應用型本科高校地質類專業(yè)“礦物巖石學”課程教學改革與探索

劉瑞斌，穆滿根，荊麗波

為主動適應新一輪全球科技革命與產業(yè)變革、支撐 “互聯網+”“中國制造2025”等一系列國家創(chuàng)新驅動發(fā)展重大戰(zhàn)略的實施、推進新工科建設，教育部發(fā)布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》，并于2018年3月確定了全國首批612個“新工科”研究與實踐項目，為探索工科新發(fā)展模式、助力經濟轉型升級奠定了強有力的基礎[1]。而地質類專業(yè)作為我國傳統工科專業(yè)，在保障國家礦產資源和能源需求、重大建設工程基礎地質研究等方面，在過去相當長的時間里為我國經濟建設提供了強有力的支撐,并隨著國民經濟和人類生存的發(fā)展，對清潔能源高效利用、綠色礦山開采地質災害監(jiān)測與治理等方面都提出了更高的要求。在新工科建設背景的浪潮下，地質類專業(yè)人才的培養(yǎng)必須由以往只服務于礦產資源勘探和開發(fā)的粗放型單一發(fā)展模式，向可燃冰、頁巖氣等清潔能源開采和利用的多方向轉變，人才的培養(yǎng)必須同國家雄安新區(qū)、粵港灣大灣區(qū)建設、長江中下游城市群發(fā)展建設所需的地質工程技術人才需求相一致。因此，地質類專業(yè)必須摒棄以往保守的教學理念，在技術領域進行自我革命，在教學領域根據新形勢下專業(yè)發(fā)展特點進行改革和探索。

一、“礦物巖石學”在地質類專業(yè)課程體系中的重要性

1. 地質類本科專業(yè)對“礦物巖石學”課程設置的要求

地質類專業(yè)是研究礦產資源開發(fā)、工程建設、災害防治與環(huán)境保護等領域地質問題的工科類專業(yè)。根據普通高等學校本科專業(yè)類教學質量國家標準(2012)，地質工程、勘查技術與工程、資源勘查工程等本科專業(yè)基礎課程都包含了“礦物學”“巖石學”課程的學習，要求學生要掌握鑒定礦物和巖石的基本技能，以便認知各種地質現象、地質過程，初步具備發(fā)現、分析和解決地質復雜工程問題的能力。礦物巖石學課程體系由“結晶學與礦物學”“晶體光學”“巖漿巖巖石學”“沉積巖巖石學”和“變質巖巖石學”等課程組成，每所本科院校根據自己在金屬與非金屬礦產地質學、油氣地質學、煤田地質學、水文地質與工程地質等方向辦學特色的不同，在“礦物巖石學”課程的講授上各有側重，但是都會將該課程作為專業(yè)基礎課程，對其重視程度極高。

2. “礦物巖石學”在整個地球科學體系中的地位

“礦物巖石學”在整個地球科學學科體系中，是一門最基礎的專業(yè)課程。大到行星地質、天文地學，小到我們日常生活蓋房子所用的砂、石、水泥，都與礦物巖石學的研究密不可分。在深部地球物理探測、同位素地球化學示蹤與遷移、古生物地層、海洋地質等各個學科領域，最基本的都是從對礦物巖石的分析著手，進而探索其中的奧秘。礦物巖石學作為地學專業(yè)最基礎的學科，發(fā)揮著不可替代的作用。根據《教育部、工業(yè)和信息化部、中國工程院關于加快建設發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》，加快推進地方應用型本科高校教育水平，全面提高應用型本科院校服務區(qū)域地方經濟建設的能力，培養(yǎng)卓越的優(yōu)秀工程技術人才迫在眉睫。在國際地球科學界，與礦物巖石學有關的材料科學、環(huán)境科學、海洋科學、能源科學和寶玉石學等學科蓬勃發(fā)展，地學人才的培養(yǎng)也呈現出多元化的趨勢，對“礦物巖石學”教學提出了新的要求。因此，必須緊跟時代步伐，革新教學思路和教學重點，保持與學科前沿接軌。

