一流課程建設(shè)背景下《礦物巖石學(xué)》線上課程建設(shè)探索

馬莉燕 丁偉 王葆華 趙義來(lái) 白令安 溫淑女 楊金豹

摘? 要：為響應(yīng)國(guó)家一流課程建設(shè)要求，深化教育教學(xué)改革，將現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，我?！兜V物巖石學(xué)》課程組整合現(xiàn)有教學(xué)資源，開(kāi)展線上教學(xué)建設(shè)，提升課程建設(shè)水平。礦物學(xué)和巖石學(xué)屬地質(zhì)學(xué)的二級(jí)分支學(xué)科，是知識(shí)點(diǎn)多且實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，可選擇開(kāi)展線上課程與線下建設(shè)，但是目前《礦物巖石學(xué)》在線課程建設(shè)的案例與研究較為缺乏。文章分析線上課程構(gòu)建面臨的難點(diǎn)，依托于我校已有的在線課程《地球科學(xué)院概論》MOOC為案例，結(jié)合我校博物館的虛擬仿真建設(shè)優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，在一流課程建設(shè)背景下開(kāi)展礦物巖石學(xué)類(lèi)在線課程建設(shè)探索。

關(guān)鍵詞：《礦物巖石學(xué)》;在線課程MOOC;微課;虛擬仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2021）05-0022-04

Abstract： For the requirements of construction of national first-class curriculum， deepening the reform of education and teaching， and integrating modern information technology and teaching， the course of "Mineralogy and Petrology" need to integrates the existing teaching resources to teach online course. The Mineralogy and Petrology belongs to the second-level branch of geology， which characterized by having plenty of conceptual knowledge and requiring a lot of practical teaching hours for learning. Therefore， we can choose to develop the combination of online courses and offline practical courses. However， there are few cases and studies on the online course of "Mineralogy and Petrology". This paper analyzes the difficulties faced by the construction of online courses. Based on the case of MOOC of "Introduction to Earth Sciences"， an online course of our university， and combined with the advantage platform of the 3D virtual simulation platform on our museum， the construction of online course for Mineralogy and Petrology is discussed.

Keywords： "Mineralogy and petrology"; online courses MOOC; Micro-Courseonline video; virtual simulation

一、概述

礦物學(xué)、巖石學(xué)和礦床學(xué)（070901）屬于地質(zhì)學(xué)（0709）的二級(jí)分支學(xué)科，涉及相關(guān)的課程包括“晶體光學(xué)與造巖礦物”“巖漿巖巖石學(xué)”“沉積巖巖石學(xué)”“變質(zhì)巖巖石學(xué)”“巖石學(xué)”“礦物學(xué)與巖石學(xué)”“環(huán)境礦物學(xué)導(dǎo)論”“成因礦物學(xué)概論”“巖石顯微結(jié)構(gòu)分析”“巖礦物理化學(xué)”等10門(mén)課程[1]。其中，礦物學(xué)是研究礦物化學(xué)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外表形態(tài)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)、形成和變化的條件、時(shí)間與空間上的分布規(guī)律、形成與演化的歷史和用途以及它們之間關(guān)系的一門(mén)學(xué)科[2-3]。巖石學(xué)主要研究巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、產(chǎn)狀和分布、巖石成因和形成環(huán)境等[2-3]。無(wú)論從事地質(zhì)學(xué)基本理論的研究，還是勘探開(kāi)發(fā)利用地下資源或解決實(shí)際工程地質(zhì)問(wèn)題，都需要有礦物巖石學(xué)的基本理論[2]。因此，在我國(guó)本科院校開(kāi)設(shè)的地質(zhì)類(lèi)工科專(zhuān)業(yè)，包括地質(zhì)工程、勘查技術(shù)與工程、地下水科學(xué)與工程等專(zhuān)業(yè)，都將“礦物巖石學(xué)”課程作為一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課[4]。

