应用型本科高校地质类专业“矿物岩石学”课程教学改革与探索

刘瑞斌，穆满根，荆丽波

为主动适应新一轮全球科技革命与产业变革、支撑 “互联网+”“中国制造2025”等一系列国家创新驱动发展重大战略的实施、推进新工科建设，教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》，并于2018年3月确定了全国首批612个“新工科”研究与实践项目，为探索工科新发展模式、助力经济转型升级奠定了强有力的基础[1]。而地质类专业作为我国传统工科专业，在保障国家矿产资源和能源需求、重大建设工程基础地质研究等方面，在过去相当长的时间里为我国经济建设提供了强有力的支撑,并随着国民经济和人类生存的发展，对清洁能源高效利用、绿色矿山开采地质灾害监测与治理等方面都提出了更高的要求。在新工科建设背景的浪潮下，地质类专业人才的培养必须由以往只服务于矿产资源勘探和开发的粗放型单一发展模式，向可燃冰、页岩气等清洁能源开采和利用的多方向转变，人才的培养必须同国家雄安新区、粤港湾大湾区建设、长江中下游城市群发展建设所需的地质工程技术人才需求相一致。因此，地质类专业必须摒弃以往保守的教学理念，在技术领域进行自我革命，在教学领域根据新形势下专业发展特点进行改革和探索。

一、“矿物岩石学”在地质类专业课程体系中的重要性

1. 地质类本科专业对“矿物岩石学”课程设置的要求

地质类专业是研究矿产资源开发、工程建设、灾害防治与环境保护等领域地质问题的工科类专业。根据普通高等学校本科专业类教学质量国家标准(2012)，地质工程、勘查技术与工程、资源勘查工程等本科专业基础课程都包含了“矿物学”“岩石学”课程的学习，要求学生要掌握鉴定矿物和岩石的基本技能，以便认知各种地质现象、地质过程，初步具备发现、分析和解决地质复杂工程问题的能力。矿物岩石学课程体系由“结晶学与矿物学”“晶体光学”“岩浆岩岩石学”“沉积岩岩石学”和“变质岩岩石学”等课程组成，每所本科院校根据自己在金属与非金属矿产地质学、油气地质学、煤田地质学、水文地质与工程地质等方向办学特色的不同，在“矿物岩石学”课程的讲授上各有侧重，但是都会将该课程作为专业基础课程，对其重视程度极高。

2. “矿物岩石学”在整个地球科学体系中的地位

“矿物岩石学”在整个地球科学学科体系中，是一门最基础的专业课程。大到行星地质、天文地学，小到我们日常生活盖房子所用的砂、石、水泥，都与矿物岩石学的研究密不可分。在深部地球物理探测、同位素地球化学示踪与迁移、古生物地层、海洋地质等各个学科领域，最基本的都是从对矿物岩石的分析着手，进而探索其中的奥秘。矿物岩石学作为地学专业最基础的学科，发挥着不可替代的作用。根据《教育部、工业和信息化部、中国工程院关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》，加快推进地方应用型本科高校教育水平，全面提高应用型本科院校服务区域地方经济建设的能力，培养卓越的优秀工程技术人才迫在眉睫。在国际地球科学界，与矿物岩石学有关的材料科学、环境科学、海洋科学、能源科学和宝玉石学等学科蓬勃发展，地学人才的培养也呈现出多元化的趋势，对“矿物岩石学”教学提出了新的要求。因此，必须紧跟时代步伐，革新教学思路和教学重点，保持与学科前沿接轨。

二、“矿物岩石学”课程教学面临的困境

1. 课程教学定位不准确

应用型本科教育，是以本科教育为主，面向区域经济社会，以社会人才需求为导向，培养高层次应用型人才为办学定位的。相对于以培养创新型科技人才为目标的研究型大学而言，应用型大学“矿物岩石学”课程的教学应“定向”在应用，“定格”在特色。现在我们国家有很多开设地质类专业的本科院校，相当一部分是21世纪初高校体制改革院校合并建立的。在“矿物岩石学”课程的教学中，既缺乏双一流大学瞄准世界前沿学科的创新力和发展潜力，也鲜有与企业所需要的生产、建设、管理、服务一线的高级应用型人才知识体系相接轨，但所有高校教学内容和教学目标不能千篇一律，不同地方应用型高校应以服务区域经济建设为特征。