二、“礦物巖石學”課程教學面臨的困境

1. 課程教學定位不準確

應用型本科教育，是以本科教育為主，面向區(qū)域經濟社會，以社會人才需求為導向，培養(yǎng)高層次應用型人才為辦學定位的。相對于以培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才為目標的研究型大學而言，應用型大學“礦物巖石學”課程的教學應“定向”在應用，“定格”在特色?，F在我們國家有很多開設地質類專業(yè)的本科院校，相當一部分是21世紀初高校體制改革院校合并建立的。在“礦物巖石學”課程的教學中，既缺乏雙一流大學瞄準世界前沿學科的創(chuàng)新力和發(fā)展?jié)摿?，也鮮有與企業(yè)所需要的生產、建設、管理、服務一線的高級應用型人才知識體系相接軌，但所有高校教學內容和教學目標不能千篇一律，不同地方應用型高校應以服務區(qū)域經濟建設為特征。

2. 課程建設和規(guī)劃不合理

就不同學科類別來講，地質類專業(yè)“礦物巖石學”課程的建設和規(guī)劃與地質學類本科專業(yè)有所區(qū)別。地質學本科專業(yè)作為一門理學學科，主要以研究地球的物質組成、內部構造、外部特征、各層圈之間的相互作用和演變歷史為主，在專業(yè)基礎課程中礦物巖石學的課時較多，所學數目較多且復雜；地質類本科專業(yè)作為一門工學學科，面向礦產資源開發(fā)、工程地質、環(huán)境地質等地學領域，是以解決實際工程中遇到的現實復雜地質問題為培養(yǎng)目標的，在專業(yè)基礎課程中“礦物巖石學”的課時較少，實踐教學的要求相對較高。應用型本科高校地質類工科專業(yè)“礦物巖石學”課程體系的教學大綱、教學重點和難點內容不能和地質學本科理學專業(yè)一致，要在理論教學和實踐教學中增加實際工程案例的內容，所學知識也應與地質工程實際應用為主。

在“礦物巖石學”課程建設中，很多高校都不注重“課程思政”的建設，致使很多學生沒有點燃他們?yōu)樽鎳刭|事業(yè)獻身工作的激情和熱情，進而也削弱了他們認真努力刻苦學習的動力。很多學生經過地質認識實習和地質填圖實習后，因條件艱苦而對今后地質工作產生了恐懼和擔心，甚至有相當一部分的學生畢業(yè)就轉行了，沒有深深扎根在基層服務地質的崗位上。

3. “雙師雙能型”教師隊伍建設存在短板

建設特色鮮明的應用型本科大學，必須培養(yǎng)一支理論基礎扎實、具有較強技術應用能力的“雙師雙能型”教師隊伍。首先，由于高校評價體制和職稱評審制度的制約，在應用型本科高校中很多新入職的教師都是學術型的博士畢業(yè)生，掌握的知識結構多屬于理論層面，缺乏社會實踐的經驗和技能，很多高校在人才的引進上存在“重學歷、重出身”的現象[2]。其次，由于教師教學工作大部分都是在校園環(huán)境進行，參與地勘行業(yè)管理和地質基本生產實踐活動的機會較少，對于地質學專業(yè)礦物巖石學課程在生產實際中的最新要求和規(guī)范不清楚，教師教學面臨著教師主體地位弱化、教學理念單一、教學方法老化及教學內容陳舊等多方面的挑戰(zhàn)。在學校制度層面上，如何將實踐經驗豐富的優(yōu)秀地質工程技術人才引入到師資隊伍中來，如何將教師送入企事業(yè)單位，鼓勵他們通過申請或參與各類企業(yè)委托項目或課題招標項目等研究來開闊視野、提升工程實踐能力，需要制定一個有利于“雙師雙能型”教師隊伍建設的系統、完善、科學的規(guī)章制度?，F今隨著國家和教育部制定的將一大批本科高校轉變?yōu)閼眯痛髮W政策指導意見的提出，很多本科院校在師資隊伍建設上還缺少制度保障。

