“两性一度”视域下“构造地质学”课程改革与建设策略研究.pdf

76-2023 年 6 月第 26 期Jun.2023No.26教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM“两性一度”视域下“构造地质学”课程改革与建设策略研究平贵东，巩 磊，王海学（东北石油大学 地球科学学院，黑龙江 大庆 163318）摘 要 “构造地质学”是地质类专业本科生的基础课程之一，其主要任务是帮助学生掌握构造地质学的基本原理和构造解析的基本方法，分析构造的形成机制和演化进程，判断构造形成的作用力的方向、方式和性质。“构造地质学”课程具有较强的时空观及实践性，存在“教师授课难，学生学习难”的两难情况。针对“构造地质学”的教学现状及存在的问题，立足“金课”建设的“两性一度”标准，从教学目标、教学内容、教学方法和考核方式等方面提出“构造地质学”课程改革与建设的策略，指导课程质量提升，促进学生素质能力的培养，实现“金课”建设目标。关键词 构造地质学；“两性一度”；“金课”；课程建设基金项目 2020年度黑龙江省高等教育教学改革研究项目“两性一度 视域下的 构造地质学 课程改革”（SJGY2020096）；2021年度黑龙江省教育科学规划重点课题项目“一流本科课程 建设背景下的构造地质学课程团队教学新模式探索研究”（GJB1421102）；2022年度黑龙江省高等教育本科教育教学改革研究重点委托项目“地质学基础学科拔尖学生培养模式探索与实践”（SJGZ20220063）作者简介 平贵东（1985），男，黑龙江大庆人，博士，东北石油大学地球科学学院副教授（通信作者），主要从事构造地质学研究；巩 磊（1985），男，山东滨州人，博士，东北石油大学地球科学学院教授，主要从事地质学研究；王海学（1987），男，内蒙古赤峰人，博士，东北石油大学地球科学学院副教授，主要从事构造地质学研究。中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1674-9324（2023）26-0076-04 收稿日期 2022-11-29引言“构造地质学”是地质学的三大支柱学科之一，也是固体地球科学及地质类专业的一门专业基础课，主要研究岩石圈层地质体变形形成的各种现象或构造，涉及变形形态、变形构造作用的成因机制、时空分布和演化规律等，对固体矿产、油气、地下水等资源的勘探开发具有重要意义。由于该课程知识点多，研究对象时空变化大，具有抽象性强、系统性强和实践性强的特点，需要学生具有较好的空间想象力，否则学生很难将所学知识与各种复杂的客观构造现象融会贯通，容易出现理论知识与实践脱节的现象，导致“构造地质学”课程教学过程存在“教师授课难，学生学习难”的两难情况1。总结该课程国内外的教学现状，目前在教学过程中主要面临三个问题。一是传统实践内容具有低阶性，无法适应信息化社会的发展。现有实验教学内容大多为传统的手工编绘相关的地质图件，缺少运用计算机进行构造图件编制的实验内容。手工绘图对培养学生的实际动手能力固然重要，但随着信息化的发展，培养学生的数字化操作技能也不容忽视。二是教学方式的创新性有待提高。虽然授课过程中运用了启发式、互动式等模式加强培养学生分析问题的能力，但课程多数以教师讲授为主，没有较好地利用第二课堂，缺少激发学生学习兴趣的创新方法。三是课程考核方式缺少过程性考核，挑战度不高，没有调动学生的积极性。大多数教师采用的考核方式由平时成绩和期中、期末成绩组成，且过多地重视期末考试，一般占总评成绩的一半以上，这就在无形中导致学生“平时学习放松，考试前突击”的现象严重，甚至出现作弊现象。本文针对“构造地质学”的教学现状及存在的问题，立足“金课”建设的“两性一度”标准2，77-第 26 期即高阶性、创新性、挑战度，从教学目标、教学内容、教学方法和考核方式等方面提出“构造地质学”课程改革与建设策略，促进人才培养质量的提升。