2. 课程建设和规划不合理

就不同学科类别来讲，地质类专业“矿物岩石学”课程的建设和规划与地质学类本科专业有所区别。地质学本科专业作为一门理学学科，主要以研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史为主，在专业基础课程中矿物岩石学的课时较多，所学数目较多且复杂；地质类本科专业作为一门工学学科，面向矿产资源开发、工程地质、环境地质等地学领域，是以解决实际工程中遇到的现实复杂地质问题为培养目标的，在专业基础课程中“矿物岩石学”的课时较少，实践教学的要求相对较高。应用型本科高校地质类工科专业“矿物岩石学”课程体系的教学大纲、教学重点和难点内容不能和地质学本科理学专业一致，要在理论教学和实践教学中增加实际工程案例的内容，所学知识也应与地质工程实际应用为主。

在“矿物岩石学”课程建设中，很多高校都不注重“课程思政”的建设，致使很多学生没有点燃他们为祖国地质事业献身工作的激情和热情，进而也削弱了他们认真努力刻苦学习的动力。很多学生经过地质认识实习和地质填图实习后，因条件艰苦而对今后地质工作产生了恐惧和担心，甚至有相当一部分的学生毕业就转行了，没有深深扎根在基层服务地质的岗位上。

3. “双师双能型”教师队伍建设存在短板

建设特色鲜明的应用型本科大学，必须培养一支理论基础扎实、具有较强技术应用能力的“双师双能型”教师队伍。首先，由于高校评价体制和职称评审制度的制约，在应用型本科高校中很多新入职的教师都是学术型的博士毕业生，掌握的知识结构多属于理论层面，缺乏社会实践的经验和技能，很多高校在人才的引进上存在“重学历、重出身”的现象[2]。其次，由于教师教学工作大部分都是在校园环境进行，参与地勘行业管理和地质基本生产实践活动的机会较少，对于地质学专业矿物岩石学课程在生产实际中的最新要求和规范不清楚，教师教学面临着教师主体地位弱化、教学理念单一、教学方法老化及教学内容陈旧等多方面的挑战。在学校制度层面上，如何将实践经验丰富的优秀地质工程技术人才引入到师资队伍中来，如何将教师送入企事业单位，鼓励他们通过申请或参与各类企业委托项目或课题招标项目等研究来开阔视野、提升工程实践能力，需要制定一个有利于“双师双能型”教师队伍建设的系统、完善、科学的规章制度。现今随着国家和教育部制定的将一大批本科高校转变为应用型大学政策指导意见的提出，很多本科院校在师资队伍建设上还缺少制度保障。

4. 学生动手实践能力差，课程教学培养目标与社会企业需求不匹配

目前，许多地方高校的“矿物岩石学”课程教学体系和人才培养方案，使得学生的动手实践能力太差、所学知识与企业生产脱节、野外地质工作技能较差，与工程实践的相应要求还有一定差距。每年的就业双选会期间，大部分企事业地勘单位在招聘人才的时候，很注重毕业生在野外的地质技术能力和素质。很多用人单位反映，地质类工科专业的本科毕业生在进入单位后，矿物岩石学野外鉴别和实验室镜下鉴定的实践能力很差，都必须在基层岗位历练1～2年，才能真正掌握地质野外工作的基本流程、地质填图和岩芯编录中矿物岩石的鉴别能力。课堂上学到的知识太过陈旧和简单，完全没有覆盖现代地质技术领域在生产实践中所需要的知识内容。

三、新时代背景下“矿物岩石学”课程改革的路径

1. 立足应用型本科办学方向和学校特色，编写相配套的教材和教学大纲

应用型本科院校地质类专业人才的培养是以服务区域经济建设为导向的，就此需要加大对社会企业调研和交流的力度，同时以最敏锐的视角感知新时代背景下企业对地质类专业人才在矿物岩石学方面的要求。应用型本科高校地质类工科专业矿物岩石学教材不应该与地质学理科专业相同，更不能照搬研究型大学地质学专业矿物岩石学的内容，应根据社会企业实际需求，如企业需求的人才在矿物岩石学方面要掌握哪些内容、在野外地质工作中需要具备哪些基本技能等，对相应教学内容做出改革。

