地質填圖實習線上、 線下混合式教學的探索

馬寶軍, 楊克基, 申方樂, 王 芳, 張祥信, 張福祥

1. 河北地質大學 地球科學學院, 河北 石家莊 050031; 2. 河北地質大學華信學院, 河北 新樂 050700

1 前言

地質類專業(yè)屬于實踐性很強的學科, 其中的地質填圖實習是涉及地質內容最廣泛、 實踐性最強、 最接近于生產的教學實習[1-4]。 多數(shù)高校都建設有自己的填圖實習基地, 具備優(yōu)秀地質資源和地質現(xiàn)象的基地還成為一些高校共享基地。 近年來隨著科學進步及社會需求對基地要求越來越高, 基地建設水平多與要求不相匹配, 在實習中暴露出了一系列的問題, 如建設滯后、 實習資源不足、 教師師資質量不齊、 學生實習沒有興趣、 實習報告雷同、 成績考核難等[5-7]。 適逢我國在線教學資源建設時期, 網絡上有不少優(yōu)秀在線資源。 野外實習能不能加入在線資源, 甚至能不能部分實習在線進行, 引起了人們的思考。 為此, 河北地質大學專門進行了地質填圖在線資源的建設, 并嘗試在實習中加入在線教學。 新的學習方式的加入激發(fā)了學生們的學習興趣, 實習質量有所提高。 此次從兩輪混合式實習得失的情況, 結合線上資源在實習過程中的利用情況進行了系統(tǒng)分析, 希望能進一步提高教學質量, 為集中實習總結一條更好的思路。

2 地質填圖實習過程及在線資源的建設

2.1 傳統(tǒng)實習現(xiàn)狀

地質填圖實習分為野外踏勘、 實測剖面、 地質填圖和專題研究4 個階段。 我校地質填圖實習基地在井陘縣張河灣地區(qū), 位于贊皇變質核雜巖的北西緣, 區(qū)內3 大類巖石露頭良好, 構造變形中等[8], 并有我國特有的“嶂石巖” 地貌, 是地質實習、 考查和研學的良好場所。

傳統(tǒng)實習中野外踏勘階段由老師帶隊進行觀察和研究, 多數(shù)采用講述式及啟發(fā)式教學, 學生邊聽邊觀察, 并進行地質記錄及素描圖、 信手剖面的繪制, 路線結束后有小組總結; 實測剖面階段一般是以學生為主進行規(guī)劃及測量, 教師只起輔助、 指導作用; 地質填圖在經過教師指導試填后也采用學生獨立操作、 老師指導的方式進行, 填圖后期在指導老師的建議下以小組為單位選擇實習區(qū)地質問題進行專題研究并完成實習報告。

這樣的實習方式有一定的效果, 但也有好多不足。 由于學生多、 教師少, 學生操作過程采取小組制, 部分學生學習不到位。 多數(shù)地質現(xiàn)象、 地質技能僅僅看一遍、 操作一兩次也不易掌握。 對實習效果的考查一般是通過學生表現(xiàn)、 記錄本、 實習報告等評定, 但野外記錄本和實習報告多存在抄襲和雷同的現(xiàn)象[6,7]。

2.2 線上資源建設

張河灣實習基地始建于1996 年, 有較深厚的工作積累, 加之我校太行山科研隊的地質工作, 實習基地研究程度較高。 線上地質填圖資源建設源于新冠疫情的影響, 2020 年由于疫情蔓延, 為安全起見各高校實習不得不采用線上進行。 為完成教學任務, 實習隊在7 月份深入實習基地進行準備和嘗試, 通過線上直播、 實習操作視頻、 階段性測試和線上小組指導完成了教學任務, 也積累了大量教學資源。

可用于在線學習資源有: (1) 各實習階段老師的理論講課、 野外路線講解視頻; (2) 應用無人機錄制的實習區(qū)整體和各路線的地貌、 露頭視頻; (3) 各種技能操作過程和分解的短視頻; (4) 填圖實習階段性測試題庫; (5) 學校實驗中心的實習網頁實習介紹等。 實習過程中主要應用釘釘教學軟件和各班級實習的qq 群進行線上交流。 由于流量及網頁等繁瑣問題,相關資源只按實習進程共享在上述兩個在線交流工具中。 經各實習老師的辛勤工作和配合, 在線資源在后期的混合式實習中得到了較好的利用。

