“兩性一度”視域下“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程改革與建設(shè)策略研究

平貴東 鞏磊 王海學(xué)

［摘 要］ “構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”是地質(zhì)類專業(yè)本科生的基礎(chǔ)課程之一，其主要任務(wù)是幫助學(xué)生掌握構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的基本原理和構(gòu)造解析的基本方法，分析構(gòu)造的形成機(jī)制和演化進(jìn)程，判斷構(gòu)造形成的作用力的方向、方式和性質(zhì)?！皹?gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程具有較強(qiáng)的時(shí)空觀及實(shí)踐性，存在“教師授課難，學(xué)生學(xué)習(xí)難”的兩難情況。針對(duì)“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，立足“金課”建設(shè)的“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面提出“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程改革與建設(shè)的策略，指導(dǎo)課程質(zhì)量提升，促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)“金課”建設(shè)目標(biāo)。

［關(guān)鍵詞］ 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)；“兩性一度”；“金課”；課程建設(shè)

［基金項(xiàng)目］ 2020年度黑龍江省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“‘兩性一度視域下的《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》課程改革”（SJGY2020096）；2021年度黑龍江省教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題項(xiàng)目“‘一流本科課程建設(shè)背景下的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)課程團(tuán)隊(duì)教學(xué)新模式探索研究”（GJB1421102）；2022年度黑龍江省高等教育本科教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)委托項(xiàng)目“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐”（SJGZ20220063）

［作者簡介］ 平貴東（1985—），男，黑龍江大慶人，博士，東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院副教授（通信作者），主要從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究；鞏 磊（1985—），男，山東濱州人，博士，東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授，主要從事地質(zhì)學(xué)研究；王海學(xué)（1987—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，博士，東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院副教授，主要從事構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）26-0076-04［收稿日期］ 2022-11-29

引言

“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”是地質(zhì)學(xué)的三大支柱學(xué)科之一，也是固體地球科學(xué)及地質(zhì)類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究巖石圈層地質(zhì)體變形形成的各種現(xiàn)象或構(gòu)造，涉及變形形態(tài)、變形構(gòu)造作用的成因機(jī)制、時(shí)空分布和演化規(guī)律等，對(duì)固體礦產(chǎn)、油氣、地下水等資源的勘探開發(fā)具有重要意義。由于該課程知識(shí)點(diǎn)多，研究對(duì)象時(shí)空變化大，具有抽象性強(qiáng)、系統(tǒng)性強(qiáng)和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，需要學(xué)生具有較好的空間想象力，否則學(xué)生很難將所學(xué)知識(shí)與各種復(fù)雜的客觀構(gòu)造現(xiàn)象融會(huì)貫通，容易出現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)過程存在“教師授課難，學(xué)生學(xué)習(xí)難”的兩難情況［1］?？偨Y(jié)該課程國內(nèi)外的教學(xué)現(xiàn)狀，目前在教學(xué)過程中主要面臨三個(gè)問題。

一是傳統(tǒng)實(shí)踐內(nèi)容具有低階性，無法適應(yīng)信息化社會(huì)的發(fā)展。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容大多為傳統(tǒng)的手工編繪相關(guān)的地質(zhì)圖件，缺少運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行構(gòu)造圖件編制的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。手工繪圖對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力固然重要，但隨著信息化的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化操作技能也不容忽視。

二是教學(xué)方式的創(chuàng)新性有待提高。雖然授課過程中運(yùn)用了啟發(fā)式、互動(dòng)式等模式加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，但課程多數(shù)以教師講授為主，沒有較好地利用第二課堂，缺少激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的創(chuàng)新方法。

三是課程考核方式缺少過程性考核，挑戰(zhàn)度不高，沒有調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。大多數(shù)教師采用的考核方式由平時(shí)成績和期中、期末成績組成，且過多地重視期末考試，一般占總評(píng)成績的一半以上，這就在無形中導(dǎo)致學(xué)生“平時(shí)學(xué)習(xí)放松，考試前突擊”的現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)作弊現(xiàn)象。

本文針對(duì)“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，立足“金課”建設(shè)的“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)［2］，即高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面提出“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”課程改革與建設(shè)策略，促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

