一流課程建設背景下《礦物巖石學》線上課程建設探索

馬莉燕 丁偉 王葆華 趙義來 白令安 溫淑女 楊金豹

摘? 要：為響應國家一流課程建設要求，深化教育教學改革，將現代信息技術與教學深度融合，我校《礦物巖石學》課程組整合現有教學資源，開展線上教學建設，提升課程建設水平。礦物學和巖石學屬地質學的二級分支學科，是知識點多且實踐性較強的學科，可選擇開展線上課程與線下建設，但是目前《礦物巖石學》在線課程建設的案例與研究較為缺乏。文章分析線上課程構建面臨的難點，依托于我校已有的在線課程《地球科學院概論》MOOC為案例，結合我校博物館的虛擬仿真建設優勢平臺，在一流課程建設背景下開展礦物巖石學類在線課程建設探索。

關鍵詞：《礦物巖石學》;在線課程MOOC;微課;虛擬仿真

中圖分類號：G640 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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、巖石學和礦床學（070901）屬于地質學（0709）的二級分支學科，涉及相關的課程包括“晶體光學與造巖礦物”“巖漿巖巖石學”“沉積巖巖石學”“變質巖巖石學”“巖石學”“礦物學與巖石學”“環境礦物學導論”“成因礦物學概論”“巖石顯微結構分析”“巖礦物理化學”等10門課程[1]。其中，礦物學是研究礦物化學組成、內部結構、外表形態、物理性質和化學性質、形成和變化的條件、時間與空間上的分布規律、形成與演化的歷史和用途以及它們之間關系的一門學科[2-3]。巖石學主要研究巖石的礦物成分、結構構造、產狀和分布、巖石成因和形成環境等[2-3]。無論從事地質學基本理論的研究，還是勘探開發利用地下資源或解決實際工程地質問題，都需要有礦物巖石學的基本理論[2]。因此，在我國本科院校開設的地質類工科專業，包括地質工程、勘查技術與工程、地下水科學與工程等專業，都將“礦物巖石學”課程作為一門重要的專業基礎課[4]。

結合礦物巖石學專業性強、知識點多和實踐性強的特點，課程以MOOC課的形式在線授課， 盡管已有少量礦物巖石學相關課程MOOC的教學改革探索[5]。然而，截至目前，中國大學MOOC平臺上能搜索到《礦物巖石學進展》《巖石學》《結晶學與礦物學》等有些相關性課程，而缺少《礦物巖石學》的在線課程。2019年國家發布《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》中關于一流課程的5類推薦類型中，有2類就是與線上課程有關的，學生線上自主學習與線下面授有機結合開展混合式教學，可以打破學習的時空限制，有效提高教學質量，故此，《礦物巖石學》在線課程建設是本課程改革建設的主要方向。2020年中國農歷新年前后，國內新型冠狀病毒肺炎暴發，為了避免學生集中而造成的交叉感染，教育部延緩各大高校的開學時間， 甚至不開學。受此措施影響，全國幾乎所有的高校課程均需施行網課教學，這也加強了《礦物巖石學》課程網絡化建設任務緊迫性。我校已開展多年《礦物巖石學》課程教學工作，積累了豐富的教學經驗和教學標本資源，集合我校地質博物館豐富的礦物和巖石標本館藏，在國家一流課程建設背景下，本課程整合現有資源優勢，開展線上課程建設，突出課程亮點和優勢，力爭建成區級線上線下混合式一流課程。本文在《礦物巖石學》課程的特點與難點基礎上，結合我校已有相關網絡課程建設經驗探討在線課程建設的構想。

