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時(shí)間:2023-11-06 10:11:00
序論:寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇礦物地質(zhì)學(xué)范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創(chuàng)作。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ);室內(nèi)實(shí)驗(yàn);野外實(shí)習(xí);實(shí)踐,探索
中圖分類號(hào):G646 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)41-0035-03
《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》是高等師范地理科學(xué)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課[1]。眾所周知,地質(zhì)學(xué)是研究地球的一門自然科學(xué),其側(cè)重于研究地球的地下部分,是地球科學(xué)的重要組成部分。地質(zhì)學(xué)的主要任務(wù)是研究地球的物質(zhì)組成、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、發(fā)展歷史和演化規(guī)律[2],為人類的生活、生產(chǎn)和發(fā)展服務(wù)。地質(zhì)學(xué)的研究方法包括野外調(diào)查、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)及歷史比較法[2],客觀上決定了它的實(shí)踐性,不參加必要的室內(nèi)和野外實(shí)踐,要想從事地質(zhì)學(xué)的學(xué)習(xí)和研究是不可能的。所以,《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程作為一個(gè)地質(zhì)學(xué)這個(gè)學(xué)科的“濃縮版本”,同樣也具有很強(qiáng)的實(shí)踐特性。因此有目的地開展《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的見習(xí)實(shí)踐活動(dòng),不僅很有必要,而且對(duì)掌握《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的精髓意義重大。《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的見習(xí)分室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和野外實(shí)習(xí)兩大部分。作為長(zhǎng)期從事《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的見習(xí)實(shí)踐者,筆者有責(zé)任、有義務(wù)對(duì)以往的實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行總結(jié),希望這些工作能對(duì)該門課程的見習(xí)有所幫助。
一、《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)
《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程中很重要一部分內(nèi)容涉及地殼及上地幔的物質(zhì)組成。元素組成礦物,礦物組成巖石,巖石形成巖石圈。巖石圈的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上就是板塊運(yùn)動(dòng)的重要內(nèi)容。因此,認(rèn)識(shí)并掌握重要的礦物類型和巖石類型對(duì)于進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握地質(zhì)學(xué)的相關(guān)理論和研究,意義重大。需要指出的是,和傳統(tǒng)的物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)不同,礦物和巖石的實(shí)驗(yàn)主要是認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的核心就是掌握礦物、巖石肉眼鑒定的方法,具體來講,就是憑借放大鏡、小刀、條痕板、稀鹽酸等簡(jiǎn)單工具和化學(xué)試劑對(duì)礦物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行判斷[3],識(shí)別出礦物,然后根據(jù)礦物組合規(guī)律確定巖石名稱。
1.礦物的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。①實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和要求:認(rèn)識(shí)礦物的形態(tài)和重要的物理性質(zhì),礦物的物理性質(zhì)的核心是光學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì),其中礦物光學(xué)性質(zhì)主要包括顏色、條痕、光澤和透明度;而力學(xué)性質(zhì)主要包括硬度、解理和斷口等,要求實(shí)習(xí)學(xué)生熟記摩氏硬度計(jì),體會(huì)解理和斷口之間的互為消長(zhǎng)關(guān)系;學(xué)會(huì)肉眼鑒定礦物的方法;掌握常見礦物的重要鑒定特征。②實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具體內(nèi)容,包括目的、內(nèi)容、主要實(shí)驗(yàn)儀器、教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等。③實(shí)驗(yàn)礦物的分類包括自然元素大類、硫化物大類、氧化物和氫氧化物大類、鹵化物大類和含氧鹽大類等五種類型。④注意區(qū)分經(jīng)常容易混淆的礦物:比如自然金、黃銅礦和黃鐵礦;方鉛礦和輝銻礦;方解石、石英和螢石;等。
2.巖石的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。①實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的和要求:認(rèn)識(shí)巖石的顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和主要礦物成分特征;掌握常見巖石的肉眼鑒定方法和步驟。②實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具體內(nèi)容,包括目的、內(nèi)容、主要實(shí)驗(yàn)儀器、教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)等。③巖石分類包括火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。需要指出的是,對(duì)于三大類巖石的認(rèn)識(shí),注意必須兼顧認(rèn)識(shí)巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。譬如,在火成巖室內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,需要了解火成巖的分類原則,按照二氧化硅含量的不同,火成巖可分為超基性巖、基性巖、中性巖、酸性巖等四種類型;由于火成巖形成因巖漿活動(dòng)的方式不同而分為噴出巖和侵入巖,因此火成巖的種類相對(duì)而言就顯得比較復(fù)雜,例如中性巖既有噴出巖,又有侵入巖,即使二者化學(xué)成分相同,其巖石的面貌也會(huì)大相徑庭。所以說認(rèn)識(shí)和肉眼鑒定火成巖一定要從巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造入手,才能弄清其成因,從而正確地區(qū)分不同種類的巖石。同樣,沉積巖和變質(zhì)巖也應(yīng)結(jié)合它們各自的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造來進(jìn)行肉眼識(shí)別,其中,沉積巖具有“成層”特征,即部分具有層理構(gòu)造,含動(dòng)、植物化石;而變質(zhì)巖的礦物“定向性”的片理構(gòu)造特別明顯。另外,結(jié)合三大類巖石的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,也會(huì)對(duì)肉眼鑒定中也有一定的幫助作用,例如,沉積巖中的頁(yè)巖和變質(zhì)巖中板巖具有親緣關(guān)系,具有一定的相似外貌,初學(xué)者容易混淆,從巖石的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系中比較容易解釋,即頁(yè)巖經(jīng)過變質(zhì)作用就會(huì)形成板巖;同理,砂巖經(jīng)過變質(zhì)作用會(huì)形成石英巖,在肉眼鑒定的過程中要細(xì)心觀察它們的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。④注意區(qū)分經(jīng)常容易混淆的巖石類型;譬如石英巖和大理巖;頁(yè)巖、板巖和千枚巖;花崗巖和混合花崗巖;輝長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖;白云巖和石灰?guī)r;花崗巖和花崗片麻巖等。
3.《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》室內(nèi)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方式和考核方式。(1)教學(xué)方式,作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,一般采用先由實(shí)習(xí)教師講解肉眼鑒定方法,然后實(shí)習(xí)學(xué)生在老師指導(dǎo)下觀察礦物或巖石標(biāo)本。實(shí)習(xí)教師首先將課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)一下,接著就重要的礦物和巖石種類進(jìn)行講解,并及時(shí)、準(zhǔn)確地回答同學(xué)在實(shí)驗(yàn)期間提出的各種問題。每一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行歸納和小結(jié)。(2)考核方式。①完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告:實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容要盡可能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全面、結(jié)果準(zhǔn)確、形式靈活的原則。②實(shí)驗(yàn)課的考核方式和成績(jī)?cè)u(píng)定辦法:考核方式分優(yōu)秀、良好、中等、不及格四個(gè)等級(jí),考核成績(jī)記入平時(shí)成績(jī),約占平時(shí)成績(jī)的70%,規(guī)定沒有實(shí)驗(yàn)課成績(jī)的學(xué)生,期末不得參加本門課程的考試。③如果有條件,室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)逐一對(duì)實(shí)習(xí)學(xué)生進(jìn)行標(biāo)本考核。
二、《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的野外實(shí)習(xí)