一、構(gòu)建高階教學(xué)目標(biāo)，強(qiáng)化能力素質(zhì)，提升課程挑戰(zhàn)度

教學(xué)目標(biāo)是課程的教學(xué)宗旨和意圖，是課程與教學(xué)領(lǐng)域的具體化，是對(duì)期望學(xué)生能夠證明自己的知識(shí)、理解力、技能等能力，以及能做什么的明確描述［3］。教學(xué)目標(biāo)需要結(jié)合社會(huì)發(fā)展和行業(yè)的先進(jìn)領(lǐng)域?qū)φn程提出高階性要求，對(duì)教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程應(yīng)具備一定的挑戰(zhàn)性，同時(shí)內(nèi)容要具體、可評(píng)估。本文對(duì)“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”的課程目標(biāo)進(jìn)行解構(gòu)，結(jié)合本校辦學(xué)定位、專業(yè)特色和人才培養(yǎng)要求，把握課程思政的建設(shè)方向和重點(diǎn)，新的課程目標(biāo)按照布魯姆教學(xué)目標(biāo)分類的方式從知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造三個(gè)層次描述學(xué)習(xí)課程后學(xué)生應(yīng)獲得的收獲，從整體上提高了課程難度，拓展課程深度，逐步提升課程的挑戰(zhàn)度。

（一）知識(shí)目標(biāo)

第一，了解構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的前沿領(lǐng)域及其新進(jìn)展；第二，掌握中小型地質(zhì)構(gòu)造的基本概念、分類、幾何學(xué)特征、構(gòu)造組合、成因機(jī)制及形成的動(dòng)力學(xué)條件；第三，掌握地質(zhì)構(gòu)造的觀察與研究方法，以及地質(zhì)構(gòu)造的制圖和分析方法。

（二）能力目標(biāo)

第一，具有分析和解決實(shí)際地質(zhì)問題的能力。學(xué)生應(yīng)該能夠獨(dú)立分析與判讀地質(zhì)圖件，在面對(duì)陌生的野外露頭時(shí)，通過觀察、測量和分析數(shù)據(jù)，能夠初步推斷該地區(qū)的變形歷史。第二，具備設(shè)計(jì)和進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的能力。學(xué)生能夠根據(jù)對(duì)綜合手標(biāo)本、露頭和地質(zhì)圖件的觀察結(jié)果，提出假說，解釋所觀測的構(gòu)造現(xiàn)象，并使用物理或數(shù)值模型檢驗(yàn)這些假說。第三，閱讀科學(xué)文獻(xiàn)、寫作和演講的能力。學(xué)生應(yīng)具有清晰的邏輯思維和空間思維能力，能夠在綜合分析某一地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征及形成演化規(guī)律的基礎(chǔ)上，以清晰的邏輯進(jìn)行匯報(bào)及文字表述。

（三）價(jià)值目標(biāo)

第一，以社會(huì)主義核心價(jià)值觀為引領(lǐng)，培養(yǎng)學(xué)生以科技自立自強(qiáng)的品質(zhì)；第二，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究作風(fēng)和腳踏實(shí)地的工作態(tài)度，具有愛國情懷、理想信念、使命感和科學(xué)精神；第三，培養(yǎng)學(xué)生作為構(gòu)造地質(zhì)研究人員應(yīng)具備的工程倫理道德、職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神。

二、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練，促進(jìn)能力進(jìn)階

（一）調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)軟件技能培訓(xùn)

加強(qiáng)對(duì)學(xué)生數(shù)字化操作技能的培養(yǎng)。在教學(xué)過程中增加常用構(gòu)造地質(zhì)軟件的技能培訓(xùn)，不僅可以提高學(xué)生的實(shí)際操作能力，還可以提升工作效率和研究的準(zhǔn)確性和精度，為學(xué)生將來走上工作崗位后適應(yīng)工作環(huán)境和獨(dú)立完成工作任務(wù)奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，可在課上減少對(duì)基本概念的解釋和講述，讓學(xué)生通過翻轉(zhuǎn)課堂自習(xí)，或?qū)⑵淙谌雽?shí)踐課程，將節(jié)省的課堂課時(shí)用于實(shí)踐教學(xué)，不斷開發(fā)綜合型和研究型實(shí)驗(yàn)。

（二）增加課程設(shè)計(jì)，實(shí)施應(yīng)用性與拓展性學(xué)習(xí)內(nèi)容

課程設(shè)計(jì)是課程實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過此環(huán)節(jié)初次嘗試解決復(fù)雜的地質(zhì)問題。課程可以結(jié)合不同的教學(xué)場景，從基本概念、基本知識(shí)、基本技能和綜合分析等不同層面研究與拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)選題和實(shí)施［4］。

各地質(zhì)類院校幾乎都配備有構(gòu)造地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，利用實(shí)驗(yàn)室豐富的軟硬件設(shè)備，在校內(nèi)實(shí)踐過程中增設(shè)砂箱物理模擬、數(shù)值模擬等方面的課程設(shè)計(jì)，例如利用物理模擬觀察不同類型盆地的構(gòu)造樣式，利用數(shù)值模擬分析應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果等，通過理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)習(xí)訓(xùn)練，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)以致用的觀念、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力［5］。

