教育教學中創新思維的旅游地質虛擬仿真實驗應用實踐

摘要：本科生課程的適應性、新工科背景下的交叉融合性和專業傳導性等特點，結合社會發展實際進行分析。科學技術發展迅速，大學生教學的改革創新需要不斷改革和實踐。強化學習本質，實現人與自然資源利用的和諧發展，通過創新思維的應用，培養出更多具備創新能力和實踐能力的旅游地質人才，創建文明旅游城市。探討關于教學師生之間互相提問的重要性，指出在教學中應注重培養和提高的學生的感悟能力，增進師生之間的學術知識與情感交流，提出相關教學科研中關于創新思維培養的重要性及主要措施。

關鍵詞：創新思維；思政元素；虛擬仿真；旅游地質；水文地質學基礎

中圖分類號：G4"""""" 文獻標識碼：A""""" doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.22.071

1 概述

當今，一個國家的創新能力及人工智能技術飛速發展，已經成為核心競爭力，傳統的教學方式往往難以激發學生的興趣和創造力。為了應對這一挑戰，將創新思維融入新時代教學已成為必然趨勢[12]。同時，傳統的教學模式和教學途徑方法也影響到學生思維能力和創造能力的培養。隨著人類活動范圍的擴大、活動工具的科技化、知識體系的交叉協同化，理性行動者的公共空間和保障國家安全的戰略支撐等諸多學科專業，在人類需要檢視現代的技術理性同時，也面臨著一定的挑戰。人類需要檢視現代的技術理性，以理性行動者的公共空間，保障國家安全的戰略支撐。如各種各樣環境正負作用和現象的廣泛分布，有必要提出保護人類的生產生活以及快速預測的必要性[34]。

由于地質條件脆弱，地質災害受地表及氣候氣象作用干擾程度較大，因此水文地質災害的危險因子也就非常復雜。掌握其產生的基本規律，便于找出應采取的預防方法。需要從開放性的角度看待當前水文地質災害事件、水質污染所面臨的問題，防治污染場地及污染源連鎖性發生，而有時甚至是災難性地出現，這也是各個學科專業中最復雜的一部分，制定控制水文地質作用和合理利用地下水環境的科學方法。為城市供水、農業灌溉及工業用水等提供地下水資源。從知識灌輸轉向能力培養，不再局限于傳授知識，更注重培養學生的批判性思維、解決問題能力和創新意識[57]。

2 教師與學生需要創新思維

2.1 跨學科融合

將水文地質學、旅游地質學與其他學科（如環境科學、生態學、信息技術等）結合，拓寬學生的視野，培養復合型人才。教學和科研一樣都是需要有創新性的內容的活動，一旦失去了去創新性，就很難進一步發展提升，導致學生學習流于考試前死記硬背模式，學生最終僅僅為了獲取學分而已。在教學過程中，教師和學生成了相互獨立的個體，浪費教學資源，師生之間缺乏技術知識交流。一些教學內容已不能滿足學生求知的需要，傳統的教學模式影響到學生思維能力和創造能力的培養，有必要對課程的建設與教學改革進行探索。

為了改變消極狀態，隨著現代信息化的發展，需要在教學活動中引入實際地下水污染問題，通過真實案例教學，引導學生分析復雜的水文地質問題，并提出解決方案。鼓勵本科生創新創業，實現價值塑造和能力培養。有新內容、新形式，教師教的有技巧，學生學得有激情，將學會教學與學會學習結合起來，努力提升教學實踐合理性。學生參加實踐野外實習教學[8]，如安徽巢北鳳凰山地區地質實習及水文地質測繪生產實習，重視水文地質專業課程的教學，提升學生的整體素質。根據世界各國都重視環境水文地質的研究，添加有關問題的內容，提高地下水資源可持續利用效率。

2.2 以學生為中心

強調學生主動參與先進科學技術探究，在科學幫助下，現代技術成了一種控制方法，不僅被運用于生產領域，而且廣泛運用于政治、經濟、商業等以效率為準則的領域。鼓勵學生分析問題和解決問題。如通過水文地質學基礎實驗教學使學生增加對地下水賦存、運移特征的感性認識，加深對達西滲透定律、毛細運動等基本理論的理解。隨著現代科學技術發展，已將地下水運動數值計算獨立成水文地質數值法一門課程。在學習地下水含水系統與流動系統時，重點是地下水含水系統的特性及其控制因素和控制作用。根據人類開發利用地下水資源的實踐過程中出現的問題及對地下水資源認識的不斷深化，引出介紹地下水流動系統概念的產生過程。