《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的野外實(shí)習(xí)主要目的是鞏固學(xué)習(xí)過的書本知識(shí),弄清如何進(jìn)行野外地質(zhì)觀察以及怎樣取得野外地質(zhì)觀察數(shù)據(jù)。由于時(shí)間和經(jīng)費(fèi)等各種主、客觀條件的制約,本課程的野外實(shí)習(xí),實(shí)際上已成為自然地理野外綜合實(shí)習(xí)的一部分,實(shí)習(xí)內(nèi)容涉及地層、褶皺、斷層、節(jié)理等地質(zhì)體或地質(zhì)構(gòu)造的野外識(shí)別和觀察。經(jīng)過多年的實(shí)踐摸索,近20年來陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院地理科學(xué)專業(yè)本科生的《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程野外實(shí)習(xí)可以說是立足陜西,面向毗鄰省份,先后建立了一系列的實(shí)習(xí)點(diǎn)或?qū)嵙?xí)基地,比如:陜西省漢中市梁山地質(zhì)實(shí)習(xí)點(diǎn)、陜西省涇陽(yáng)縣口鎮(zhèn)―關(guān)山大斷裂實(shí)習(xí)點(diǎn)、陜西省延安市楊家?guī)X、寶塔山地質(zhì)實(shí)習(xí)點(diǎn)、陜西省秦嶺終南山世界地質(zhì)公園翠華山地質(zhì)實(shí)習(xí)基地、陜西省洛川黑木溝黃土國(guó)家地質(zhì)公園實(shí)習(xí)基地、陜西省西安市段家坡黃土地質(zhì)實(shí)習(xí)點(diǎn)、陜西省西安市南五臺(tái)國(guó)家森林公園實(shí)習(xí)點(diǎn)、陜西省戶縣太平峪國(guó)家森林公園地質(zhì)實(shí)習(xí)點(diǎn)、四川省峨眉山地質(zhì)實(shí)習(xí)基地、四川省都江堰市九甸坪―深溪溝地質(zhì)實(shí)習(xí)點(diǎn)等。另外,我院還積極加強(qiáng)校際之間的合作,曾多次委托南京師范大學(xué)地理科學(xué)系為我院地理科學(xué)創(chuàng)新班在南京地區(qū)和黃山等地進(jìn)行了以《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程為主要內(nèi)容的野外實(shí)習(xí),取得了良好的實(shí)習(xí)效果。為積累經(jīng)驗(yàn),我院還將謀劃和其他兄弟院校進(jìn)行合作,力爭(zhēng)盡快使本門課程的野外實(shí)習(xí)更上一層樓。同時(shí),積極創(chuàng)造條件,未來將更多實(shí)習(xí)基地建在我國(guó)的東部和中部地區(qū),讓參加實(shí)習(xí)同學(xué)看到更多更好的地質(zhì)遺跡,這樣不僅會(huì)增長(zhǎng)同學(xué)們的地質(zhì)知識(shí),而且會(huì)陶冶他們的情操,更加熱愛祖國(guó)的大好河山。
1.野外實(shí)習(xí)內(nèi)容。由于不同地區(qū)地質(zhì)狀況千差萬別,本課程的野外實(shí)習(xí)內(nèi)容會(huì)根據(jù)具體情況而側(cè)重點(diǎn)會(huì)有所變化。以陜西涇陽(yáng)口鎮(zhèn)―關(guān)山大斷裂實(shí)習(xí)點(diǎn)為例,野外實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容包括:(1)實(shí)習(xí)地區(qū)的地層;(2)觀察口鎮(zhèn)―關(guān)山大斷裂以及斷裂的地貌標(biāo)志和斷裂面特征;(3)觀察斷層角礫巖;(4)觀察鄂爾多斯地臺(tái)南緣的褶皺;(5)野外如何區(qū)分節(jié)理和層理;(6)野外識(shí)別灰?guī)r、砂巖、頁(yè)巖以及煤線;(7)識(shí)別地層之間的不整合;(8)羅盤的野外使用。對(duì)于每一次的野外實(shí)習(xí),實(shí)習(xí)教師都要做到實(shí)習(xí)前的室內(nèi)講解,不論實(shí)習(xí)地點(diǎn)多么熟悉,都要實(shí)地進(jìn)行野外踏勘,精選實(shí)習(xí)線路,對(duì)實(shí)習(xí)內(nèi)容精益求精、胸有成竹,對(duì)在實(shí)習(xí)期間學(xué)生的提問要耐心細(xì)致作答。
2.野外實(shí)習(xí)考核方式。野外實(shí)習(xí)考查方式是完成實(shí)習(xí)報(bào)告,一份實(shí)習(xí)報(bào)告實(shí)際是對(duì)實(shí)習(xí)學(xué)生所學(xué)知識(shí)的綜合考查,報(bào)告的內(nèi)容涉及實(shí)習(xí)地區(qū)的自然地理概況、大地構(gòu)造位置、地層、地質(zhì)構(gòu)造(褶皺和斷層等)、地質(zhì)發(fā)展歷史等。要求報(bào)告圖文并茂,語(yǔ)言流暢、推理符合邏輯,實(shí)習(xí)報(bào)告的字?jǐn)?shù)限制在5000字以上。野外實(shí)習(xí)的考核成績(jī)?cè)u(píng)定辦法:考核方式分優(yōu)秀、良好、中等、不及格四個(gè)等級(jí),考核成績(jī)記入學(xué)生學(xué)籍檔案,凡考核成績(jī)不及格者需要參加下一屆的野外實(shí)習(xí),直到成績(jī)考核合格為止。通過多年來的《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的見習(xí)實(shí)踐,筆者認(rèn)為不論是室內(nèi)實(shí)驗(yàn),還是野外實(shí)習(xí),同樣都十分重要,不可偏廢。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)是野外實(shí)習(xí)的前提條件,野外實(shí)習(xí)是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步延伸,二者共同構(gòu)建起了本課程的見習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)。為保證室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的順利開展,陜西師范大學(xué)在原有巖礦標(biāo)本陳列室的基礎(chǔ)上,2013年再次由新成立的陜西師范大學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心為地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室從浙江某地質(zhì)教學(xué)標(biāo)本廠購(gòu)進(jìn)了價(jià)值十幾萬元的礦物、巖石標(biāo)本,極大地改善了辦學(xué)條件,目前基本可以做到兩個(gè)參與實(shí)驗(yàn)的同學(xué)擁有一套實(shí)驗(yàn)標(biāo)本。另外地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室專門增加配備實(shí)驗(yàn)管理人員,為相關(guān)實(shí)驗(yàn)的順利開展打下了良好基礎(chǔ)。除此而外,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心還對(duì)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)課不時(shí)進(jìn)行檢查,學(xué)校教學(xué)督導(dǎo)委員也定期進(jìn)行全程聽課;這些措施的實(shí)施在筆者看來不僅僅只是反映學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)課的重視,更重要的是保證了地質(zhì)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果的全面實(shí)現(xiàn)和提高。多年的教學(xué)實(shí)踐表明,熟練、準(zhǔn)確地用肉眼鑒定礦物和巖石是從事地質(zhì)學(xué)研究的工作基礎(chǔ)和基本技能。筆者認(rèn)為肉眼鑒定礦物和巖石的重要法寶是多看、多比較、多記憶。而《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程的野外實(shí)習(xí)更是不可或缺的野外實(shí)踐和地質(zhì)認(rèn)識(shí)經(jīng)歷,所謂“讀萬卷書,不如行萬里路”的道理用在此處顯然是再貼切不過了。多年的實(shí)習(xí)反復(fù)證明,要成功地完成一次野外地質(zhì)實(shí)習(xí),除了前期的野外踏勘外,必須要有周密的野外實(shí)習(xí)計(jì)劃、寬裕的經(jīng)費(fèi)支持、科學(xué)的團(tuán)隊(duì)管理、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的帶隊(duì)教師團(tuán)隊(duì)和吃苦耐勞的品質(zhì)做支撐;當(dāng)然,野外地質(zhì)工作的基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備是必要的,它包括地質(zhì)羅盤的使用方法、GPS儀器的使用方法、巖石和地層及地質(zhì)構(gòu)造的觀察與描述等。同時(shí)要加強(qiáng)野外實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容與要求,其中包括要求實(shí)習(xí)生完成地質(zhì)路線的信手地質(zhì)剖面的繪制,完成必要的野外地質(zhì)素描等;根據(jù)實(shí)習(xí)地點(diǎn)的具體情況,盡可能開辟出多條地質(zhì)實(shí)習(xí)路線,盡量覆蓋課堂教學(xué)所講授的學(xué)習(xí)內(nèi)容;實(shí)習(xí)結(jié)束后要按時(shí)編寫實(shí)習(xí)報(bào)告,及時(shí)組織實(shí)習(xí)學(xué)生進(jìn)行必要的實(shí)結(jié),包括總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)。需要特別指出的是,實(shí)習(xí)的重中之重就是要保證地質(zhì)野外實(shí)習(xí)的絕對(duì)安全,其中最重要的是實(shí)習(xí)參與者的生命安全,作為實(shí)習(xí)的組織者,要有各種各樣的實(shí)習(xí)預(yù)案,以及處理實(shí)習(xí)突發(fā)事件的能力;對(duì)于實(shí)習(xí)的組織者而言,每一次實(shí)習(xí)路線的選擇都要慎之又慎,不然就會(huì)事倍功半。
參考文獻(xiàn):
[1]劉護(hù)軍.高等師范地理科學(xué)專業(yè)地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)實(shí)踐與探索[J].教育教學(xué)論壇,2013,(49):209-210.
[2]宋春青,邱維理,張振春.地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].第四版.北京:高等教育出版社,2005.
欽州學(xué)院地理科學(xué)專業(yè)地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)的課程現(xiàn)狀
欽州學(xué)院于2006年2月開設(shè)地理科學(xué)本科專業(yè),其中目前地理科學(xué)普通本科專業(yè)包括四個(gè)方向:師范方向、地理信息系統(tǒng)方向、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃方向、海洋遙感與信息處理方向,均開設(shè)《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》課程。經(jīng)過幾十年的蓬勃發(fā)展,地理科學(xué)專業(yè)已經(jīng)成為欽州學(xué)院的重點(diǎn)發(fā)展和優(yōu)勢(shì)學(xué)科專業(yè)之一。《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》一直是作為自然地理學(xué)課程的一部分內(nèi)容來進(jìn)行講授的,且不同方向課時(shí)均有限但又有所不同:地理科學(xué)師范方向的學(xué)生要在一學(xué)期上完自然地理學(xué)(一),其中包括了地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、水文學(xué)、植物地理學(xué)三門課程,一共80學(xué)時(shí),每門課程的課時(shí)由任課教師靈活掌握;而其他三個(gè)方向只上自然地理學(xué)這一門課程,一共54學(xué)時(shí),地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)的課時(shí)也由任課教師靈活掌握,但學(xué)時(shí)有限,對(duì)于地理科學(xué)的專業(yè)理論來說是十分欠缺的,基礎(chǔ)也不夠牢固。而其他的同類型的師范類院校,大部分都對(duì)地理科學(xué)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、地貌學(xué)、氣象氣候?qū)W等自然地理學(xué)的分支學(xué)科進(jìn)行單獨(dú)授課,有固定的課時(shí),從而保證地理科學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)扎實(shí)性和學(xué)科知識(shí)的通識(shí)性,并且不是僅僅針對(duì)地理師范教育方向。目前,地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)的講授只有一名專任教師,教學(xué)方式是傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的講授式,學(xué)生也會(huì)有參與課堂的機(jī)會(huì),主要是回答問題的方式較多。教學(xué)手段主要是通過多媒體幻燈片、音頻視頻等綜合手段來講課,教學(xué)效果受到教師自身講課水平影響較大。