在野外實(shí)踐過程中，可以利用野外各種構(gòu)造形跡開展設(shè)計(jì)，例如借助節(jié)理與充填脈體特征，分析節(jié)理力學(xué)的性質(zhì)、期次、配套關(guān)系、應(yīng)力場特征、脈體充填過程。根據(jù)斷層面摩擦滑動(dòng)標(biāo)志分析斷層的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，進(jìn)行應(yīng)力分析。結(jié)合褶皺與斷裂的關(guān)系分析斷層相關(guān)褶皺的類型、樣式和成因。根據(jù)斷層平面或剖面的分段生長特征，評(píng)價(jià)斷裂的生長演化過程。另外，一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可能形成多種構(gòu)造現(xiàn)象，也可將多種構(gòu)造現(xiàn)象綜合起來，在整體的構(gòu)造背景中認(rèn)識(shí)和理解區(qū)域地質(zhì)過程，培養(yǎng)學(xué)生的地質(zhì)思維，以及分析問題和解決問題的能力，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)［6］。

（三）加強(qiáng)定量解析，滿足學(xué)生的差異化發(fā)展目標(biāo)

目前，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究已由傳統(tǒng)的定性描述向定量解析和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方向發(fā)展。科學(xué)研究達(dá)到一定程度，構(gòu)造作用中的物理過程最終要轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)，運(yùn)用力學(xué)進(jìn)行構(gòu)造過程的數(shù)學(xué)表達(dá)是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)值得關(guān)注的發(fā)展方向［7］。雖然一些地質(zhì)類院校開設(shè)了高等構(gòu)造地質(zhì)學(xué)講授定量研究構(gòu)造變形的基本方法，但主要針對(duì)研究生開設(shè)，本科生教學(xué)內(nèi)容多停留在基礎(chǔ)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)內(nèi)容的教學(xué)。“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”涉及技術(shù)原理較多，對(duì)于初次接觸課程的本科生而言，內(nèi)容較為高深，但針對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，為滿足他們的學(xué)習(xí)需求，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)幾何學(xué)形態(tài)的定量分析、數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)可視化的基本方法和思維，有必要學(xué)習(xí)相關(guān)的定量解析入門內(nèi)容，使用數(shù)學(xué)工具如電子表格或Matlab完成簡單建模，進(jìn)行脆性變形下的應(yīng)力、應(yīng)變、位移方面的計(jì)算等，為其學(xué)習(xí)或從事地球科學(xué)工作做好準(zhǔn)備。

三、豐富教學(xué)手段，拓展第二課堂，樹立創(chuàng)新意識(shí)

豐富具有先進(jìn)性和互動(dòng)性的教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)志趣和潛能，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

（一）加強(qiáng)數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)，拓展第二課堂

以往課程中教師通常采用平剖面靜態(tài)圖件講授構(gòu)造變化過程，學(xué)生難以理解，進(jìn)而影響教學(xué)的實(shí)際成果，不利于培養(yǎng)學(xué)生的空間思維［8］。對(duì)此，可將可視化技術(shù)引入“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”教學(xué)，將抽象的地質(zhì)現(xiàn)象變?yōu)橹庇^的三維圖形［9］。例如，利用軟件制作三維建模及交互式動(dòng)畫，使靜態(tài)的平面式教學(xué)變?yōu)閯?dòng)態(tài)的空間立體三維的教學(xué)過程，或通過紙模型、橡皮泥等讓學(xué)生制作立體演示實(shí)物模型，鼓勵(lì)學(xué)生講解制作過程，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。還應(yīng)當(dāng)注重課程的在線資源建設(shè)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造在線自學(xué)平臺(tái)，如瀏覽相應(yīng)的課程輔導(dǎo)材料，下載開源的程序代碼或免費(fèi)軟件，進(jìn)行網(wǎng)上提問、討論式學(xué)習(xí)等，從而拓展教學(xué)空間，拓寬學(xué)生的視野，對(duì)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，重新分配課堂內(nèi)外時(shí)間，學(xué)生在課前通過在線自學(xué)查閱資料完成知識(shí)學(xué)習(xí)，課堂上通過與教師交流討論的方式完成知識(shí)學(xué)習(xí)。

（二）探索虛擬仿真建設(shè)，豐富教學(xué)手段

虛擬仿真作為一種新興的教育教學(xué)輔助手段，因其具備形象、直觀、趣味性強(qiáng)等特點(diǎn)，也逐漸被人們應(yīng)用于教學(xué)實(shí)際。然而，目前能夠應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐的構(gòu)造地質(zhì)領(lǐng)域虛擬資源還較為匱乏，存在場景內(nèi)容欠缺、細(xì)節(jié)不足、交互感不足等多種問題。對(duì)此，將可視化仿真技術(shù)引入“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”教學(xué)，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源十分必要。將抽象的地質(zhì)現(xiàn)象變?yōu)橹庇^的2D、3D圖或動(dòng)畫，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造數(shù)字化野外地質(zhì)場景，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐育人方式是“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”的新教學(xué)方案［10］，也是未來的必然趨勢，可有效推進(jìn)“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”實(shí)踐教學(xué)改革。