4. 學生動手實踐能力差，課程教學培養(yǎng)目標與社會企業(yè)需求不匹配

目前，許多地方高校的“礦物巖石學”課程教學體系和人才培養(yǎng)方案，使得學生的動手實踐能力太差、所學知識與企業(yè)生產脫節(jié)、野外地質工作技能較差，與工程實踐的相應要求還有一定差距。每年的就業(yè)雙選會期間，大部分企事業(yè)地勘單位在招聘人才的時候，很注重畢業(yè)生在野外的地質技術能力和素質。很多用人單位反映，地質類工科專業(yè)的本科畢業(yè)生在進入單位后，礦物巖石學野外鑒別和實驗室鏡下鑒定的實踐能力很差，都必須在基層崗位歷練1～2年，才能真正掌握地質野外工作的基本流程、地質填圖和巖芯編錄中礦物巖石的鑒別能力。課堂上學到的知識太過陳舊和簡單，完全沒有覆蓋現代地質技術領域在生產實踐中所需要的知識內容。

三、新時代背景下“礦物巖石學”課程改革的路徑

1. 立足應用型本科辦學方向和學校特色，編寫相配套的教材和教學大綱

應用型本科院校地質類專業(yè)人才的培養(yǎng)是以服務區(qū)域經濟建設為導向的，就此需要加大對社會企業(yè)調研和交流的力度，同時以最敏銳的視角感知新時代背景下企業(yè)對地質類專業(yè)人才在礦物巖石學方面的要求。應用型本科高校地質類工科專業(yè)礦物巖石學教材不應該與地質學理科專業(yè)相同，更不能照搬研究型大學地質學專業(yè)礦物巖石學的內容，應根據社會企業(yè)實際需求，如企業(yè)需求的人才在礦物巖石學方面要掌握哪些內容、在野外地質工作中需要具備哪些基本技能等，對相應教學內容做出改革。

應用型本科高?！暗V物巖石學”課程改革后的教材內容，應在礦物學和巖石學這些基礎知識上，讓學生掌握在固體礦產勘查中不同礦床特定的圍巖蝕變和礦化現象，熟悉重磁勘探中常見造巖礦物和巖石的密度大小、磁性特征，知曉工程地質勘察中不同巖性的工程地質條件，了解礦物巖石學在建筑材料、陶瓷材料、耐火材料等工業(yè)原料和工業(yè)制品以及寶玉石中的應用，知道礦物巖石學在地質樣品分析中常用的研究手段，以及礦物巖石學近些年在頁巖氣、干冰等清潔能源勘探和開采方面的最新知識等(見圖1)。那些開設地質類專業(yè)的應用型本科高校，應根據自己的辦學目標和專業(yè)人才培養(yǎng)方案，在上述“礦物巖石學”教學內容改革中有所側重，編寫相配套的教學大綱。

圖1 “礦物巖石學”課程教學內容改革

2. 優(yōu)化課程結構和內容，減少重復環(huán)節(jié)

“礦物巖石學”課程體系包含“結晶學與礦物學”“晶體光學”“巖漿巖巖石學”“沉積巖巖石學”和“變質巖巖石學”等課程。地質類本科專業(yè)“礦物巖石學”課程學時比地質學理科專業(yè)有很大減少，這就要求任課教師能將礦物學、晶體光學和巖石學三門學科的內容和重點緊密聯系起來，合理有效地組織教學內容。礦物巖石學中礦物學的物理性質等章節(jié)，在“普通地質學”或“地質學基礎”等基礎課中已講授，該部分理論和實驗內容可不再作為重點。礦物學的分類及其主要常見礦物，如巖漿巖、沉積巖和變質巖的結構構造、分類、常見巖石類型及野外鑒定特征等內容可以采用理論實踐教學一體化的方法，將理論性的內容放到實踐課上，結合手標本進行詳細講解，讓學生有更多感性認識。這樣可以減少重復環(huán)節(jié)，節(jié)省學時，同時提高學習效率和教學效果。