結(jié)合礦物巖石學(xué)專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，課程以MOOC課的形式在線授課， 盡管已有少量礦物巖石學(xué)相關(guān)課程MOOC的教學(xué)改革探索[5]。然而，截至目前，中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)上能搜索到《礦物巖石學(xué)進(jìn)展》《巖石學(xué)》《結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》等有些相關(guān)性課程，而缺少《礦物巖石學(xué)》的在線課程。2019年國(guó)家發(fā)布《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》中關(guān)于一流課程的5類(lèi)推薦類(lèi)型中，有2類(lèi)就是與線上課程有關(guān)的，學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)與線下面授有機(jī)結(jié)合開(kāi)展混合式教學(xué)，可以打破學(xué)習(xí)的時(shí)空限制，有效提高教學(xué)質(zhì)量，故此，《礦物巖石學(xué)》在線課程建設(shè)是本課程改革建設(shè)的主要方向。2020年中國(guó)農(nóng)歷新年前后，國(guó)內(nèi)新型冠狀病毒肺炎暴發(fā)，為了避免學(xué)生集中而造成的交叉感染，教育部延緩各大高校的開(kāi)學(xué)時(shí)間， 甚至不開(kāi)學(xué)。受此措施影響，全國(guó)幾乎所有的高校課程均需施行網(wǎng)課教學(xué)，這也加強(qiáng)了《礦物巖石學(xué)》課程網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)任務(wù)緊迫性。我校已開(kāi)展多年《礦物巖石學(xué)》課程教學(xué)工作，積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)標(biāo)本資源，集合我校地質(zhì)博物館豐富的礦物和巖石標(biāo)本館藏，在國(guó)家一流課程建設(shè)背景下，本課程整合現(xiàn)有資源優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展線上課程建設(shè)，突出課程亮點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，力爭(zhēng)建成區(qū)級(jí)線上線下混合式一流課程。本文在《礦物巖石學(xué)》課程的特點(diǎn)與難點(diǎn)基礎(chǔ)上，結(jié)合我校已有相關(guān)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)探討在線課程建設(shè)的構(gòu)想。

二、《礦物巖石學(xué)》線上課程建設(shè)中面臨的挑戰(zhàn)

目前各個(gè)高校的礦物巖石學(xué)課程的建設(shè)改革目標(biāo)表明礦物巖石學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)中面臨的難點(diǎn)主要有三點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)多、實(shí)踐性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求高[1-2]。第一，課程知識(shí)點(diǎn)多[1-2，5-6]。由于《礦物巖石學(xué)》是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，包含的知識(shí)點(diǎn)多，涉及面廣，既有基礎(chǔ)的概念，也有相關(guān)的理論研究和應(yīng)用。而21世紀(jì)初， 因強(qiáng)調(diào)通用型人才培養(yǎng)，礦物學(xué)和巖石學(xué)課程的學(xué)時(shí)及其實(shí)踐性?xún)?nèi)容曾被大幅刪減，導(dǎo)致知識(shí)點(diǎn)多而分散的礦物學(xué)巖石學(xué)類(lèi)課程內(nèi)容難以記憶和消化，影響學(xué)習(xí)效果[1，5-6]。第二，課程實(shí)踐性強(qiáng)。礦物巖石學(xué)是需要大量野外實(shí)踐的課程，由于經(jīng)費(fèi)、安全及其他原因無(wú)法安排相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)，或者分配更多的學(xué)時(shí)，會(huì)使得學(xué)習(xí)效果大打折扣。然而，大多數(shù)研究者和教師認(rèn)為要學(xué)好礦物巖石類(lèi)課程的方法是要重視實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性[1-2，5-6]。第三，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)資源整合要求高。在全國(guó)新冠肺炎疫情初期，基于建設(shè)需要，各類(lèi)平臺(tái)都提供了在線課程的服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)授課提供了便利，然而在集中開(kāi)學(xué)和集中授課的沖擊下，各大網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)（例如：騰訊課堂、釘釘、雨課堂等網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)）超過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，紛紛出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定和掉線等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)性問(wèn)題。更重要的問(wèn)題是，網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)效果并未完全得到教師和家長(zhǎng)的認(rèn)同。多數(shù)教師反應(yīng)這與網(wǎng)絡(luò)課程無(wú)法有效吸引學(xué)生集中注意力有關(guān)。相較面對(duì)面課堂，網(wǎng)絡(luò)線上課程的學(xué)習(xí)效果自然大打折扣。網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)理念較多，如較為熟悉的翻轉(zhuǎn)課堂，它是把知識(shí)傳授和知識(shí)內(nèi)化的發(fā)生地點(diǎn)調(diào)換，讓學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、安排學(xué)習(xí)進(jìn)度，而課上教師負(fù)責(zé)答疑解惑，幫助學(xué)生完成知識(shí)內(nèi)化的課堂形式[7-8]。該授課方式因廣受學(xué)生歡迎，于是推廣開(kāi)來(lái)[7]。然而，盡管有著其優(yōu)勢(shì)，自提出至今十余年，在其誕生地美國(guó)，授課方式并未完全被線上課堂取代。因而，網(wǎng)絡(luò)課程授課質(zhì)量保障是網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的難題。