（三）加強(qiáng)校企協(xié)同育人，促進(jìn)新工科人才培養(yǎng)

高校教師在講解理論知識(shí)時(shí)容易忽略對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的詳細(xì)說明，學(xué)生在經(jīng)過校內(nèi)實(shí)踐訓(xùn)練后，雖然學(xué)會(huì)了公式遷移，但是校內(nèi)實(shí)踐中的數(shù)據(jù)往往經(jīng)過教師編輯，是較為規(guī)范且規(guī)律明顯的數(shù)據(jù)，而真實(shí)的應(yīng)用場景下，地質(zhì)數(shù)據(jù)眾多，處理過程復(fù)雜，畢業(yè)生缺少基層實(shí)踐操作能力，難以快速上手，是企業(yè)遇到的普遍現(xiàn)象。因此，基于我國高等教育提出的新工科建設(shè)理念，高校要培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，校企協(xié)同育人是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的有效措施。通過與企業(yè)共享資源，共建課程，引企入校等方式，鍛煉學(xué)生的工程應(yīng)用能力和解決生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際問題的能力［11］。例如，在前期實(shí)踐訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，由油田企業(yè)導(dǎo)師與校內(nèi)導(dǎo)師共同指導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)訓(xùn)，從企業(yè)現(xiàn)場需求出發(fā)，利用實(shí)際盆地資料設(shè)置不同的課題，采用小組討論的形式，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題獨(dú)立收集資料，解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力［12］。油田企業(yè)提供某一區(qū)塊的地震、測井、巖心資料等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式對(duì)資料進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，加載分析，自行編制地質(zhì)圖件，撰寫并匯報(bào)報(bào)告，企業(yè)導(dǎo)師和校內(nèi)導(dǎo)師對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)和質(zhì)量把控，為學(xué)生的學(xué)以致用和創(chuàng)新探索提供條件，促進(jìn)創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

四、改革評(píng)價(jià)方法，注重過程考核，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性

傳統(tǒng)的通過一學(xué)期的期末考試評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果方法，不利于學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力的提高。新工科理念下，專業(yè)教學(xué)旨在建立“進(jìn)程式評(píng)價(jià)體系”，在考試和評(píng)價(jià)方法上，應(yīng)變傳統(tǒng)單一的閉卷考試模式為綜合考試，通過分組項(xiàng)目式教學(xué)和學(xué)習(xí)，將學(xué)生的調(diào)研分析、撰寫報(bào)告、匯報(bào)交流的綜合表現(xiàn)納入最后的總評(píng)成績。最終采用多種成績加權(quán)求和方式，綜合考慮期末考試、綜合實(shí)踐、小組討論匯報(bào)、線上數(shù)據(jù)、大作業(yè)等成績，可以更加合理全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果［13］。雖然這個(gè)過程增加了指導(dǎo)教師的工作量，但可以讓學(xué)生積極完成每一階段的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，進(jìn)而改變重結(jié)果輕過程的學(xué)習(xí)模式，可以充分發(fā)揮和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)鍛煉學(xué)生閱讀科學(xué)文獻(xiàn)、寫作和演講的能力，提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際構(gòu)造地質(zhì)問題的能力，有利于提升學(xué)生的工程師綜合素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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Reform and Construction Strategy of Structural Geology Course Viewed from the Standard “Two Characteristics and One Degree”

PING Gui-dong， GONG Lei， WANG Hai-xue

（School of Earth Sciences， Northeast Petroleum University， Daqing， Heilongjiang 163318， China）

Abstract： Structural Geology is one of the basic courses for undergraduates majoring in geology. Its main task is to help students master the basic principles of structural geology and the basic methods of structural analysis， and to analyze the formation mechanism and evolution process of structures， and judge the direction， mode and nature of the forces that produce these structures. This course has a strong sense of time and space as well as practicality， and there is a problem of “difficult for teachers to teach and difficult for students to learn”. In view of the current teaching situation and existing problems of Structural Geology， based on the “Two Characteristics and One Degree” standard of “gold class” construction， this paper proposes strategies for the reform and construction of the curriculum of Structural Geology from the aspects of teaching objectives and contents， teaching methods and assessment methods， so as to guide the improvement of curriculum quality and achieve the goal of “gold class” construction.

Key words： Structural Geology; two characteristics and one degree; gold class; course construction