岩矿鉴定在网络实验教学的应用

范文帮发表于2021-07-22 13:00:01归属于教学论文本文已影响我要投稿手机版

  摘要:岩矿鉴定是地质研究工作的重要组成部分,传统岩矿鉴定一般需借助矿物鉴定手册来完成,手动比对效率低且易出错。本岩矿鉴定辅助识别系统,将传统方法与计算机系统相结合,将观测所得的透明矿物光学性质输入系统中,利用系统的数据库对矿物的性质进行检索,对未知矿物进行界定。该系统既简化鉴定程序,又提高了鉴定准确率,对岩矿精确鉴定具有重要意义。

  关键词:岩矿鉴定;计算机软件;网络教学;矿物识别

  实验教学在教学中占有重要地位,是培养学生实践能力和创新能力的重要途径,对于将来从事地质行业的学生来说,能否将理论知识运用到实践中,决定了其是否适应且胜任今后的工作。合理的实验课程可以很好地培养学生的实践能力,在岩石学教学中,实践能力尤为重要。而传统的实验课程主要以教师为中心,内容枯燥,严重影响学生的学习兴趣和创新能力。随着计算机网络技术设备的不断发展,如何将网络技术应用于实验教学,提高学生的学习兴趣,已成为当下实验教学重点解决的问题之一。偏光显微镜下的岩矿鉴定是地质研究工作的重要部分。在先进的测试分析方法不断涌现的今天,传统的薄片鉴定以快捷、经济、准确等优点,在基础地质研究中仍有重要地位[1]。一直以来,偏光显微镜下的岩矿鉴定工作一般需借助矿物鉴定手册来完成,使用者需将矿物各种特征与鉴定手册中的检索表进行反复比对,从而得出鉴定结果,这在无形中增加了使用者的工作量,且易出现错误。而现有部分辅助软件的矿物信息缺少对应的显微图片,初学者较难掌握和应用[1−5]。鉴于此,我们研究开发了一套岩矿鉴定辅助识别系统,该系统基于透明矿物光性特点建立系统的数据库,通过检索数据库,可显示符合检索条件的透明矿物,并可同时查询各种透明矿物的光学性质及对应照片。如使用者可将目标矿物的光学性质输入系统中,系统会自动将符合条件的矿物列出,检索条件越具体,得到的结果就越准确,从而使岩矿鉴定工作得到简化。

  1网络实验教学的必要性

  随着计算机网络技术设备的不断发展,网络技术应用于实验教学成为必须。可利用虚拟现实技术、人机交互等信息化技术,以拓展实践教学领域,丰富实践教学内容,开展绿色实验教学为目的,遵循虚实结合、相互补充、能实不虚的原则,构建网络实验教学平台。网络教学提高了学生的学习兴趣,增强了实验教学的灵活性,将实验课程中的相关实验融为一体,加强了学生的实际操作能力,对其自主学习及创新能力的培养具有积极意义。建设网络教学资源,有助于提高学生的学习积极性,并且可用于课前预习和课后复习,提高了实验教学的总体质量水平[6]。信息技术与实验教学是构成网络实验教学的两大要素,构建网络教学两者缺一不可。建设网络实验教学体系必须使网络信息技术与实验教学充分融合,对传统的课堂教学进行了改革,建立网络教学模式的框架。网络资源最可以突破时间和空间的界限,无限延伸课堂,学生也可以借助网上平台,查询自己所需要的信息,及时解决自己的疑难问题,这对提升学生的专业素养具有很大的帮助。网络教学资源的共享,提高了学生的地质技能与创新能力,使学生有较高的综合素质、扎实的理论基础和宽厚的专业知识,并有较强的实践动手能力,积极引导、鼓励本专业学生努力培养、提高地球科学实践创新能力[7−9]。通过学习,锻炼学生综合利用所学知识的能力,培养学生的创新意识,增加对地球科学的兴趣和热爱。岩矿鉴定是地质各基础学科诸如岩石学、矿物学、矿床学、地球化学、构造地质学的基本方法。但是,由于矿物种类繁多、岩石类型复杂,在实际鉴定时学生容易无从下手。另一方面,岩矿鉴定必须借助于专业显微镜,学生课外学习往往受限。鉴于此,基于已往实践教学内容和经验,开发岩矿鉴定辅助识别系统,将矿物性质输入数据库,搭配相关镜下图片,构建网络实验教学体系,以期提高实验教学水平。

