“地貌学”课程创新型教学模式探索与实践

杜贵超，王铭显，郭 峰，袁 珍

（1.西安石油大学 地球科学与工程学院，陕西 西安 710065；2.陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710065）

引言

随着我国基础设施建设规模的不断扩大，特别是“一带一路”倡议进入全面实施以来，我国工程建设领域取得了一系列举世瞩目的成就［1］。这些成就极大地增强了我国人民的民族自豪感，同时也对如何进一步提升工程教育质量，培养高水平工程技术人才提出了更高的要求，亦是当前我国高等院校地质工程人才培养面临的一项艰巨任务［2-3］。目前，工程教育认证是开展地质工程专业建设的重要抓手，通过构建我国工程教育的质量监控体系，有利于推进工程教育改革，进一步提高工程教育质量［4-6］。为顺应当前社会对工程技术人才培养的需求，我校出台了《西安石油大学关于进一步加强本科教学工作的决定》及《关于加强和完善课堂教学质量监控体系的规定》等一系列相关政策文件，指出推动地质工程类课程建设基于工程教育认证标准，探索有效的教学方法和模式，切实提高地质工程专业学生掌握运用现代地质工程学理论和先进勘查技术手段，解决工程建设中相关工程地质问题的基本能力；培养在工程设计和工程实践中发挥主要作用的工程技术人才。

“地貌学”是我校地质工程专业开设的专业主干课程之一，是一门综合性和实践性都很强的专业基础课。课程内容主要涉及地貌学的基础概念、风化和重力地貌与堆积物、流水、湖泊和沼泽地貌与沉积物、岩溶地貌及岩溶堆积物、冰川和冻土地貌与堆积物、风力地貌和堆积物与黄土、海洋和海陆交替带地貌和沉积物等。在历年的教学过程中，采用讲授式、启发式等教学方法授课，取得了较好的教学效果。随着近年来我校地质工程专业开展工程教育认证工作的不断深入，该课程实践训练环节比重较低，理论知识教学与实践训练融合不够、学生学习积极性不足等问题逐步凸显。因此，亟待探索该课程授课的新型教学模式，以适应当前工程教育认证背景下，培养具有国际视野和竞争力的地质工程专业技术人才，并满足日益增长的工程建设人才需求。

一、存在的问题

“地貌学”的教学过程既是理论知识教学，又涵盖技能培训。旨在培养学生能够识别自然界中典型的地貌类型、能分析不同地貌的形成机制，能理解不同地貌对农业生产、工程建设、城市发展及旅游业的影响。我院地质工程专业学生在培养期间均采用先在校学习获得学位，然后在工程地质及石油地质相关的野外工作中进行大量的地貌学认知实践，使得教学过程和野外实践训练脱离。主要原因在于地貌的形成是地球内力及各种外力作用共同塑造的结果，千姿百态的地貌在地球表面有着广泛的时空分布。因此，在校期间的野外实践训练难以通过局部地区的野外认识实习来实现。现有的实践训练条件不能满足当前教学要求，学生实践能力及创新能力培养滞后。

工程教学更强调直接经验的获得，而直接经验一定要从实验、实践中来。因此，应在整个教学过程中贯穿各种形式的实验、实践训练［2］。依据“地貌学”课程的性质与特点，结合近年来课程教学凸显的问题，自2021年开始依据“地貌学”课程的教学任务，整合了课堂教学资源，搭建了地貌学虚拟仿真实训教学平台，构建了“地貌学”理论知识教学与虚拟仿真实践训练紧密结合的教学模式。增加了课程实践教学数量及比重，促进教学内容更新和教学方法改革，实现了理论与实践教学的融会贯通，提高了学生学习效率。有效提高了专业课程的教学效果，促进了学生形成“地貌学”领域所需的基础理论知识，并能将其应用于解决复杂工程地质问题。

二、创新型教学模式探索

（一）教学环节

依据“地貌学”课程的教学任务，制定理论知识教学与虚拟仿真实践训练紧密结合、分步实施的教学方法。以期达到优化教学过程，提高教学质量和效率的根本目的。

1.理论知识教学。理论知识与实践训练相辅相成，由教师讲述地貌学概念、不同地质营力的特点及其对地表形貌的塑造过程、不同地貌类型特征及形成演化过程等课程要求掌握的理论知识。

2.依托已构建的地貌学虚拟仿真实训教学平台开展实践训练。该实训教学平台以现代信息技术为手段，充分利用优质的网络信息资源，将水经微图等软件搭载的高清卫星影像资料用于“地貌学”实践教学。这些卫星影像资料空间分辨率目前可达到米级，可全面、真实地获取全球地表2D和3D特征影像。能极大程度地满足典型地貌类型的识别，地貌形成演化机制分析，地形地貌对农业生产、工程建设、城市发展及旅游业的影响等教学实践训练内容。

3.教师依据“重力地貌与堆积物”“流水、湖泊和沼泽地貌与沉积物”“冰川和冻土地貌与堆积物”“风力地貌和堆积物与黄土”“海洋和海陆交替带地貌和沉积物”“新构造运动”等六方面教学内容，设计实践训练内容。

4.虚拟仿真实践训练。实训过程中，学生在虚拟的野外地貌场景下，针对上述内容进行自实践；与此同时，教师根据实践要求对关键内容进行讲解，给予必要的指导，并组织学生讨论，最终达到在虚拟仿真实训教学平台上完成野外地貌学认识实习的目的。同时，激发学生对于科学研究的兴趣，提高实践能力。

