基于工程认证与“双一流”的“沉积岩与沉积相”课内实验教学改革

王珏博 谢林 郗爱华 王挽琼

摘 要 在工程教育专业认证和双一流学科建设背景下，传统地学实验教学面临革新。“沉积岩与沉积相”课内实验教学以逆向设计（BD）和成果导向（OBE）为指导，从支撑毕业的指标点出发重新设置教学计划，引入线上+线下”混合式教学，组织学生进行小组讨论，丰富教学活动的方式和手段，激发学生学习兴趣、锻炼学生解决复杂沉积岩问题的能力。建立一套师生互动评价体系，对课程进行动态跟踪和持续改进。

关键词 工程认证 沉积岩与沉积相实验 混合式教学 持续改进

中图分类号：G424                                 文献标识码：A  DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.12.033

Abstract Under the background of engineering education certification and the double first-class discipline construction， traditional geology experiment teaching is facing innovation. The in-class experimental teaching of Sedimentary Rock and Sedimentary Facies is guided by Backward Dseing and OBE. It rearranges the program from the point of view of the metrics that underpin graduation. It introduces the "online + offline" mixed teaching method， organizes students to have group discussion， enriches the methods and means of teaching activities， stimulates students' interest in learning and exercises students' ability to solve complex sedimentary rock problems. It also establishes a set of teacher-student interactive evaluation system to dynamically track and continuously improve the curriculum.

Keywords engineering certification; in-class experiments on sedimentary rocks and sedimentary facies; mixed teaching; continuous improvement

0 引言

“沉積岩与沉积相”是一门非常重视实践教育的学科。在工程教育专业认证和双一流学科建设背景下，地质学相关课程都面临着教学思维、授课方式、教育方法的重大变革。在基于互联网络的教学模式冲击下，沉积岩与沉积相教学亟待革新与突破传统，要达到培养具有全球竞争性的地学人才的目标，课程的培养应该以工程认证的核心理念为出发点，以培养目标和毕业出口要求为导向进行教学思维和方式方法的改革。教学改革应遵循《中国本科教育质量报告》（2018年）提出的四个原则：一是贯彻“立德树人”这一总要求，坚持“三全育人”这一教育理念，实现全员、全程、全方位的培育人才目标;二是坚持“四个回归”，既是“回归常识、回归本分、回归初心、回归梦想”，在教育过程中坚持教育初心，以学生为中心进行教育的传播;三是坚持项目牵引、成果示范，不断推进本科教育模式、理念、方法、内容的革新;四是坚持“双创”推动，即用“大众创业”“大众创新”为出发点，加强校企合作，将企业的关切更新到教育过程中，动态的改进教学内容，以帮助学生更好的走向就业岗位。[1]以这一培养理念为指导，沉积岩与沉积相课内实验教学将开展一系列的教学改革。

1 课程教育背景

“沉积岩与沉积相”是西南石油大学资源勘查工程、地质学、勘查技术与工程三个专业的必修专业基础课。从1958年建校之初开设，经历了六十余年的教学实践，一直与时俱进，紧跟行业发展动态。“沉积岩与沉积相”是研究自然界沉积岩的形成、演化过程的学科，具有涉及的时间范围跨度大、地域广、古今地质面貌变化巨大等特点，而人类对自然界的所有沉积现象的认知均来自实践，因此，如果只进行单一的理论教学会由于过于抽象，而不能很好地帮助学生理解各种沉积相、沉积环境的演变理论，无法建立沉积环境的时空大局观。因此，地球科学与技术学院设立了课内外实验教学，包括地质实习认识和课内实验教学。课内实验是“沉积岩与沉积相”不可或缺的重要环节，对培养学生综合地质知识和实践能力起到至关重要的作用，[2， 3]是每一个地质学工作者应掌握的基本技能，对于锻炼地学观察力、抽象思维能力、应变能力、分析和解决问题的动手能力有着非常重要的意义。“沉积岩与沉积相”课内实验要求学生在掌握沉积岩课堂相关理论知识的基础上，能够学会并熟练掌握偏光显微镜的使用方法，能在借助其他鉴定工具，如小刀、放大镜等的情况下，对常见碎屑岩和碳酸盐岩进行系统鉴定，掌握沉积岩的研究、观察和描述方法，掌握沉积岩的分类和命名原则，能按照行业标准鉴定描述碎屑岩和碳酸盐岩特征，了解沉积岩石微观特征与沉积岩、沉积环境间的内在联系，同时具备一定的成岩作用与孔隙演化分析、沉积环境成因分析等方面的综合能力。课内实验应采用启发式与讨论式教学方式为主，为后续课程，如石油地质学、含油气盆地分析、测井理论与分析等奠定专业基础知识。

