“兩性一度”視域下“構造地質學”課程改革與建設策略研究

平貴東 鞏磊 王海學

［摘 要］ “構造地質學”是地質類專業本科生的基礎課程之一，其主要任務是幫助學生掌握構造地質學的基本原理和構造解析的基本方法，分析構造的形成機制和演化進程，判斷構造形成的作用力的方向、方式和性質?！皹嬙斓刭|學”課程具有較強的時空觀及實踐性，存在“教師授課難，學生學習難”的兩難情況。針對“構造地質學”的教學現狀及存在的問題，立足“金課”建設的“兩性一度”標準，從教學目標、教學內容、教學方法和考核方式等方面提出“構造地質學”課程改革與建設的策略，指導課程質量提升，促進學生素質能力的培養，實現“金課”建設目標。

［關鍵詞］ 構造地質學；“兩性一度”；“金課”；課程建設

［基金項目］ 2020年度黑龍江省高等教育教學改革研究項目“‘兩性一度視域下的《構造地質學》課程改革”（SJGY2020096）；2021年度黑龍江省教育科學規劃重點課題項目“‘一流本科課程建設背景下的構造地質學課程團隊教學新模式探索研究”（GJB1421102）；2022年度黑龍江省高等教育本科教育教學改革研究重點委托項目“地質學基礎學科拔尖學生培養模式探索與實踐”（SJGZ20220063）

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

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）26-0076-04［收稿日期］ 2022-11-29

引言

“構造地質學”是地質學的三大支柱學科之一，也是固體地球科學及地質類專業的一門專業基礎課，主要研究巖石圈層地質體變形形成的各種現象或構造，涉及變形形態、變形構造作用的成因機制、時空分布和演化規律等，對固體礦產、油氣、地下水等資源的勘探開發具有重要意義。由于該課程知識點多，研究對象時空變化大，具有抽象性強、系統性強和實踐性強的特點，需要學生具有較好的空間想象力，否則學生很難將所學知識與各種復雜的客觀構造現象融會貫通，容易出現理論知識與實踐脫節的現象，導致“構造地質學”課程教學過程存在“教師授課難，學生學習難”的兩難情況［1］?？偨Y該課程國內外的教學現狀，目前在教學過程中主要面臨三個問題。

一是傳統實踐內容具有低階性，無法適應信息化社會的發展?，F有實驗教學內容大多為傳統的手工編繪相關的地質圖件，缺少運用計算機進行構造圖件編制的實驗內容。手工繪圖對培養學生的實際動手能力固然重要，但隨著信息化的發展，培養學生的數字化操作技能也不容忽視。

二是教學方式的創新性有待提高。雖然授課過程中運用了啟發式、互動式等模式加強培養學生分析問題的能力，但課程多數以教師講授為主，沒有較好地利用第二課堂，缺少激發學生學習興趣的創新方法。

三是課程考核方式缺少過程性考核，挑戰度不高，沒有調動學生的積極性。大多數教師采用的考核方式由平時成績和期中、期末成績組成，且過多地重視期末考試，一般占總評成績的一半以上，這就在無形中導致學生“平時學習放松，考試前突擊”的現象嚴重，甚至出現作弊現象。

本文針對“構造地質學”的教學現狀及存在的問題，立足“金課”建設的“兩性一度”標準［2］，即高階性、創新性、挑戰度，從教學目標、教學內容、教學方法和考核方式等方面提出“構造地質學”課程改革與建設策略，促進人才培養質量的提升。

一、構建高階教學目標，強化能力素質，提升課程挑戰度

教學目標是課程的教學宗旨和意圖，是課程與教學領域的具體化，是對期望學生能夠證明自己的知識、理解力、技能等能力，以及能做什么的明確描述［3］。教學目標需要結合社會發展和行業的先進領域對課程提出高階性要求，對教師的教學和學生的學習過程應具備一定的挑戰性，同時內容要具體、可評估。本文對“構造地質學”的課程目標進行解構，結合本校辦學定位、專業特色和人才培養要求，把握課程思政的建設方向和重點，新的課程目標按照布魯姆教學目標分類的方式從知識傳授、能力培養和價值塑造三個層次描述學習課程后學生應獲得的收獲，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度。

