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新工科环境下“六位一体”教学模式在“构造地质学”中的实践探索

杨克基 杨飞 马宝军 王青春 宋时雨
  
科创媒体号
2025年18期
河北地质大学地球科学学院050000

摘要:在新工科建设的背景下,高校需要适应经济和科技发展的新形势,培养能够支撑和服务创新驱动发展的高素质人才。构造地质学是研究地球岩石圈结构、变形及其动力学原因的学科,是石油勘探领域人才培养的必修内容。本研究以新工科建设要求为指导思想,提出了包含课堂讲授、平台教学、虚拟仿真教学、实地考察、油田实习和课外竞赛“六位一体”的教学模式,希望本研究能为为培养适应未来挑战的构造地质学人才提供了新路径。

关键词:新工科;“构造地质学”;“六位一体”教学模式

《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》着重指出,构建新工科是我国高等教育针对经济与科技发展的新趋势作出的必然选择。构造地质学、沉积学以及石油地质学是石油勘探领域的三大基石学科,也是石油地质专业学生必修的核心课程。鉴于此,我校创新性地构建了“六位一体”的教学综合改革实践体系,培养既具备坚实基础理论又拥有强大实践创新能力的高素质石油地质人才。

1课堂讲授

在教学的初始阶段,首先应在课堂上向学生系统传授地质学的基础知识,使其对地质的基本特征有所认识,并掌握初步的地质构造图的绘制技巧,运用传统的教学法,深入浅出地介绍构造地质学的核心概念、基本原理及理论架构,辅以课件、视频及动画等多媒体教学手段,生动展现地质构造的形态变化、运动机理以及实际案例分析。为增强课程的实践性,可以将本地区油田企业的经典案例纳入教学体系中,选取油田开发成果与典型地质现象,通过课堂研讨的形式,指导学生深入分析其生成背景、特征及影响。这一教学策略不仅有助于学生理解地质现象背后的科学原理,也锻炼了他们解决实际地质问题的能力。

2平台教学

教学过程可融合VR技术与数值模拟技术,成功实现室内对野外地质现象的极致逼真再现。依托Web技术,打造以VR眼镜为中心的数字化教学系统,该系统主要包括地质现象的可视化演示、支持跨地域学习以及云平台整合功能。具体来说,系统将节理、断层、褶皱等复杂地质过程的生成原理,通过Web平台动态呈现给学生,使学生得以通过互联网或VR设备,无论身处何地,均能享受地质现象的直观学习和身临其境的体验。同时,将模拟过程整合入Web平台,便于学生进行深入分析和研究。在教育资源管理方面,利用Web平台建立全面的教育资源管理体系,通过构建教学资料库,汇集研究成果与教学素材,优化资源的获取与使用流程。

3虚拟仿真教学

为弥补传统教育模式在地质软件应用实践方面的局限,课程设计可融入构造地质领域的虚拟仿真软件,旨在提升学生的实际操作能力。首先,把握野外地质实习的珍贵机会,引导学生掌握关键地质构造数据的采集方法,这些数据将成为后续教学与分析的重要基石。指导学生运用三维建模软件,构建地质结构的立体模型,这不仅有助于学生更直观地把握地质体的空间形态及相互间的联系,还还能实现地质模型的三维构建与可视化。借助VR技术,学生可以更深入地探究地质结构的特性。最终,通过分析模型结果与现有理论的差异,激励学生提出潜在的解释或创新的理论假设,从而促进构造地质学理论与应用的创新发展。

4实地考察

在实地考察阶段,首先需向学生详细介绍现场概况,涵盖地质背景及考察目标等内容,并引领学生深入实地,对节理、褶皱、断层、背向斜等地质构造现象进行细致观察。在此过程中,学生需进行地质测量实践,例如地层厚度与断层位移的测量,利用罗盘确定地质体的倾向与倾角,并记录相关数据。接着,指导学生绘制地质剖面图和平面图,以记录地质结构及其分布情况。在野外地质实习的教学中,引导学生收集地质数据,并教导他们运用现代技术手段开展高效勘探。学生需依据现有的地质数据及现场勘探结果,对地质现象进行精确的定位和定性分析。针对野外基地位置偏远、范围广阔、地质构造复杂等问题,可运用无人机倾斜摄影技术,迅速获取实习基地的空间坐标和高清晰度的地质表面图像。

5油田实习

为促进构造地质学教育中产学研的深度融合,增强学生专业操作的实战技能,可以主动与地方油田企业建立产学研协同项目,将学生油田实习现场的表现纳入课程评价的关键指标。在油田实习基地,学生得以亲临现场,直接观察和解析地质构造现象,掌握石油勘探的现实需求,通过对实际勘探案例的深入分析,学生能够将理论知识与实际操作相结合。教师应引导学生以问题为中心,激发他们主动探索和解决地质勘探过程中遇到的实际问题。学生需要开展与勘探实务紧密相连的实践活动,例如地质调查、数据整理及报告撰写,以此在实践中深化对理论的认识和应用。

6课外竞赛

为培养大学生的创新意识与实际操作技巧,高校需搭建起大学生创新实践的平台,引导他们在课余时间积极参与3D构造地质学建模及油田构造研究,定期举办校区油气地质竞赛和构造地质学相关的比赛。为提升学生的实际操作和自学能力,学校可以结合教学案例、野外实习基地及企业实践案例,指导学生成立创新型研究社团。通过举办各类3D建模、油气地质竞赛和科研竞技活动,创新型研究社团营造了一种积极探究、勇于创新的氛围,使构造地质学的教学贯穿于学生学习和科研的始终。在新型工科教育的背景下,学生基础知识掌握、软件技能运用以及实际操作能力各不相同,有的学生能够运用图表、图像和动画生动展示模型成果,深入阐释模型背后的地质构造及其意义。

在新工科教育的大背景下,开展构造地质学“六位一体”教学模式创新与实践,将课堂讲授、平台教学、虚拟仿真教学、现场调研、油田实践与课外竞赛融会贯通,有助于打造出一个高效且全面的教学体系。

参考文献

[1] 能源,张津宁,马骁,等.新工科背景下打造“构造地质学”金课的探索与实践[J].中国地质教育,2022(1):40-43.

[2] 韩杰,马廉洁.“双一流”建设背景下构造地质学课程教学改革实践与成效[J].中国现代教育装备,2024(15):108-110.

[3] 罗金海,李玮,冀文斌,等.学科交叉与融合对大学教学实践的新要求:以“构造地质学”课程教学为例[J].当代教育理论与实践,2024(2):17-23.

[4] 张津宁,能源,马骁,等.虚拟现实技术在构造地质学实践教学中的应用[J].教育观察,2022(25):9-11.

【基金项目】河北地质大学研究生教育教学改革研究项目《基于构造模拟的《构造地质学》虚-实一体化教学模式改革与实践》(项目编号:2024J15);河北地质大学研究生课程思政项目《盆地构造与沉积作用》((项目编号:YKCSZ2024077)

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