应用型本科高校“矿物岩石学”课程改革后的教材内容，应在矿物学和岩石学这些基础知识上，让学生掌握在固体矿产勘查中不同矿床特定的围岩蚀变和矿化现象，熟悉重磁勘探中常见造岩矿物和岩石的密度大小、磁性特征，知晓工程地质勘察中不同岩性的工程地质条件，了解矿物岩石学在建筑材料、陶瓷材料、耐火材料等工业原料和工业制品以及宝玉石中的应用，知道矿物岩石学在地质样品分析中常用的研究手段，以及矿物岩石学近些年在页岩气、干冰等清洁能源勘探和开采方面的最新知识等(见图1)。那些开设地质类专业的应用型本科高校，应根据自己的办学目标和专业人才培养方案，在上述“矿物岩石学”教学内容改革中有所侧重，编写相配套的教学大纲。

图1 “矿物岩石学”课程教学内容改革

2. 优化课程结构和内容，减少重复环节

“矿物岩石学”课程体系包含“结晶学与矿物学”“晶体光学”“岩浆岩岩石学”“沉积岩岩石学”和“变质岩岩石学”等课程。地质类本科专业“矿物岩石学”课程学时比地质学理科专业有很大减少，这就要求任课教师能将矿物学、晶体光学和岩石学三门学科的内容和重点紧密联系起来，合理有效地组织教学内容。矿物岩石学中矿物学的物理性质等章节，在“普通地质学”或“地质学基础”等基础课中已讲授，该部分理论和实验内容可不再作为重点。矿物学的分类及其主要常见矿物，如岩浆岩、沉积岩和变质岩的结构构造、分类、常见岩石类型及野外鉴定特征等内容可以采用理论实践教学一体化的方法，将理论性的内容放到实践课上，结合手标本进行详细讲解，让学生有更多感性认识。这样可以减少重复环节，节省学时，同时提高学习效率和教学效果。

3. 灵活运用多种教学方法和教学手段

教学手段的使用上，除了传统的地质图挂件、晶体模型及包含文字、图像、动画等多种形式的多媒体课件外，还应该在教学改革中将涉及矿物岩石学方面的工程实例以微视频或慕课的形式开发成教学案例，实现教育资源线上线下共享。在矿物岩石学实验室地质标本建设上，按照虚实结合、相互补充、能实不虚的原则，建立一套地质标本虚拟仿真数字化教学系统，以彻底解决目前地质标本实验教学中由于学生人数众多而存在的时间与空间限制问题。对实验室内现有的岩矿石标本,通过在不同观测点进行高清图像或视频资料采集，然后在10倍偏光显微镜和正交偏光显微镜下观察对应岩石矿物组成、结构构造和矿物特征，并保存成电子图像或视频。对不同矿物的硬度、力学性质、磁性特征、密度大小等物理特征，不同岩石的工程地质性质进行模拟，模拟鉴定过程配有相应的动态图像、文字和语音说明。将以上电子资料进行数据库整理并开发成矿物岩石学实验教学系统，以供地质类本科专业学生访问浏览。教学方法上，学习发达国家地质类专业“矿物岩石学”课程体系先进的教学理念和授课方式，结合我国高等教育的办学特色，吸取其精华剔除其糟粕。在“矿物岩石学”课堂教学中，尝试采用研讨课(seminar)的教学模式；在实践实习方面，引入加拿大高校实行的带薪实习项目教育模式——合作教育计划(Co-operative Education Program)。