以往對(duì)于該課程成績(jī)的記分和考核方式主要是:平時(shí)成績(jī)(作業(yè)、考勤10%)+期中成績(jī)(試卷30%)+期末成績(jī)(試卷60%),成績(jī)往往是以期末論成敗,以背書答題論分?jǐn)?shù)高低,這樣的記分方式本身也容易造就一些“高分低能”的學(xué)生,即平時(shí)不努力,在期末突擊背書往往獲得高分,而實(shí)踐能力不強(qiáng)。地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,該課程內(nèi)容的實(shí)習(xí)涉及到兩個(gè)環(huán)節(jié):一個(gè)是校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐環(huán)節(jié),另一個(gè)是野外實(shí)踐環(huán)節(jié);二者共同構(gòu)建了地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程的完整性實(shí)踐教學(xué)過程。對(duì)于那些剛學(xué)習(xí)了理論知識(shí)而又充滿新鮮感、好奇心的學(xué)生來講,校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)習(xí)無疑是把課堂教學(xué)文字圖片知識(shí)、影像知識(shí)與現(xiàn)實(shí)的標(biāo)本相結(jié)合,更加直觀形象,從而提高學(xué)生的認(rèn)知水平,進(jìn)而更準(zhǔn)確地理解理論知識(shí)。而就欽州學(xué)院的校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室情況來講,教學(xué)資源十分缺乏,表現(xiàn)為:實(shí)驗(yàn)用的巖石、礦物、化石標(biāo)本數(shù)量有限,往往是5-8人共用一盒標(biāo)本,且實(shí)驗(yàn)盒裝標(biāo)本較小(不超過4cm)且不夠典型,有些礦物雖然是這個(gè)礦物名,但標(biāo)本卻是多種礦物存放在一起,即便多次進(jìn)行提醒,仍然有學(xué)生混淆誤以為是一種礦物;實(shí)驗(yàn)課的小刀、放大鏡、無釉小瓷板、稀鹽酸等常用教學(xué)工具缺乏,使得一些基本的礦物巖石的物理性質(zhì)難以得到確認(rèn)。上述室內(nèi)實(shí)驗(yàn)課必備的教學(xué)資源的缺乏嚴(yán)重制約了室內(nèi)教學(xué)的開展,學(xué)生室內(nèi)實(shí)踐學(xué)習(xí)收獲也十分有限,而最重要的是會(huì)挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)地質(zhì)學(xué)的興趣和積極性。由于地理科學(xué)專業(yè)以前只有地理師范方向才會(huì)有相應(yīng)的地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)習(xí),并且是和其他的地貌學(xué)、水文學(xué)課程合并在一起稱為自然地理學(xué)野外實(shí)習(xí)。實(shí)習(xí)的地點(diǎn)和實(shí)習(xí)出發(fā)時(shí)間不固定,實(shí)習(xí)的目的和任務(wù)不夠明確,使得學(xué)生不像專業(yè)實(shí)習(xí)而是走馬觀花的體驗(yàn)式旅游見習(xí),其結(jié)果是實(shí)習(xí)過程中實(shí)習(xí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)印象都有,但收獲較小,野外教學(xué)環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱。
地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課堂教學(xué)的改革
地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)一般是在大一第二學(xué)期開課,在此之前地理科學(xué)專業(yè)的學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了地球科學(xué)概論,具備了一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。該課程的教學(xué)包括了課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩大部分。因此,針對(duì)地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)當(dāng)前面臨的教學(xué)現(xiàn)狀和問題,應(yīng)從課堂教學(xué)的改革和實(shí)踐教學(xué)的改革兩方面進(jìn)行。就課堂教學(xué)的改革而言,可以通過教學(xué)內(nèi)容的改革和教學(xué)方式以及考核方式的改革來進(jìn)行:地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)這門課程的教學(xué)內(nèi)容可以針對(duì)地理科學(xué)的四個(gè)方向做出如下改革嘗試:將地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)的課程內(nèi)容分為:通識(shí)性課程內(nèi)容的課堂教學(xué)和專業(yè)方向性內(nèi)容的課堂教學(xué),其中通識(shí)性內(nèi)容主要是包括地質(zhì)學(xué)的四大版塊[5]———地球(自身的形狀與大小、物理性質(zhì))、地球的物質(zhì)組成(礦物與巖石)、地球的行為(構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與構(gòu)造變動(dòng))、地球的發(fā)展歷史(主要是地殼演化簡(jiǎn)史),是該課程的核心內(nèi)容也是基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)。而專業(yè)方向性內(nèi)容的課堂教學(xué)主要是在學(xué)生掌握了上述通識(shí)性內(nèi)容后進(jìn)行的針對(duì)學(xué)生本專業(yè)方向與地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程的應(yīng)用性的學(xué)習(xí)。通過對(duì)教材教學(xué)內(nèi)容的拆分,有助于分清教學(xué)的重難點(diǎn)與內(nèi)容的層次性,將引導(dǎo)性和核心性教學(xué)內(nèi)容作為專業(yè)的重點(diǎn)知識(shí)和基礎(chǔ)性知識(shí),將專業(yè)性教學(xué)內(nèi)容作為教學(xué)難點(diǎn),按照專業(yè)方向進(jìn)行針對(duì)性分解,爭(zhēng)取讓學(xué)生學(xué)到與專業(yè)方向有關(guān)的“有用的知識(shí)”。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)高教所儲(chǔ)祖望教授通過對(duì)比分析中美兩國(guó)地學(xué)類本科生的培養(yǎng)方法[12],認(rèn)為美國(guó)大學(xué)教學(xué)與研究融為一體,重視學(xué)生在教學(xué)中的主動(dòng)參與,建立以本科生研究探索為基礎(chǔ)的教學(xué)模式,使學(xué)生從單純的知識(shí)接受者變成探索者,本科生可直接參與以前只有研究生才能參加的科研活動(dòng)。
如MIT制定“擴(kuò)大大學(xué)生研究機(jī)會(huì)計(jì)劃(UROP,Undergradu-ateResearchOpportunitiesProgram)。此外,還開設(shè)了大量研討式課程,激發(fā)學(xué)習(xí)積極性,養(yǎng)成科學(xué)探索精神。由于受傳統(tǒng)的重知識(shí)傳授輕能力培養(yǎng)的教育理念和教育教學(xué)條件等的限制,我國(guó)大學(xué)本科生教育還是以教師單純的講授為主,學(xué)生很少有機(jī)會(huì)參與課堂討論且很少參加科研及其他實(shí)踐活動(dòng),導(dǎo)致我國(guó)大學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力嚴(yán)重不足。從教學(xué)方式上可以嘗試借鑒美國(guó)大學(xué)的這種教學(xué)模式,具體模式有二:一個(gè)是可以以學(xué)生的探索研究為主,教師作為導(dǎo)師以指導(dǎo)總結(jié)為輔,即將每個(gè)班按照課程內(nèi)容分成若干個(gè)組,在每次課前分配給學(xué)生一個(gè)課要講授的內(nèi)容任務(wù),以組為單位對(duì)其他小組進(jìn)行講授,教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng),在學(xué)生講課的過程中要特別鼓勵(lì)小組間的互動(dòng),允許各種質(zhì)疑與討論,通過研討的方式強(qiáng)化知識(shí)學(xué)習(xí);另一個(gè)方式是以傳統(tǒng)的教師引導(dǎo)講授為主,但學(xué)生課前要做好預(yù)習(xí)工作,每次課要對(duì)教師的講課內(nèi)容提出問題并通過學(xué)習(xí)能夠答疑解惑。一般情況第一種方式適合于基礎(chǔ)較好、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)較強(qiáng)的學(xué)生,由于對(duì)學(xué)生水平有一定的要求,實(shí)施有難度,所以可以作為一種嘗試性選擇性的教學(xué)手段。而究竟選擇哪種方式要結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ)(可以做一個(gè)摸底測(cè)驗(yàn))和實(shí)際接受情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,兩種方式可以交叉進(jìn)行以體驗(yàn)教學(xué)效果的好壞。就目前實(shí)踐情況看,以講授為主,一學(xué)期會(huì)穿插大約兩次小組討論模式。課程的考核是對(duì)教學(xué)效果最好的檢驗(yàn)方式,合理的考核方式可以影響學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。如何改變大學(xué)課程臨時(shí)抱佛腳突擊背書的學(xué)習(xí)方式,可以嘗試在課程成績(jī)的記分方式上進(jìn)行改變,變“期末突擊”的方式為“功夫在平時(shí)”,具體的改革方案為:平時(shí)成績(jī)(作業(yè)、考勤30%)+期中成績(jī)(書面考試10%)+校內(nèi)實(shí)習(xí)成績(jī)(實(shí)習(xí)報(bào)告、實(shí)習(xí)測(cè)驗(yàn)結(jié)果20%)+期末成績(jī)(40%,可以筆試或ppt展示)。這種新的記分模式需要說明兩點(diǎn):一是平時(shí)成績(jī)中的作業(yè),應(yīng)該設(shè)置每堂課以個(gè)人為單位進(jìn)行簡(jiǎn)短的地質(zhì)新聞或地學(xué)前沿信息的播報(bào);一是期末成績(jī)的考核方式可以不只是試卷而是教師命題或?qū)W生自主命題進(jìn)行的一個(gè)地質(zhì)學(xué)知識(shí)擴(kuò)展的報(bào)告,以幻燈片的形式,個(gè)人闡述。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)的改革
王 元 吳詩(shī)勇 王敬威
(安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院,安徽 淮南232001)
【摘 要】近年來,顯微構(gòu)造研究已經(jīng)成為構(gòu)造地質(zhì)學(xué)乃至地質(zhì)學(xué)研究的重要研究?jī)?nèi)容。本文概述了顯微構(gòu)造的傳統(tǒng)研究?jī)?nèi)容,包括常見的顯微構(gòu)造現(xiàn)象、巖石和礦物的顯微變形特征。對(duì)近年國(guó)內(nèi)外關(guān)于顯微構(gòu)造的應(yīng)用與分析方法進(jìn)行了總結(jié),多學(xué)科交叉以及先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用促進(jìn)了顯微構(gòu)造研究的飛速發(fā)展,包括圖像拼接技術(shù)拓寬顯微構(gòu)造視圖范圍、DCM預(yù)測(cè)顯微構(gòu)造成分特征以及利用顯微構(gòu)造的研究方法,借助遙感技術(shù)對(duì)剪切帶進(jìn)行構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)研究。最后指出了顯微構(gòu)造研究目前尚未完全解決的問題。
【關(guān)鍵詞】顯微構(gòu)造;構(gòu)造巖;構(gòu)造地質(zhì)學(xué);圖像拼接技術(shù)
【Abstract】In recent years, studies of microstructure has become an important contents in structural geology and even geology studies.This paper outlines the traditional research contents of microstructure,including the common phenomenon of microstructure,microscopic deformation characteristics of rocks and minerals.And summary the domestic and international analysis and application of microstructure,Multidisciplinary and application of advanced techniques promote the rapid development of microstructure research,Including Image Mosaicing technique to broaden the scope of microstructure view,Predict microstructural ingredients features and use microstructure research methods with DCM,Kinematics study on shear zone with remote sensing technique.Finally point out the unresolved problems of microstructure.