3 在線資源在各實習階段的作用

3.1 實習動員及準備

在實習出隊前一周內實習隊成立并進行實習動員, 使實習經歷具備儀式感。 這個過程分兩步, 首先根據實習計劃組織師生召開實習動員大會, 說明實習性質、 目的、 要求及注意事項, 介紹實習區(qū)自然地理、 實習內容。 要求學生做好野外實習生活準備, 通過實驗中心網頁進行預習。 第二是召集指導老師進行教學任務分配, 明確教學過程中統(tǒng)一觀點及現(xiàn)場發(fā)揮內容, 商議線上資源的投放及如何安排學生提高學習效率。

3.2 野外踏勘

踏勘之前現(xiàn)場或在線給學生介紹實習區(qū)地質特征、 實習任務及工作方法, 并將這些內容放在實習群共享, 兩年來均選用釘釘群做為線上教學、 與學生交流的工具。

野外踏勘是為了使學生了解研究區(qū)地質特征、熟練工作方法。 通常分班級由不同指導老師帶隊現(xiàn)場進行教學。 學習內容廣泛, 如地層、 巖石、 構造的確認, 技能操作等, 對老師的要求較高。 疫情期間采用線上教學時錄制了相應的教學視頻及多媒體,正常實習時則按時間進程順次將其放在群共享, 同時上傳的還有相關地質技能的操作小視頻, 學生們可以隨時學習。 減少了指導老師答疑的工作量, 學生進行路線整理、 總結及個別沒學會的同學都可以隨時參考。

3.3 實測剖面

實測剖面是地質填圖工作中的重點和難點。 因為操作環(huán)節(jié)較多, 往往老師在室內講了, 在野外還要不時的前后指導, 實習過程顯得漫長而緩慢。 部分學生為了趕進度盡早完工, 一個工種干到完, 對其它工種則不熟悉, 不利于技能的熟練掌握。 增加線上資源后每個操作環(huán)節(jié)、 人員分工均上傳在實習群里。 出隊前便分好工及輪換的順序, 各人熟悉自己的工作。 組長負責讓學生將工作中每個工種都練習過, 中間不熟悉時也可以隨時通過手機查看群內的操作視頻。 平時一個班分成2 ～3 組(10 ～15 人) 老師也指導不過來,現(xiàn)在則可以分成5～6 組(5～6 人), 每個學生負責一部分, 還可以輪流嘗試不同操作環(huán)節(jié), 提高了學生們的興趣、 效率。 實習從以前的糾結于方法的對錯升級到專業(yè)訓練水平的高低上來了。

數(shù)字剖面一般采用野外數(shù)據直接輸入數(shù)字填圖的剖面系統(tǒng)。 授課中學生學習一遍, 若再不會則在共享群內觀看操作教程及繪制視頻。 這個工作一是盡量要讓每個學生都操作一遍, 二是加緊督促會節(jié)省1 ～2天的時間。

3.4 地質填圖

這一階段是實習的主體, 所占時間占總實習的三分之一強。 整體分為傳統(tǒng)填圖和數(shù)字填圖兩步。 以前由于設備問題一個班分為2 ～3 個小組, 每小組8 ～10人, 造成好多人沒事干, 效果不好。 后來手機(AoRGMap) 代替掌上機后解決了設備不足的問題?？梢詫⑿〗M分到3～5 人, 這樣路線中分層、 打標本、記錄均有專人負責, 極少出現(xiàn)打醬油現(xiàn)象了。 填圖路線行進方法、 點位觀察、 點間記錄的多媒體和視頻都可以通過手機看到, 學生在野外可以隨時參考, 方便熟練操作相應技能, 提高專業(yè)研究水平。

后期的數(shù)字填圖則需要制作電子手圖、 設計野外路線、 野外記錄輸入掌上電腦(手機)、 返回基地后將單條路線導入電腦、 合成實際材料圖等等, 過程非常復雜、 繁瑣。 之前好多實習隊老師都不熟練,每到這一階段只有兩位老師指導, 工作量非常大。將操作視頻放共享群后, 首先指導老師們都熟悉了操作, 均可以指導學生進行操作, 而后期學生們操作水平很快超過老師, 達到每個人都能獨立進行填圖操作。 線上資源的利用方便了學生, 也減輕了老師的指導工作。