2 存在的问题

2.1 课程设计老旧，理论教学挤占了学生实操时间

“沉积岩与沉积相”课内实验的前身是“岩矿鉴定II”。2015年随着新版资源勘查工程人才培养方案的改革，将岩矿鉴定II的实验内容调整至“沉积岩与沉积相”课内实验。与之前的独立实验教学相比，课时量由原本的32学时调整为16学时，压缩了1/2，而实际教学内容仅减少了1/3，不少实验项目合并到了一次实验课上完成。对于一门以仪器操作为主的教学实验课程而言，总课时量的压缩，使得老师要占用相当一部分课堂时间开展理论教学，这与实践课是学生锻炼动手能力和自我学习能力的初衷相违背;但如果理论教学不到位，学生会在实际操作中陷入迷茫，浪费大量的时间，甚至逐渐失去学习主观动力，导致互相抄袭实验报告敷衍老师的现象频发。课时量的减少，一方面使得学生实际操作显微镜的时间大大减少，不利于学生熟练掌握显微镜的使用;另一方面由于课堂教学的压缩，使得大部分学生不能当堂完成实验报告，需要在课后与实验中心协调使用显微镜教室，无形中增加了学生课业压力与烦琐程度，使一部分学生丧失了对实验课的热情。因此，要寻求一个能够平衡课时量与课程内容的新的课程设计。

2.2 课程设置传统，不能引起学生浓厚的兴趣

“沉积岩与沉积相”课内实验以验证型实验为主，针对典型沉积组分特征、结构、构造、成岩作用采用理论与典型薄片配套讲解的方式，让学生将书本中文字描述的地质现象与镜下观察结合起来理解。虽然实验中心在近二十年的不断改革摸索中，由二十世纪八九十年代的板书-照片式教学，逐渐改革为多媒体课件+教师显微镜实时放映教学，[4]到如今的显微镜师生实时互动教学模式，[5]教学环境和设备建设一直走在同类大学前列。但教学内容一直没有太大改变，即便是在人才培养方案的几次改革中不断调整理论课程和实验教学内容，但对于单个实验项目，依然是沿用《岩矿鉴定II》的实验教学大纲，在此基础上根据课时安排增删部分内容。虽然地质学中的理论更新较其他学科而言非常缓慢，但以工程教育认证的核心“成果导向，学生中心”指導思想来看，课内实验的教学内容过于守旧，不利于学生的就业成长。因此，要在传统实验项目教学的基础上，融入行业内热点研究问题，增加综合型实验项目的占比，引导学生更好的理解自己的专业知识和行业发展方向，从而激发学生自主学习的热情，更好地达到学习目标。

2.3 侧重对理论知识和基本概念的考核，考核模式单一

“沉积岩与沉积相”课内实验课程的考核模式较为传统，以考察理论知识点和基本概念为主，加入了镜下薄片鉴定考试。以平时成绩和期末成绩两部分之和作为最终的成绩。其中，平时成绩占30%，以实验报告（50%）、出勤率（40%）和课堂抽问（10%）为主要考核目标，实验报告缺1次扣10分，教师根据学生提交实验报告的质量乘以适当的系数作为最终实验报告成绩;期末成绩（占70%）则采用显微镜实验室闭卷考试模式，学生随机抽取碎屑岩、碳酸盐岩薄片各一张以石油行业标准进行系统鉴定，最终的鉴定报告作为评分依据。这一考核模式中，期末考试所占分值较大，以考查学生实际使用显微镜综合鉴定薄片的能力为主，但依然是侧重对知识点的考核，缺乏对学生团队协作能力、表达能力、综合解决应用问题的能力的考察。

3 改革方法

3.1 以逆向设计和成果导向为指导设计教学计划

工程质量教育的核心理念，是以学生的毕业要求为出发点，动态跟踪改进教学内容、方式方法等，以学生就业所需的能力培养为教学任务的核心和出发点，因此，“沉积岩与沉积相”课内实验的课程目标的设置应符合毕业要求指标点的要求（表1）。依据本专业人才培养方案的要求，以逆向设计（Backward Dseing）和成果导向（OBE）[6]为出发点，即用学习的目标作为设置教学计划的出发点，对“沉积岩与沉积相”课内实验的课程目标进行了重新设计（表2），在本次教学计划的设置中减少了简单验证型实验项目的数量，增加了综合型实验的占比，使得实验项目能很好地支撑课程目标（表3），并且具有一定开放性，给学生留出足够的自我探知和思考空间，培养学生综合应用知识点的能力和创新意识。