5.课后考核。教师依据实训内容及教学目标设置并丰富考核内容，并以考核结果作为课程部分成绩的评定依据，引导学生注重过程学习。

（二）学生学习及实训环节

1.理论知识学习。学生通过课堂学习，系统认识地貌学的学科性质、主要研究领域；掌握地貌学的基本概念、基本原理和研究方法，并在此基础上了解地貌学在地球科学中地位、现状及未来发展趋势；初步建立地貌学思维，在解决复杂工程地质问题过程中能够准确、简明、规范地使用地貌学专业术语。能够将其应用到工程建设、环境治理过程中复杂地质体要素的识别、描述和综合分析。

2.实践训练环节。“地貌学”课程增加大约两周的课内实践，学生依托虚拟仿真实训教学平台，对全球不同地区的典型地貌类型进行识别，描述各地貌类型的发育特征，深入分析其形成机制。同时将学生的实践训练完成情况作为课程平时成绩，并占较大比重。学生实践训练过程分三大步开展，具体如下。

（1）体验式学习。学生在虚拟的野外地形地貌场景下，针对不同的地貌类型自主实践，完成地貌识别—特征总结—成因分析—实践结果评价等环节。①地貌识别环节。在教师的引导下，学生通过水经微图软件定位如黄河三角洲地貌、罗布泊雅丹地貌等典型地貌，依据课堂理论知识准确识别地貌类型。②地貌特征总结。学生通过高清卫星影像对不同地貌进行仔细观察，总结其发育特征。③成因分析。结合区域地质背景分析，通过主要地质营力特点简析，阐述所选取地貌的形成机制，并预测该地貌的未来发展趋势。④实践结果评价。学生填写实训报告，获得对该地貌深入认知，验证和理解书本上的理论知识。

（2）探索式学习。学生在体验式学习的基础上，在教师指导下深入探索，巩固学习成果。①学生在教师引导下开展分组讨论、分享学习认识及学习体会；②学生在教师的指导下完善认识，开展实训报告纠错，加深对实训内容的认知和理解。

（3）挖掘式学习。学有余力的学生主动开展实践训练。①学生依据实训目的进行实训内容的扩展。针对已经开展实训的地貌类型，在全球气候环境、构造特征相类似的区域自由选择类似的地貌类型。②深入、准确描述相应地貌类型特征。③完成相应地貌类型的成因演化分析。④对已完成的实训内容进行类比、总结，完成认识提升。⑤完成实训报告编写。

三、创新教学模式实施效果

（一）虚实结合，实现理论与实践的融会贯通

针对地质工程专业中实践性较强的“地貌学”课程特点，在理论教学过程中穿插实践环节，提升了实践训练比重。同时，虚拟仿真实训解决了教学过程和野外实践训练脱离、现有实训条件不足等问题。该教学模式优化了课堂教学资源，为学生构建了一个身临其境的野外仿真环境，也弥补了学生赴野外学习实践机会不足的问题。经过在虚拟仿真实践教学平台的操练，学生可对实践内容反复、深入学习。两个环节互补，切实提高学生的动手能力，真正让学生学会所有课程内容，做到融会贯通。

（二）将虚拟仿真实训教学融入课程实践训练，促进教学改革

以虚拟仿真实训平台为基础的实践训练优化了教学模式。首先，在把握学情的基础上，对教材及教学资源进行了加工提炼，使得教学目标明确、重点突出，制定切合学生实际的教学设计。把地貌学教学知识点与实践训练相结合，丰富学生知识体系构架，同时重于实训过程及实训结果评定，有利于提升地质工程及地质学等专业地貌学教学质量及水平。

学生在课堂上学习相关理论知识，并在虚拟的野外地貌场景下，针对上述内容进行自实践；学生实训过程融入感和体验感强烈，更符合青年大学生学习心理，学习主动性更强。通过体验式学习、探索式学习及挖掘式学习，层层深入，掌握地貌学的知识与技能，学生创新能力及实践能力得到提升。

（三）是传统“实地”实习实践的高效辅助，有利于提高学术型人才培养质量。

该教学平台具有传统“实地”实习所不具备的优势，学生的学习热情高、主动性增强，教学效果良好。将虚拟仿真与传统“实地”实习相结合，取长补短、协同进行，满足地貌学野外实践训练的需要，能够显著提升实训等实践课程教学质量，为工程技术人才的培养提供有力支撑。

（四）有利于降低教学难度、节省教学成本和降低安全风险等。

虚拟仿真教学平台一次性投入可实现多年、多人使用，成本较低。同时，无实习人数限制、不受疫情等不可抗拒因素影响，无人身安全风险。节省了指导教师的时间成本，提高了实践训练效率。

结语

“地貌学”课程“理论+实践”的教学模式，立足于教学大纲要求，将理论与实践训练深度融合，创新性的将虚拟仿真实训融入课程教学中，确保了授课效果，提升教学工作质量及效率。通过近两年的实践，该教学模式能有效地激发学生学习兴趣，学生学习主动性更强。对培养学生实践能力、工程素养，丰富学生专业知识体系具有至关重要的作用，学生创新能力得到进一步加强。能够大幅提升教学质量，可更好地为工程技术人才培养提供有力支撑。