  2软件功能模块设计

  岩矿鉴定辅助识别系统开发平台为VisualBasic(简称VB)。VB源自于Basic编程语言,是Microsoft公司开发的一种通用的基于对象的程序设计语言,为结构化的、模块化的、面向对象的、包含协助开发环境的事件驱动为机制的可视化程序设计语言,具有编程效率高,数据库功能强大等优点。数据库采用了MicrosoftAccess,其功能强大,界面简单易操作,与VisualBasic兼容较好,可共同开发使用[10−16]。该设计利用计算机系统并结合矿物的光学鉴定特点,对系统的数据库(透明矿物光学鉴定参数)进行检索,显示符合检索条件的矿物,并可同时查询各种透明矿物的光学性质及对应的镜下显微图片。系统分为透明矿物鉴定、岩矿参考和系统维护三大模块。2.1岩矿鉴定模块在本模块下,可用两种形式对透明矿物进行检索:1)运用测得的透明矿物光学性质进行查询,系统内设置了透明矿物常见的10种光学性质,应用时可输入已得条件对未知矿物进行界定;2)名称查询,即输入矿物名称,在系统内检索矿物的基本信息。2.2岩矿参考模块本模块主要实现查看常见的结构构造、矿物双晶、岩石图片的功能。选择结构构造、双晶,或典型岩矿,可以检索出对应的显微图片。2.3系统维护模块本模块主要实现岩矿记录管理、图片管理和属性管理功能。在岩矿记录管理下,可添加、修改、删除岩矿记录;在图片管理下,可添加、修改、删除典型图例中的图片;在属性管理下,只需在一个界面里就可完成对多项岩石属性的添加、修改、删除。

  3应用举例

  3.1矿物鉴定

  1)在显微镜下观察某透明矿物薄片具有以下光性特征:矿物为褐色,正低突起,三级蓝干涉色。2)将上述条件输入程序的查询条件选择可以得到检索结果,有5种矿物符合上述鉴定特征:绿脱石、滑石、白云母、黑云母、金云母。系统会以列表的形式将它们显示在窗口左侧以供鉴定判断之用,点击矿物名称可以看到矿物的简要信息以及在镜下显微照片,如图1所示。3)如果想继续得到精确的判断结果就需要观测更多鉴定特征输入程序,继续观察待鉴定矿物,如在上例中再输入条件正光性,就可以得到绿脱石的精确结果。

  3.2岩矿参考

  选择岩矿分类,点击“确定”,列表中显示该类型下的所有岩矿名称,如图2所示,双击“大理岩”,则在右边空白处显示相应图片。

  3.3系统维护

  在岩矿信息维护模块界面,可点击“修改”,添加或删除,进入“修改岩矿记录”界面,可更改相应内容,并可双击图片位置,更换图片,点击“保存”,可对绿脱石的信息进行相应的维护,如图3所示。在图片管理模块界面,对“典型图例”中的图片进行分类管理。点击“添加图片”选择所要添加图片,选择图片类型,可修改图片名称;点击“保存图片”,则添加成功。在右边图片列表中选中一条,点击“删除”,则从数据库中删除该图片,如图4所示。在属性管理模块界面,可对选择输入的岩矿属性的内容进行修改、添加、删除。选择属性,点击“确定”,在右栏列表框内显示已有内容。选中列表中一条,点击“修改”,在其下方输入栏内输入相应内容,点击“确定”,则更新所选项;选中列表中一条,点击“删除”,则删除所选项;点击“添加”,在其下方输入框内输入内容,点击“确定”,则添加完成,如图5所示。

  4网络实验教学成果

  网络教学资源向学生全天开放,学生随时进行线上学习。系统对主要造岩矿物和特征变质矿物的鉴定方法进行总结梳理,整理矿物277种,囊括了岩石矿物学中常见的典型透明矿物,采集矿物显微照片1590张,对矿物主要光学性质进行了浓缩总结。各种常见矿物种类齐全,显微图片清晰,有助于初学者迅速掌握所学内容。而由于课时有限,学生可在课下反复查看系统资源,在反复查阅中深化理解,提升对矿物的见解。因此网络教学模式能够很好地帮助学生突破难重点,解决学生的困扰,提高学习效率与质量。

  5结束语

  本次开发的岩矿鉴定辅助识别系统是基于偏光显微镜观察与计算机技术的高度融合,该系统对各种透明矿物性质进行高度概括,并配有相应显微图像,使用电子检索系统更快速、准确,明显减少对照查找表格耗费的时间,使用本系统可避免人工比对矿物性质易出现的错误,简化了薄片鉴定程序。此外,本系统功能完备,界面美观,图文并茂,操作简捷直观,已在矿物鉴定中得到了广泛的应用,用户反馈良好。近年来,随计算机网络技术的发展,网络实验教学灵活可控、资源共享、知识共建、良好成本效益的优势逐渐显示,为教学的发展开创了一条崭新的思路。不断改革传统实验教学内容,精练实验项目,对实验教学内容进行全面整合和优化,着力培养学生的实践技能与创新能力,利用现代化网络技术,提高课程的效率与质量,是未来实验教学的重要目标。

  作者:部雪娇 翁立猛 刘明 单位:中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室 中国海洋大学海洋地球科学学院 山东黄金集团青岛黄金有限公司

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