一、构建高阶教学目标，强化能力素质，提升课程挑战度教学目标是课程的教学宗旨和意图，是课程与教学领域的具体化，是对期望学生能够证明自己的知识、理解力、技能等能力，以及能做什么的明确描述3。教学目标需要结合社会发展和行业的先进领域对课程提出高阶性要求，对教师的教学和学生的学习过程应具备一定的挑战性，同时内容要具体、可评估。本文对“构造地质学”的课程目标进行解构，结合本校办学定位、专业特色和人才培养要求，把握课程思政的建设方向和重点，新的课程目标按照布鲁姆教学目标分类的方式从知识传授、能力培养和价值塑造三个层次描述学习课程后学生应获得的收获，从整体上提高了课程难度，拓展课程深度，逐步提升课程的挑战度。（一）知识目标第一，了解构造地质学研究的前沿领域及其新进展；第二，掌握中小型地质构造的基本概念、分类、几何学特征、构造组合、成因机制及形成的动力学条件；第三，掌握地质构造的观察与研究方法，以及地质构造的制图和分析方法。（二）能力目标第一，具有分析和解决实际地质问题的能力。学生应该能够独立分析与判读地质图件，在面对陌生的野外露头时，通过观察、测量和分析数据，能够初步推断该地区的变形历史。第二，具备设计和进行模拟实验的能力。学生能够根据对综合手标本、露头和地质图件的观察结果，提出假说，解释所观测的构造现象，并使用物理或数值模型检验这些假说。第三，阅读科学文献、写作和演讲的能力。学生应具有清晰的逻辑思维和空间思维能力，能够在综合分析某一地区地质构造特征及形成演化规律的基础上，以清晰的逻辑进行汇报及文字表述。（三）价值目标第一，以社会主义核心价值观为引领，培养学生以科技自立自强的品质；第二，培养学生严谨的科学研究作风和脚踏实地的工作态度，具有爱国情怀、理想信念、使命感和科学精神；第三，培养学生作为构造地质研究人员应具备的工程伦理道德、职业素养和工匠精神。二、调整教学内容，加强实践训练，促进能力进阶（一）调整教学内容，增强软件技能培训加强对学生数字化操作技能的培养。在教学过程中增加常用构造地质软件的技能培训，不仅可以提高学生的实际操作能力，还可以提升工作效率和研究的准确性和精度，为学生将来走上工作岗位后适应工作环境和独立完成工作任务奠定基础。同时，可在课上减少对基本概念的解释和讲述，让学生通过翻转课堂自习，或将其融入实践课程，将节省的课堂课时用于实践教学，不断开发综合型和研究型实验。（二）增加课程设计，实施应用性与拓展性学习内容课程设计是课程实践的重要环节，学生通过此环节初次尝试解决复杂的地质问题。课程可以结合不同的教学场景，从基本概念、基本知识、基本技能和综合分析等不同层面研究与拓展学习内容设计选题和实施4。各地质类院校几乎都配备有构造地质实验室，利用实验室丰富的软硬件设备，在校内实践过程中增设砂箱物理模拟、数值模拟等方面的课程设计，例如利用物理模拟观察不同类型盆地的构造样式，利用数值模拟分析应力应变结果等，通过理论联系实际的实习训练，强化学生学以致用的观念、提升学生的学习兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力5。在野外实践过程中，可以利用野外各种构造形迹开展设计，例如借助节理与充填脉体特征，分析节理力学的性质、期次、配套关系、应力场特征、脉体充填过程。根据断层面摩擦滑动标志分析断层的运动学特征，进行应力分析。结合褶皱与断裂的关系分析断层相关褶皱的类型、样式和成因。根据断层平面或剖面的分段生长特征，评价断裂的生长演化过程。另外，一次构造运动可能形成多种构造现象，也可将多种构造现象综合起来，在整体的构造背景中认识和理解区域地质过程，培养学生的地质思维，以及分析问题和解决问题的能力，达成教学目标6。平贵东，等“两性一度”视域下“构造地质学”课程改革与建设策略研究78-教育教学论坛2023 年 6 月（三）加强定量解析，满足学生的差异化发展目标目前，构造地质学的研究已由传统的定性描述向定量解析和计算机数值模拟方向发展。科学研究达到一定程度，构造作用中的物理过程最终要转化为数学表达，运用力学进行构造过程的数学表达是构造地质学值得关注的发展方向7。