专业基础课信息化资源建设

李照阳 白相东 关成尧 王必任

摘 要：教育信息化和教育资源数字化建设是推动本科教育高质量发展的重要手段。普通地质学是地学类专业的基础课，是实践性较强的课程。本文打破普通地质学课程原有讲述为主的教学模式，建设理论与实践相并重的信息化课程教学资源，建设了实景三维地质剖面，丰富了课程数字标本实验室，完善了课程线上授课内容，拓展了专业课外辅助教学手段，并设计了信息化综合教学环节。这些措施将理论课程、实验课程、野外实习实践课程多维度教学信息化资源进行整合，改善了教学过程中信息化资源缺乏的状况，提升了教学质量，使信息化成为学生掌握地学基础知识、提高自主创新能力的有效途径。

关键词：信息化；专业基础课；普通地质学；实景模型

Abstract：Educational informatization and the digitalization of educational resources are important means to promote the highquality development of undergraduate education.Physical geology is a basic course of geoscience specialty，and is a course with strong practicality.Breaking the traditional teaching mode of mainly lecturing in physical geology courses，we have constructed informationized teaching resources that emphasize both theory and practice.The threedimensional geological section of the real scene was constructed，the digital specimen laboratory of the course was enriched，the online teaching content of the course was improved，the professional extracurricular auxiliary teaching methods were expanded，and the informationbased comprehensive teaching activities were designed.These measures integrate multidimensional teaching information resources for theoretical courses，laboratory courses，and field practice courses，improve the lack of information resources in the teaching process，enhance the teaching quality，and make informationization an effective way for students to master the basic knowledge of geoscience and improve their independent innovation ability.

Keywords：Informationization；Professional basic course；Physical Geology；Realistic model

一、概述

随着信息技术的发展，20世纪90年代末国内开始正式使用教育信息化这一概念，政府也高度重视教育信息化的工作［13］，在教育领域开始全面深入地运用现代信息技术，促进教育改革与发展［3］。国家相继出台了一系列推进教育信息化的政策和措施。2018年，教育部印发了《教育信息化2.0行动计划》，这也是教育信息化的升级。2022年，教育部部长怀进鹏强调，以教育信息化推动教育高质量发展，以教育信息化引领教育现代化。教育系统大力推进教育信息化、推進教育资源数字化建设［4］，为了深化和普及信息化，需要将先进的教育理念和现代教育技术融合到一起，实现传统教育的升级。总体方向是促进信息技术与教育教学资源的深度融合创新发展，重构教育生态。

随着科技的发展，各个高校进行了超大规模的在线教育集中实践，充分发挥了本科教育信息化的巨大作用，也体现了本科教育信息化的必要性。我校作为以防灾减灾救灾高等教育为主的高等院校，在全灾种大应急新形势下，需要建立全新防灾体系，地质学是研究自然灾害与地震灾害成因主要支撑专业之一。普通地质学是地学类多个专业的专业基础课，是实践性较强的课程，也是地质学的启蒙课。地学专业基础课的信息化是一种顺应时代要求的课程变革形式和方法，也是教育面向信息社会的要求和必然结果［5］。信息化的引入有利于引导学生利用信息手段主动学习、自主学习。提升地学专业基础课信息化水平和数字化资源优势，能够促进专业教学质量提升，也是未来高校本科教育新的发展方向，对学生成长成才大有裨益。

二、专业基础课教育信息化存在的问题

专业基础课教育信息化过程中存在诸多问题，较为普遍的是没有把信息化资源有效融入课堂之中。信息化手段和信息化资源泛于形式化，教学过程实际上还是体现的传统课堂内容。

（一）信息化教学资源单一

目前的信息化教学当中，尤其是线上授课，教学资源通常以多媒体课件为主，甚至是只有多媒体课件。地学基础课程，如普通地质学，强调地质对象和地质作用过程，仅以展示性的静态PPT页面内容作为授课资料，学生理解专业知识呈现碎片化，可能出现似懂非懂、似是而非的现象，学习效果差，学习效率低。要满足常态化的大规模信息化教学活动，对于丰富的教学资源类型和教学资源内容有着很高的要求。

（二）课堂师生互动效果较差

作为信息化教学的一种重要形式，线上学习的一个显著局限性就是，教师在课堂上熟悉的互动方式不易迁移到在线课堂，学生遇到不清楚的问题，无法及时与教师沟通。教师在教室中可以通过学生的动作、眼神等判断学生的学习情况，从而开展提问等有效互动，还可以靈活安排小组合作学习［6］。然而线上授课，师生身处两地存在距离，无法准确关注到所有学生，很难及时地掌握课堂学情，教师不知何时互动、怎样互动才有效，教学质量可能打折扣。