二、《礦物巖石學》線上課程建設中面臨的挑戰

目前各個高校的礦物巖石學課程的建設改革目標表明礦物巖石學網絡課程建設中面臨的難點主要有三點：知識點多、實踐性強、網絡建設要求高[1-2]。第一，課程知識點多[1-2，5-6]。由于《礦物巖石學》是專業基礎學科，包含的知識點多，涉及面廣，既有基礎的概念，也有相關的理論研究和應用。而21世紀初， 因強調通用型人才培養，礦物學和巖石學課程的學時及其實踐性內容曾被大幅刪減，導致知識點多而分散的礦物學巖石學類課程內容難以記憶和消化，影響學習效果[1，5-6]。第二，課程實踐性強。礦物巖石學是需要大量野外實踐的課程，由于經費、安全及其他原因無法安排相關的實踐活動，或者分配更多的學時，會使得學習效果大打折扣。然而，大多數研究者和教師認為要學好礦物巖石類課程的方法是要重視實驗實踐教學，激發學生學習的主動性[1-2，5-6]。第三，網絡建設資源整合要求高。在全國新冠肺炎疫情初期，基于建設需要，各類平臺都提供了在線課程的服務為網絡授課提供了便利，然而在集中開學和集中授課的沖擊下，各大網絡課程平臺（例如：騰訊課堂、釘釘、雨課堂等網絡課程平臺）超過負荷運行，紛紛出現網絡不穩定和掉線等網絡技術性問題。更重要的問題是，網絡課程的教學效果并未完全得到教師和家長的認同。多數教師反應這與網絡課程無法有效吸引學生集中注意力有關。相較面對面課堂，網絡線上課程的學習效果自然大打折扣。網絡課程建設理念較多，如較為熟悉的翻轉課堂，它是把知識傳授和知識內化的發生地點調換，讓學生自主選擇學習內容、安排學習進度，而課上教師負責答疑解惑，幫助學生完成知識內化的課堂形式[7-8]。該授課方式因廣受學生歡迎，于是推廣開來[7]。然而，盡管有著其優勢，自提出至今十余年，在其誕生地美國，授課方式并未完全被線上課堂取代。因而，網絡課程授課質量保障是網絡課程建設的難題。

三、線上課程建設的思考

（一）《礦物巖石學》課程微課化

微課的核心組成內容是課堂教學視頻（課例片段），同時還包含與該教學主題相關的教學設計、素材課件、教學反思、練習測試及學生反饋、教師點評等輔助性教學資源，它們以一定的組織關系和呈現方式共同“營造”了一個半結構化、主題式的資源單元應用“小環境”。其主要特點是時間短，主題突出、內容具體。將需要在線課程建設內容微課化，以知識點劃分小節，采用10-15分鐘的視頻進行教學，視頻內容簡潔闡述理論知識點，利于學生隨時隨地學習課程[5]。這種方式既能滿足因學時不夠，且課程知識點多，造成授課過程中重點不夠突出的假象。同時，也能解決和彌補因為課時過長，引起學生容易走神、分心等不良的反應，進而營造良好的學習氛圍。在視頻內容中，充分結合實驗室標本和地質博物館館藏眾多精美巖石和礦物標本的三維數字化模型，結合相關章節內容，在視頻中展示，這樣既可以讓學生在理論學習中接觸具象化的礦物和標本概念，又可以突出《礦物巖石學》課程本身理論與實踐結合緊密的特點。微課化是《礦物巖石學》網絡課程建設的有效途徑。

我校《地球科學概論》在線課程建設初期，就設計了不少微課案例。例如，2016-2017年，趙義來老師就設計制作了《褶皺構造》微課，并獲得第十七屆廣西高校教育教學信息化大賽微課二等獎等。隨后，團隊又設計制作了微課《巖層的產狀及地層接觸關系》，并獲得第二十一屆全國教育教學信息化大獎賽一等獎，設計制作的微課《變質作用及其影響因素》獲得第二十二屆全國教育教學信息化大獎賽三等獎等。這些努力下才打造了《地球科學概論》MOOC的精品課程，它于2018年入選“最美慕課——首屆中國大學慕課精彩100”課程二等獎。綜上所述，微課制作工作能為后期建設在線課程提供了堅實的基礎。

《礦物巖石學》課程以本課程內容和教學目標為依據，結合《地球科學概論》MOOC微課建設經驗，拆分相應內容制作相應的微課。以目前制作中的微課《礦物晶體的形態與識別》為例，它屬于《礦物巖石學》[9]中第一章結晶學基礎部分。本部分獨立制作微課（圖1），目的是使學習者們回憶和熟悉礦物概念，并進一步理解晶體的概念、礦物晶體形態與內部結構的相互關系，并能識別礦物晶體的形態。微課設計中使用問題式教學法，使用較多的動畫配以文字說明晶體生長的過程，進而引出晶體的概念，同時展示晶體幾種分類，為后續結晶學基礎作鋪墊。因為微課內容時間短，對于不理解的內容，學習者可以反復觀看。

