遙感類專業(yè)地質地貌學野外實習實踐教學研究

肖啟芝，鄭貴洲，晁 怡，楊 乃，秦 昆

（1.中國地質大學（武漢）信息工程學院, 湖北 武漢 430074；2.武漢大學遙感信息工程學院, 湖北 武漢 430079）

地質地貌學是研究地球的物質組成、結構、產(chǎn)狀、成因及其變化發(fā)展和地表的形態(tài)特征、成因、分布和發(fā)育規(guī)律的一門綜合學科[1]。地質地貌學野外實習實踐教學的目的包括：培養(yǎng)學生運用基本理論和技術方法進行地質地貌綜合分析和解決問題的能力；培養(yǎng)學生掌握野外地質地貌調查和研究的基本方法；培養(yǎng)和訓練學生采集、分析、處理各類地質地貌信息的能力，為新型現(xiàn)代地球科學人才和卓越工程師的培養(yǎng)奠定基礎。通過野外地質地貌路線中的觀察、分析和描述，將遙感和地理信息技術引入實踐教學，開闊學生的視野，培養(yǎng)學生的科學前沿意識和創(chuàng)新能力。本文結合中國地質大學（武漢）信息工程學院遙感類專業(yè)地質地貌野外實習實踐教學的體會，借鑒相關院校的經(jīng)驗，以湖北省三峽秭歸地區(qū)野外實習實踐基地為例，分析了服務于遙感類專業(yè)的地質地貌野外實習實踐教學中的問題，提出了相應對策，并提出了野外實習基地建設的策略和思路。

1 地質地貌學野外實習實踐教學中的問題分析

1）師資力量薄弱，教學團隊難以保證。師資問題是野外實習實踐教學中普遍存在的問題，具體體現(xiàn)在以下方面：①遙感類專業(yè)（遙感科學與技術、地理信息科學、地理空間信息工程）一般是在信息工程類學院開設，例如武漢大學遙感信息工程學院、中國地質大學（武漢）信息工程學院、南京信息工程大學遙感與測繪工程學院等，這些學院的師資以遙感、測繪、地理信息工程、計算機等專業(yè)為主，缺乏科班出身的地質地貌學方面的師資；②高校的招生規(guī)模擴大，學生人數(shù)增加，而具有野外實習教學經(jīng)驗的老師的增加量不夠，供需不平衡[2]；③野外教學團隊不能保持穩(wěn)定性和持續(xù)性，帶隊老師每年都有較大變化，不利于教學質量的提升；④高校教師偏重科研和學術論文，對野外實習教學的重視程度不夠，導致一些老師不愿意在野外實踐教學上花太多時間。

2）教學方法單一，實習路線屢遭破壞。在野外實習實踐教學中，采用的教學模式大多是教學團隊制定幾條實習路線，每條路線有多個觀察點。指導老師帶領學生到達觀察點，首先引導學生觀察地質現(xiàn)象以及地貌形態(tài)，再講解這些現(xiàn)象以及形態(tài)的成因，學生聽記筆記，回憶課堂上的理論知識，最后學生自己去觀察，完成路線觀察后整理野外實習簿。在整個過程中，主體依然是老師，學生只是參與了一定的實踐活動，學生處于被動接受知識的狀態(tài)。教學方法單一不利于發(fā)揮學生的積極主動性，抑制了學生的創(chuàng)新思維，削弱了對學生實踐能力、創(chuàng)新能力和解決問題能力的培養(yǎng)和訓練。

由于實習區(qū)制定的路線大都是具有出露良好、現(xiàn)象明顯、利于觀察地質地貌現(xiàn)象的路線。這樣的路線非常容易遭到破壞的，具體原因包括：①當?shù)匦蘼烽_山采石的影響；②自然災害的影響；③實習學生采集標本不經(jīng)意的破壞。經(jīng)常出現(xiàn)今年選好的路線下一年就廢了，下一年需要化大量時間重新尋找新的路線，這對于備課老師是一個不小的挑戰(zhàn)。