3.5 專題研究及實習報告

雖然教學實習時間從四周增加到了5 周, 但是對于大多數(shù)同學來說, 剛剛能順利完成前四個階段的工作, 掌握野外填圖的基本流程。 而最后的專題研究階段不能普及到每一個人, 一般是采取小組制實際上是學有余力的同學在做。 我們的方法是綜合搜集研究區(qū)的地質問題, 在實習動員和踏勘前的講座中告訴大家并放在共享群里, 在填圖階段的后期再動員大家根據實習情況進行選題工作。 由于是野外, 相關文獻查閱內容也只有線上教學資源及老師的指導。 專題研究對學生專業(yè)的拔高有明顯的效果, 促使他們進一步熟悉研究方法和軟件的應用, 提高了科研素質。 近三年來實習學生通過專題工作完成畢業(yè)論文6 篇, 申請學?？蒲? 項, 發(fā)表文章3 篇。

實習報告屬于實習最后一個階段的工作, 由于大多數(shù)學生急于完成后放假, 因此創(chuàng)新性較小, 格式統(tǒng)一, 但是內容雷同也較普遍。 雖然由于個體不同, 內容及整潔度有區(qū)別, 但更側重于作為歸檔資料, 利用此項工作評價學生成績比重不應超過40%。

3.6 階段測試

在實習中不同的老師指導不同的班級, 雖然有統(tǒng)一的流程但教學質量還是很難統(tǒng)一。 管理嚴格的實習隊學生對實踐掌握的就好點, 如果老師能盡量照顧到每個人, 則能夠把控學習質量。 但是在野外, 實習隊的制度很難落實到位, 指導老師也難于管理到每一個學生。 甚至, 好多實習隊的宗旨是能夠平平安安地收隊就可以了。 再由于學生的基礎不一, 對實習的重視程度也不一樣, 造成實習結束但相應的技能不達標的現(xiàn)象。

在線資源的建設有效的解決了這個問題。 實習隊伍不僅建設了學習資源, 還集中師資和時間, 將各個實習階段的知識點技能操作等做成了題庫。 這樣在每個實習階段結束時就可以進行階段測試, 學生們也可以自己測試熟練程度。 除技能操作考核在現(xiàn)場進行外, 其他的則可以在線進行。 階段測試使學生有適當?shù)膲毫? 對技能操作及工作流程掌握有較大的提升。階段測試還有一個優(yōu)點是可在手機上同時進行操作,避免了相互抄襲和雷同現(xiàn)象。 測試成績的好壞(圖1) 反映學生的學習專心程度、 重視程度及掌握程度,給實習隊的實習進度提供準確的參考和借鑒。

圖1 實習主要階段在線測試成績統(tǒng)計柱狀圖(共182 人)Fig.1 Histogram of online test results during the main practice stages (182 students in total)

4 分析及討論

4.1 線上資源的利用效果

由于初步建設, 線上資源的安排尚不夠成熟。 沒長期穩(wěn)定的網站, 只能將相應資源放到實習共享群。高清的視頻文件太大, 網絡原因不容易上傳和播放。而時間較長的教程學生也不愛看, 反而是短小的如抖音模式的操作視頻觀看得較多。 一些常用的方法如測量產狀、 定點、 測方位及打標本等一年級實習內容,大多數(shù)同學已經忘記了, 又不好意思問同學或老師,經在線技術分解視頻一看, 就都記起來了, 這樣的視頻的利用率非常高。

按實習進度放在群里的資料, 如多媒體 (如PPT、 PDF)、 視頻、 文章等為學生的自學提供了機會, 大部分同學會按通知進行學習, 部分不理不睬的學生則需要指導老師提醒。 當學生都能夠提前進行預習后, 原來的探索性學習變成了驗證性學生, 實習速度和效率就提高很多, 甚至部分內容可以不用老師指導了。

專題研究中, 老師只對學生做大致的規(guī)劃。 具體工作都由小組分工完成, 這時群里的科研資料就非常重要, 可以使學生們知道研究程度及存在問題, 了解相應的研究方法, 提高科研能力。