（一）知識目標

第一，了解構造地質學研究的前沿領域及其新進展；第二，掌握中小型地質構造的基本概念、分類、幾何學特征、構造組合、成因機制及形成的動力學條件；第三，掌握地質構造的觀察與研究方法，以及地質構造的制圖和分析方法。

（二）能力目標

第一，具有分析和解決實際地質問題的能力。學生應該能夠獨立分析與判讀地質圖件，在面對陌生的野外露頭時，通過觀察、測量和分析數據，能夠初步推斷該地區的變形歷史。第二，具備設計和進行模擬實驗的能力。學生能夠根據對綜合手標本、露頭和地質圖件的觀察結果，提出假說，解釋所觀測的構造現象，并使用物理或數值模型檢驗這些假說。第三，閱讀科學文獻、寫作和演講的能力。學生應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地質構造特征及形成演化規律的基礎上，以清晰的邏輯進行匯報及文字表述。

（三）價值目標

第一，以社會主義核心價值觀為引領，培養學生以科技自立自強的品質；第二，培養學生嚴謹的科學研究作風和腳踏實地的工作態度，具有愛國情懷、理想信念、使命感和科學精神；第三，培養學生作為構造地質研究人員應具備的工程倫理道德、職業素養和工匠精神。

二、調整教學內容，加強實踐訓練，促進能力進階

（一）調整教學內容，增強軟件技能培訓

加強對學生數字化操作技能的培養。在教學過程中增加常用構造地質軟件的技能培訓，不僅可以提高學生的實際操作能力，還可以提升工作效率和研究的準確性和精度，為學生將來走上工作崗位后適應工作環境和獨立完成工作任務奠定基礎。同時，可在課上減少對基本概念的解釋和講述，讓學生通過翻轉課堂自習，或將其融入實踐課程，將節省的課堂課時用于實踐教學，不斷開發綜合型和研究型實驗。

（二）增加課程設計，實施應用性與拓展性學習內容

課程設計是課程實踐的重要環節，學生通過此環節初次嘗試解決復雜的地質問題。課程可以結合不同的教學場景，從基本概念、基本知識、基本技能和綜合分析等不同層面研究與拓展學習內容設計選題和實施［4］。

各地質類院校幾乎都配備有構造地質實驗室，利用實驗室豐富的軟硬件設備，在校內實踐過程中增設砂箱物理模擬、數值模擬等方面的課程設計，例如利用物理模擬觀察不同類型盆地的構造樣式，利用數值模擬分析應力應變結果等，通過理論聯系實際的實習訓練，強化學生學以致用的觀念、提升學生的學習興趣，提高學生分析問題和解決問題的能力［5］。

在野外實踐過程中，可以利用野外各種構造形跡開展設計，例如借助節理與充填脈體特征，分析節理力學的性質、期次、配套關系、應力場特征、脈體充填過程。根據斷層面摩擦滑動標志分析斷層的運動學特征，進行應力分析。結合褶皺與斷裂的關系分析斷層相關褶皺的類型、樣式和成因。根據斷層平面或剖面的分段生長特征，評價斷裂的生長演化過程。另外，一次構造運動可能形成多種構造現象，也可將多種構造現象綜合起來，在整體的構造背景中認識和理解區域地質過程，培養學生的地質思維，以及分析問題和解決問題的能力，達成教學目標［6］。

（三）加強定量解析，滿足學生的差異化發展目標

目前，構造地質學的研究已由傳統的定性描述向定量解析和計算機數值模擬方向發展?？茖W研究達到一定程度，構造作用中的物理過程最終要轉化為數學表達，運用力學進行構造過程的數學表達是構造地質學值得關注的發展方向［7］。雖然一些地質類院校開設了高等構造地質學講授定量研究構造變形的基本方法，但主要針對研究生開設，本科生教學內容多停留在基礎構造地質學內容的教學?！皹嬙斓刭|學”涉及技術原理較多，對于初次接觸課程的本科生而言，內容較為高深，但針對學有余力的學生，為滿足他們的學習需求，培養學生對構造地質學幾何學形態的定量分析、數值計算和數據可視化的基本方法和思維，有必要學習相關的定量解析入門內容，使用數學工具如電子表格或Matlab完成簡單建模，進行脆性變形下的應力、應變、位移方面的計算等，為其學習或從事地球科學工作做好準備。

