岩矿鉴定综合实践能力提升与信息化改革方法探索

陈 佳

中国石油大学(北京)克拉玛依校区 新疆克拉玛依 834000

矿物和岩石是地质学研究的重要组成部分，岩矿鉴定也是石油地质行业工作的基础，因此岩矿鉴定对资源勘查工程专业的学生来说是一项基础而又必备的技能[1]。在中国石油大学(北京)克拉玛依校区(以下简称校区)现有的本科生培养方案中，“造岩矿物学”“岩浆岩及变质岩石学”“沉积岩石学”“岩矿薄片鉴定”等课程均涉及该技能的培养，贯穿大一至大三学年，其教学目的是培养学生建立岩矿鉴定完备的知识体系，掌握岩矿鉴定的基本工作方法，对学生的动手实践能力、观察能力、知识掌握的深度与广度均有较高的要求。资源勘查工程专业学生毕业后进入油田工作，也涉及大量的岩矿知识。虽然目前校区针对岩矿鉴定设计的课程体系已趋于完善，但仍存在一些问题，理论和实践教学与行业发展需求有一定程度脱节，面对千变万化的地质现象，学生无法独立完成岩矿鉴定工作。如何提高学生的岩矿鉴定实践技能，激发学生学习兴趣，以及面对生产实际丰富而又复杂的地质现象时，如何能够准确鉴定、深入分析，成为当前教学改革探索的重要方向。

一、教学中存在的问题

岩矿鉴定主要是通过肉眼、放大镜、偏光显微镜甚至扫描电镜等手段识别出岩石中的矿物成分及含量，岩石的结构和构造、矿物的蚀变特征以及矿物间的共生、反应和演变等关系，确定岩石类型，为岩石定名，并对岩石的成因提供证据[2]。这对地质勘探、油气勘探开发、矿产勘查等众多领域都具有重要的作用与价值。重视岩矿鉴定这项基础技能，培养出满足石油行业需求的岩矿鉴定人才，是一件重要而又紧迫的事情，但目前的培养体系存在一些问题，本文就目前所存在的问题进行探讨。

首先，岩矿鉴定技能的培养需要积累大量的理论知识和充足的实践经验，而目前岩矿类的课程设置中，实验课时偏少，校区现阶段的培养方案已经进行了优化，并适当提高了岩矿类课程实验环节所占学时数的比例。但是岩矿类课程涉及知识面广、内容多，学习难度较大，需要大量的经验积累，这是由该类课程的自身性质所决定的[3]，因此需要学生付出足够的时间和耐心，潜心学习。学生能够独立观察岩矿手标本和薄片鉴定的时间不足，并且由于设备(偏光显微镜)和场地的限制，学生只能在实验课上以及实验室开放时间内在实验室进行岩矿手标本及薄片的观察和鉴定。学生在实验课上看的手标本和薄片，经过一段时间后，无法回忆起当时看的内容，不记得矿物和岩石的手标本及镜下特征，遗忘速度快，或者实验课上没有鉴定正确的样品，草草交了实验报告，后续也没有再请教教师，课下只能对照课本进行理论复习，效果不理想。这些问题较为突出，也是教师们较为关注、亟待解决的问题。在这种课程背景下，如果教师授课方式单一，学生更容易出现厌烦情绪，滋生对该类课程的抵触心理，学习兴趣减退，将非常不利于岩矿类课程的教学。

其次，教学课程中使用的主要是具有代表性、现象单一的典型教学手标本及薄片，而在实际工作中遇到的样品则复杂得多，与教学样品差别较大。例如：在沉积岩石学实验课“长石砂岩类的鉴定与描述”一节中，实验室使用的标本是“沉5-长石砂岩”，样品中的长石主要为具有卡斯巴双晶的正长石和具有钠长石双晶的斜长石，在偏光显微镜下较易识别，但在实际生产中的样品，长石极易遭受蚀变，发生高岭土化、绢云母化、钠黝帘石化等[4]，也易溶蚀，产生粒内溶孔等。学生在实验室看到的长石都是鉴定特征非常明显的，对于发生了变化的长石就很难准确鉴别。这也显示出理论和实践教学与行业发展需求有一定程度脱节，无法满足实际生产及科研工作的需求。

