巖礦鑒定在網絡實驗教學的應用

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摘要：巖礦鑒定是地質研究工作的重要組成部分，傳統巖礦鑒定一般需借助礦物鑒定手冊來完成，手動比對效率低且易出錯。本巖礦鑒定輔助識別系統，將傳統方法與計算機系統相結合，將觀測所得的透明礦物光學性質輸入系統中，利用系統的數據庫對礦物的性質進行檢索，對未知礦物進行界定。該系統既簡化鑒定程序，又提高了鑒定準確率，對巖礦精確鑒定具有重要意義。

關鍵詞：巖礦鑒定；計算機軟件；網絡教學；礦物識別

實驗教學在教學中占有重要地位，是培養學生實踐能力和創新能力的重要途徑，對于將來從事地質行業的學生來說，能否將理論知識運用到實踐中，決定了其是否適應且勝任今后的工作。合理的實驗課程可以很好地培養學生的實踐能力，在巖石學教學中，實踐能力尤為重要。而傳統的實驗課程主要以教師為中心，內容枯燥，嚴重影響學生的學習興趣和創新能力。隨著計算機網絡技術設備的不斷發展，如何將網絡技術應用于實驗教學，提高學生的學習興趣，已成為當下實驗教學重點解決的問題之一。偏光顯微鏡下的巖礦鑒定是地質研究工作的重要部分。在先進的測試分析方法不斷涌現的今天，傳統的薄片鑒定以快捷、經濟、準確等優點，在基礎地質研究中仍有重要地位[1]。一直以來，偏光顯微鏡下的巖礦鑒定工作一般需借助礦物鑒定手冊來完成，使用者需將礦物各種特征與鑒定手冊中的檢索表進行反復比對，從而得出鑒定結果，這在無形中增加了使用者的工作量，且易出現錯誤。而現有部分輔助軟件的礦物信息缺少對應的顯微圖片，初學者較難掌握和應用[1−5]。鑒于此，我們研究開發了一套巖礦鑒定輔助識別系統，該系統基于透明礦物光性特點建立系統的數據庫，通過檢索數據庫，可顯示符合檢索條件的透明礦物，并可同時查詢各種透明礦物的光學性質及對應照片。如使用者可將目標礦物的光學性質輸入系統中，系統會自動將符合條件的礦物列出，檢索條件越具體，得到的結果就越準確，從而使巖礦鑒定工作得到簡化。

1網絡實驗教學的必要性

隨著計算機網絡技術設備的不斷發展，網絡技術應用于實驗教學成為必須。可利用虛擬現實技術、人機交互等信息化技術，以拓展實踐教學領域，豐富實踐教學內容，開展綠色實驗教學為目的，遵循虛實結合、相互補充、能實不虛的原則，構建網絡實驗教學平臺。網絡教學提高了學生的學習興趣，增強了實驗教學的靈活性，將實驗課程中的相關實驗融為一體，加強了學生的實際操作能力，對其自主學習及創新能力的培養具有積極意義。建設網絡教學資源，有助于提高學生的學習積極性，并且可用于課前預習和課后復習，提高了實驗教學的總體質量水平[6]。信息技術與實驗教學是構成網絡實驗教學的兩大要素，構建網絡教學兩者缺一不可。建設網絡實驗教學體系必須使網絡信息技術與實驗教學充分融合，對傳統的課堂教學進行了改革，建立網絡教學模式的框架。網絡資源最可以突破時間和空間的界限，無限延伸課堂，學生也可以借助網上平臺，查詢自己所需要的信息，及時解決自己的疑難問題，這對提升學生的專業素養具有很大的幫助。網絡教學資源的共享，提高了學生的地質技能與創新能力，使學生有較高的綜合素質、扎實的理論基礎和寬厚的專業知識，并有較強的實踐動手能力，積極引導、鼓勵本專業學生努力培養、提高地球科學實踐創新能力[7−9]。通過學習，鍛煉學生綜合利用所學知識的能力，培養學生的創新意識，增加對地球科學的興趣和熱愛。巖礦鑒定是地質各基礎學科諸如巖石學、礦物學、礦床學、地球化學、構造地質學的基本方法。但是，由于礦物種類繁多、巖石類型復雜，在實際鑒定時學生容易無從下手。另一方面，巖礦鑒定必須借助于專業顯微鏡，學生課外學習往往受限。鑒于此，基于已往實踐教學內容和經驗，開發巖礦鑒定輔助識別系統，將礦物性質輸入數據庫，搭配相關鏡下圖片，構建網絡實驗教學體系，以期提高實驗教學水平。