【Key words】Microstructure; Tectonite; Structural geology; Image mosaicing technique
0 概述
顯微構(gòu)造是指巖石內(nèi)部小型(顯微―超微)幾何要素或礦物(集合體)的排列[1]。顯微構(gòu)造學(xué)在不同領(lǐng)域有著廣泛的研究?jī)?nèi)容,在巖石學(xué)方面,巖石的顯微構(gòu)造是三大巖類巖石的鑒別、各類巖石基本類型的劃分的最直接依據(jù)。在變形構(gòu)造分析中,顯微構(gòu)造分析直接應(yīng)用于巖石流變學(xué)研究、變形階段的劃分及變形過程分析。同時(shí),顯微構(gòu)造學(xué)在斷層運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究、煤層氣地質(zhì)分析、工程地質(zhì)分析等方面也有非常廣泛的應(yīng)用[2]。
顯微構(gòu)造的研究始于20世紀(jì)初期。1930年奧地利學(xué)者B.Sander出版《巖石的組構(gòu)學(xué)》一書,對(duì)變形巖石的組構(gòu)及其幾何分析方法和運(yùn)動(dòng)學(xué)解釋的基本原則作了全面的論述。此后,Knopf、Fairbairn等一批巖石學(xué)家開始對(duì)天然變形巖石組構(gòu)進(jìn)行分析和研究,Koopf于1933年和1938年分別發(fā)表了巖石組構(gòu)學(xué)petrotectonics和構(gòu)造巖石學(xué)Structural Petrology,F(xiàn)airbairn于1942年發(fā)表了變形巖石的構(gòu)造巖石學(xué)Structural Petrology of deformed rocks的顯微組構(gòu)分析方法,為顯微構(gòu)造地質(zhì)學(xué)成為一門獨(dú)立學(xué)科奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)60年代以來,顯微構(gòu)造的研究得到了快速的發(fā)展,Turuer和Weiss《變質(zhì)構(gòu)造巖的構(gòu)造分析》(Structural analysis of metamorphic tectonites)一書,對(duì)變形巖石的構(gòu)造或組構(gòu)的意義、性質(zhì)及分析程序、概念、方法等進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。Nicolas和Poirier( 1976,法國(guó))的《變質(zhì)巖的晶質(zhì)塑性和固態(tài)流變》(Crystalline Plasticity and Solid State Flow in Metamorphic Rocks)一書是研究地殼深部顯微構(gòu)造的總結(jié)。20世紀(jì)80年代以來,顯微構(gòu)造學(xué)進(jìn)入了飛速發(fā)展的時(shí)期,顯微構(gòu)造研究取得了顯著進(jìn)步。《晶體的蠕變》(Creep of crystals,Poirier,1985)以及一系列重要的國(guó)際性學(xué)術(shù)會(huì)議對(duì)于顯微構(gòu)造的研究工作進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié),國(guó)際地科聯(lián)構(gòu)造委員會(huì)把顯微構(gòu)造研究作為的八十年代構(gòu)造委員會(huì)中心任務(wù)之一。中國(guó)在20世紀(jì)80年代初期召開了顯微構(gòu)造與組構(gòu)學(xué)術(shù)討論會(huì),并成立了“顯微構(gòu)造專業(yè)組”。
顯微構(gòu)造研究不僅成為了解決大地構(gòu)造問題的主要工具,而且成為當(dāng)今構(gòu)造地質(zhì)學(xué)及地質(zhì)學(xué)研究的主要組成部分[3]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和研究手段不斷創(chuàng)新, 越來越多的顯微構(gòu)造現(xiàn)象將被熟悉和研究,并為地質(zhì)學(xué)研究做出貢獻(xiàn)。
1 顯微構(gòu)造傳統(tǒng)研究?jī)?nèi)容
1.1 常見的顯微構(gòu)造現(xiàn)象
顯微構(gòu)造的形成不僅受原巖物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)影響,同時(shí)取決于巖石變形時(shí)起主導(dǎo)作用的變形機(jī)制。由于原巖的成分、變形環(huán)境與機(jī)制的不同,產(chǎn)生了不同的構(gòu)造巖類型和顯微構(gòu)造現(xiàn)象。
顯微破裂現(xiàn)象主要是指由破裂作用產(chǎn)生的顯微裂隙及其相關(guān)顯微構(gòu)造變形現(xiàn)象。顯微裂隙及與其相關(guān)的變形現(xiàn)象有以下六種:①晶內(nèi)裂隙:纖維破裂起源并消失于晶體顆粒內(nèi)部;②晶內(nèi)裂隙:沿著顆粒邊界出現(xiàn)的裂隙,其典型的破裂樣式是圍繞變形顆粒出現(xiàn)的張裂隙(圖1);③穿晶裂隙:晶內(nèi)裂隙的進(jìn)一步發(fā)展會(huì)形成穿晶裂隙,后者常常穿過顆粒邊界,進(jìn)入相鄰的晶體顆粒;④沙鐘構(gòu)造:礦物中由于成分或光性的變化而形成的形如古代西方計(jì)時(shí)沙鐘樣式的一種顯微構(gòu)造(圖2);⑤多米諾碎斑構(gòu)造;⑥顯微布丁。
晶質(zhì)塑性變形現(xiàn)象主要指,在巖石變形過程中,由位錯(cuò)滑移、位錯(cuò)攀移、動(dòng)態(tài)恢復(fù)和動(dòng)態(tài)重結(jié)晶作用等晶質(zhì)塑性變形機(jī)制形成的顯微構(gòu)造變形構(gòu)造。水解弱化現(xiàn)象對(duì)石英的位錯(cuò)蠕變強(qiáng)度有深刻的影響[4]。
粒間摩擦滑移現(xiàn)象主要指由顆粒邊界滑移機(jī)制所形成的顯微構(gòu)造現(xiàn)象。
1)S―C組構(gòu):糜棱巖中發(fā)育的一種反映不均勻、非共軸流變的特征構(gòu)造。巖石中發(fā)育有兩組面理:一組為透入性S面理,指礦物長(zhǎng)軸的定向排列;另一組稱C面理,是具有一定間隔的強(qiáng)應(yīng)變帶或位移不連續(xù)面,一般平行剪切面,也叫剪切面理。二者構(gòu)成S―C組構(gòu)。S面理和C面理均發(fā)育的變形巖石稱S―C糜棱巖(圖3)。
2)礦物魚:在剪切帶高應(yīng)變糜棱巖帶中,遭受剪切變形的礦物顆粒經(jīng)石香腸化或微破裂作用常常被改造形成“魚”狀體形態(tài)的顯微構(gòu)造。
3)顯微分層現(xiàn)象:變形巖石中,不同的礦物顯示不同的特性。
擴(kuò)撒物質(zhì)遷移現(xiàn)象由擴(kuò)散物質(zhì)遷移機(jī)制形成的顯微構(gòu)造現(xiàn)象,包括壓溶作用及固態(tài)物質(zhì)擴(kuò)散遷移作用形成的各種現(xiàn)象。包括:壓力影、應(yīng)變帽、壓溶縫合線、壓溶面理、顯微脈、出溶構(gòu)造、變斑晶包跡構(gòu)造等。
1.2 主要造巖礦物變形行為
通過對(duì)天然變形巖石與實(shí)驗(yàn)變形巖石的研究,發(fā)現(xiàn)了常見造巖礦物呈現(xiàn)出的共有的顯微變形特征,如結(jié)晶學(xué)定向以及顆粒的細(xì)粒化。但是,各種常見造巖礦物在晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分上的差異,以及所處的變形條件差異極大,表現(xiàn)出了復(fù)雜多樣的顯微變形特征[5]。
方解石容易出現(xiàn)機(jī)械雙晶,方解石機(jī)械雙晶由窄變寬與溫度有關(guān)。方解石的變形過程是由位錯(cuò)滑動(dòng)到高溫蠕變。低溫條件下,大理巖中方解石變形行為表現(xiàn)為碎裂及碎裂流動(dòng),伴有溶解遷移及雙晶化,粗顆粒中發(fā)育機(jī)械雙晶及波狀消光,細(xì)粒基質(zhì)中,伴有位錯(cuò)滑移及膨凸重結(jié)晶作用。溫度增高時(shí)膨凸重結(jié)晶作用增強(qiáng)。白云石在中高溫條件下發(fā)育f{02■1}雙晶,在中低溫條件下主要沿底面c滑移,低溫下不出現(xiàn)雙晶。
石英晶體內(nèi)部各個(gè)不同滑移系的啟動(dòng)受溫度環(huán)境直接影響,進(jìn)而影響著礦物顆粒的流動(dòng)性。在較低溫條件下(300~400℃),石英以底面(c)上的位錯(cuò)滑移和攀移占主導(dǎo)地位。在中溫條件下(400~500℃),位錯(cuò)蠕變?yōu)橹鲗?dǎo)變形機(jī)制,柱面滑移m成為重要的滑移系。在高溫條件下(500~700℃),顆粒邊界遷移重結(jié)晶作用占主導(dǎo)地位。溫度大于700℃時(shí),石英新晶粒單晶邊界常呈樹葉狀,顆粒大小不等,或形成長(zhǎng)條狀單晶。
長(zhǎng)石族礦物廣泛產(chǎn)出于各種成因的巖石中,約占地殼總體積的60%,總重量的50%。是十分重要的造巖礦物。在中低級(jí)變質(zhì)條件下(400~500℃),長(zhǎng)石出現(xiàn)位錯(cuò)滑移,并可見波狀消光、彎曲雙晶、扭折帶、變形帶。在中級(jí)變質(zhì)條件下(450~600℃),長(zhǎng)石出現(xiàn)位錯(cuò)攀移以及亞晶粒旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)重結(jié)晶作用,發(fā)育核幔構(gòu)造。高級(jí)變質(zhì)條件下(>600℃),長(zhǎng)石出現(xiàn)位錯(cuò)攀移及恢復(fù)作用,以亞晶粒旋轉(zhuǎn)重結(jié)晶作用為主。超高溫條件下(>850℃),長(zhǎng)石開始出現(xiàn)顆粒邊界遷移重結(jié)晶。
各類云母的主要顯微構(gòu)造是扭折,其在大小、數(shù)量、方位和形狀方面非常易變,在低溫(300~500℃)時(shí),扭折是大量且狹窄的,與縮短方向成高角度相交;在高溫(600~700℃)時(shí),扭折發(fā)育較少且較寬,與縮短方向成低角度相交;壓力低時(shí)扭折帶寬,壓力大時(shí)扭折帶變窄。在天然變形的云母中,可見兩種特殊的變形現(xiàn)象:擊像和壓像。
角閃石、輝石的變形行為主要表現(xiàn)為細(xì)粒化、扭折、機(jī)械雙晶等變形,其中以細(xì)粒化最為常見。在低溫條件下角閃石易發(fā)生退變質(zhì)作用,在高溫作用下易脫水進(jìn)變?yōu)檩x石。在后期退變質(zhì)過程中,角閃石和輝石常常退變?yōu)楹谠颇负途G泥石。
橄欖石是上地幔分布最為廣泛的主要礦物,其變形行為及蠕變特征在很大的程度上可以代表上地幔的流變學(xué)特征。在700~1000℃時(shí),變形的橄欖石殘晶具有強(qiáng)烈的波狀消光、扭折帶、變形紋和亞晶粒邊界。中高溫條件下(大于1000℃),變形機(jī)制以位錯(cuò)蠕變?yōu)橹鳎布闯霈F(xiàn)了回復(fù)作用,光學(xué)上不再出現(xiàn)變形紋,以亞晶粒構(gòu)造和扭折帶為主,在顆粒邊緣開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)重結(jié)晶作用,形成核幔構(gòu)造[6]。
2 顯微構(gòu)造研究進(jìn)展
2.1 顯微構(gòu)造在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用
目前應(yīng)用顯微構(gòu)造分析來解決實(shí)際地質(zhì)問題已經(jīng)越來越廣泛。對(duì)顯微構(gòu)造的詳細(xì)研究和分析,為進(jìn)一步探討構(gòu)造地質(zhì)學(xué)以及地質(zhì)學(xué)中的各種根本問題提供了依據(jù)。主要包括應(yīng)力分析、應(yīng)變分析及變形溫壓條件分析、變形過程及變形歷史分析[11]。
利用顯微構(gòu)造進(jìn)行的應(yīng)力分析主要包括應(yīng)力方位、運(yùn)動(dòng)方向及應(yīng)力大小估算。推導(dǎo)主應(yīng)力方位的主要方法有顯微裂隙、石英變形頁(yè)理、壓力影、殘斑系、壓溶縫合線、微裂隙填充物等。估算古應(yīng)力值大小的主要方法有位錯(cuò)密度法、亞晶粒法、動(dòng)態(tài)重結(jié)晶新晶粒法、方解石機(jī)械雙晶法、礦物光軸角法等。
利用顯微構(gòu)造與應(yīng)變的關(guān)系,可以分析巖石或礦物變形時(shí)應(yīng)變量的大小、應(yīng)變速率和應(yīng)變的方式等。
溫度和壓力是影響巖石和礦物變形的重要因素。可以根據(jù)礦物特定的變形現(xiàn)象來大致分析其變形時(shí)的溫壓條件,主要方法有石英變形紋法、扭折、變形礦物的動(dòng)力重結(jié)晶、礦物的活動(dòng)滑移系法、組構(gòu)優(yōu)選方位等。
