巖礦鑒定綜合實踐能力提升與信息化改革方法探索

陳 佳

中國石油大學(北京)克拉瑪依校區 新疆克拉瑪依 834000

礦物和巖石是地質學研究的重要組成部分，巖礦鑒定也是石油地質行業工作的基礎，因此巖礦鑒定對資源勘查工程專業的學生來說是一項基礎而又必備的技能[1]。在中國石油大學(北京)克拉瑪依校區(以下簡稱校區)現有的本科生培養方案中，“造巖礦物學”“巖漿巖及變質巖石學”“沉積巖石學”“巖礦薄片鑒定”等課程均涉及該技能的培養，貫穿大一至大三學年，其教學目的是培養學生建立巖礦鑒定完備的知識體系，掌握巖礦鑒定的基本工作方法，對學生的動手實踐能力、觀察能力、知識掌握的深度與廣度均有較高的要求。資源勘查工程專業學生畢業后進入油田工作，也涉及大量的巖礦知識。雖然目前校區針對巖礦鑒定設計的課程體系已趨于完善，但仍存在一些問題，理論和實踐教學與行業發展需求有一定程度脫節，面對千變萬化的地質現象，學生無法獨立完成巖礦鑒定工作。如何提高學生的巖礦鑒定實踐技能，激發學生學習興趣，以及面對生產實際豐富而又復雜的地質現象時，如何能夠準確鑒定、深入分析，成為當前教學改革探索的重要方向。

一、教學中存在的問題

巖礦鑒定主要是通過肉眼、放大鏡、偏光顯微鏡甚至掃描電鏡等手段識別出巖石中的礦物成分及含量，巖石的結構和構造、礦物的蝕變特征以及礦物間的共生、反應和演變等關系，確定巖石類型，為巖石定名，并對巖石的成因提供證據[2]。這對地質勘探、油氣勘探開發、礦產勘查等眾多領域都具有重要的作用與價值。重視巖礦鑒定這項基礎技能，培養出滿足石油行業需求的巖礦鑒定人才，是一件重要而又緊迫的事情，但目前的培養體系存在一些問題，本文就目前所存在的問題進行探討。

首先，巖礦鑒定技能的培養需要積累大量的理論知識和充足的實踐經驗，而目前巖礦類的課程設置中，實驗課時偏少，校區現階段的培養方案已經進行了優化，并適當提高了巖礦類課程實驗環節所占學時數的比例。但是巖礦類課程涉及知識面廣、內容多，學習難度較大，需要大量的經驗積累，這是由該類課程的自身性質所決定的[3]，因此需要學生付出足夠的時間和耐心，潛心學習。學生能夠獨立觀察巖礦手標本和薄片鑒定的時間不足，并且由于設備(偏光顯微鏡)和場地的限制，學生只能在實驗課上以及實驗室開放時間內在實驗室進行巖礦手標本及薄片的觀察和鑒定。學生在實驗課上看的手標本和薄片，經過一段時間后，無法回憶起當時看的內容，不記得礦物和巖石的手標本及鏡下特征，遺忘速度快，或者實驗課上沒有鑒定正確的樣品，草草交了實驗報告，后續也沒有再請教教師，課下只能對照課本進行理論復習，效果不理想。這些問題較為突出，也是教師們較為關注、亟待解決的問題。在這種課程背景下，如果教師授課方式單一，學生更容易出現厭煩情緒，滋生對該類課程的抵觸心理，學習興趣減退，將非常不利于巖礦類課程的教學。

其次，教學課程中使用的主要是具有代表性、現象單一的典型教學手標本及薄片，而在實際工作中遇到的樣品則復雜得多，與教學樣品差別較大。例如：在沉積巖石學實驗課“長石砂巖類的鑒定與描述”一節中，實驗室使用的標本是“沉5-長石砂巖”，樣品中的長石主要為具有卡斯巴雙晶的正長石和具有鈉長石雙晶的斜長石，在偏光顯微鏡下較易識別，但在實際生產中的樣品，長石極易遭受蝕變，發生高嶺土化、絹云母化、鈉黝簾石化等[4]，也易溶蝕，產生粒內溶孔等。學生在實驗室看到的長石都是鑒定特征非常明顯的，對于發生了變化的長石就很難準確鑒別。這也顯示出理論和實踐教學與行業發展需求有一定程度脫節，無法滿足實際生產及科研工作的需求。

