“地貌學”課程創新型教學模式探索與實踐

杜貴超，王銘顯，郭 峰，袁 珍

（1.西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西 西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質學重點實驗室，陜西 西安 710065）

引言

隨著我國基礎設施建設規模的不斷擴大，特別是“一帶一路”倡議進入全面實施以來，我國工程建設領域取得了一系列舉世矚目的成就［1］。這些成就極大地增強了我國人民的民族自豪感，同時也對如何進一步提升工程教育質量，培養高水平工程技術人才提出了更高的要求，亦是當前我國高等院校地質工程人才培養面臨的一項艱巨任務［2-3］。目前，工程教育認證是開展地質工程專業建設的重要抓手，通過構建我國工程教育的質量監控體系，有利于推進工程教育改革，進一步提高工程教育質量［4-6］。為順應當前社會對工程技術人才培養的需求，我校出臺了《西安石油大學關于進一步加強本科教學工作的決定》及《關于加強和完善課堂教學質量監控體系的規定》等一系列相關政策文件，指出推動地質工程類課程建設基于工程教育認證標準，探索有效的教學方法和模式，切實提高地質工程專業學生掌握運用現代地質工程學理論和先進勘查技術手段，解決工程建設中相關工程地質問題的基本能力；培養在工程設計和工程實踐中發揮主要作用的工程技術人才。

“地貌學”是我校地質工程專業開設的專業主干課程之一，是一門綜合性和實踐性都很強的專業基礎課。課程內容主要涉及地貌學的基礎概念、風化和重力地貌與堆積物、流水、湖泊和沼澤地貌與沉積物、巖溶地貌及巖溶堆積物、冰川和凍土地貌與堆積物、風力地貌和堆積物與黃土、海洋和海陸交替帶地貌和沉積物等。在歷年的教學過程中，采用講授式、啟發式等教學方法授課，取得了較好的教學效果。隨著近年來我校地質工程專業開展工程教育認證工作的不斷深入，該課程實踐訓練環節比重較低，理論知識教學與實踐訓練融合不夠、學生學習積極性不足等問題逐步凸顯。因此，亟待探索該課程授課的新型教學模式，以適應當前工程教育認證背景下，培養具有國際視野和競爭力的地質工程專業技術人才，并滿足日益增長的工程建設人才需求。

一、存在的問題

“地貌學”的教學過程既是理論知識教學，又涵蓋技能培訓。旨在培養學生能夠識別自然界中典型的地貌類型、能分析不同地貌的形成機制，能理解不同地貌對農業生產、工程建設、城市發展及旅游業的影響。我院地質工程專業學生在培養期間均采用先在校學習獲得學位，然后在工程地質及石油地質相關的野外工作中進行大量的地貌學認知實踐，使得教學過程和野外實踐訓練脫離。主要原因在于地貌的形成是地球內力及各種外力作用共同塑造的結果，千姿百態的地貌在地球表面有著廣泛的時空分布。因此，在校期間的野外實踐訓練難以通過局部地區的野外認識實習來實現。現有的實踐訓練條件不能滿足當前教學要求，學生實踐能力及創新能力培養滯后。

工程教學更強調直接經驗的獲得，而直接經驗一定要從實驗、實踐中來。因此，應在整個教學過程中貫穿各種形式的實驗、實踐訓練［2］。依據“地貌學”課程的性質與特點，結合近年來課程教學凸顯的問題，自2021年開始依據“地貌學”課程的教學任務，整合了課堂教學資源，搭建了地貌學虛擬仿真實訓教學平臺，構建了“地貌學”理論知識教學與虛擬仿真實踐訓練緊密結合的教學模式。增加了課程實踐教學數量及比重，促進教學內容更新和教學方法改革，實現了理論與實踐教學的融會貫通，提高了學生學習效率。有效提高了專業課程的教學效果，促進了學生形成“地貌學”領域所需的基礎理論知識，并能將其應用于解決復雜工程地質問題。

二、創新型教學模式探索

（一）教學環節

依據“地貌學”課程的教學任務，制定理論知識教學與虛擬仿真實踐訓練緊密結合、分步實施的教學方法。以期達到優化教學過程，提高教學質量和效率的根本目的。

1.理論知識教學。理論知識與實踐訓練相輔相成，由教師講述地貌學概念、不同地質營力的特點及其對地表形貌的塑造過程、不同地貌類型特征及形成演化過程等課程要求掌握的理論知識。

2.依托已構建的地貌學虛擬仿真實訓教學平臺開展實踐訓練。該實訓教學平臺以現代信息技術為手段，充分利用優質的網絡信息資源，將水經微圖等軟件搭載的高清衛星影像資料用于“地貌學”實踐教學。這些衛星影像資料空間分辨率目前可達到米級，可全面、真實地獲取全球地表2D和3D特征影像。能極大程度地滿足典型地貌類型的識別，地貌形成演化機制分析，地形地貌對農業生產、工程建設、城市發展及旅游業的影響等教學實踐訓練內容。

3.教師依據“重力地貌與堆積物”“流水、湖泊和沼澤地貌與沉積物”“冰川和凍土地貌與堆積物”“風力地貌和堆積物與黃土”“海洋和海陸交替帶地貌和沉積物”“新構造運動”等六方面教學內容，設計實踐訓練內容。

4.虛擬仿真實踐訓練。實訓過程中，學生在虛擬的野外地貌場景下，針對上述內容進行自實踐；與此同時，教師根據實踐要求對關鍵內容進行講解，給予必要的指導，并組織學生討論，最終達到在虛擬仿真實訓教學平臺上完成野外地貌學認識實習的目的。同時，激發學生對于科學研究的興趣，提高實踐能力。