對(duì)一個(gè)地區(qū)的變形,無論是脆性或是韌性,深變質(zhì)或是淺變質(zhì),詳細(xì)的顯微構(gòu)造分析對(duì)正確認(rèn)識(shí)該地區(qū)的變形過程和演化歷史都具有重要的意義。通過對(duì)不同顯微構(gòu)造的分析,可以再現(xiàn)巖石從弱到強(qiáng)的變形過程、巖石面理的形成及變化、纖維礦物的生長(zhǎng)順序和發(fā)育過程,確定主應(yīng)變方向的變化過程等。
顯微構(gòu)造在地質(zhì)學(xué)中的最新應(yīng)用進(jìn)展:
顯微構(gòu)造研究方法與遙感技術(shù)相結(jié)合的構(gòu)造研究有了一定的進(jìn)展。研究證明,區(qū)域構(gòu)造、小型構(gòu)造以及顯微構(gòu)造在一種變形機(jī)制下形成,存在高度相關(guān)的內(nèi)在成因聯(lián)系,因此在運(yùn)動(dòng)學(xué)和幾何學(xué)上具有相似性[12]。因此,區(qū)域構(gòu)造或小型構(gòu)造的研究可以應(yīng)用顯微構(gòu)造的研究方法。
利用顯微構(gòu)造的研究方法,借助遙感技術(shù)可以對(duì)剪切帶進(jìn)行構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)研究,包括剪切帶運(yùn)動(dòng)指向分析、剪切帶位移量估算、剪切帶的應(yīng)變分析等[13]。
遙感技術(shù)與顯微技術(shù)相結(jié)合是一種實(shí)用的新型構(gòu)造研究方法,也是遙感地質(zhì)的發(fā)展方向,隨著顯微構(gòu)造觀測(cè)手段與遙感技術(shù)研究的不斷深入,以及與巖石學(xué)等其他學(xué)科的交叉研究,可能在構(gòu)造作用與成礦作用的關(guān)系、提高礦產(chǎn)預(yù)測(cè)成功率等方面開拓新的研究領(lǐng)域。
2.2 顯微構(gòu)造分析技術(shù)與方法
2.2.1 顯微構(gòu)造基本分析技術(shù)與方法
陰極發(fā)光分析技術(shù)是表述巖石學(xué)特征的一種常規(guī)技術(shù)。礦物具有陰極發(fā)光性主要在于晶體內(nèi)部存在各種缺陷,在缺陷位置上常常有雜質(zhì)元素粒子存在。礦物的發(fā)光性表現(xiàn)在發(fā)光色和發(fā)光強(qiáng)度兩個(gè)方面,由于礦物的發(fā)光性隨著礦物種類及礦物內(nèi)微量元素的含量變化兒不同,所以陰極發(fā)光分析技術(shù)可以用以確定不同的礦物類型和成因。此外,陰極發(fā)光分析技術(shù)在巖石學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)和油氣勘探研究中也有廣泛的應(yīng)用。
陰極發(fā)光技術(shù)在礦物學(xué)和巖石學(xué)研究中因?yàn)槠鋵?duì)礦物化學(xué)成分變化的高靈敏度而有極大的用處,但是陰極發(fā)光技術(shù)的圖像解釋比較復(fù)雜。利用掃描電子顯微鏡(SEM)陰極發(fā)光的光譜成像模式,并結(jié)合同時(shí)獲得的X-射線組合映射,通過允許光譜特征的分離和元素成分的相關(guān)性來擴(kuò)展相關(guān)技術(shù)。運(yùn)用這一技術(shù)并結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析,可以顯著增加陰極發(fā)光技術(shù)的有效性。
20世紀(jì)70年代后,電子顯微鏡分析技術(shù)在地質(zhì)學(xué)以及構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用有了突破性的進(jìn)展,重新認(rèn)識(shí)了眾多構(gòu)造帶內(nèi)變質(zhì)構(gòu)造巖,尤其是糜棱巖的成因。
透射電子顯微鏡(TEM)廣泛應(yīng)用與觀察和確定位錯(cuò)構(gòu)造的特點(diǎn)。觀察位錯(cuò)的基本類型、組合、形態(tài)和分布規(guī)律;闡述礦物顆粒的主要變形機(jī)制、巖石流變學(xué)狀態(tài)與構(gòu)造巖的成因;結(jié)合變形條件闡述礦物蠕變的基本規(guī)律。投射電子顯微鏡的選取電子衍射可以得到準(zhǔn)確的晶格參數(shù)[14]。
掃描電子顯微鏡(SEM)是顯微構(gòu)造分析的有效手段。目前的研究方面有:微區(qū)成分分析;微細(xì)礦物顆粒內(nèi)部成分結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律,顆粒的三維形態(tài)特點(diǎn);SEM陰極發(fā)光技術(shù)分析變形結(jié)構(gòu)的顯微特點(diǎn),用以探討巖石變形的變形過程與微觀機(jī)制。
EBSD即電子背散射衍射。EBSD技術(shù)可以更快速的獲取數(shù)據(jù),為開展巖石顯微構(gòu)造、礦物塑性變形機(jī)制、礦物相鑒定、晶粒尺寸測(cè)量等的研究提供了技術(shù)和數(shù)據(jù)的支撐[15]。并且使顯微構(gòu)造與晶格結(jié)構(gòu)建立了直接的聯(lián)系,為準(zhǔn)確快速地測(cè)定樣品的晶體形態(tài)、晶格方位、晶體顆粒屬性等提供了強(qiáng)有力的手段[16]。
EBSD技術(shù)在顯微構(gòu)造學(xué)的廣泛應(yīng)用,使巖石變形機(jī)制與巖石圈流變學(xué)研究以及巖石顯微構(gòu)造分析和研究得到了飛速的發(fā)展和突破,顯微構(gòu)造與組構(gòu)分析進(jìn)入一個(gè)新的階段。
利用X-射線CT掃描對(duì)地質(zhì)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究目前包括:巖石內(nèi)孔隙的形態(tài)特征及貫通性;未固結(jié)堆積物及軟巖石結(jié)構(gòu)研究;古生物化石形態(tài)結(jié)構(gòu)研究等。此外,可以結(jié)合陰極發(fā)光光譜成像和波長(zhǎng)色散X-射線對(duì)礦物進(jìn)行分析[17]。
2.2.2 顯微構(gòu)造分析技術(shù)與方法最新研究進(jìn)展
① 圖像拼接技術(shù)
圖像拼接技術(shù)(Image Mosaic Technology)已經(jīng)被應(yīng)用于了顯微構(gòu)造圖像的分析處理。該技術(shù)是將兩幅或多幅來自相同場(chǎng)景、具有重疊區(qū)域的小尺寸圖像合并成為一幅大尺寸的高質(zhì)量圖像[18]。
圖像拼接技術(shù)應(yīng)用于顯微構(gòu)造圖像的分析處理,不進(jìn)拓寬了顯微構(gòu)造圖像的視圖范圍,并且準(zhǔn)確解釋了巖石宏觀力學(xué)性質(zhì)[19]。
②數(shù)據(jù)約束建模(DCM)
對(duì)于闡述土壤和巖石等多孔材料的特征,X射線成像是一種非常實(shí)用并且應(yīng)用廣泛的方法,在石油、天然氣的儲(chǔ)集層巖石的孔隙結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸性質(zhì)具有很高的利用價(jià)值,但是其具有分析相對(duì)緩慢和昂貴的缺點(diǎn)。
一種數(shù)據(jù)約束建模(DCM)預(yù)測(cè)油氣儲(chǔ)層砂巖石英和高嶺石顯微構(gòu)造的可行性虛擬實(shí)驗(yàn)已經(jīng)完成,其目的是為了直接解決礦物相和孔隙的特征。Y.S. Yang等使用具有石英和方解石成分的人工標(biāo)準(zhǔn)化巖石樣品,嘗試?yán)脭?shù)據(jù)約束建模(DCM)預(yù)測(cè)顯微構(gòu)造成分的特征[20],并使用具有基于同步加速器X射線CT的實(shí)驗(yàn)設(shè)備來獲取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)約束建模(DCM)方法為常規(guī)方法儀器檢測(cè)異構(gòu)孔隙分辨率過低提供了一種有效的代替手段
此外,很多學(xué)者在顯微構(gòu)造分析方法上進(jìn)行了深入的探索和研究。如建立數(shù)字高程模型來探討顯微構(gòu)造的細(xì)觀力學(xué)參數(shù)對(duì)巖石壓縮和拉伸破壞過程的影響;聚焦離子束(FIB)結(jié)合掃描電子顯微鏡(SEM)和投射電子顯微鏡(TEM)也被證明是在納米尺度下研究顯微構(gòu)造的一種有效手段[21-23]。
劉貴等人對(duì)在高溫高壓條件下石英閃長(zhǎng)巖的顯微構(gòu)造進(jìn)行了分析研究,認(rèn)識(shí)到在低溫條件下(650℃),巖石處于脆性塑性轉(zhuǎn)化域,石英和黑云母以位錯(cuò)滑移為主,而長(zhǎng)石以脆性變形為主。在850~900℃時(shí),巖石以位錯(cuò)蠕變?yōu)橹鳌T诟邷貤l件下(950~1000℃)位錯(cuò)攀移和動(dòng)態(tài)重結(jié)晶作用則占主導(dǎo)地位。同時(shí)還發(fā)現(xiàn),隨機(jī)分布的斜長(zhǎng)石不會(huì)對(duì)巖石強(qiáng)度造成明顯影響,但是斜長(zhǎng)石的長(zhǎng)軸方向與最大主應(yīng)力方向呈大角度相交時(shí)( 近 90°),巖石強(qiáng)度會(huì)有顯著的強(qiáng)化,這表明巖石組構(gòu)與主應(yīng)力方向呈垂直方向或大角度相交時(shí),巖石變形和拆離斷層的不易形成[24]。
3 結(jié)語(yǔ)與展望
與相關(guān)學(xué)科理論與技術(shù)上的結(jié)合促使了近年來顯微構(gòu)造研究的迅猛發(fā)展,顯微構(gòu)造學(xué)已經(jīng)成為構(gòu)造地質(zhì)學(xué)乃至地質(zhì)學(xué)研究的重要內(nèi)容,顯微構(gòu)造分析解決實(shí)際地質(zhì)問題的應(yīng)用也更加廣泛。隨著顯微構(gòu)造分析技術(shù)和方法的不斷更新與豐富以及與其他學(xué)科的交叉和融合,顯微構(gòu)造研究在地質(zhì)學(xué)研究中的基礎(chǔ)作用與應(yīng)用將更加深入和廣泛。
在某些方面的研究中,如石英的變形機(jī)制及其轉(zhuǎn)變,以及角閃石的天然變形研究和數(shù)據(jù)資料還存在很多尚未解決的問題,需要更加完善的手段和技術(shù)來解決其中的困難,這也將是顯微構(gòu)造研究中需要重點(diǎn)解決的問題。
【參考文獻(xiàn)】
[1]胡玲.變形顯微構(gòu)造識(shí)別手冊(cè)[M].北京:地質(zhì)出版社,2009.
[2]胡玲.顯微構(gòu)造地質(zhì)學(xué)概論[M].北京:地質(zhì)出版社,1998.
[3]鄭伯讓.構(gòu)造巖巖組學(xué)[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1989.
[4]Gleason, GC. A natural example of crystal-plastic deformation enhancing the incorporation of water into quartz[J]. TECTONOPHYSICS, 2008,446(1-4):16-30.
[5]王好均.顯微構(gòu)造及構(gòu)造巖的研究與應(yīng)用[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002,3(3):33-35.
[6]Demouchy, Sylvie. Deformation of olivine in torsion under hydrous conditions[J]. PHYSICS OF THE EARTH AND PLANETARY INTERIORS, 2012,202 :56-70.
[7]張進(jìn)江, 鄭亞東. 假玄武玻璃及其形成過程和機(jī)制綜述[J].地質(zhì)科技情報(bào),1995(4):22-28.
[8]劉建民, 董樹文.假玄武玻璃的研究進(jìn)展與現(xiàn)狀[J].地質(zhì)論評(píng),2001(1):64-69.
[9]孫巖, 朱文斌.論糜棱巖研究[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2001(4):369-378.
[10]劉正宏, 徐仲元.構(gòu)造片麻巖含義及其成因機(jī)制[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2011(5):1314-1321.
[11]楊忠堂.變形礦物的顯微構(gòu)造及其研究方法[J].西北地質(zhì),1985(6):28-42.
[12]劉穎,劉剛.顯微構(gòu)造研究方法在韌性剪切帶遙感分析中的應(yīng)用[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2010(3):597-602.
[13]王林峰,劉剛.自相似性在遙感構(gòu)造研究中的應(yīng)用[J].國(guó)土資源遙感,2012(2):1-6.
[14]Mugnaioli, E. Accurate and precise lattice parameters by selected-area electron diffraction in the transmission electron microscope[J]. AMERICAN MINERALOGIST, 2009, 94(5-6):793-800.
[15]劉俊來, 曹淑云.巖石電子背散射衍射(EBSD)組構(gòu)分析及應(yīng)用[J].地質(zhì)通報(bào),2008(10):1638-1645.