最后，在巖礦鑒定工作中，不能僅通過手標本和薄片來獲取信息，一定要結合野外工作，只有清楚了解采樣地區的地質情況和地質現象，將野外和室內鑒定工作相結合，進行綜合全面的鑒定分析，才能很好地解釋樣品的形成機理和形成環境，進而系統、準確地完成鑒定工作。但是為了滿足“現象典型、特征突出”的教學需求，實驗室現有的教學手標本及薄片產地多樣、采樣范圍廣，無法做到讓學生對實驗室的每一張薄片進行野外實地考察，室內鑒定工作與野外工作的脫節，學生不明白巖礦鑒定工作的意義所在，單純為了鑒定而鑒定，限制了對學生巖礦鑒定綜合技能的培養，無法促進學生專業知識體系的豐富和完善。

二、教學改革探索

針對目前巖礦鑒定教學存在的問題，筆者充分發揮校區地域優勢，并利用產學研融合的校企聯合培養模式，建立一套實踐性較強的巖礦鑒定技能培養體系，提升學生巖礦鑒定技能和實踐動手能力，培養出滿足企業需求、緊跟科技發展步伐的高層次應用型人才。

(一)建立巖礦手標本及薄片數據庫

為了打破場地和設備的限制，讓學生能隨時隨地開展專業進修與自學，同時也為教師線上、線下的教學提供教學素材，將校區實驗室正在使用的巖礦手標本及薄片進行電子信息化，建立巖礦手標本及薄片數據庫。

通過整理實驗室現有的巖礦手標本和薄片，建立了一套完善的巖礦資料電子信息化標準和方案。實驗室手標本和薄片一一對應，可分為礦物、火成巖、變質巖和沉積巖大類，每一大類中包含多種標本，針對每一種標本挑選出現象典型、特征突出、便于成像的樣品。用高清相機對巖礦手標本進行拍照，并加入規范的比例尺，對薄片使用偏光顯微鏡下數碼采集分析系統。在選擇代表性視域后于0°位置時分別拍攝薄片透射單偏光和透射正交偏光照片，在透射正交偏光鏡下，每旋轉15°拍攝一張照片，便于觀察正交偏光鏡下干涉色、雙晶等特征。遇到方解石等高級白干涉色的礦物在90°位置插入石膏試板并拍攝1張顯微照片[5]。每個樣品拍攝1～2張手標本照片、1張透射單偏光照片、7～8張透射正交偏光照片，并進行命名(下圖)。此外，對每個樣品的巖性特征進行簡單描述，進行細致的歸納整理，最終以數據庫的形式呈現。

(a)輝長巖手標本；(b)輝長巖鏡下照片，單偏光(-)；(c)-(i)輝長巖不同旋轉角度鏡下照片，正交偏光(+)巖6-輝長巖樣品圖

巖礦手標本及薄片數據庫的建立能在很大程度上幫助學生牢固掌握知識點，提升學生的巖礦鑒定能力，同時使教學資源利用率最大化。此外，為了防止學生過度依賴數據庫，數據庫只會對礦物成分和結構進行簡單的描述，并不會完全按照實驗報告中的內容對標本及薄片進行詳盡的描述，學生在實驗課上還需仔細觀察、鑒定才可完成實驗報告。

(二)產學研深度融合，搭建巖礦鑒定技能培養實踐平臺

校區與中國石油新疆油田公司勘探開發研究院、實驗檢測研究院深度合作，充分發揮校企合作的優勢，建立“企業專家進課堂，在校學生進企業”雙向交流模式，通過開展科創項目、舉辦巖礦技能大賽、讓學生參與科研項目、學生進入企業頂崗實習等方式，搭建巖礦鑒定技能培養實踐平臺，使產學研深度融合，讓學生接觸到更多實際科研生產中的巖礦資料和實例，不局限在實驗室典型標本和薄片中，也讓教學方式不再單一乏味。通過巖礦鑒定技能培養實踐平臺的搭建，學生觀察到的標本和薄片現象變得多樣化、復雜化，極大地激發了學生的學習興趣，更好地發揮學生的主觀能動性，增加學生知識掌握的廣度和深度，積累實踐經驗，提升專業技能，這為培養出具有較強綜合素質以及扎實理論基礎的專業型人才奠定了基礎。同時，學生在企業實踐的過程中，企業勞模的宣傳、勞模工作室的參觀，讓學生在現場能充分感受到企業文化和精神，感受到思政教育的魅力和效果，讓思政教育潛移默化貫穿學生實習實踐的全過程。