3）成績評定模式不完善，難以激起學生的興趣。野外實習成績的有效評定是提高學生實習積極性和主動性的有效手段。傳統(tǒng)的評定方法簡單，大多根據(jù)野外記錄情況和最終的實習報告來進行評定，這樣導致一些沒有認真觀察和記錄的學生也一樣可以取得好的成績。整個評價流于形式，實習成績很難拉開檔次。事實上，影響學生野外實習成績的因素應該是多方面的，比如團隊合作情況、創(chuàng)新思維以及解決問題的情況等，僅僅通過評定實習報告這一項內容很難激起學生對野外實習的興趣。

2 實踐教學的應對措施和改革途徑

為適應素質教育和創(chuàng)新教育的新形勢，針對地質地貌學野外實習實踐教學中出現(xiàn)的問題，結合15 a負責組織中國地質大學（武漢）信息工程學院遙感類專業(yè)學生的地質地貌學實習實踐的感受和體會，從實習的組織與管理、教學模式的改革措施等方面，探討地質地貌學野外實習實踐教學的改革方式。

2.1 野外實習的組織與管理

地質地貌學的野外實習實踐教學是一項大工程，從教學計劃的安排、實習的具體組織，到實習過程的管理和監(jiān)控，以及實習過程中的安全問題等，都需要進行周密部署，只有這樣才能為整個實習的順利完成奠定堅實的基礎。具體措施包括：①組織參與地質地貌學野外實習實踐的授課教師認真學習學校和學院關于野外實習實踐的文件，并嚴格貫徹執(zhí)行；②在學工組的統(tǒng)一安排下，出發(fā)前對全體學生進行實習動員，由帶隊老師宣講安全管理條例、實習區(qū)基本情況等。學工組負責人著重講解實習注意事項，與每個學生簽訂責任任務書；③各實習班級統(tǒng)一行動。

針對師資力量問題，提出如下解決方式：①固定教學團隊的總人數(shù)，每年不超過兩個新教師，新教師上崗需考核以確保教學質量；②確保每個專業(yè)至少有一名教師是具有3 a以上野外實習實踐教學經(jīng)驗的教師，老教師帶動新教師以維持團隊的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

2.2 教學模式的改革措施探討

2.2.1 教學路線和教學內容的改革

根據(jù)野外實習實踐教學的“實踐性”和“創(chuàng)新性”的指導思想，結合我院歷年來地質地貌野外實習的改革變化，并針對遙感類專業(yè)的老師和學生特點，形成了比較完善的教學路線和內容，既實現(xiàn)了野外教學是課堂理論知識的拓展和深化，又完成了訓練學生各方面能力的任務。在積累多年實習經(jīng)驗的基礎上，參考其他院校的經(jīng)驗，設計了如表1所示的湖北省秭歸地區(qū)實習基地的實習路線及知識點要求[3-5]：

表1 實習基地湖北省秭歸地區(qū)的實習路線及知識點

為了防止由于實習路線的破壞而影響教學，每年任課老師都提前一周到實習區(qū)進行備課，確定多條備選路線，保證教學質量和效果。

2.2.2 教學方式方法的改革

針對遙感類專業(yè)的師資和學生的特點，對地質地貌學野外實習實踐的教學方法進行了教學改革的探索。

1）教師和學生的主體地位互換：老師的作用是主導，而不再是主體。每個觀察點首先由老師布置觀察任務和內容，學生先自行觀察，結合書本的理論知識和實際現(xiàn)象，分析原因、提出問題，然后老師抽查學生的觀察情況、解答疑問、歸納總結。整個過程充分調動學生的主觀能動性，激起學生學習的興趣和樂趣。