2軟件功能模塊設計

巖礦鑒定輔助識別系統開發平臺為VisualBasic（簡稱VB）。VB源自于Basic編程語言，是Microsoft公司開發的一種通用的基于對象的程序設計語言，為結構化的、模塊化的、面向對象的、包含協助開發環境的事件驅動為機制的可視化程序設計語言，具有編程效率高，數據庫功能強大等優點。數據庫采用了MicrosoftAccess，其功能強大，界面簡單易操作，與VisualBasic兼容較好，可共同開發使用[10−16]。該設計利用計算機系統并結合礦物的光學鑒定特點，對系統的數據庫（透明礦物光學鑒定參數）進行檢索，顯示符合檢索條件的礦物，并可同時查詢各種透明礦物的光學性質及對應的鏡下顯微圖片。系統分為透明礦物鑒定、巖礦參考和系統維護三大模塊。2.1巖礦鑒定模塊在本模塊下，可用兩種形式對透明礦物進行檢索：1）運用測得的透明礦物光學性質進行查詢，系統內設置了透明礦物常見的10種光學性質，應用時可輸入已得條件對未知礦物進行界定；2）名稱查詢，即輸入礦物名稱，在系統內檢索礦物的基本信息。2.2巖礦參考模塊本模塊主要實現查看常見的結構構造、礦物雙晶、巖石圖片的功能。選擇結構構造、雙晶，或典型巖礦，可以檢索出對應的顯微圖片。2.3系統維護模塊本模塊主要實現巖礦記錄管理、圖片管理和屬性管理功能。在巖礦記錄管理下，可添加、修改、刪除巖礦記錄；在圖片管理下，可添加、修改、刪除典型圖例中的圖片；在屬性管理下，只需在一個界面里就可完成對多項巖石屬性的添加、修改、刪除。

3應用舉例

3.1礦物鑒定

1）在顯微鏡下觀察某透明礦物薄片具有以下光性特征：礦物為褐色,正低突起,三級藍干涉色。2）將上述條件輸入程序的查詢條件選擇可以得到檢索結果，有5種礦物符合上述鑒定特征：綠脫石、滑石、白云母、黑云母、金云母。系統會以列表的形式將它們顯示在窗口左側以供鑒定判斷之用，點擊礦物名稱可以看到礦物的簡要信息以及在鏡下顯微照片，如圖1所示。3）如果想繼續得到精確的判斷結果就需要觀測更多鑒定特征輸入程序，繼續觀察待鑒定礦物，如在上例中再輸入條件正光性，就可以得到綠脫石的精確結果。

3.2巖礦參考

選擇巖礦分類，點擊“確定”，列表中顯示該類型下的所有巖礦名稱，如圖2所示，雙擊“大理巖”，則在右邊空白處顯示相應圖片。

3.3系統維護

在巖礦信息維護模塊界面，可點擊“修改”，添加或刪除，進入“修改巖礦記錄”界面，可更改相應內容，并可雙擊圖片位置，更換圖片，點擊“保存”，可對綠脫石的信息進行相應的維護，如圖3所示。在圖片管理模塊界面，對“典型圖例”中的圖片進行分類管理。點擊“添加圖片”選擇所要添加圖片，選擇圖片類型，可修改圖片名稱；點擊“保存圖片”，則添加成功。在右邊圖片列表中選中一條，點擊“刪除”，則從數據庫中刪除該圖片，如圖4所示。在屬性管理模塊界面，可對選擇輸入的巖礦屬性的內容進行修改、添加、刪除。選擇屬性，點擊“確定”，在右欄列表框內顯示已有內容。選中列表中一條，點擊“修改”，在其下方輸入欄內輸入相應內容，點擊“確定”，則更新所選項；選中列表中一條，點擊“刪除”，則刪除所選項；點擊“添加”，在其下方輸入框內輸入內容，點擊“確定”，則添加完成，如圖5所示。

4網絡實驗教學成果

網絡教學資源向學生全天開放，學生隨時進行線上學習。系統對主要造巖礦物和特征變質礦物的鑒定方法進行總結梳理，整理礦物277種，囊括了巖石礦物學中常見的典型透明礦物，采集礦物顯微照片1590張，對礦物主要光學性質進行了濃縮總結。各種常見礦物種類齊全，顯微圖片清晰，有助于初學者迅速掌握所學內容。而由于課時有限，學生可在課下反復查看系統資源，在反復查閱中深化理解，提升對礦物的見解。因此網絡教學模式能夠很好地幫助學生突破難重點，解決學生的困擾，提高學習效率與質量。

5結束語

本次開發的巖礦鑒定輔助識別系統是基于偏光顯微鏡觀察與計算機技術的高度融合，該系統對各種透明礦物性質進行高度概括，并配有相應顯微圖像，使用電子檢索系統更快速、準確，明顯減少對照查找表格耗費的時間，使用本系統可避免人工比對礦物性質易出現的錯誤，簡化了薄片鑒定程序。此外，本系統功能完備，界面美觀，圖文并茂，操作簡捷直觀，已在礦物鑒定中得到了廣泛的應用，用戶反饋良好。近年來，隨計算機網絡技術的發展，網絡實驗教學靈活可控、資源共享、知識共建、良好成本效益的優勢逐漸顯示，為教學的發展開創了一條嶄新的思路。不斷改革傳統實驗教學內容，精練實驗項目，對實驗教學內容進行全面整合和優化，著力培養學生的實踐技能與創新能力，利用現代化網絡技術，提高課程的效率與質量，是未來實驗教學的重要目標。

作者：部雪嬌 翁立猛 劉明 單位：中國海洋大學海底科學與探測技術教育部重點實驗室 中國海洋大學海洋地球科學學院 山東黃金集團青島黃金有限公司