此外，校區還開設了“巖礦薄片鑒定”實踐課程，聘請新疆油田高級巖礦專家作為兼職教師，用企業科研生產中的薄片讓學生開展練習和實踐。課程內容涉及巖礦鑒定在油氣田勘探開發中的應用、野外樣品的選取、薄片的磨制、偏光顯微鏡下礦物的光學特征、巖石的鏡下鑒定、成巖作用的識別、儲集空間的鑒定以及準噶爾盆地不同地層的薄片鑒定實例等。在上課的過程中，教師會用顯微鏡將偏光顯微鏡下薄片實時投影到每位學生的電腦上，詳細講授鑒定方法，學生可對照教師的方法自己在顯微鏡下操作，有任何疑問可隨時請教教師，每節課后均須提交實驗報告，下次上課時教師會將上節課實驗報告中的問題反饋給學生，以便及時發現學生的問題并讓學生及時改正。該課程的考核方式不再為單純的理論考試，而是采取實驗和鑒定技能測試相結合的方式，平時的實驗成績會納入總成績中。課程最后組織巖礦鑒定技能測試，在測試的過程中，每位學生隨機抽取一張薄片，獨立在實驗室的顯微鏡上完成該薄片系統的鑒定工作，根據提交的鑒定結果給予相應的考核成績。該課程取得的反饋效果良好，學生表示通過這門課程的學習，能夠全面而系統地掌握巖礦鑒定內容及方法，當拿到一張薄片時知道該從何開始鑒定，遇到不懂的知道如何查找資料，能夠結合資料和偏光顯微鏡下的各種特征給出自己的判斷，巖礦鑒定能力得到了很大的提升。

(三)野外與室內相結合，建立第二課堂

野外是地質人的第二課堂，理論與實踐的結合能夠讓學生更加深刻地掌握知識并運用知識去解決問題。中國石油大學(北京)克拉瑪依校區坐落于準噶爾盆地西北緣，具有獨特的地理優勢，周邊具有豐富的野外地質現象，現已建成普通地質實習、綜合地質實習等多個特色鮮明、地層出露完整、地質特征顯著的實習基地，為野外地質實踐提供了豐富的教學資源。此外，校區毗鄰中國石油新疆油田公司，依托地處石油石化產業基地的優勢，校企合作緊密、溝通交流密切。上述優勢讓校區師生能夠順利開展野外采樣、選樣、薄片磨制、鏡下鑒定等一系列的工作。通過建立第二課堂，讓學生走出教室和實驗室，利用校區特色野外實習基地，獲取野外實際資料；學生在教師的指導下完成采樣、制樣、鑒定、分析的全過程，使學生能夠從區域背景、沉積環境、構造演化等多方面對巖礦手標本和薄片進行綜合全面的分析，更加深刻地理解巖礦鑒定各環節之間及巖礦鑒定與野外地質特征之間的關聯[6]。這對學生的綜合分析能力和實踐動手能力具有很大的幫助，也能激發學生的學習興趣，而不再是在實驗室中面對無法鑒別的顯微鏡下的現象束手無策，請教教師以后也只能死記硬背，沒有自己獨立思考和分析的過程。

結語

巖礦鑒定的理論和實踐教學與行業發展需求有一定程度脫節，為了提升學生巖礦鑒定技能和實踐動手能力，培養出滿足企業需求、緊跟時代科技發展步伐的高層次應用型人才，本文針對中國石油大學(北京)克拉瑪依校區巖礦鑒定課程體系目前存在的問題，進行了一系列的教學改革探索。建立巖礦手標本及薄片數據庫，最大程度打破場地和設備的限制，讓學生能隨時隨地開展專業進修與自學；搭建巖礦鑒定技能培養實踐平臺，與企業深度合作，發揮校企合作的優勢，讓學生接觸到實際生產科研中的資料，積累實踐經驗；建立野外第二課堂，學生可以從野外獲取第一手的資料，野外和室內相結合，培養學生綜合全面分析和獨立思考的能力。教學改革實施后效果良好，學生深刻意識到巖礦鑒定技能培養的重要性，多樣化的教學方式讓學生的學習熱情得到很大提高，這也為畢業生的就業贏得更多的籌碼。但是，巖礦鑒定課程體系龐雜，需要我們不斷探索、創新，在實踐中積極發現問題、解決問題、總結經驗，進而持續優化巖礦鑒定課程體系，為培養出更多適應社會以及行業需求的人才而不斷努力。