2.3 虛擬仿真技術

當今科學技術快速發展，利用虛擬仿真、增強現實等技術，模擬水文地質及水質污染過程，通過虛擬仿真模型提出保護地下水資源措施，增強學生的直觀理解。教師成為學者型教師，學生成為會學習型學生[9]。教師和學生雙方在教學科研活動中進行有虛擬仿真的教授與學習，技術研究的理論家都意識到了技術可以多種形式進行解釋和適用，研究方法具有多元性，從而有效服務于學生的專業學習及未來工作就業。把書本教材的講授內容做成教學課件，上課講授過程中穿插一些視頻短片，應用于課堂教學，學生將書本所學的知識與實際相結合，有利于提高綜合能力。如水文地質學基礎課程適時播放5分鐘動畫片，強化教學效果與學生主動抬頭率，學生思考保護地下水資源措施。優質在線教育平臺建設，實現資源共享，促進教育公平。

3 教學中創新思維的鍛煉

在課堂上，師生的交流集中體現為3個方面：（1）教師的知識傳授與學生的信息吸收；（2）教師提問與學生回答；（3）學生質疑與教師釋疑。在當前的教學中，亦包含了這3方面的內容，尤其是前兩個方面。通過課堂上講授，把水文地質學與旅游地質知識的課程信息、知識經驗傳遞給學生，同時通過提問檢驗和鞏固學生對知識的記憶。

3.1 教問生答

教師提問，學生回答。教師的課堂提問可以表現為兩個方面，其一是通過提問回答檢驗和鞏固學生對知識的理解；其二是啟發交流式問答，開啟學生分析理解問題的思路。涉及大量的旅游地質自然景觀及人為景觀、地質遺跡和地質災害，這些內容本身就蘊含著豐富的思政元素。如地質景觀的形成過程可以體現自然界的偉大力量，地質遺跡的保護可以體現現代人類的責任感，地質災害的防治可以體現科學的力量。

3.2 生問師答

為了適應新時代智能交通系統對高素質科技創新人才的需求，學生由疑而問，教師釋疑解惑。學生通過積極的思考提出有價值的問題，教師通過回答問題進一步對其進行啟發，形成良性的問答模式。通過案例實踐教學，可以組織學生實地考察，親身體驗地質景觀的魅力，增強他們的環境保護意識；結合具體的地質景觀或地質遺跡，講解其科學價值和保護意義，強大學生愛情精神。

師生互動有效提升教學效果。通過小組討論、角色扮演、辯論賽等形式，激發學生的主動思考和參與熱情。師生進行積極交流的表現形式，雙方心靈敞亮、相互走近。課堂問答天然地具有溝通與交流的教學意蘊，同時通過信息互換、情感互惠而使雙方智慧增長。提升教學和研究效率，推動教學質量的全面提升。如可以組織學生就“旅游地質資源的調查、開發與保護平衡”等話題進行分組辯論，引導他們深入思考專業問題背后的價值取向。

3.3 游戲化學習

選課學生來自不同的學院和專業，年級從大一到大四不等。將游戲元素融入教學，如開發水文地質及旅游地質主題的游戲，提升學習的趣味性和參與度。利用游戲向學生傳遞特定知識和信息。將互動元素引入到溝通環節中，讓學習者輕松，有利于培養學生的多元智力素質。在完成教學任務的同時，教師與學生之間也通過問題增進了情感溝通，這也使得師生之間的提問會表現為無疑而問和有疑而問兩種形式。無疑而問更多地表現為通過提問而獲取溝通交流，獲得交流的時機和空間；有疑而問則表現為對知識理解與探尋的需要，通過提問來尋求解答疑難問題的方式方法。運用形式多樣的教學模式與教學方法，不斷加強多媒體教學的比重。會使枯燥的學習過程更加生動、形象，便于吸引學生的注意力，有助于學生對講授內容的理解和掌握，達到更好的教學效果。