5.課后考核。教師依據實訓內容及教學目標設置并豐富考核內容，并以考核結果作為課程部分成績的評定依據，引導學生注重過程學習。

（二）學生學習及實訓環節

1.理論知識學習。學生通過課堂學習，系統認識地貌學的學科性質、主要研究領域；掌握地貌學的基本概念、基本原理和研究方法，并在此基礎上了解地貌學在地球科學中地位、現狀及未來發展趨勢；初步建立地貌學思維，在解決復雜工程地質問題過程中能夠準確、簡明、規范地使用地貌學專業術語。能夠將其應用到工程建設、環境治理過程中復雜地質體要素的識別、描述和綜合分析。

2.實踐訓練環節?！暗孛矊W”課程增加大約兩周的課內實踐，學生依托虛擬仿真實訓教學平臺，對全球不同地區的典型地貌類型進行識別，描述各地貌類型的發育特征，深入分析其形成機制。同時將學生的實踐訓練完成情況作為課程平時成績，并占較大比重。學生實踐訓練過程分三大步開展，具體如下。

（1）體驗式學習。學生在虛擬的野外地形地貌場景下，針對不同的地貌類型自主實踐，完成地貌識別—特征總結—成因分析—實踐結果評價等環節。①地貌識別環節。在教師的引導下，學生通過水經微圖軟件定位如黃河三角洲地貌、羅布泊雅丹地貌等典型地貌，依據課堂理論知識準確識別地貌類型。②地貌特征總結。學生通過高清衛星影像對不同地貌進行仔細觀察，總結其發育特征。③成因分析。結合區域地質背景分析，通過主要地質營力特點簡析，闡述所選取地貌的形成機制，并預測該地貌的未來發展趨勢。④實踐結果評價。學生填寫實訓報告，獲得對該地貌深入認知，驗證和理解書本上的理論知識。

（2）探索式學習。學生在體驗式學習的基礎上，在教師指導下深入探索，鞏固學習成果。①學生在教師引導下開展分組討論、分享學習認識及學習體會；②學生在教師的指導下完善認識，開展實訓報告糾錯，加深對實訓內容的認知和理解。

（3）挖掘式學習。學有余力的學生主動開展實踐訓練。①學生依據實訓目的進行實訓內容的擴展。針對已經開展實訓的地貌類型，在全球氣候環境、構造特征相類似的區域自由選擇類似的地貌類型。②深入、準確描述相應地貌類型特征。③完成相應地貌類型的成因演化分析。④對已完成的實訓內容進行類比、總結，完成認識提升。⑤完成實訓報告編寫。

三、創新教學模式實施效果

（一）虛實結合，實現理論與實踐的融會貫通

針對地質工程專業中實踐性較強的“地貌學”課程特點，在理論教學過程中穿插實踐環節，提升了實踐訓練比重。同時，虛擬仿真實訓解決了教學過程和野外實踐訓練脫離、現有實訓條件不足等問題。該教學模式優化了課堂教學資源，為學生構建了一個身臨其境的野外仿真環境，也彌補了學生赴野外學習實踐機會不足的問題。經過在虛擬仿真實踐教學平臺的操練，學生可對實踐內容反復、深入學習。兩個環節互補，切實提高學生的動手能力，真正讓學生學會所有課程內容，做到融會貫通。

（二）將虛擬仿真實訓教學融入課程實踐訓練，促進教學改革

以虛擬仿真實訓平臺為基礎的實踐訓練優化了教學模式。首先，在把握學情的基礎上，對教材及教學資源進行了加工提煉，使得教學目標明確、重點突出，制定切合學生實際的教學設計。把地貌學教學知識點與實踐訓練相結合，豐富學生知識體系構架，同時重于實訓過程及實訓結果評定，有利于提升地質工程及地質學等專業地貌學教學質量及水平。

學生在課堂上學習相關理論知識，并在虛擬的野外地貌場景下，針對上述內容進行自實踐；學生實訓過程融入感和體驗感強烈，更符合青年大學生學習心理，學習主動性更強。通過體驗式學習、探索式學習及挖掘式學習，層層深入，掌握地貌學的知識與技能，學生創新能力及實踐能力得到提升。

（三）是傳統“實地”實習實踐的高效輔助，有利于提高學術型人才培養質量。

該教學平臺具有傳統“實地”實習所不具備的優勢，學生的學習熱情高、主動性增強，教學效果良好。將虛擬仿真與傳統“實地”實習相結合，取長補短、協同進行，滿足地貌學野外實踐訓練的需要，能夠顯著提升實訓等實踐課程教學質量，為工程技術人才的培養提供有力支撐。

（四）有利于降低教學難度、節省教學成本和降低安全風險等。

虛擬仿真教學平臺一次性投入可實現多年、多人使用，成本較低。同時，無實習人數限制、不受疫情等不可抗拒因素影響，無人身安全風險。節省了指導教師的時間成本，提高了實踐訓練效率。

結語

“地貌學”課程“理論+實踐”的教學模式，立足于教學大綱要求，將理論與實踐訓練深度融合，創新性的將虛擬仿真實訓融入課程教學中，確保了授課效果，提升教學工作質量及效率。通過近兩年的實踐，該教學模式能有效地激發學生學習興趣，學生學習主動性更強。對培養學生實踐能力、工程素養，豐富學生專業知識體系具有至關重要的作用，學生創新能力得到進一步加強。能夠大幅提升教學質量，可更好地為工程技術人才培養提供有力支撐。