[16]Mork, MBE. Compaction microstructures in quartz grains and quartz cement in deeply buried reservoir sandstones using combined petrography and EBSD analysis[J]. JOURNAL OF STRUCTURAL GEOLOGY , 2007, 29(11):1843-1854.
[17]Edwards, PR. Combined cathodoluminescence hyperspectral imaging and wavelength dispersive X-ray analysis of minerals[J]. AMERICAN MINERALOGIST , 2007, 92(2-3):235-242.
[18]Wei Wang, Xiao-yuan He. Analysis of soil microstructure parameters based on image mosaic technology[C]// Information and Computing (ICIC), 2010 Third International Conference on (Volume:1 ) ,4-6 June 2010,286~289.
[19]張松.圖像拼接技術(shù)研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2008.
[20]Y.S. Yang,K.Y. Liu.A data-constrained modelling approach to sandstone microstructure characterisation[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering,2013,105:76~83.
[21]Richard Wirth. Focused Ion Beam (FIB) combined with SEM and TEM: Advanced analytical tools for studies of chemical composition, microstructure and crystal structure in geomaterials on a nanometre scale[J]. Chemical Geology,2009,261(3-4):217~219.
[22]Lee, Martin R. Characterization of mineral surfaces using FIB and TEM: A case study of naturally weathered alkali feldspars[J]. AMERICAN MINERALOGIST, 2007, 92(8-9):1383~1394.
關(guān)鍵詞: 海洋地質(zhì)學(xué)教學(xué)改革實(shí)踐
海洋地質(zhì)學(xué)屬于海洋科學(xué)與地質(zhì)學(xué)的邊緣學(xué)科,也是我院海洋科學(xué)專業(yè)大二本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,是該專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可缺少的重要組成部分。課程具有體系龐大、內(nèi)容繁多、理論性與實(shí)踐性并重的特點(diǎn),其前修的專業(yè)課程較少,海洋地質(zhì)學(xué)課程既承擔(dān)著專業(yè)起步教育,又要為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)和科研打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的任務(wù),在整個(gè)專業(yè)課程體系中發(fā)揮著承前啟后的重要作用。因此,為提高課程教學(xué)質(zhì)量,必須調(diào)整在新形勢(shì)下海洋地質(zhì)學(xué)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)方案,對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段與方法、考核辦法、實(shí)踐教學(xué)等方面進(jìn)行改革,努力實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)習(xí)習(xí)慣、增強(qiáng)能力訓(xùn)練、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)的課程教學(xué)目標(biāo)。
一、對(duì)海洋地質(zhì)課程內(nèi)容的改革與實(shí)踐
海洋地質(zhì)是一門古老而又年輕的課程。海洋地質(zhì)學(xué)成為一門成熟的獨(dú)立學(xué)科至今僅半個(gè)世紀(jì),但已衍生出多個(gè)日益成熟的分支學(xué)科,最早出現(xiàn)的海洋沉積學(xué),以研究現(xiàn)代海洋沉積物的特征、時(shí)空分布、形成和演變機(jī)制為內(nèi)容;經(jīng)典的海洋地貌學(xué),以研究海底形態(tài)、空間分布及其成因?yàn)閮?nèi)容,以及最海底構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、海洋地球物理學(xué)、海洋地層學(xué)、海底礦產(chǎn)地質(zhì)學(xué)、海洋災(zāi)害地質(zhì)學(xué)和海洋工程地質(zhì)學(xué)等[1]。作為深海鉆探計(jì)劃和大洋鉆探計(jì)劃的產(chǎn)物,古海洋學(xué)迅速臻于成熟,以追索海洋發(fā)展變化史、海陸變遷、反演海洋成因和古環(huán)境的演化為內(nèi)容,是當(dāng)今全球變化研究的重要角色[1]。
基于這樣的課程特點(diǎn),授課老師在講解時(shí)既要介紹海洋地質(zhì)的發(fā)展歷程.又要關(guān)注海洋科學(xué)最新的研究成果。這就要求我們必須具有靈活的教學(xué)思想,在明確教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)實(shí)用教學(xué),整合課程內(nèi)容。本課程教學(xué)目標(biāo)主要有三個(gè)方面:一是通過本課程的學(xué)習(xí)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)海洋技術(shù)專業(yè)的定位認(rèn)識(shí)。海洋技術(shù)專業(yè)是我院國(guó)家級(jí)特色專業(yè),但該專業(yè)剛設(shè)置不久,課程設(shè)置與建設(shè)還有待完善,課程體系的邏輯關(guān)系還有待理順,因此學(xué)生往往對(duì)自己所學(xué)專業(yè)認(rèn)識(shí)不夠。海洋地質(zhì)課程的開設(shè)能夠使學(xué)生從低年級(jí)的迷茫中走出來,對(duì)自己的應(yīng)該掌握什么樣的專業(yè)知識(shí)、走上社會(huì)后自己的發(fā)展定位有較清晰的認(rèn)識(shí)。二是為學(xué)生建立一個(gè)系統(tǒng)的海洋科學(xué)的知識(shí)體系。本課程的教學(xué)內(nèi)容主要涉及海洋地質(zhì)的內(nèi)容、方法和理論,以及野外工作的組織和實(shí)施,既介紹地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論和概念,又講授海洋科學(xué)的內(nèi)容、理論,以及最新的海洋地質(zhì)學(xué)科的前沿知識(shí)。這樣就使學(xué)生從不了解海洋地質(zhì)學(xué)到了解較多,再到掌握系統(tǒng)知識(shí)。三是培養(yǎng)學(xué)生積極進(jìn)取、追求真理的精神。對(duì)于海洋地質(zhì),除去教授方法之外,我們還要提倡追求真理的精神。只有對(duì)海洋之謎抱有孜孜不倦的探求之心,對(duì)海洋開發(fā)事業(yè)充滿熱愛,才能使海洋科學(xué)蓬勃發(fā)展、一往直前。
我院是培養(yǎng)海洋科學(xué)應(yīng)用型人才的工科院校,我們講授海洋地質(zhì)時(shí)要做到知識(shí)重點(diǎn)突出、內(nèi)容由淺入深、豐富易懂。以海洋地質(zhì)的內(nèi)容和方法為主線,以培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)操作能力為宗旨,加強(qiáng)實(shí)用性教學(xué)。一方面使授課內(nèi)容井然有序,突出教學(xué)的實(shí)用性、系統(tǒng)性,另一方面適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度,對(duì)有些章節(jié)進(jìn)行增刪,將講課、作業(yè)、實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合。培養(yǎng)具有較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)操作能力和創(chuàng)新能力人才。
二、對(duì)海洋地質(zhì)課程教學(xué)方法的改革與實(shí)踐
(一)采用多媒體輔助教學(xué)方式
多媒體教學(xué)是一種現(xiàn)代化的教學(xué)手段,進(jìn)行多媒體教學(xué),可使教學(xué)過程感性化、形象化[2],[3],不僅可以增大信息量,而且可以產(chǎn)生圖文并茂的效果。這對(duì)于海洋地質(zhì)學(xué)的教學(xué)尤為適用。教師在制作課件時(shí),把搜集到的關(guān)于海洋形態(tài)、海洋現(xiàn)象、海洋地質(zhì)地貌、海洋調(diào)查、海洋生物、衛(wèi)星海洋遙感及自然地理、地質(zhì)學(xué)的圖片,結(jié)合課程的相關(guān)內(nèi)容,通過多媒體手段展示給學(xué)生,使學(xué)生對(duì)海洋的認(rèn)識(shí)由模糊轉(zhuǎn)變?yōu)榍逦沙WR(shí)性了解轉(zhuǎn)變?yōu)閺膶I(yè)角度提出問題、思考問題和解決問題,不僅能使課堂生動(dòng)活潑,而且能使學(xué)生在輕松的氣氛中吸取知識(shí)。例如講解大洋鉆探中沉積物柱狀樣的采集,僅靠授課老師口頭描述是講解不清楚的,因?yàn)閷W(xué)生沒有接觸過采集儀器,也沒有親身參與過,對(duì)于如何使用鉆孔設(shè)備采集沉積物柱狀樣更是無從理解。通過Flash課件,學(xué)生不僅認(rèn)識(shí)了儀器,而且對(duì)使用方法及注意事項(xiàng)也有了深刻的印象,并且認(rèn)識(shí)到沉積物柱狀樣在全球變化研究中的重要作用,達(dá)到了很好的教學(xué)效果。除此以外,我們?cè)谡n堂上還進(jìn)行簡(jiǎn)單儀器的演示教學(xué),例如抓斗式采泥器使用的講述。
(二)播放錄像資料,開展相關(guān)知識(shí)講座。
在課程的教學(xué)過程中,我們利用集中時(shí)間來播放有關(guān)影像,在講授到重要章節(jié)時(shí)會(huì)安排一些有關(guān)海洋科學(xué)的錄像資料。如在講授完前言后,我們播放了有關(guān)大洋鉆探的發(fā)展歷史的影像資料,此前的教學(xué)內(nèi)容學(xué)生比較容易掌握和記憶,并激發(fā)了他們對(duì)本課程的探求興趣,而影像的播放更是起到了提高效率的作用。影像的內(nèi)容應(yīng)豐富,例如泰坦尼克號(hào)探秘、深海探測(cè)、大洋鉆探等。通過觀看影像,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大提高,感到課程的知識(shí)內(nèi)容和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用緊密相關(guān)。除了在課堂的教學(xué)外,我們還組織學(xué)生成立海洋科技活動(dòng)小組,由專家老師不定期做一些講座,向?qū)W生講授海洋調(diào)查方面的知識(shí)并回答他們的提問,展開討論,等等。南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院海洋研究所、廈門大學(xué)等科研院所的專家們?yōu)槲覀冏隽宋锢砗Q蟆⒑Q蟮刭|(zhì)、海洋古生物專業(yè)的調(diào)查研究等講座,講座內(nèi)容豐富,又通俗易懂,以學(xué)生喜聞樂見的形式展現(xiàn),向?qū)W生提供了更多的課外學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
(三)合理選用教學(xué)方法,實(shí)施拓展教學(xué)。
海洋地質(zhì)學(xué)課程體系繁多,不同的教學(xué)內(nèi)容,其授課方法有所不同。教學(xué)過程中,將此龐大內(nèi)容體系組織成為三大主題,即海洋地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)結(jié)果,海洋沉積動(dòng)力及其地貌演變,以及海洋地球化學(xué)過程與其相關(guān)資源。同一主題知識(shí)具有許多共同特征,學(xué)習(xí)、理解和掌握都較有規(guī)律。授課時(shí)主要講授知識(shí)結(jié)構(gòu),然后選擇其中一個(gè)內(nèi)容作為典型,結(jié)合幻燈、圖片、模型、標(biāo)本進(jìn)行詳細(xì)分析講解,而其他知識(shí)僅進(jìn)行對(duì)比講解,指出其共性和異性。這樣不僅增加了單位課時(shí)的知識(shí)容量,而且使學(xué)生掌握了知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系。具體講授內(nèi)容量,可視課時(shí)數(shù)量、學(xué)生接受能力等靈活調(diào)整,既可精深、引申和拓展,又可提綱挈領(lǐng)地講授,而不影響整體知識(shí)結(jié)構(gòu)[4]。
(四)課堂教學(xué)與實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合。
實(shí)踐教學(xué)既可鞏固課堂知識(shí),加深對(duì)海洋地質(zhì)學(xué)的認(rèn)識(shí),又可調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與能力,是進(jìn)行創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)不可替代的環(huán)節(jié)。基礎(chǔ)教學(xué)是海洋地質(zhì)學(xué)課程的主要任務(wù),根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)進(jìn)度分別開展課內(nèi)實(shí)踐教學(xué),其進(jìn)度與課程理論教學(xué)同步進(jìn)行。例如參觀海洋地質(zhì)標(biāo)本、化石標(biāo)本、海洋生物標(biāo)本,在海洋科學(xué)導(dǎo)論課程的教學(xué)過程當(dāng)中,參觀標(biāo)本實(shí)驗(yàn)室已成為教學(xué)中不可或缺的一環(huán)。地質(zhì)標(biāo)本和化石標(biāo)本向?qū)W生展示了地層的演化和變遷,生物標(biāo)本給學(xué)生展示了多姿多彩的海洋生物世界。通過實(shí)物標(biāo)本的視覺和觸覺效果,學(xué)生對(duì)海洋這一知之甚少的領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚的興趣。通過采集和積累大量礦物、巖石、古生物等標(biāo)本,加強(qiáng)室內(nèi)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。實(shí)習(xí)內(nèi)容主要有通過觀察,認(rèn)識(shí)常見造巖礦物的形態(tài)、條紋、光學(xué)、力學(xué)等特征;學(xué)習(xí)根據(jù)造巖礦物的形態(tài)和物理特性,用肉眼鑒定常見造巖礦物的技能和描述礦物的方法;觀察火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖等標(biāo)本,分析其典型結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征;了解三大類巖石間的形成環(huán)境及其轉(zhuǎn)化關(guān)系;參觀地質(zhì)模型、圖片陳列展,了解巖石的形成環(huán)境及其轉(zhuǎn)化關(guān)系。為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果,除采用布置課前預(yù)習(xí)、課前提問等方式,我們?cè)趯W(xué)生觀察描述過程中加大巡視和輔導(dǎo)力度,從學(xué)生報(bào)告進(jìn)展、姿勢(shì)、表情等方面發(fā)現(xiàn)其存在的問題,及時(shí)給予指導(dǎo)和糾正,有效保證了實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量。
