野外地质实习虚拟仿真实验教学平台建设与思考

来源:用户上传      作者:何虎军 杨兴科 焦建刚 肖良 雷万杉

　　[摘 要] 野外实习是培养合格地质人才的重要环节和专业特色，对培养学生兴趣、巩固专业知识、提高实践能力等有着不可替代的作用。然而传统野外地质教学实习中存在效率低、成本高、互动性和共享性差等问题，虚拟仿真教学很好地弥补了此缺陷。通过以汉中梁山野外地质实习基地为例，介绍了长安大学地质学类专业野外地质实习的发展现状，实习目的和任务，分析了传统野外地质实习存在的问题，探讨了汉中梁山野外地质实习虚拟仿真教学平台建设的思路和拟解决的关键问题。
　　[关键词] 野外地质实习；虚拟仿真；教学平台
　　[基金项目] 2019年度长安大学虚拟仿真实验教学培育项目“地质矿产资源三维立体勘查与开发虚拟仿真实验教学平台”（300103691916）；2019年度长安大学高等教育教学改革研究项目“创新实验教学体系研究与实践――汉中梁山野外地质实习虚拟仿真实验教学平台建设”（300103302702）；2020年度教育部第一批产学合作协同育人项目“矿产形成、勘查与开发虚拟仿真教学平台建设”（300202212077）
　　[作者简介] 何虎军（1979―），男，陕西合阳人，工学博士，长安大学地球科学与资源学院副教授，硕士生导师，主要从事矿产资源定量预测与评价、计算机地学应用教学与研究。
　　[中图分类号] G642.44 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）02-0146-04 [收稿日期] 2021-05-14
　　引言
　　野外地质教学实习是地质学、资源勘查工程等相关地学Ｒ当究粕实践教学中必须经历的一个十分重要的实践教学环节[1，2]，通过野外实习的各个步骤和环节的观察、观测、实习、实验，使学生运用并巩固课堂所学理论知识，学会并掌握野外地质工作基本方法，培养地学专业本科生对各种地质现象的野外观察、识别和综合分析能力、独立工作能力及实践动手能力，全面提高本科生地质类专业教学质量，为国家培养高素质、厚基础、重实践的地学创新型技术人才。陕西汉中梁山教学实习基地作为长安大学自筹经费建设的面向地质学类本科生野外教学实习基地，对培养地学相关专业的学生野外地质基本技能发挥了重要作用。野外地质实习是长安大学地质类专业教学的重要内容，也是培养集知识、能力和素质于一体的高素质人才的重要实践性教学环节。随着云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、虚拟现实、3D打印等新一代信息技术发展，如何更好适应高等教育快速发展和人才培养模式的转变，更加有效地利用这个有丰富地质现象的天然实习场地，挖掘其中可充分利用的优秀教学资源，构建新的野外实习教学体系和教学环境[3]，加强学生科学思维和创新能力培养，解决传统野外地质教学实习中存在的诸多问题，已迫在眉睫。因此，本文就汉中梁山野外地质实习虚拟仿真教学实验平台建设的思路进行探索与实践。
　　一、野外地质教学实习的基本情况与存在问题
　　（一）野外地质教学实习的概况
　　西安地质学院（2000年与原西安公路学院、西北建筑工程学院合并为长安大学）作为五大地院之一，先后于20世纪50―80年代初在陕南汉中梁山+西乡罗家河；1984―1989年在汉中梁山（在西北大学实习基地建设基础上，学校投入许多教师进行基地建设）；1990―2000年在河南宜阳实习基地；2001―2013年在安徽巢湖开展野外地质实习。自2014年汉中梁山实习基地建设完毕投入使用后，一直在汉中梁山开展野外地质实习。根据学校的教学计划，一般实习时间为5周，分室内准备和野外实习两个阶段进行。
　　室内准备阶段主要是召开实习动员大会，强调安全注意事项，明确实习目的、任务、要求，宣布实习纪律等注意事项，介绍实习区地质概况，明确野外工作步骤和要求等事项。要求每位实习同学认真阅读实习指导书，并尽可能收集前人资料和文献，以便熟悉实习区的基本地质特征，并要求出发前每位实习同学必须准备好野外实习用品等。野外实习时间30～32天，主要包括路线踏勘、实测剖面、地质填图（含数字填图）、图件绘制和报告编写等。实习期间根据天气情况、学生掌握知识程度和实习进度需要对野外资料及时整理、阶段总结和讲课。
　　（二）野外地质教学实习的目的和任务
　　经过多年来野外地质教学实习认识与实践，长安大学野外地质教学实习培养方案认为通过野外教学实习，一是使学生理论联系实际，巩固并加深对已学课程知识的理解和认识；二是培养学生吃苦耐劳、艰苦奋斗、开拓创新、团结合作的精神；三是培养学生热爱地质事业，勇于探索地球奥秘的兴趣；四是培养学生实事求是、科学严谨的工作态度。逐步掌握由点到线、由线到面、点面结合、综合分析的野外工作方法，以及由表及里、由浅入深、将今论古的地质思维方法。
　　野外教学实习的任务主要是进行区域地质调查方法的系统训练，让学生掌握地质踏勘、剖面测量、地质填图（含数字填图）和地质报告编写的基本知识、方法与技能。培养学生独立从事地质调查设计和野外调查研究的能力，为今后的课程学习和地质工作打下坚实的基础[4]。
　　（三）传统野外地质教学实习存在的问题
　　传统的野外地质教学实习实践场地、实习实验内容及其实习过程，均受许多不利于野外现场教学的因素影响，诸如实习地区的地形多为山区、地理位置偏远、交通出行十分不便、实习时间必须固定在不受其他课程教学影响的4～6周连续时间段、经常受天气因素影响很大，如雷雨风雪、高温酷暑等、必须配备理论与实践经验均较丰富的教师及足够数量，师生一起参加固定合适时间段的野外实习调研、观测等，需要为此每年支付高额实习费用，还有重要的安全隐患及众多风险影响。近年来历年的野外教学实习和组织安排成为长安大学和许多高校存在的普遍难以顺利安全高效完成的老大难问题，尤其2020年受突如其来新型冠状肺炎疫情影响此问题变得更加突出。实习教学过程中也存在师生在野外的教学观察点停留时间有限，难以多次反复观察、思考，学生不能从任意角度观察所见到的地质现象，学生自主学习观察时间较少，师生间针对同一地质现象没有更多的互动交流研讨时间，不能实现“一对一”研讨式教学，教学效率较低、实习成本较高，野外教学的地点有限且不能保存、师生互动性和共享研讨性等均存在改变或提高之处。

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