3. 靈活運用多種教學方法和教學手段

教學手段的使用上，除了傳統的地質圖掛件、晶體模型及包含文字、圖像、動畫等多種形式的多媒體課件外，還應該在教學改革中將涉及礦物巖石學方面的工程實例以微視頻或慕課的形式開發(fā)成教學案例，實現教育資源線上線下共享。在礦物巖石學實驗室地質標本建設上，按照虛實結合、相互補充、能實不虛的原則，建立一套地質標本虛擬仿真數字化教學系統，以徹底解決目前地質標本實驗教學中由于學生人數眾多而存在的時間與空間限制問題。對實驗室內現有的巖礦石標本,通過在不同觀測點進行高清圖像或視頻資料采集，然后在10倍偏光顯微鏡和正交偏光顯微鏡下觀察對應巖石礦物組成、結構構造和礦物特征，并保存成電子圖像或視頻。對不同礦物的硬度、力學性質、磁性特征、密度大小等物理特征，不同巖石的工程地質性質進行模擬，模擬鑒定過程配有相應的動態(tài)圖像、文字和語音說明。將以上電子資料進行數據庫整理并開發(fā)成礦物巖石學實驗教學系統，以供地質類本科專業(yè)學生訪問瀏覽。教學方法上，學習發(fā)達國家地質類專業(yè)“礦物巖石學”課程體系先進的教學理念和授課方式，結合我國高等教育的辦學特色，吸取其精華剔除其糟粕。在“礦物巖石學”課堂教學中，嘗試采用研討課(seminar)的教學模式；在實踐實習方面，引入加拿大高校實行的帶薪實習項目教育模式——合作教育計劃(Co-operative Education Program)。

4. 強化實驗實踐教學，拓展第二實驗課堂，改革實驗實踐考核制度

礦物巖石學是一門實踐性很強的學科，實驗實踐課是培養(yǎng)學生野外工作能力的重要環(huán)節(jié)[3]。合理有效的實驗，對于提高學生的動手能力、綜合分析能力及思維能力至關重要?！暗V物學巖石學”課程教學改革，關鍵是要增加礦物學巖石學實驗實踐課時的比重。以筆者所在學校山西工程技術學院為例，在地質類本科專業(yè)中，“礦物巖石學”課程的理論教學普遍在32～48學時，實驗教學在16學時。通過優(yōu)化課程結構，礦物巖石學部分章節(jié)采用實驗課教學教授的方式，以及在實驗實踐課上，加大對學生礦物巖石手標本鑒定和鏡下觀察的工作技能的培養(yǎng)，增加礦物巖石學實驗實踐課時數量。野外教學實踐課堂的延伸和拓展[4]，從就近原則出發(fā)，開發(fā)出適宜的野外地質剖面路線1～2處。結合企業(yè)生產實際，從地質剖面測量、采樣、手標本觀察、鏡下鑒定再到樣品化學分析，建立起一套與企事業(yè)單位野外地質調查工作流程相近的仿真教學模式。改革實驗實踐考核制度，學校教學單位可以根據企事業(yè)地勘單位在礦物巖石學鑒定技能方面的要求和工作規(guī)范，制定相關的實驗實踐考核標準，加大現場考核評價的力度。