最后，在岩矿鉴定工作中，不能仅通过手标本和薄片来获取信息，一定要结合野外工作，只有清楚了解采样地区的地质情况和地质现象，将野外和室内鉴定工作相结合，进行综合全面的鉴定分析，才能很好地解释样品的形成机理和形成环境，进而系统、准确地完成鉴定工作。但是为了满足“现象典型、特征突出”的教学需求，实验室现有的教学手标本及薄片产地多样、采样范围广，无法做到让学生对实验室的每一张薄片进行野外实地考察，室内鉴定工作与野外工作的脱节，学生不明白岩矿鉴定工作的意义所在，单纯为了鉴定而鉴定，限制了对学生岩矿鉴定综合技能的培养，无法促进学生专业知识体系的丰富和完善。

二、教学改革探索

针对目前岩矿鉴定教学存在的问题，笔者充分发挥校区地域优势，并利用产学研融合的校企联合培养模式，建立一套实践性较强的岩矿鉴定技能培养体系，提升学生岩矿鉴定技能和实践动手能力，培养出满足企业需求、紧跟科技发展步伐的高层次应用型人才。

(一)建立岩矿手标本及薄片数据库

为了打破场地和设备的限制，让学生能随时随地开展专业进修与自学，同时也为教师线上、线下的教学提供教学素材，将校区实验室正在使用的岩矿手标本及薄片进行电子信息化，建立岩矿手标本及薄片数据库。

通过整理实验室现有的岩矿手标本和薄片，建立了一套完善的岩矿资料电子信息化标准和方案。实验室手标本和薄片一一对应，可分为矿物、火成岩、变质岩和沉积岩大类，每一大类中包含多种标本，针对每一种标本挑选出现象典型、特征突出、便于成像的样品。用高清相机对岩矿手标本进行拍照，并加入规范的比例尺，对薄片使用偏光显微镜下数码采集分析系统。在选择代表性视域后于0°位置时分别拍摄薄片透射单偏光和透射正交偏光照片，在透射正交偏光镜下，每旋转15°拍摄一张照片，便于观察正交偏光镜下干涉色、双晶等特征。遇到方解石等高级白干涉色的矿物在90°位置插入石膏试板并拍摄1张显微照片[5]。每个样品拍摄1～2张手标本照片、1张透射单偏光照片、7～8张透射正交偏光照片，并进行命名(下图)。此外，对每个样品的岩性特征进行简单描述，进行细致的归纳整理，最终以数据库的形式呈现。

(a)辉长岩手标本；(b)辉长岩镜下照片，单偏光(-)；(c)-(i)辉长岩不同旋转角度镜下照片，正交偏光(+)岩6-辉长岩样品图

岩矿手标本及薄片数据库的建立能在很大程度上帮助学生牢固掌握知识点，提升学生的岩矿鉴定能力，同时使教学资源利用率最大化。此外，为了防止学生过度依赖数据库，数据库只会对矿物成分和结构进行简单的描述，并不会完全按照实验报告中的内容对标本及薄片进行详尽的描述，学生在实验课上还需仔细观察、鉴定才可完成实验报告。

(二)产学研深度融合，搭建岩矿鉴定技能培养实践平台

校区与中国石油新疆油田公司勘探开发研究院、实验检测研究院深度合作，充分发挥校企合作的优势，建立“企业专家进课堂，在校学生进企业”双向交流模式，通过开展科创项目、举办岩矿技能大赛、让学生参与科研项目、学生进入企业顶岗实习等方式，搭建岩矿鉴定技能培养实践平台，使产学研深度融合，让学生接触到更多实际科研生产中的岩矿资料和实例，不局限在实验室典型标本和薄片中，也让教学方式不再单一乏味。通过岩矿鉴定技能培养实践平台的搭建，学生观察到的标本和薄片现象变得多样化、复杂化，极大地激发了学生的学习兴趣，更好地发挥学生的主观能动性，增加学生知识掌握的广度和深度，积累实践经验，提升专业技能，这为培养出具有较强综合素质以及扎实理论基础的专业型人才奠定了基础。同时，学生在企业实践的过程中，企业劳模的宣传、劳模工作室的参观，让学生在现场能充分感受到企业文化和精神，感受到思政教育的魅力和效果，让思政教育潜移默化贯穿学生实习实践的全过程。