3.2 引入慕课教学，搭建以学生为中心的线下+线上混合模式实验平台

近年来，慕课的兴起正在改变着当代教育的格局，网络课堂建设正如火如荼的进行中，尤其2020年新冠疫情更是大大促进了课堂迈入网络化的进程。慕课的存在，打破了时间和空间对教学的限制，使得学生和老师都可以自由的安排时间利用网络资源完成教学目标。[7]但由于镜下鉴定实验课的特殊性，使得生硬的照搬慕课模式并不适用于“沉积岩与沉积相”课内实验。镜下鉴定除了需要学生掌握各种矿物的镜下特征这一类理论知识之外，更需要学生在实操中熟练运用显微镜动态的解决实际地质问题。因此，一味的看视频讲解而不能实际使用显微镜，对于学生掌握岩石薄片鉴定方法是不利的。这就使得“线上+线下”的混合模式教学非常适用于实验教学。老师以教学目的为出发点，设置网络课程，利用MOOC平台帮助学生在进入实验室之前就掌握理论知识和镜下鉴定的一般规律;在课堂教学中，以学生为中心，让学生多操作显微镜观察样品，老师有针对性地对不同学生的不同问题进行回答，帮助每个学生依据自身学习能力的不同最大化地掌握镜下鉴定方法。

3.3 注重对学生学习过程的考核，建立持续改进的课程评价体系

传统的考核模式以“课堂成绩+考试成绩”组成，主要关注学生对基本知识、理论概念的掌握情况，这就使得部分学生以考试成绩作为学习的目标，依赖考前突击的短时记忆达到通过考试的目的。[8]这一考核模式的弊端是忽略了学生在学习过程中作为主体的能动性，不能很好的激发学生对课业的兴趣和引导学生主动参与到学习过程中去。因此，“沉积岩与沉积相”课内实验将以学生为中心，注重师生间“教”与“学”互动的双重评价，重新设置考核模式。

对学生的考核主要分为四个部分，第一部分是线上学习考核部分（占25%），主要依据学生网络课程的完成情况进行打分，包括慕课课件学习及作业提交情况;第二个部分是线下学习考核部分（占25%），主要依据学生在实验室的课堂表现进行打分，包括学生的出勤率、课堂问答及实验鉴定报告;第三个部分是小组协作实验（占30%），依据综合型实验的小组完成报告进行打分，包括小组讨论情况、当堂汇报和纸质报告完成情况;第四个部分是学生期末考试成绩（占20%），主要依据实验考试成绩。对老师的课堂教学评价能促进教师在教学过程中与时俱进，持续改进，不断提高。主要采用自我评价、学生评价及教学督导评价三个部分构成，评价内容包括老师的授课态度是否端正、教学方式方法是否新颖、教学内容是否紧跟行业前沿、教学成果是否符合预期。评价以网络匿名问卷的形式发放给相关师生，结果会及时反馈给任课教师，帮助老师及时发现教学问题并作出调整，达到持续改进的目标。

4 结论

以工程教育专业认证核心理念和“双一流”学科建设要求为出发点，“沉积岩与沉积相”课内实验教学以逆向设计（Backward Dseing）和成果导向（OBE）为出发点，即用学习的目标作为设置教学计划的出发点，对“沉积岩与沉积相”课内实验的课程目标进行了重新设计，引入“线上+线下”混合式教学，引导学生合理利用课外时间，根据自身学习能力和时间安排学习理论知识，加入小组式合作模式，组织学生进行小组讨论，丰富教学活动的方式和手段，激发学生学习兴趣、锻炼学生解决复杂沉积岩问题的能力。建立一套师生互动评价体系，对课程进行动态跟踪和持续改进，以学生为中心，注重师生间“教”与“学”互动的双重评价，反馈结果会及时返回给任课教师，以帮助老师持续的改进教学方式和内容，达到更符合工程认证结果的教学目的。

基金资助：西南石油大学校级教改项目《新时期资源勘查领域地学类创新复合型人才培养实践教学体系的构建及探索》，项目编号：X2018JGZDI007

参考文献

[1] 范唯，邬大光等.中国高等学校本科教育质量报告[M].北京：社会科学文献出版社，2019：143-147.

[2] 李宏卿，吴琼，曾昭发.项目教学法在地学综合实习中的应用探讨[J].黑龙江教育：高教研究与评估，2015（8）： 4-5.

[3] 刘起霞，李云.地质类课程实验教学的改革与探索[J].河南農业，2008（1）：27-28.

[4] 赵劲松，郑家凤等.沉积学及岩矿实验教学改革[J].石油教育，1996（7）：18-19.

[5] 陈艳.岩石学和晶体光学实验课教学新模式探讨——显微数码互动实验室的应用[J].中国地质教育，2015（4）：27-30.

[6] Davis， Margery H.Outcome-Based Education [J].Journal of Veterinary Medical Education，2003（3）：258-263.

[7] 赵磊，吴卓平等.中国慕课项目实践现状探析——基于12家中文慕课平台的比较研究[J].电化教育研究，2017（9）：41-48.

[8] 胡光明，胡九珍，罗进雄，等.国家级精品课程“沉积岩石学”考试改革[J].中国地质教育，2016，（2）：24-27.