2）專業(yè)導向，大組實習：地質地貌學是專業(yè)基礎課，不同專業(yè)的實習目的不完全一樣，加入專業(yè)導向，往往事半功倍。在實習實踐教學過程中以一個專業(yè)為實習大組，每個組根據(jù)該專業(yè)的特點增減觀察點的相關內容。例如，對于遙感科學與技術專業(yè)的學生，要求學生在實習過程中充分利用實習區(qū)域的遙感影像圖，要求老師在授課過程中結合專業(yè)特點進行教授。例如，在三大巖石觀察點的實習中可加入各類巖石在遙感圖像中的特點進行講授；構造部分可結合遙感找礦等相關內容講授；地質災害可加入遙感監(jiān)測作用的介紹；在不同地貌類型的觀察點分析其在遙感圖像上的特點以及遙感的作用等。這樣既能對地質地貌學理論知識進行深化，又可以與遙感科學與技術專業(yè)的特點結合起來，從而提升了學生的學習興趣，提高了實習效果。

3）大組分小組，引入競爭機制：一個大組人數(shù)過多，集中授課效果不理想，總會有一些學生出現(xiàn)偷懶、得過且過、自由散漫等現(xiàn)象。把大組分成幾個小組（5～8人一個小組），一個觀察點的多個觀察任務和內容，以小組為單位輪流錯開觀察，既避免擁擠觀察不仔細的情況，又讓授課老師深入了解小組各學生的表現(xiàn)。每個小組根據(jù)所有成員表現(xiàn)有一個基準總分，這樣小組之間相互競爭，每個小組愛學習的、不愿落后于其他組的同學就會自主督促其他同學，督促小組成員共同做好實習實踐以提升本小組的總基準分。

2.2.3 新技術的應用

野外實習實踐教學離不開新的技術和手段，湖北省三峽秭歸實習基地在這方面的優(yōu)勢非常突出，具體包括：在大多數(shù)觀察點都已設置了實習內容說明的指示牌，產(chǎn)學研基地下一步將加入掃碼了解每個觀察點的主要內容的功能；秭歸產(chǎn)學研基地的網(wǎng)站內容豐富多彩；南華講壇主題講座包羅萬象；基地內標本陳列館和數(shù)字標本庫正在進一步建設完善。針對我們信息工程學院的技術優(yōu)勢和特點，野外實踐教學可充分運用“3S”技術（地理信息系統(tǒng)GIS、遙感RS和全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS），在實習實踐過程中充分利用GNSS定位儀、遙感光譜儀等儀器設備，將遙感影像處理和地形圖分析等遙感與地理信息新技術不斷地引入實習實踐環(huán)節(jié)[6,7]。例如，楊乃老師帶領學生開發(fā)的秭歸實習APP小助手非常實用有趣。通過這些形式多樣的實習實踐手段，讓學生不僅對這門課有深刻的理解，也讓學生對專業(yè)有了更深入的了解。

2.2.4 成績評定方法的優(yōu)化

野外實習成績不僅依據(jù)實習報告的優(yōu)劣，還要從多方面進行評定，拉開學生之間的實習成績差距，最終的成績應切實反映學生的實際表現(xiàn)和實際能力。采取了以下成績評定的優(yōu)化措施：①實習過程管理：包括出勤率、實習態(tài)度和表現(xiàn)、野外實習簿記錄抽查、儀器使用能力、獲取信息和處理能力、知識應用能力等，從多方面對學生進行評定打分，占總分比例的35%；②成果評價：包括實習報告、野外實習簿文字圖表、實測剖面表以及相關圖件，對每個學生進行綜合評分，占總分比例的60%；③各種活動表現(xiàn)：如班級籃球賽，適當?shù)募w活動既可調節(jié)枯燥的實習生活，又可讓班集體以及團體產(chǎn)生凝聚力，培養(yǎng)學生的協(xié)同協(xié)作精神，占總分比例5%。最終成績由各個小組的總分基準的40%和個人總成績的60%加權獲得[7]。這樣的評價體系能有效提升學生的學習興趣，拉開學生成績評定的差距，可以全面考核學生各個方面的表現(xiàn)。