(五)更新教學(xué)內(nèi)容,注重基礎(chǔ)與前沿結(jié)合
隨著科技的發(fā)展,新研究成果不斷涌現(xiàn),海洋地質(zhì)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與時(shí)俱進(jìn),將基礎(chǔ)知識(shí)與新發(fā)展的學(xué)科知識(shí)及實(shí)踐應(yīng)用成果有機(jī)融合。目前的研究重點(diǎn)和趨勢(shì)集中于三方面:(1)海洋的起源、發(fā)育和演化。主要包括板塊構(gòu)造理論、古氣候與古海洋學(xué)研究和大洋發(fā)展史等。(2)海洋資源研究。研究油氣資源、深海底礦產(chǎn)資源和近海礦產(chǎn)資源等海底自然資源的成因、分布特征和開發(fā)。(3)全球變化與海洋環(huán)境的研究。研究海洋對(duì)氣候的影響和制約,通過對(duì)海表和深部變化及與陸地相互關(guān)系的研究,了解全球氣候變化的歷史和聯(lián)系,以及極地地區(qū)的海陸變化對(duì)整個(gè)全球變化的影響,并提出相應(yīng)的措施[5]。上述內(nèi)容在教學(xué)中應(yīng)給予一定的重視和體現(xiàn)。教學(xué)內(nèi)容需與學(xué)科發(fā)展同步,將最新科技成果引入教學(xué)中。此種教學(xué)內(nèi)容改革一方面注重課程基礎(chǔ)知識(shí),強(qiáng)調(diào)學(xué)生基礎(chǔ)訓(xùn)練和地質(zhì)功底的培養(yǎng),另一方面及時(shí)將最新科研成果和教改教研成果引入教學(xué),使學(xué)生在本科學(xué)習(xí)階段就了解學(xué)科發(fā)展動(dòng)向和學(xué)科研究的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。
三、結(jié)語(yǔ)
海洋地質(zhì)學(xué)是一門系統(tǒng)性專業(yè)性很強(qiáng)的課程,各章節(jié)相互關(guān)聯(lián),其教學(xué)內(nèi)容、體系、方法及手段等方面的調(diào)整和改革,需要隨教改的深入不斷地進(jìn)行更新完善,例如:進(jìn)一步明確教學(xué)目標(biāo),在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段上有所創(chuàng)新;根據(jù)學(xué)生的知識(shí)背景,了解學(xué)生掌握知識(shí)的程度、廣度和深度,使教學(xué)內(nèi)容符合學(xué)生的要求;教學(xué)的內(nèi)容除了基礎(chǔ)知識(shí)外,還應(yīng)該和實(shí)踐活動(dòng)相聯(lián)系。通過多種教學(xué)手段,把大量的信息深入淺出、簡(jiǎn)單明了和直觀生動(dòng)地傳授給學(xué)生,以學(xué)生為主體,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,等等,這樣才能始終保持可持續(xù)高水平的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]呂炳全.海洋地質(zhì)學(xué)概論[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2008.
[2]楊惠元.試論課堂教學(xué)研究[J].語(yǔ)言教學(xué)與研究,2004,(3).
[3]董春來,焦明連,周立,湯均博,蔣廷臣.“大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的實(shí)踐[J].測(cè)繪工程,2006,(6).
[4]王永紅.“海岸動(dòng)力地貌”課程中的互動(dòng)式教學(xué)和人文教育[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2010,(1).
關(guān)鍵詞 石油類高校 地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ) 教學(xué)改革
“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”是當(dāng)前石油類高校地球物理勘探類和油氣田開發(fā)類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,主要介紹地質(zhì)學(xué)的基本原理和基本技能,為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課及今后從事工作打下良好的地質(zhì)基礎(chǔ)。近年來隨著學(xué)科自身的發(fā)展、招生規(guī)模的擴(kuò)大,“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)中遇到了一系列問題。本文將結(jié)合中國(guó)石油大學(xué)(華東)勘查技術(shù)與工程和石油工程專業(yè)“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn),探討在新形勢(shì)下促進(jìn)石油類高校“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的思路和方法。
1 石油類高校“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程概況
石油類高校勘查技術(shù)與工程和石油工程和海洋與船舶工程專業(yè),屬石油物探和開發(fā)類專業(yè),都屬地球科學(xué)范疇,都需要具備基本的地質(zhì)學(xué)知識(shí),因此都將“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”作為一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。
由于僅開設(shè)這一門地質(zhì)類課程,“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程課時(shí)安排相對(duì)較多,如勘查技術(shù)與工程專業(yè)“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí)(包括22學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課)。本課程為實(shí)踐性較強(qiáng)的一門課程,設(shè)有實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),包括實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和野外地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)。
2 地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)存在的一些問題
(1)師資不足。石油類高校中除石油物探和開發(fā)類專業(yè)“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”,還有一門面向地質(zhì)類專業(yè)開設(shè)的類似課程“地球科學(xué)概論”,兩門課程都是相應(yīng)專業(yè)的基礎(chǔ)課。在中國(guó)石油大學(xué)(華東),兩門課程主要由中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院地質(zhì)系普通地質(zhì)學(xué)教學(xué)組9名教師承擔(dān),每年面向全校10個(gè)專業(yè),46個(gè)班,約1400名學(xué)生開課,教學(xué)任務(wù)繁重,師資配備明顯不足。
(2)教材建設(shè)滯后。當(dāng)前,僅中國(guó)石油大學(xué)(北京)和西南石油大學(xué)采用了5年內(nèi)的新版教材,其它石油類高校采用的教材普遍較老,如中國(guó)石油大學(xué)(華東)采用教材是1995年由石玉章主編的《地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》。教材知識(shí)老化,無法體現(xiàn)當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的成果和趨勢(shì),勢(shì)必會(huì)影響到教學(xué)的效果。
(3)課堂教學(xué)形式單一,內(nèi)容老化。由于教材普遍老化,當(dāng)前石油類高校“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)內(nèi)容體系也有待更新。比如,“地槽-地臺(tái)學(xué)說”已被“板塊構(gòu)造學(xué)說”取代作為經(jīng)典的大地構(gòu)造理論,但當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容還未進(jìn)行更新。教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置還存在系統(tǒng)性不強(qiáng)的問題,比如在第一章“地球概述”中,講了礦物和巖石的概念,并進(jìn)行了概述,而在第三章“礦物 巖漿巖與變質(zhì)巖”中,這些內(nèi)容又重復(fù)講述。
在教學(xué)方法上,課堂教學(xué)由于學(xué)生多,師資有限,當(dāng)前的教學(xué)形式基本上還是“填鴨式”教學(xué)(李劍平,2008),課堂教學(xué)是教師的一言堂,互動(dòng)式教學(xué)內(nèi)容不多,學(xué)生參與較少,被動(dòng)地接受知識(shí)。
(4)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容過于強(qiáng)調(diào)石油特色。實(shí)踐教學(xué)是本課程重要組成部分,也是本課程的特色。地質(zhì)學(xué)是覆蓋面很廣的一門學(xué)科,包括巖石、地層、構(gòu)造、化石、河流、湖泊和海洋地貌及其地質(zhì)作用,水庫(kù)選址,地質(zhì)災(zāi)害等方方面面。但當(dāng)前,石油類高校地質(zhì)實(shí)習(xí)集中于地層和構(gòu)造方面,過于強(qiáng)調(diào)石油特色,專業(yè)性太強(qiáng),覆蓋面不足,不利于學(xué)生綜合能力和技能的培養(yǎng)。
3 問題思考與解決途徑
前文從師資、教材建設(shè)、課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)4個(gè)方面分析了“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)方面存在的一些問題,近兩屆全國(guó)大學(xué)生地質(zhì)技能競(jìng)賽中,石油類高校學(xué)生總體表現(xiàn)欠佳,這凸顯了“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的必要性和迫切性。
教材建設(shè)應(yīng)與課堂教學(xué)緊密結(jié)合,互相促進(jìn)。知識(shí)體系構(gòu)建應(yīng)具有系統(tǒng)性,比如巖石是地質(zhì)作用的產(chǎn)物,應(yīng)當(dāng)將地質(zhì)作用及其產(chǎn)物作為整體進(jìn)行講述,可以將“巖漿作用與巖漿巖”、“變質(zhì)作用與變質(zhì)巖”、“外動(dòng)力地質(zhì)作用與沉積巖”作為3個(gè)專題進(jìn)行介紹。在課堂教學(xué)形式方面,應(yīng)當(dāng)調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂的積極性,地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容多,可將一些容易理解的知識(shí)點(diǎn)作為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容,比如關(guān)于地球的基本常識(shí)、地震、火山作用、風(fēng)和冰川的地質(zhì)作用等內(nèi)容,學(xué)生通過自學(xué)還是很容易掌握的,節(jié)省出來的課時(shí)可以組織課堂討論或演講比賽,讓學(xué)生主動(dòng)地參與課堂學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)效果。
地質(zhì)學(xué)現(xiàn)象其實(shí)與我們的日常生活密切相關(guān),在校園里面到處可見到各類巖石的石材,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把平時(shí)所學(xué)的地質(zhì)學(xué)知識(shí)應(yīng)用的身邊地質(zhì)現(xiàn)象的觀察上面,形成開放性、設(shè)計(jì)性的實(shí)踐教學(xué)模式(張琴等,2011),最大程度地提高教學(xué)效果。
在地質(zhì)學(xué)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)方面,應(yīng)當(dāng)對(duì)當(dāng)前實(shí)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行改革,增加實(shí)習(xí)點(diǎn)及實(shí)習(xí)內(nèi)容的覆蓋面,在教學(xué)方法上應(yīng)當(dāng)引入探究式和互動(dòng)式教學(xué)模式(王冠民等,2008)。野外是地質(zhì)學(xué)天然的實(shí)驗(yàn)室,只有讓學(xué)生充分參與到野外實(shí)習(xí),才能讓他們深切體會(huì)到學(xué)習(xí)地質(zhì)學(xué)的樂趣,培養(yǎng)他們對(duì)地質(zhì)學(xué)的興趣。尤其是在當(dāng)前就業(yè)形勢(shì)嚴(yán)峻的情況下,對(duì)學(xué)生實(shí)行寬口徑教育,培養(yǎng)他們多方面的知識(shí)和技能,拓寬就業(yè)門路顯得尤為重要。
地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)是非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,這門課程的改革僅依靠教學(xué)組的努力是不夠的,需要學(xué)校、學(xué)院、系、教學(xué)組、教師、學(xué)生的共同參與。在學(xué)校、院系層面可以考慮增加普通地質(zhì)學(xué)教學(xué)組的師資隊(duì)伍,讓更多教師參與到地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)的課堂教學(xué)當(dāng)中,減小上課班級(jí)規(guī)模,鼓勵(lì)教師主動(dòng)參與教學(xué)改革。在教學(xué)組層面上,應(yīng)該更多地組織教學(xué)研討,深入探討教學(xué)方法的改革。在教師層面上,教師應(yīng)該自覺地關(guān)注學(xué)科領(lǐng)域的最新發(fā)展,及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,采取一定的激勵(lì)措施吸引學(xué)生主動(dòng)參與到課堂教學(xué)過程,最大程度地提高教學(xué)效果。在學(xué)生層面上,學(xué)生也應(yīng)當(dāng)從被動(dòng)的知識(shí)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂的主動(dòng)參與者,學(xué)生主動(dòng)參與課堂,主動(dòng)去學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)地質(zhì)學(xué)的思想、知識(shí)、方法和技能。
參考文獻(xiàn)
[1] 李劍萍.大學(xué)教學(xué)論[M].濟(jì)南:山東大學(xué)出版社,2008:70-110.