（二）《礦物巖石學》MOOC內容建設

微課建設僅解決部分授課內容視頻化，而課程要實現網絡化，不僅還需有統一穩定平臺，且也需要系統地建設和一定的互動。MOOC（Massive Open Online Course）即大規模開放在線課程，是當下最常見的網絡化課程方式之一[4]。MOOC將世界名校的頂級課程搬到互聯網上，供網民或學生免費注冊學習[10]。中國大學MOOC（慕課）國家精品課程在線學習平臺是由愛課程網攜手網易云課堂打造的網絡學習平臺。學生可以選修與所學專業教學目的一致和教學內容相似的課程，在中國大學MOOC 平臺進行學習。

我校目前已有建設效果良好的地質類課程——由趙義來老師團隊建設的《地球科學概論》（MOOC）[10]，其中包含有部分基礎的礦物和巖石學的內容。《地球科學概論》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的廣泛好評。《礦物巖石學》MOOC構建可借鑒和參考《地球科學概論》MOOC的經驗。MOOC有許多優點，但不是課件（PPT）的簡單堆砌和拆分， 而是教學內容的有機整合。然而，其制作過程是復雜且耗時的，因其內容涵蓋多、制作成本高、互動性要求也高，還包括大量相關的題庫、視頻、圖片、配音等資料[5]。所以，MOOC建設與微課建設相互結合將會是《礦物巖石學》線上課程建設的有效方式。

（三）《礦物巖石學》MOOC考核與互動的建設

在中國大學MOOC（慕課）國家精品課程在線學習平臺上，目前常見的考核形式是每完成一個章節單元內容學習后，需要完成相應章節的測試方式來強化學習效果。最后按照相應的參與程度、單元成績和最后一次綜合考試成績按一定比例核算總成績來考核，總成績合格者將獲得課程網絡學習證書，完成課程學習。

盡管有總體的思路，但是在具體考核的設計上還是需要教師們考慮具體考核方式。常見的考核方式是組合式，包括討論、單元測試、考核的內容和比重，包括題目內容、數量、分值、答案和題庫套數等內容。以《地球科學概論》MOOC課程為例，題庫的設置原則以題庫中題目內容以考察基礎和重點內容為主。題目類型以選擇題、判斷題和簡單的填空題為宜，這樣答題完成后平臺可判斷答題者對錯，并給出答案和得分，利于參與者了解知識掌握情況。題目設置上難度不大，則答案設置會相對簡單，這樣學生容易理解，教師亦易于操作設計。此外，過去有一定難度的問答題不能放入測試中，可將其放入單元考查部分的討論環節中，這種情況下需要教師們在平臺上與學習者定期（時間上以周為宜）積極交流和回答問題。

（四）結合已有虛擬仿真平臺開展線上課程建設

《礦物巖石學》課程另一個重要的特點是實踐性。過去實踐類課程主要依靠野外的實地考察觀摩和實驗室內標本認識學習。網絡課程的野外和實驗部分建設，可依托于已有地質博物館的虛擬仿真三維數字化平臺，在平臺建設中，將課程建設與展陳需求有機結合，結合生產或工業用途和科研目的，有目的性和針對性地選擇使用礦物與巖石部分三維數字化平臺虛擬仿真成果，虛擬線上人與實物及野外實地的互動，加強感性認識和礦物及巖石的用途認知，既能提高學生學習效率，又可作為博物館與觀眾互通體驗項目，實現博物館展陳與教學功能的有機結合。

四、結束語

國家一流課程建設的號召為《礦物巖石學》課程建設帶來了良好的機遇，本課程的線上課程建設已迫在眉睫。充分利用本課程的線下教學經驗，以我校實驗室和地質博物館的礦物和巖石的教學資源為平臺，結合線下教學對線上教學的需求，開展《礦物巖石學》課程線上教學建設，是本課程邁向一流課程的重要一步。

參考文獻：

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[11]趙義來，白令安，胡榮國，等.地球科學概論MOOC[EB/OL]. https：//www.icourse163.org/course/SYXX13-1002931001.