師生之間的課堂交流除了語言之外，還可通過神情、目光、體態、動作、環境和空間等來體現。教師提問時的神情直接影響學生的應答反應與態度、知識掌握方面。課上當學生提出問題時，教師自然地向提出問題的學生前傾，表明教師對學生的問題有興趣值得探討。通過課堂交流還能發現新的問題，進一步激發教師的責任感和學生的求知欲，教師在教學不斷提高、學生創新能力全面提高的過程中，逐步將自己的教學實踐高度提升。應對復雜教育情境的實際能力，形成深刻的教育理解力和反思能力。

課堂交流的目的是使學生更好地領悟水文地質學學科基礎知識，拓展知識體系，合理地運用所學知識解決水文地質普查、勘察與勘探問題。而影響學生解決實際問題的主要因素包括：（1）問題表征方式，即學生對問題的理解方式和理解程度；（2）情緒狀態，積極地思考和學習態度有利于對問題的深入思考；（3）動力強度，適度的動機強度有利于問題的解決；（4）思維定勢，慣性的思考問題方式對問題的解答有著重要的影響。因此，通過課堂交流，提高學生對問題的表征能力，合理地確定問題的表現形式、問題的范圍、相互關系及約束條件，以積極主動地在較為愉快的心態下思考和學習，同時也有利于突破慣性思維的影響。

4 實踐教學的強化

4.1 加強野外實習

增加野外實習內容，讓學生在實踐中鞏固知識，提升技能。建立校企合作平臺，與相關企業合作，為學生提供就業機會，促進產學研結合。如安徽巢北鳳凰山地質測繪實習環節，利用課堂學習的基本知識解決野外復雜地質及水文地質測繪問題。對提升人才的綜合素質實踐能力與創新創業精神有重要意義。通過組織學生進行地質考察、資源調查等實踐活動，讓學生親身體驗地質遺跡的魅力，感受自然與人文的和諧統一。在實踐中，可以設計一些具有思政教育意義的任務，調查當地居民對地質公園建設的看法、評估旅游開發對環境的影響等。

4.2 鼓勵科研創新

支持大學生參與科研項目，培養個性化學習和精準訓練。實現教學向科研成果的轉換，讓學生學習有抓手、有場景、有目標及資源。同時，教師結合課題讓大學生參加科研創新訓練計劃，利用課余時間進行復雜任務探索，為畢業工作方向打下基礎，形成更好的思想碰撞，對培養大學生的創新能力具有重要作用。教師在完成教學任務的同時，積極參與科學研究項目。一方面通過深入的調查研究和閱讀大量文獻資料，了解本學科最新研究動態，更新知識，擴大知識面；另一方面在教學內容中不斷更新和補充先進的學科科研成果，為深化教學改革打下基礎。具體科研實驗時間依據內容而定，如環境水文地質學的水質彌散實驗，地下水同位素實驗等，學生了解并掌握最新實驗技術。

4.3 人工智能的應用

利用現代技術開發智能教學系統，實現科研能力和創新精神。人類過度開采地下水或過度補充地下水資源量所引起環境的劇變已危及人類的健康和生存，其中區域地下水位下降為重中之重。涉及大量的地質景觀、地質遺跡和地質災害，旅游地質自然資源及人為資源破壞現象嚴重，這些內容本身就蘊含著豐富的思政元素。

4.4 大數據分析

通過分析學生的平時作業和期末考試學習成績數據，優化教學內容和方式。案例教學法是旅游地質課程的有效方法之一。通過精心選擇具有思政教育價值的案例，如世界級國家地質公園建設成就、地質災害防治成功案例等，通過融入思政教學改革，培養學生課程認同感，激發學生學習主動性，將專業知識與思政元素有機結合。在案例分析過程中，引導學生思考專業問題背后的價值取向和社會責任，實現知識傳授與價值引領相統一。如在講解地質災害防治時，可以引入汶川地震后地質工作者的救援事跡，既傳授專業知識，又培養學生的職業使命感和社會責任感。

5 結束語

科學技術飛速發展，各個學科專業與時俱進，學生教學的改革創新需要不斷探索和實踐。強化學習本質，實現人與資源利用的和諧發展。通過創新思維的應用，可以培養出更多具備創新能力和實踐能力的地質及水文地質人才，創建文明旅游地質城市。思政元素有機融入課程教學，不僅能夠提升學生的專業素養，還能培養其愛國情懷、生態意識和社會責任感。未來，需要進一步探索虛擬仿真創新課程的實踐路徑，不斷完善課程體系和教學方法，為旅游地質資源及水資源管理保護作出貢獻。

主要參考文獻

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