三、豐富教學手段，拓展第二課堂，樹立創新意識

豐富具有先進性和互動性的教學手段，激發學生的學習志趣和潛能，增強學生的創新精神和實踐能力。

（一）加強數字化教學資源建設，拓展第二課堂

以往課程中教師通常采用平剖面靜態圖件講授構造變化過程，學生難以理解，進而影響教學的實際成果，不利于培養學生的空間思維［8］。對此，可將可視化技術引入“構造地質學”教學，將抽象的地質現象變為直觀的三維圖形［9］。例如，利用軟件制作三維建模及交互式動畫，使靜態的平面式教學變為動態的空間立體三維的教學過程，或通過紙模型、橡皮泥等讓學生制作立體演示實物模型，鼓勵學生講解制作過程，培養學生的空間思維能力。還應當注重課程的在線資源建設，利用互聯網技術，打造在線自學平臺，如瀏覽相應的課程輔導材料，下載開源的程序代碼或免費軟件，進行網上提問、討論式學習等，從而拓展教學空間，拓寬學生的視野，對傳統的課堂教學結構進行翻轉，重新分配課堂內外時間，學生在課前通過在線自學查閱資料完成知識學習，課堂上通過與教師交流討論的方式完成知識學習。

（二）探索虛擬仿真建設，豐富教學手段

虛擬仿真作為一種新興的教育教學輔助手段，因其具備形象、直觀、趣味性強等特點，也逐漸被人們應用于教學實際。然而，目前能夠應用于教學實踐的構造地質領域虛擬資源還較為匱乏，存在場景內容欠缺、細節不足、交互感不足等多種問題。對此，將可視化仿真技術引入“構造地質學”教學，建設虛擬仿真實驗教學資源十分必要。將抽象的地質現象變為直觀的2D、3D圖或動畫，運用虛擬現實技術打造數字化野外地質場景，構建虛實結合的實踐育人方式是“構造地質學”的新教學方案［10］，也是未來的必然趨勢，可有效推進“構造地質學”實踐教學改革。

（三）加強校企協同育人，促進新工科人才培養

高校教師在講解理論知識時容易忽略對生產實踐的詳細說明，學生在經過校內實踐訓練后，雖然學會了公式遷移，但是校內實踐中的數據往往經過教師編輯，是較為規范且規律明顯的數據，而真實的應用場景下，地質數據眾多，處理過程復雜，畢業生缺少基層實踐操作能力，難以快速上手，是企業遇到的普遍現象。因此，基于我國高等教育提出的新工科建設理念，高校要培養高素質應用型人才，校企協同育人是實現該目標的有效措施。通過與企業共享資源，共建課程，引企入校等方式，鍛煉學生的工程應用能力和解決生產現場實際問題的能力［11］。例如，在前期實踐訓練的基礎上，由油田企業導師與校內導師共同指導學生開展實訓，從企業現場需求出發，利用實際盆地資料設置不同的課題，采用小組討論的形式，引導學生圍繞問題獨立收集資料，解決問題，培養學生的自主學習能力和創新能力［12］。油田企業提供某一區塊的地震、測井、巖心資料等基礎數據，學生以團隊形式對資料進行數據處理，加載分析，自行編制地質圖件，撰寫并匯報報告，企業導師和校內導師對各環節進行指導和質量把控，為學生的學以致用和創新探索提供條件，促進創新應用型人才培養。

四、改革評價方法，注重過程考核，增強學習主動性

傳統的通過一學期的期末考試評價學生的學習效果方法，不利于學生理論聯系實際能力、應用能力、創新能力的提高。新工科理念下，專業教學旨在建立“進程式評價體系”，在考試和評價方法上，應變傳統單一的閉卷考試模式為綜合考試，通過分組項目式教學和學習，將學生的調研分析、撰寫報告、匯報交流的綜合表現納入最后的總評成績。最終采用多種成績加權求和方式，綜合考慮期末考試、綜合實踐、小組討論匯報、線上數據、大作業等成績，可以更加合理全面地評價學生的學習效果［13］。雖然這個過程增加了指導教師的工作量，但可以讓學生積極完成每一階段的訓練和學習，進而改變重結果輕過程的學習模式，可以充分發揮和調動學生的學習積極性，同時鍛煉學生閱讀科學文獻、寫作和演講的能力，提高學生應用知識解決實際構造地質問題的能力，有利于提升學生的工程師綜合素養。

參考文獻

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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