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大学地球科学课程报告论坛论文集（2018） 178 显微数码互动系统在矿石学与矿相学实验教学中的 应用 * 刘丽 王建平 褚海霞 （中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083） 摘 要：显微数码互动实验系统把现代显微光学系统、图像系统、网络及软件系统集成于现代实验教学 中，该系统具有实时监控、互动多样、反馈及时等特点。它在矿石学与矿相学课程中的应用能更好地促进教师 与学生之间高效的沟通交流，实现课堂教学资源的共享，为提高矿相学教学质量、更好地激发学生学习兴趣和 增强实践能力搭建了良好的平台。 关键词：显微数码互动系统 实验教学 教学资源共享 矿石学与矿相学 矿石学与矿相学是地质学相关专业本科生的和研究生的一门重要的专业课程， 其重要性不 言而喻。它是利用反射偏光显微镜来研究矿石成分、性质、组构、产状、成因及矿石分类等的 一门专业基础学科，是矿床学研究的重要组成部分，其强调理论性与方法性紧密结合，着重培 养和训练室内显微镜下研究、综合思维与动手能力。在本科生和研究生的矿石学与矿相学课程 中，实验教学在该课程中所占的比例占了约 2/3，可见偏光显微镜镜下教学矿石学与矿相学是 日常教学的重中之重。 数码互动系统是近几年发展起来的一种可应用于多学科实验教学的多媒体教学设备， 它是 将传统的显微教学、计算机及其软件系统、多媒体技术相结合的综合信息技术。目前被广泛应 用于医学和生物学等，已经取得了很好的教学效果，受到了教师和学生的欢迎。近些年来，该 系统在地质学领域也逐步得到了推广，为地质现代化教育提供了优质高效的技术支持，其在矿 相学方面的应用必将很好的推动该学科实验教学的发展。 一、传统实验教学模式存在的问题 1. 教师上课效率低下 传统的矿相学教学过程中，每位学生各自一台显微镜，教师在讲解完本堂课的内容后，学 生则每人拿一套标本进行观察， 上课过程中教师需要重复地解答学生提出的问题， 既浪费时间， *资助项目：地质学基础课教学团队（编号：519002650454） 。 显微数码互动系统在矿石学与矿相学实验教学中的应用 179 学习效果又没有得到很好的提高。 加上实习时间的限制， 一次实习课往往指导了几名学生实验， 大部分学生没有得到教师的有效指导。另外，教师上课时只是随机选择一套片子并挑选出显微 影像好的矿石样品给学生投影演示，教师演示光片和学生拿到的光片中的现象不一致，许多学 生就会请求教师解答， 在解答问题过程中教师如果发现典型矿物案例就会拿来给大家示范讲解， 这样打断学生原来的思路，造成上课效率低下。 2. 师生互动交流较弱 传统的矿相学实验教学由于实验设备的局限性， 教师与学生之间的沟通与交流存在很多障 碍。目前的教学模式下基本都是教师集中授课学生自己动手在显微镜下观察，教师无法对学生 的学习内容进行实时监控，对于初学矿相学的大多数学生而言，在显微镜下找不到需要观察的 矿物或观察方法不正确很正常，多数学生都需要教师一一指导，有时学生需要较长时间去等待 老师解答自己的问题，上课时间的限制使得传统的矿相学教学中师生时间的沟通交流偏少，上 课效果欠佳。 3. 实验课堂内容较单调 传统的矿相学教学中，每位同学在实习课中仅仅局限于自己手边的一套标本，有时学生自 己观察的标本现象不是太明显导致教师讲解的与实际偏差较大，不利于学生的理解。因每一块 矿石标本普遍具有的差异性和唯一性， 而显微镜视野中出现的少见或典型矿物无法保存， 例如， 学生在学习反射多色性和非均值效应时， 有些学生观察的矿片由于切片的随机性导致看到的现 象不明显，现象好的矿物无法分享给其他同学，使得课堂教学内容过于单调而显得枯燥无味。 4. 评定实验成绩不够合理 传统教师评定学生的实验成绩主要是以课后所交的实验报告为依据， 造成部分学生上课时 态度不够认真， 有少数学生甚至上课不观察矿石标本， 直接拿与同学相同的片子来写实习报告， 造成部分实验报告存在抄袭现象。 