5. 提升任課教師教學和科研能力

人才隊伍建設是發(fā)展最寶貴、最重要的核心資源。應用型本科高?！暗V物巖石學”課程體系教學改革，關鍵在于建設一支結構合理、素質優(yōu)良、業(yè)務精湛、具有創(chuàng)新精神和發(fā)展意識的師資隊伍?！暗V物巖石學”課程教學任務的下達，應首先考慮在礦物巖石學方向上擅長的教師，同時聘請企業(yè)教師到校開展學術講座傳授知識。教學改革中，要讓相關任課教師下企業(yè)掛職鍛煉或參與到企業(yè)生產實踐中去，根據企業(yè)需求轉變教育理念。教師科研立項也應以企業(yè)所面臨的亟待解決的緊迫地質工程問題為導向，利用生產實踐和科研帶動教學，鍛造教師解決實際工程地質問題的能力。教師在傳授知識時，要針對企業(yè)對地質類專業(yè)人才在礦物巖石學方面需要掌握的工程要求，將“應用、創(chuàng)新、開發(fā)”的人才培養(yǎng)理念融入到教學的每個細節(jié)。同時，學校要加大引進具有深厚企業(yè)工作背景的高級工程技術人才的政策和力度，制定教師下企業(yè)掛職鍛煉常態(tài)化等規(guī)章制度，建設一支既有生產實踐經驗、又有理論水平的“雙師雙能型”教師隊伍。

6. 拓展實習實踐資源，搭建校企合作共贏的產學研平臺

探索基于深度合作的產學研實踐教學平臺，是解決學生實習實踐和企業(yè)生產實踐結合不緊密、教師科研立項與企業(yè)生產攻關課題不銜接、學生與教師在產學研中協作性和合作性較差的最有效途徑(見圖2)。企事業(yè)地勘單位作為“產”方，應當積極給予地質類本科專業(yè)學生參加生產實習實踐的機會，將學生妥善安排到地勘單位的地質調查填圖、礦產勘查、工程地質勘察等生產項目中，讓學生在野外掌握辨別不同巖石的能力；在生產項目中，地勘單位需要鑒定的巖礦石薄片和光片，也可讓教師和學生通過參與生產實踐項目，提交鑒定結果，同時完成教學任務；對于企事業(yè)地勘單位在地質生產實際中遇到的礦物巖石學難題，也可以組織企業(yè)專家和學校理論知識豐富的教授，形成研究攻關小組，通過利用各種先進的技術手段解決礦物巖石學難題。高校學生作為“學”方，在切身參與生產實踐和教師科研項目中，可以學習到《固體礦產勘查規(guī)范》《巖土工程勘察規(guī)范》等相關行業(yè)標準對礦物巖石學方面的規(guī)定要求，了解職業(yè)道德規(guī)范，提升自我工程實際應用能力。學校和企事業(yè)地勘單位可以聯合共建地質實驗室，學校在地勘單位掛牌成立校外實踐教學基地，根據企業(yè)實際項目運作情況，讓教師和學生參與其中。

一方面高校為企業(yè)生產和研發(fā)提供了雄厚的人才力量；另一方面企業(yè)也為學校的教學科研、科技創(chuàng)新提供了實踐的平臺[5]。最終，雙方在人才培養(yǎng)、專業(yè)和課程建設等方面實現資源共享、互利共贏。

圖2 “礦物巖石學”課程產學研實驗實踐教學培養(yǎng)模式

7. 加強課程思政建設，為社會主義地質事業(yè)培養(yǎng)接班人

在“礦物巖石學”課程建設中，堅持“立德樹人”，在知識講授中加入課程思政元素，通過傳播在礦物學和巖石學領域做出杰出貢獻的中國地質學家的勵志故事，進一步探索協同育人的課程思政工作模式，深入推進“艱苦樸素,求真務實”的地大精神、地學文化、搖籃文化等課堂建設，陶冶學生地學文化情操[6]，使其立志為學好“礦物巖石學”等專業(yè)基礎課程而努力，堅定他們?yōu)樽鎳刭|事業(yè)做貢獻的決心和信心。