此外，校区还开设了“岩矿薄片鉴定”实践课程，聘请新疆油田高级岩矿专家作为兼职教师，用企业科研生产中的薄片让学生开展练习和实践。课程内容涉及岩矿鉴定在油气田勘探开发中的应用、野外样品的选取、薄片的磨制、偏光显微镜下矿物的光学特征、岩石的镜下鉴定、成岩作用的识别、储集空间的鉴定以及准噶尔盆地不同地层的薄片鉴定实例等。在上课的过程中，教师会用显微镜将偏光显微镜下薄片实时投影到每位学生的电脑上，详细讲授鉴定方法，学生可对照教师的方法自己在显微镜下操作，有任何疑问可随时请教教师，每节课后均须提交实验报告，下次上课时教师会将上节课实验报告中的问题反馈给学生，以便及时发现学生的问题并让学生及时改正。该课程的考核方式不再为单纯的理论考试，而是采取实验和鉴定技能测试相结合的方式，平时的实验成绩会纳入总成绩中。课程最后组织岩矿鉴定技能测试，在测试的过程中，每位学生随机抽取一张薄片，独立在实验室的显微镜上完成该薄片系统的鉴定工作，根据提交的鉴定结果给予相应的考核成绩。该课程取得的反馈效果良好，学生表示通过这门课程的学习，能够全面而系统地掌握岩矿鉴定内容及方法，当拿到一张薄片时知道该从何开始鉴定，遇到不懂的知道如何查找资料，能够结合资料和偏光显微镜下的各种特征给出自己的判断，岩矿鉴定能力得到了很大的提升。

(三)野外与室内相结合，建立第二课堂

野外是地质人的第二课堂，理论与实践的结合能够让学生更加深刻地掌握知识并运用知识去解决问题。中国石油大学(北京)克拉玛依校区坐落于准噶尔盆地西北缘，具有独特的地理优势，周边具有丰富的野外地质现象，现已建成普通地质实习、综合地质实习等多个特色鲜明、地层出露完整、地质特征显著的实习基地，为野外地质实践提供了丰富的教学资源。此外，校区毗邻中国石油新疆油田公司，依托地处石油石化产业基地的优势，校企合作紧密、沟通交流密切。上述优势让校区师生能够顺利开展野外采样、选样、薄片磨制、镜下鉴定等一系列的工作。通过建立第二课堂，让学生走出教室和实验室，利用校区特色野外实习基地，获取野外实际资料；学生在教师的指导下完成采样、制样、鉴定、分析的全过程，使学生能够从区域背景、沉积环境、构造演化等多方面对岩矿手标本和薄片进行综合全面的分析，更加深刻地理解岩矿鉴定各环节之间及岩矿鉴定与野外地质特征之间的关联[6]。这对学生的综合分析能力和实践动手能力具有很大的帮助，也能激发学生的学习兴趣，而不再是在实验室中面对无法鉴别的显微镜下的现象束手无策，请教教师以后也只能死记硬背，没有自己独立思考和分析的过程。

结语

岩矿鉴定的理论和实践教学与行业发展需求有一定程度脱节，为了提升学生岩矿鉴定技能和实践动手能力，培养出满足企业需求、紧跟时代科技发展步伐的高层次应用型人才，本文针对中国石油大学(北京)克拉玛依校区岩矿鉴定课程体系目前存在的问题，进行了一系列的教学改革探索。建立岩矿手标本及薄片数据库，最大程度打破场地和设备的限制，让学生能随时随地开展专业进修与自学；搭建岩矿鉴定技能培养实践平台，与企业深度合作，发挥校企合作的优势，让学生接触到实际生产科研中的资料，积累实践经验；建立野外第二课堂，学生可以从野外获取第一手的资料，野外和室内相结合，培养学生综合全面分析和独立思考的能力。教学改革实施后效果良好，学生深刻意识到岩矿鉴定技能培养的重要性，多样化的教学方式让学生的学习热情得到很大提高，这也为毕业生的就业赢得更多的筹码。但是，岩矿鉴定课程体系庞杂，需要我们不断探索、创新，在实践中积极发现问题、解决问题、总结经验，进而持续优化岩矿鉴定课程体系，为培养出更多适应社会以及行业需求的人才而不断努力。