三、線上課程建設(shè)的思考

（一）《礦物巖石學(xué)》課程微課化

微課的核心組成內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻（課例片段），同時(shí)還包含與該教學(xué)主題相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)、素材課件、教學(xué)反思、練習(xí)測(cè)試及學(xué)生反饋、教師點(diǎn)評(píng)等輔助性教學(xué)資源，它們以一定的組織關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同“營(yíng)造”了一個(gè)半結(jié)構(gòu)化、主題式的資源單元應(yīng)用“小環(huán)境”。其主要特點(diǎn)是時(shí)間短，主題突出、內(nèi)容具體。將需要在線課程建設(shè)內(nèi)容微課化，以知識(shí)點(diǎn)劃分小節(jié)，采用10-15分鐘的視頻進(jìn)行教學(xué)，視頻內(nèi)容簡(jiǎn)潔闡述理論知識(shí)點(diǎn)，利于學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)課程[5]。這種方式既能滿(mǎn)足因?qū)W時(shí)不夠，且課程知識(shí)點(diǎn)多，造成授課過(guò)程中重點(diǎn)不夠突出的假象。同時(shí)，也能解決和彌補(bǔ)因?yàn)檎n時(shí)過(guò)長(zhǎng)，引起學(xué)生容易走神、分心等不良的反應(yīng)，進(jìn)而營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍。在視頻內(nèi)容中，充分結(jié)合實(shí)驗(yàn)室標(biāo)本和地質(zhì)博物館館藏眾多精美巖石和礦物標(biāo)本的三維數(shù)字化模型，結(jié)合相關(guān)章節(jié)內(nèi)容，在視頻中展示，這樣既可以讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中接觸具象化的礦物和標(biāo)本概念，又可以突出《礦物巖石學(xué)》課程本身理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的特點(diǎn)。微課化是《礦物巖石學(xué)》網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的有效途徑。

我?！兜厍蚩茖W(xué)概論》在線課程建設(shè)初期，就設(shè)計(jì)了不少微課案例。例如，2016-2017年，趙義來(lái)老師就設(shè)計(jì)制作了《褶皺構(gòu)造》微課，并獲得第十七屆廣西高校教育教學(xué)信息化大賽微課二等獎(jiǎng)等。隨后，團(tuán)隊(duì)又設(shè)計(jì)制作了微課《巖層的產(chǎn)狀及地層接觸關(guān)系》，并獲得第二十一屆全國(guó)教育教學(xué)信息化大獎(jiǎng)賽一等獎(jiǎng)，設(shè)計(jì)制作的微課《變質(zhì)作用及其影響因素》獲得第二十二屆全國(guó)教育教學(xué)信息化大獎(jiǎng)賽三等獎(jiǎng)等。這些努力下才打造了《地球科學(xué)概論》MOOC的精品課程，它于2018年入選“最美慕課——首屆中國(guó)大學(xué)慕課精彩100”課程二等獎(jiǎng)。綜上所述，微課制作工作能為后期建設(shè)在線課程提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

《礦物巖石學(xué)》課程以本課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，結(jié)合《地球科學(xué)概論》MOOC微課建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，拆分相應(yīng)內(nèi)容制作相應(yīng)的微課。以目前制作中的微課《礦物晶體的形態(tài)與識(shí)別》為例，它屬于《礦物巖石學(xué)》[9]中第一章結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)部分。本部分獨(dú)立制作微課（圖1），目的是使學(xué)習(xí)者們回憶和熟悉礦物概念，并進(jìn)一步理解晶體的概念、礦物晶體形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系，并能識(shí)別礦物晶體的形態(tài)。微課設(shè)計(jì)中使用問(wèn)題式教學(xué)法，使用較多的動(dòng)畫(huà)配以文字說(shuō)明晶體生長(zhǎng)的過(guò)程，進(jìn)而引出晶體的概念，同時(shí)展示晶體幾種分類(lèi)，為后續(xù)結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)作鋪墊。因?yàn)槲⒄n內(nèi)容時(shí)間短，對(duì)于不理解的內(nèi)容，學(xué)習(xí)者可以反復(fù)觀看。

（二）《礦物巖石學(xué)》MOOC內(nèi)容建設(shè)

微課建設(shè)僅解決部分授課內(nèi)容視頻化，而課程要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，不僅還需有統(tǒng)一穩(wěn)定平臺(tái)，且也需要系統(tǒng)地建設(shè)和一定的互動(dòng)。MOOC（Massive Open Online Course）即大規(guī)模開(kāi)放在線課程，是當(dāng)下最常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)化課程方式之一[4]。MOOC將世界名校的頂級(jí)課程搬到互聯(lián)網(wǎng)上，供網(wǎng)民或?qū)W生免費(fèi)注冊(cè)學(xué)習(xí)[10]。中國(guó)大學(xué)MOOC（慕課）國(guó)家精品課程在線學(xué)習(xí)平臺(tái)是由愛(ài)課程網(wǎng)攜手網(wǎng)易云課堂打造的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)。學(xué)生可以選修與所學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)目的一致和教學(xué)內(nèi)容相似的課程，在中國(guó)大學(xué)MOOC 平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