4. 强化实验实践教学，拓展第二实验课堂，改革实验实践考核制度

矿物岩石学是一门实践性很强的学科，实验实践课是培养学生野外工作能力的重要环节[3]。合理有效的实验，对于提高学生的动手能力、综合分析能力及思维能力至关重要。“矿物学岩石学”课程教学改革，关键是要增加矿物学岩石学实验实践课时的比重。以笔者所在学校山西工程技术学院为例，在地质类本科专业中，“矿物岩石学”课程的理论教学普遍在32～48学时，实验教学在16学时。通过优化课程结构，矿物岩石学部分章节采用实验课教学教授的方式，以及在实验实践课上，加大对学生矿物岩石手标本鉴定和镜下观察的工作技能的培养，增加矿物岩石学实验实践课时数量。野外教学实践课堂的延伸和拓展[4]，从就近原则出发，开发出适宜的野外地质剖面路线1～2处。结合企业生产实际，从地质剖面测量、采样、手标本观察、镜下鉴定再到样品化学分析，建立起一套与企事业单位野外地质调查工作流程相近的仿真教学模式。改革实验实践考核制度，学校教学单位可以根据企事业地勘单位在矿物岩石学鉴定技能方面的要求和工作规范，制定相关的实验实践考核标准，加大现场考核评价的力度。

5. 提升任课教师教学和科研能力

人才队伍建设是发展最宝贵、最重要的核心资源。应用型本科高校“矿物岩石学”课程体系教学改革，关键在于建设一支结构合理、素质优良、业务精湛、具有创新精神和发展意识的师资队伍。“矿物岩石学”课程教学任务的下达，应首先考虑在矿物岩石学方向上擅长的教师，同时聘请企业教师到校开展学术讲座传授知识。教学改革中，要让相关任课教师下企业挂职锻炼或参与到企业生产实践中去，根据企业需求转变教育理念。教师科研立项也应以企业所面临的亟待解决的紧迫地质工程问题为导向，利用生产实践和科研带动教学，锻造教师解决实际工程地质问题的能力。教师在传授知识时，要针对企业对地质类专业人才在矿物岩石学方面需要掌握的工程要求，将“应用、创新、开发”的人才培养理念融入到教学的每个细节。同时，学校要加大引进具有深厚企业工作背景的高级工程技术人才的政策和力度，制定教师下企业挂职锻炼常态化等规章制度，建设一支既有生产实践经验、又有理论水平的“双师双能型”教师队伍。

6. 拓展实习实践资源，搭建校企合作共赢的产学研平台

探索基于深度合作的产学研实践教学平台，是解决学生实习实践和企业生产实践结合不紧密、教师科研立项与企业生产攻关课题不衔接、学生与教师在产学研中协作性和合作性较差的最有效途径(见图2)。企事业地勘单位作为“产”方，应当积极给予地质类本科专业学生参加生产实习实践的机会，将学生妥善安排到地勘单位的地质调查填图、矿产勘查、工程地质勘察等生产项目中，让学生在野外掌握辨别不同岩石的能力；在生产项目中，地勘单位需要鉴定的岩矿石薄片和光片，也可让教师和学生通过参与生产实践项目，提交鉴定结果，同时完成教学任务；对于企事业地勘单位在地质生产实际中遇到的矿物岩石学难题，也可以组织企业专家和学校理论知识丰富的教授，形成研究攻关小组，通过利用各种先进的技术手段解决矿物岩石学难题。高校学生作为“学”方，在切身参与生产实践和教师科研项目中，可以学习到《固体矿产勘查规范》《岩土工程勘察规范》等相关行业标准对矿物岩石学方面的规定要求，了解职业道德规范，提升自我工程实际应用能力。学校和企事业地勘单位可以联合共建地质实验室，学校在地勘单位挂牌成立校外实践教学基地，根据企业实际项目运作情况，让教师和学生参与其中。

一方面高校为企业生产和研发提供了雄厚的人才力量；另一方面企业也为学校的教学科研、科技创新提供了实践的平台[5]。最终，双方在人才培养、专业和课程建设等方面实现资源共享、互利共赢。

图2 “矿物岩石学”课程产学研实验实践教学培养模式

7. 加强课程思政建设，为社会主义地质事业培养接班人

在“矿物岩石学”课程建设中，坚持“立德树人”，在知识讲授中加入课程思政元素，通过传播在矿物学和岩石学领域做出杰出贡献的中国地质学家的励志故事，进一步探索协同育人的课程思政工作模式，深入推进“艰苦朴素,求真务实”的地大精神、地学文化、摇篮文化等课堂建设，陶冶学生地学文化情操[6]，使其立志为学好“矿物岩石学”等专业基础课程而努力，坚定他们为祖国地质事业做贡献的决心和信心。