4.2 線上授課效率分析

2020 年實習隊全部在線實習, 共進行線上直播27 次(釘釘直播), 成功25 次。 從授課數(shù)據分析到課率是比較高的, 除第1 次不熟悉和2 次故障外, 其它課程都順利完成, 實習隊學生有242 人, 觀看率均達到90%以上(圖2)。

圖2 線上實習學生到課統(tǒng)計折線圖(2、 13 兩次為網絡故障)Fig.2 Line chart of students' attendance during online practice (anomalies of 2 and 13 is due to network failure)

由于是在線直播和講解, 相應的視頻、 聽講課數(shù)據可以很方便的保留下來, 對各階段進行分析, 勘查理論講解部分平均聽課率為93.4%, 路線勘察方法部分聽課率為96.8%, 地質技能講解聽課率為93.4%,路線填圖方法為92.5%, 思政教育為92.6%, 實測剖面為97.9%。 而總的有效聽課率達到了94.2%, 首次聽課率(非回看) 也達到了90%。 整體上學生的熱情是比較高的。 綜合指導教師的檢查、 階段性題庫(在線) 每個階段的測試, 給學生適當?shù)膲毫Υ龠M其學習及復習, 可整體保證學習質量。

我們知道完全在線肯定代替不了實際操作, 但是在線授課啟發(fā)我們對于關鍵實習環(huán)節(jié)可以請名師進行講解, 即使該老師不在現(xiàn)場也能進行, 這樣可以綜合提高實習隊指導老師的實力。 線上聽課后再進行現(xiàn)場操作和訓練, 從而完成相應任務。 2020 年各高校就是在線上實習完成后都適時補充了現(xiàn)場練習階段, 最終完成了實習任務。

4.3 混合式教學實習的可行性

在線課程及在線資源利用情況接受程度如何, 對實習隊師生均做了調查。 對學生問卷調查數(shù)據統(tǒng)計中, 認可傳統(tǒng)線下學習的學生占到47%, 認為線上、線下混合式學習較好的占32.4%, 認為線上學習好的占20.6%。 而認同在學習通上進行實習階段測試的學生達到86.4%。 反映對傳統(tǒng)的教學認識有了較大的分化, 實習中學生對不同學習方式的效率有相應比較,喜歡線下學習的約有四成, 而混合式教學的適應性則達到了三成多, 部分學生已經嘗試并適應了混合式學習方式, 只是由于線上資源建設尚不完備, 因此覺得學習還不太自由。 結合理論課教學經驗進行教學改革是必須的, 但是完全的線上實習則無法保質保量完成。

線上教學中教師反映的最大難題是互動, 比起現(xiàn)場教學, 在線互動麻煩很多, 也耗時間。 直播過程中幾個人互動容易造成其他人被冷落, 效果不太好。 學生的注意力、 知識的掌握程度也不好把控。 而混合式教學由于有線上資源補充, 有線下實習過程中的檢查, 便于掌握實習全局。 只是由于混合式實習教學正在嘗試階段, 線上資源建設還不完備, 使得學習效果不明顯, 今后還需要投入非常大的精力。

各高校在提升教學質量時對基地建設進行了各種嘗試[9-11]。 在線資源的建設短時間內投入可能更大一些, 但在疫情影響教學的情況下, 野外時間不固定,為長遠打算這些投入還是非常有必要的。 地質填圖實習是一個客觀的實習過程, 不管是哪種學習, 均得符合正常學習規(guī)律。 從幾次不同的實習中對比分析, 線上資源可以增加過程性考核、 提高學習效果, 便于掌控全局。

5 結論

通過對傳統(tǒng)實習、 混合式教學及線上“云” 實習的對比分析, 可以總結出如下的認識和經驗: (1) 混合式教學在填圖實習中可以有效提高教學效率, 減輕教學負擔; (2) 線上教學資源的好壞決定著混合式教學的推進, 提高學生的接受度是關鍵; (3) 在地質填圖各個階段學生的實踐訓練是重點, 也是進行專業(yè)研究的基礎, 重點工作教程、 操作分解是線上建設重點; (4) 在線測試能夠督促學生復習、 檢測學生真實學習效果, 提高過程性考核和成績公平的作用, 可以進一步規(guī)范和推廣; (5) 線上資源是野外實習的有效補充, 但不能代替野外實踐。