（三）无法应对实践课程

地学基础课程是学生进入大学后初次接触到的一门全新课程，不同专业的学生对课程所涉及的知识点、知识框架体系以及基本技能等较为生疏［5］。地学相较于其他学科，学习过程中理论与实践相并重，实践应用突出性强［7］，这就给信息化教学，以及线上教学的开展增加了难度。实践实验教学活动强调的是培养学生的观察、实践能力，以及探究能力，而通过有限的线上教学，学生无法与地学类实践课程的实物资料直接互动。“看不清，摸不到”式的实践课程，对学生实践技能提升作用十分有限。另外，地学专业基础课中实践和理论两者具有相辅相成的促进关系，在理论课学习过程中，学生大多对理论知识掌握比较充分，但到了实践环节，对实践细节把握不足，无法对理论部分形成正反馈，进而导致学生对知识体系的理解效果不尽如人意。

（四）学生积极性不高

普通地质学课程本身涵盖面广，同时兼顾地质学基本理论知识、实践技能和思维能力的培养。在课堂教学时，教师花费大量时间抽象地讲解关于矿物和岩石的知识，包括它们的形成过程、组成成分以及结构构造等内容。在理解这些概念时会遇到困难，因为他们缺乏实际的视觉和感知体验，导致他们的学习效果非常有限［8］。学生在学习中的初始印象以记忆和背诵为主，导致学生积极性不高，对所学内容不感兴趣。另外，如果是线上教学，没有约束性，远程电子设备缺少直接的监督，以及在线学习时间增长，造成很多学生很容易脱离在线设备，或者是使用设备做其他事，大大降低了教学效率。

面对以上情况，信息化技术为地学专业基础课的教学提供了新的可能性。借助信息化技术，可以打破传统的教学模式，实现教学过程的创新和改革。

三、普通地质学信息化资源建设

建立以学生为主体，满足教学信息化，满足社会行业需求的信息化教学资源与课程内容。

（一）完善线上授课内容

在理论课授课阶段，持续完善现有线上授课平台内容，进一步丰富信息化资源，将数字资源和信息化方法融合到授课的随机点名、课前预习、课后巩固、课后测验等过程。为提升学生的课堂参与度，基于智慧教学工具的翻转课堂教学方法来提高学生的兴趣和参与度。学生课内在教师的讲解下掌握基本理论和基本知识，教师不拘泥于课件形式，加入音频、视频、动态图等资源，加强地质对象和地质作用过程的展示，将知识体系过程化、形象化、立体化，摆脱学生学习地学内容靠想象的现状。课堂讲解中，师生现场通过手机互动，并通过钉钉群、微信群等多平台随时与学生进行课程内容的交流与讨论。设计归纳章节知识要点思维导图，帮助学生快速提炼核心内容，提供一个学生自我总结凝练的抓手。在此基础上教师针对不同层次的学生和学生需求，设计开放式的综合实践题目，引导学生发现问题，培养学生综合运用知识，以及用不同思维方式解决问题的能力。这样可以更好地提高学生参与度，并帮助他们取得更好的学习成果。

（二）数字标本实验室

目前，普通地质学课程的实验课程需在岩石矿物和古生物实验室完成。尽管线上理论课程可以按时完成，但实验课程由于实践性较强，只能选择推迟。建立普通地质学课程数字标本实验室，可以在一定程度上解决由于学生不能到校的情况下，实验课的授课问题。

利用三维合成软件拍摄各类矿物标本、岩石标本和古生物标本，分别建立关于矿物与岩石标本的三维数据库，以及古生物标本的三维数据库。共建立数字模型矿物标本100余件，三大岩类岩石标本120件，各类古生物标本50件。进一步将数据库中的矿物岩石和古生物标本按照类别归属进行分类整理，用软件将标本的文字信息录入。最终将图文介绍以及三维模型整合，制作每个矿物岩石和古生物标本的专有三维空间模型。综合归纳整理这些三维空间模型，可以形成一个数字化的岩石矿物与古生物实验室。

这样，学生可以结合教师讲授专业信息，随时在电脑中以任意角度和连续放大倍数查看三维虚拟标本。观察和描绘各类矿物特征，常见岩石的分类、结构和构造特征，古生物化石结构特征，和教材内容相对照，使知识“活起来”。相比传统矿物岩石手标本，数字标本更加典型，本体的地学信息清晰完整，也可以存储于云端，不受时间地点制约，利于信息化教学。实验室各类标本的空间三维模型的建立，可以极大丰富课程信息化教学资源。与理论授课互为补充，可以同步加深学生对相关知识点的理解。