虽然一些地质类院校开设了高等构造地质学讲授定量研究构造变形的基本方法，但主要针对研究生开设，本科生教学内容多停留在基础构造地质学内容的教学。“构造地质学”涉及技术原理较多，对于初次接触课程的本科生而言，内容较为高深，但针对学有余力的学生，为满足他们的学习需求，培养学生对构造地质学几何学形态的定量分析、数值计算和数据可视化的基本方法和思维，有必要学习相关的定量解析入门内容，使用数学工具如电子表格或Matlab完成简单建模，进行脆性变形下的应力、应变、位移方面的计算等，为其学习或从事地球科学工作做好准备。三、丰富教学手段，拓展第二课堂，树立创新意识丰富具有先进性和互动性的教学手段，激发学生的学习志趣和潜能，增强学生的创新精神和实践能力。（一）加强数字化教学资源建设，拓展第二课堂以往课程中教师通常采用平剖面静态图件讲授构造变化过程，学生难以理解，进而影响教学的实际成果，不利于培养学生的空间思维8。对此，可将可视化技术引入“构造地质学”教学，将抽象的地质现象变为直观的三维图形9。例如，利用软件制作三维建模及交互式动画，使静态的平面式教学变为动态的空间立体三维的教学过程，或通过纸模型、橡皮泥等让学生制作立体演示实物模型，鼓励学生讲解制作过程，培养学生的空间思维能力。还应当注重课程的在线资源建设，利用互联网技术，打造在线自学平台，如浏览相应的课程辅导材料，下载开源的程序代码或免费软件，进行网上提问、讨论式学习等，从而拓展教学空间，拓宽学生的视野，对传统的课堂教学结构进行翻转，重新分配课堂内外时间，学生在课前通过在线自学查阅资料完成知识学习，课堂上通过与教师交流讨论的方式完成知识学习。（二）探索虚拟仿真建设，丰富教学手段虚拟仿真作为一种新兴的教育教学辅助手段，因其具备形象、直观、趣味性强等特点，也逐渐被人们应用于教学实际。然而，目前能够应用于教学实践的构造地质领域虚拟资源还较为匮乏，存在场景内容欠缺、细节不足、交互感不足等多种问题。对此，将可视化仿真技术引入“构造地质学”教学，建设虚拟仿真实验教学资源十分必要。将抽象的地质现象变为直观的2D、3D图或动画，运用虚拟现实技术打造数字化野外地质场景，构建虚实结合的实践育人方式是“构造地质学”的新教学方案10，也是未来的必然趋势，可有效推进“构造地质学”实践教学改革。（三）加强校企协同育人，促进新工科人才培养高校教师在讲解理论知识时容易忽略对生产实践的详细说明，学生在经过校内实践训练后，虽然学会了公式迁移，但是校内实践中的数据往往经过教师编辑，是较为规范且规律明显的数据，而真实的应用场景下，地质数据众多，处理过程复杂，毕业生缺少基层实践操作能力，难以快速上手，是企业遇到的普遍现象。因此，基于我国高等教育提出的新工科建设理念，高校要培养高素质应用型人才，校企协同育人是实现该目标的有效措施。通过与企业共享资源，共建课程，引企入校等方式，锻炼学生的工程应用能力和解决生产现场实际问题的能力11。例如，在前期实践训练的基础上，由油田企业导师与校内导师共同指导学生开展实训，从企业现场需求出发，利用实际盆地资料设置不同的课题，采用小组讨论的形式，引导学生围绕问题独立收集资料，解决问题，培养学生的自主学习能力和创新能力12。油田企业提供某一区块的地震、测井、岩心资料等基础数据，学生以团队形式对资料进行数据处理，加载分析，自行编制地质图件，撰写并汇报报告，企业导师和校内导师对各环节进行指导和质量把控，为学生的学以致用和创新探索提供条件，促进创新应用型人才培养。四、改革评价方法，注重过程考核，增强学习主动性传统的通过一学期的期末考试评价学生的学习效果方法，不利于学生理论联系实际能力、应用能力、创新能力的提高。新工科理念下，专业教学79-第 26 期旨在建立“进程式评价体系”，在考试和评价方法上，应变传统单一的闭卷考试模式为综合考试，通过分组项目式教学和学习，将学生的调研分析、撰写报告、汇报交流的综合表现纳入最后的总评成绩。最终采用多种成绩加权求和方式，综合考虑期末考试、综合实践、小组讨论汇报、线上数据、大作业等成绩，可以更加合理全面地评价学生的学习效果13。虽然这个过程增加了指导