研究工作，

孔雪，女，讲师，主要从事复杂介质成像和绕射目标成像研究工作。

投稿网址： www.chinageoeducation.net.cn 联系邮箱：bjb3162@cugb.edu.cn

刘丹，王龙，孔雪．独立学院矿物岩石学实验教学模式探讨[J]．中国地质教育，2017，26（4）：64-66.