二、显微数码互动系统功能介绍 该实验室系统包括计算机软件系统、数码显微镜系统、语音问答系统及图像处理系统等， 它能把实验图像、影像、声音、视频等教学媒体方式合为一体，从根本转变了传统矿相学实验 教学模式，其各部分功能如下： 1. 图像采集及处理功能 在地学类实验中，因每一块矿石标本普遍具有的差异性和唯一性，通过此套系统的使用， 让每位同学在一次实验课程中可观察学习的矿石标本都不再局限于手边的几块， 教师工作站通 过交换机控制学生端计算机，实现不同显微镜图像画面的展示。教师可通过全体示范在每个显 示屏和大屏幕上指出任意一台显微镜中的任意位置图像， 保证每位同学都能看到任何一台显微 镜下的画面，教师和学生之间可以更好的互动交流与分享，达到举一反三的效果。另外，教师 可通过操作图像系统软件对任何一台显微镜视野中出现的少见或典型矿物进行捕捉和拍照保 存，同时学生可以在计算机上建立一个自己的实验文件夹，把重要或难理解的各种矿物典型图 像进行捕捉、拍照以及标注后存储在自己的文档中，便于学生复习与记忆。 大学地球科学课程报告论坛论文集（2018） 180 2. 实时语音互动功能 通过互动系统平台，教师可利用语音系统与学生进行双向语音交流。当教师发现矿片中有 典型的矿物或者学生在偏光显微镜下观察到特殊的矿物颗粒， 教师可以对部分或全班学生示教 并讨论，学生也可以将显微镜内发现的不认识的矿物或者组构，可对图像进行标记并随时向教 师发出请求或者提问，教师可以选择对讲模式回答任意学生提出的问题而不影响其他学生。如 果教师认为学生提出的问题具有普遍意义时，可以选择广播模式对全体学生进行讲解。互动平 台还可以实现分组讨论，同组学生时间可以自由交流，教师可自由加入到他们的讨论中。 3. 配套教学功能 利用互动图像处理系统，除了具有基本的捕捉图像、摄像和各组分测量分析功能外，学生 在偏光显微镜下观察的矿物光学特征能够同时显现到电脑上， 教师可以对观察到的矿物形态局 部进行预览、放大。教师端还能下发作业或者练习题，同时学生端也可将作业或者实习报告以 文档的形式提交，学生可以将在显微镜下观察的影像进行拍摄，并在自己的电脑上用分析软件 处理，做出分析结论然后提交实验报告，上传提交到教师工作站的作业文件夹下，同时教师还 可进行网上随堂考核，实时对学生的作业进行批阅，改变传统的作业方式和考核学生方式。 三、显微数码互动教学的优势 显微数码互动系统是一种最近几年新兴的实验教学设备系统， 因为其互动教学方面的优势， 目前很多高校已经投入使用，实验教学效果取得了显著效果。主要功能在于直观性和互动性， 更好地实现了教学资源共享，丰富课堂教学内容；建立实验考试题库，改革实验考核模式，使 实验考核不仅仅局限于实验报告，实习成绩考核更加客观全面；实验过程的实时监控能够使得 教师更容易了解学生课堂内容的掌握程度，及时发现学生学习过程中存在的问题，加深了学生 对知识点的掌握；避免出现上实验课时学生不懂却又不问老师的现象。通过师生之间的交流互 动，可以充分调动学生学习热情，提高教师的授课效率。 四、结语 总之，显微数码互动系统是矿石学与矿相学实验教学的重要方法和发展方向，它可以改变 传统的矿相学实验教学模式，有利于互动式教学和个性化教学的开展，有利于学生学习方式和 教师考核学生实习成绩方式的转变，更好地激发学生上课的积极性，培养学生的学习兴趣、实 践技能和创新意识，从根本上提高实验课堂教学效果。 参考文献 1 周艳梅， 卓煜娅. 显微数码互动教学应用于组织学实验中的体会. 现代教育技术， 2010， 12 （9） ： 943-945. 2 刘长虹， 艾云龙， 邓克明. 基于多媒体显微互动系统的金相实验教学的改革. 实验技术与管理，2008， 25（5） ：89-91. 显微数码互动系统在矿石学与矿相学实验教学中的应用 181 3 郑胜林，潘保