3 三峽秭歸地質地貌學野外實習基地建設的思考

中國地質大學（武漢）三峽秭歸產(chǎn)學研基地坐落于秭歸縣城西北緣，距三峽大壩水平距離約2 km。秭歸實習基地無論從占地面積、建設規(guī)模，還是教學與科研儀器與設備方面，均名列我國高等院校野外實踐教學基地之前茅。2006年6月，秭歸實習基地開始開展野外實習實踐教學，我院于2007年8月開始在該實習基地進行地質地貌野外實踐教學（之前是在湖北省黃石實習基地進行實習）。

三峽秭歸實習區(qū)位于湖北省西部長江三峽的西陵峽兩岸及鄰區(qū)，屬于長江上游下段的三峽河谷地帶，山脈走向為北東-南西向或北西-南東向，是我國地勢二級階梯大巴山系之東端，為燕山運動所形成。實習區(qū)的地質歷史悠久，黃陵穹窿核部前南華紀經(jīng)歷了多期復雜俯沖增生碰撞造山地質構造演化過程，新元古代晚期的造山運動（晉寧構造運動）奠定了揚子克拉通基底基本輪廓，之后形成了一套穩(wěn)定的海相沉積蓋層，晚中生代開始進入陸相沉積構造演化階段。這一獨特的地質構造造就了前南華紀變質基底、新元古代黃陵花崗雜巖和南華紀以來沉積地層的連續(xù)良好出露，其珍藏保留了整個華南地區(qū)最古老的早前寒武紀基底巖石、距今7億年左右“雪球地球事件”的古老冰川沉積，以及南華紀以來連續(xù)的沉積地層，這在國際地質學領域也都十分罕見[3]。

整個實習區(qū)的地質現(xiàn)象典型，三大巖石、地層和構造出露良好、清晰可辨；重力地貌、河流地貌以及巖溶地貌等地貌類型分布廣泛，自然災害如滑坡、泥石流、洪澇以及水土流失等現(xiàn)象明顯；礦產(chǎn)資源豐富，已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)中，磷、煤、重晶石、鐵、金等極具工業(yè)價值和遠景。除此之外，秭歸實習區(qū)也是偉大詩人屈原的故鄉(xiāng)和著名的“中國臍橙之鄉(xiāng)”，旅游資源極具優(yōu)勢，既有舉世聞名的三峽大壩工程，又有豐富的人文景觀和自然景觀[3]。

結合筆者所在學院的遙感類專業(yè)的特點，提出了實習基地建設的如下建議和改革方案[7,9]：①充分利用遙感技術，在出發(fā)前制定實習路線時，充分利用遙感影像，輔助實習路線的制定和規(guī)劃，利用時序遙感影像分析技術，及時對實習路線進行調整；②充分利用地理信息系統(tǒng)技術，將實習資料、實習成果等構建成數(shù)據(jù)庫進行保存，并及時更新；③充分利用全球導航衛(wèi)星定位GNSS技術，對實習路線中的標志性定位點進行定位；④利用移動GIS技術，開發(fā)學生的實習軌跡跟蹤系統(tǒng)，及時了解學生的實習路線和動態(tài)，對學生進行實習路線的指導，并進行安全管理。

4 結 語

以15 a組織地質地貌學野外實習實踐的感受和體會，對面向遙感類專業(yè)的地質地貌實習實踐教學模式改革方案進行了研究和探討，提出了一些實習實踐基地建設的策略和思考。在實際應用中，還需要不斷改進、調整，需要更深入地結合遙感類專業(yè)的特點，針對遙感類專業(yè)的師資特點，并結合90后、00后學生的特點，不斷優(yōu)化和改良地質地貌學的野外實習實踐模式和方法，從而為社會更好地培養(yǎng)遙感類專業(yè)人才。