（三）云端地质野外实践资源

野外地质实践课程是地学基础课程中的重要内容，也是普通地质学除理论课和实验课外，国内外许多高校着力打造的特色教学环节。长期以来地质学野外实习课程以野外教师带队、学生记录等方式进行。野外实习课程课时有限，学生出野外前对实习区野外地质情况不了解。在野外学生基本也以听讲解为主，在野外实习时显得盲目、主动性差。另外，实习课带队教师通常一次带30名以上的学生，加之野外讲课环境条件有限，很多同学听不清讲解，看不清现象，跟不上思路［910］。这种现状导致在实践教学过程中，难以达到理想的效果。

针对这种情况，精选典型地质剖面，利用无人机技术，结合倾斜摄影测量三维实景建模，将野外地质实践线路、观察点主要内容及相关知识点等信息化。如亮甲山剖面模型，建模面积0.5km2，模型分辨率达到1mm。在野外实践课前，学生可以利用三维模型来对实习点的内容和相关的知识点进行预习和思考。通过三维模型，学生可以第一人称模式观察，模拟实际野外行进路线，也可以飞行模式自由浏览剖面和路线。可以观察和探索实习地的地形、地貌特征，提前预判可能遇到的问题。这样，学生在野外能够更加主动地参与学习过程，自主提出问题、观察现象，而不仅仅是被動地接受指导。回到室内，可以进一步利用信息化数字资源整理资料和野外记录。后续还可以尝试由学生自己丰富地质剖面内容，将自己看到的、思考的内容加入信息化剖面中。地质野外剖面信息化，使数字信息化手段融入传统的理论与实践教学中，加强了学生学习的深度与广度。

（四）专业课外辅助教学

目前，地学类微信公众号在地学基础课教学中的应用情况较少，其中丰富的课程资源价值未得到有效开发。本次研究建立了普通地质学公众号——“野生地质人”，作为地学专业基础课程的课外辅助教学手段，进行有关地学信息的分享、学习与交流。

教师可利用公众号资源与教材进行资源整合并设计教学活动，以此打破有限课堂教学时间的掣肘，以及空间距离对于师生信息交流的限制，丰富传统的教学手段，扩大地学科普信息传播对专业教学的积极影响。课程公众号系统地借鉴了公认办得比较成功的地学类科普公众号，如中国科学院地质与地球物理研究所公众号、星球研究所公众号、桔灯勘探公众号等，不定期发布有关地学知识，推送地质学相关课程、地学科普信息、地学科学研究前沿信息等，供学生学习和浏览。另外，组织地质学专业学生参与维护公众号内容，以激发学生的好奇心，提高学习兴趣。

总之，在教学实践中，打破普通地质学课程原有讲述为主的教学模式，建设理论与实践相并重的信息化课程教学资源，形成了覆盖普通地质学“理论授课阶段—实验课程阶段—野外实践课程阶段—课外拓展阶段”整个学习链的信息化资源。

结语

在全灾种大应急新形势下，要建立全新防灾体系。地质学是研究自然灾害与地震灾害成因主要支持专业之一，普通地质学是灾害地质等课程的基础课程。本文将理论课程、实验课程、野外实践课程多维度的教学信息化资源整合，发挥信息化资源优势。构建普通地质学这一专业基础课各个教学环节的信息化资源，改善教学过程中信息化资源缺乏的状况，并设计信息化综合教学环节，以满足学生需求，使信息化成为学生掌握地学基础知识，提高自主创新能力的有效途径，切实提高本科阶段地学基础课教学质量。

参考文献：

［1］全雪辉.高等教育信息化研究［D］.武汉理工大学，2005.

［2］杨丽波.基于学习共同体的中学教师教育信息化研究［D］.华东师范大学，2005.

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［4］覃莹，郭寿良，周铭山.数字经济时代高校组织形态变革的内涵与路向［J］.教育学术月刊，2022（05）：6471.

［5］郑子成，吴德勇，张锡洲，等.信息化条件下地学基础课程存在的问题及教学改革对策［J］.现代农业科技，2016（10）：337345.

［6］吴刚.作为风险时代学习路标的教育技术：困境与突破［J］.开放教育研究，2020，26（03）：1125.

［7］吴淦国.改革人才培养模式 培养优秀地学人才［J］.中国地质教育，2012，21（01）：13.

［8］马艳萍，李政旭，李庆本，等.思维导图在“岩石学”课程教学中的应用［J］.教育教学论坛，2021（37）：117120.

［9］徐文杰.“地学云堂”及在地质实践教学中的应用［J］.中国地质教育，2019，28（02）：7277.

［10］徐朝霞.工程地质野外实习教学改革与探索［J］.科技风，2021（36）：115117.

基金项目：2022年度防灾科技学院教育研究与教学改革项目“专业基础课信息化云资源建设——以普通地质学课程为例”（JY2022B03）

作者简介：李照阳（1986— ），男，博士，讲师，主要从事基础地质研究和教学。