我校目前已有建設(shè)效果良好的地質(zhì)類(lèi)課程——由趙義來(lái)老師團(tuán)隊(duì)建設(shè)的《地球科學(xué)概論》（MOOC）[10]，其中包含有部分基礎(chǔ)的礦物和巖石學(xué)的內(nèi)容?！兜厍蚩茖W(xué)概論》MOOC，授課始于2018年，至2020年推行近兩年，MOOC授課得到在校師生和社會(huì)的廣泛好評(píng)。《礦物巖石學(xué)》MOOC構(gòu)建可借鑒和參考《地球科學(xué)概論》MOOC的經(jīng)驗(yàn)。MOOC有許多優(yōu)點(diǎn)，但不是課件（PPT）的簡(jiǎn)單堆砌和拆分， 而是教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)整合。然而，其制作過(guò)程是復(fù)雜且耗時(shí)的，因其內(nèi)容涵蓋多、制作成本高、互動(dòng)性要求也高，還包括大量相關(guān)的題庫(kù)、視頻、圖片、配音等資料[5]。所以，MOOC建設(shè)與微課建設(shè)相互結(jié)合將會(huì)是《礦物巖石學(xué)》線上課程建設(shè)的有效方式。

（三）《礦物巖石學(xué)》MOOC考核與互動(dòng)的建設(shè)

在中國(guó)大學(xué)MOOC（慕課）國(guó)家精品課程在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上，目前常見(jiàn)的考核形式是每完成一個(gè)章節(jié)單元內(nèi)容學(xué)習(xí)后，需要完成相應(yīng)章節(jié)的測(cè)試方式來(lái)強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。最后按照相應(yīng)的參與程度、單元成績(jī)和最后一次綜合考試成績(jī)按一定比例核算總成績(jī)來(lái)考核，總成績(jī)合格者將獲得課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)證書(shū)，完成課程學(xué)習(xí)。

盡管有總體的思路，但是在具體考核的設(shè)計(jì)上還是需要教師們考慮具體考核方式。常見(jiàn)的考核方式是組合式，包括討論、單元測(cè)試、考核的內(nèi)容和比重，包括題目?jī)?nèi)容、數(shù)量、分值、答案和題庫(kù)套數(shù)等內(nèi)容。以《地球科學(xué)概論》MOOC課程為例，題庫(kù)的設(shè)置原則以題庫(kù)中題目?jī)?nèi)容以考察基礎(chǔ)和重點(diǎn)內(nèi)容為主。題目類(lèi)型以選擇題、判斷題和簡(jiǎn)單的填空題為宜，這樣答題完成后平臺(tái)可判斷答題者對(duì)錯(cuò)，并給出答案和得分，利于參與者了解知識(shí)掌握情況。題目設(shè)置上難度不大，則答案設(shè)置會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單，這樣學(xué)生容易理解，教師亦易于操作設(shè)計(jì)。此外，過(guò)去有一定難度的問(wèn)答題不能放入測(cè)試中，可將其放入單元考查部分的討論環(huán)節(jié)中，這種情況下需要教師們?cè)谄脚_(tái)上與學(xué)習(xí)者定期（時(shí)間上以周為宜）積極交流和回答問(wèn)題。

（四）結(jié)合已有虛擬仿真平臺(tái)開(kāi)展線上課程建設(shè)

《礦物巖石學(xué)》課程另一個(gè)重要的特點(diǎn)是實(shí)踐性。過(guò)去實(shí)踐類(lèi)課程主要依靠野外的實(shí)地考察觀摩和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)本認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)課程的野外和實(shí)驗(yàn)部分建設(shè)，可依托于已有地質(zhì)博物館的虛擬仿真三維數(shù)字化平臺(tái)，在平臺(tái)建設(shè)中，將課程建設(shè)與展陳需求有機(jī)結(jié)合，結(jié)合生產(chǎn)或工業(yè)用途和科研目的，有目的性和針對(duì)性地選擇使用礦物與巖石部分三維數(shù)字化平臺(tái)虛擬仿真成果，虛擬線上人與實(shí)物及野外實(shí)地的互動(dòng)，加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)和礦物及巖石的用途認(rèn)知，既能提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，又可作為博物館與觀眾互通體驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)博物館展陳與教學(xué)功能的有機(jī)結(jié)合。

四、結(jié)束語(yǔ)

國(guó)家一流課程建設(shè)的號(hào)召為《礦物巖石學(xué)》課程建設(shè)帶來(lái)了良好的機(jī)遇，本課程的線上課程建設(shè)已迫在眉睫。充分利用本課程的線下教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以我校實(shí)驗(yàn)室和地質(zhì)博物館的礦物和巖石的教學(xué)資源為平臺(tái)，結(jié)合線下教學(xué)對(duì)線上教學(xué)的需求，開(kāi)展《礦物巖石學(xué)》課程線上教學(xué)建設(shè)，是本課程邁向一流課程的重要一步。

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