關(guān)鍵詞:地質(zhì)思維;構(gòu)造地質(zhì)學(xué);時(shí)空觀;實(shí)踐教學(xué)
【中圖分類號(hào)】G642
一、引言
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是研究地殼或巖石圈地質(zhì)構(gòu)造的一門地質(zhì)學(xué)科,在地球演化、礦產(chǎn)資源勘探、災(zāi)害防治領(lǐng)域有顯著作用。我國(guó)地質(zhì)類院校幾乎都開設(shè)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科,如今構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)在不斷豐富,授課內(nèi)容卻因課時(shí)限制而被壓縮[1],教學(xué)內(nèi)容主要集中在中小尺度構(gòu)造和區(qū)域尺度的讀圖和作圖。
地質(zhì)構(gòu)造空間尺度變化大,時(shí)間跨度長(zhǎng),形成過程不可逆,許多構(gòu)造現(xiàn)象不能在實(shí)驗(yàn)室重現(xiàn)[2],由此導(dǎo)致構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容較為抽象,要求學(xué)生具有很強(qiáng)的思辨能力和空間想象能力,給教師授課和學(xué)生學(xué)習(xí)帶來一定的困難。筆者近年一直承擔(dān)著本科生《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》的教學(xué)任務(wù),針對(duì)以上問題對(duì)教學(xué)效果談?wù)勼w會(huì),拋磚引玉引發(fā)大家思考。
二、影響地質(zhì)思維培養(yǎng)的因素
1. 應(yīng)試教育體制難以啟動(dòng)地質(zhì)思維
應(yīng)試教育體制對(duì)地質(zhì)思維教學(xué)不夠重視。教師就是在課堂講課本,復(fù)習(xí)畫課本,考試考課本。學(xué)生就是在課堂記筆記,課下看筆記,考試背筆記。學(xué)生的創(chuàng)造性思維和求異思維被約束,地質(zhì)思維的培養(yǎng)被忽視。同時(shí)由于經(jīng)費(fèi)和課時(shí)的原因,野外實(shí)習(xí)時(shí)間被壓縮,實(shí)習(xí)路線被減少,導(dǎo)致學(xué)生的野外工作經(jīng)驗(yàn)欠缺,實(shí)際操作能力不足。
2. 地質(zhì)思維感性材料不足
地質(zhì)思維感性材料包括各種實(shí)物標(biāo)本、模型、模擬實(shí)驗(yàn)、多媒體演示、圖片以及教師的課堂語(yǔ)言、所舉實(shí)例。一些教師缺少教學(xué)經(jīng)驗(yàn),在課堂只能"照本宣科"和"書云亦云",語(yǔ)言枯燥,內(nèi)容空洞。國(guó)家統(tǒng)編的教材也缺少動(dòng)畫和幻燈片等材料,地質(zhì)參考書也只有文字和插圖,教學(xué)材料建設(shè)不足。教師應(yīng)把"破萬卷書"和"行萬里路"結(jié)合起來,生動(dòng)的語(yǔ)言和具體的模型會(huì)將抽象的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)變成有趣的教學(xué)。
三、地質(zhì)思維的重要性
地質(zhì)思維是人們對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)體特征的高度抽象和總結(jié)。研究對(duì)象既有微觀尺度的巖石礦物成分的觀察,又有宏觀尺度的地質(zhì)構(gòu)造的描述;既有在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的地質(zhì)作用,如火山、地震等;又有在上百萬年才發(fā)生的地質(zhì)作用,如成礦作用、成巖作用、海陸漂移等。正確的地質(zhì)思維是我們推導(dǎo)地球演化規(guī)律的有利工具。
四、建立地質(zhì)思維的時(shí)空觀 加強(qiáng)培養(yǎng)地質(zhì)思維
1. 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象為巖石圈,演化時(shí)間非常漫長(zhǎng)。
在地球46億年的發(fā)展歷史中,火山地震、海陸漂移、造山運(yùn)動(dòng)、生物演化、資源成礦等地質(zhì)事件既有分秒之間發(fā)生的,也有經(jīng)歷數(shù)千萬年才發(fā)生的。地殼中的巖石、地層就是記錄此過程的信息載體,所蘊(yùn)含的時(shí)間往往以百萬計(jì)。出野外時(shí),一個(gè)地質(zhì)剖面的行走需要幾小時(shí),在地質(zhì)歷史上就穿越了上億年的時(shí)間[3]。
2. 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究對(duì)象的空間范圍廣闊。
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究對(duì)象空間廣闊,空間差異大。如地層的厚度就極不均勻,巨厚沉降中心的沉積厚度可達(dá)萬米,而地盾卻無沉積地層覆蓋,直接出露結(jié)晶質(zhì)基底。在差異如此大的空間范圍內(nèi),即使有相同的地質(zhì)作用,因物質(zhì)基礎(chǔ)和外界環(huán)境的差異,其存留的地質(zhì)信息也會(huì)大不相同[4]。比如在同一壓實(shí)作用下,泥巖和砂巖因礦物成分、結(jié)構(gòu)組分的不同會(huì)造成壓實(shí)程度和成巖標(biāo)志明顯不同。同樣,相同的地質(zhì)現(xiàn)象可能是不同地質(zhì)作用的結(jié)果。如都是砂巖相沉積,可能來自濱岸沉積環(huán)境,也可能是三角洲沉積環(huán)境,還可能來自河流環(huán)境,只有綜合各種地質(zhì)信息,互相論證,才能準(zhǔn)確判斷得出正確結(jié)論。學(xué)習(xí)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)時(shí)要培養(yǎng)由于廣闊的空間和外界條件的差異造成的地質(zhì)現(xiàn)象的多解性,形成正確的思維習(xí)慣。
3. 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)具有多因素、多過程互相影響制約的復(fù)雜性。
在野外觀察褶皺時(shí),就要分析巖石的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力環(huán)境對(duì)褶皺形態(tài)的影響,還要結(jié)合油氣藏的儲(chǔ)存條件對(duì)成藏的影響,以及多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加對(duì)先期構(gòu)造的影響。在實(shí)際的野外觀測(cè)中這種多因素多期次疊加造成的構(gòu)造分析極多,需要強(qiáng)化地質(zhì)思維的培養(yǎng)[5]。
4. 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的應(yīng)用
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的教學(xué)離不開閱讀和分析地質(zhì)圖,學(xué)生在學(xué)習(xí)平面圖時(shí)常常建立不了空間概念和立體模型。教師在教學(xué)中應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),按照立體模型--立體圖形--地質(zhì)圖分析的步驟,使學(xué)生對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的解讀有一個(gè)整體把握,實(shí)現(xiàn)從立體到平面、從形象到抽象的過渡。
比如,在講解"V"字形法則時(shí),可以用一個(gè)裝有水的水杯為道具模擬等高面和地形,并以手掌為巖層面,進(jìn)行通俗講解。又如,在根據(jù)不整合地區(qū)地質(zhì)圖閱讀地質(zhì)演化問題時(shí),可以將不同地層按新老分別看成小孩、成人和老人,讓學(xué)生便于理解構(gòu)造序列。在講解褶皺要素時(shí),拐點(diǎn)的概念較為抽象,教師可在講臺(tái)上按照 S 形走路,告訴學(xué)生順、逆時(shí)針轉(zhuǎn)換點(diǎn)即拐點(diǎn),學(xué)生就會(huì)恍然大悟。
五、結(jié)語(yǔ)
構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究對(duì)象的特殊性要求教師和學(xué)生具備獨(dú)特的地質(zhì)思維和空間想象能力。在教學(xué)過程中,加強(qiáng)地質(zhì)思維和構(gòu)建立體模型能力的培養(yǎng),對(duì)提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高專業(yè)知識(shí)的掌握極為重要,也為地質(zhì)類相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1] 程先富. 地理科學(xué)專業(yè)地質(zhì)學(xué)教學(xué)方法初探[J]. 安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005, 28(2):238-242.
[2] 宋春青,張振春. 地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.
[3] 肖淑榮. 基礎(chǔ)地質(zhì)實(shí)習(xí)之我見[J]. 中國(guó)地質(zhì)教育,2007,(3):100-103.
1.全國(guó)地質(zhì)技能競(jìng)賽情況導(dǎo)向分析及意義
1.1全國(guó)地質(zhì)技能競(jìng)賽情況分析。
從三屆競(jìng)賽情況看,每屆比賽內(nèi)容變化不大,但對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的要求逐屆提高。競(jìng)賽一般分為地質(zhì)技能綜合應(yīng)用、野外地質(zhì)技能、地質(zhì)標(biāo)本鑒定和地質(zhì)知識(shí)競(jìng)賽四個(gè)單元,第一單元為地質(zhì)技能綜合應(yīng)用,考查選手熟練應(yīng)用基礎(chǔ)地質(zhì)知識(shí)和地質(zhì)基本技能,綜合分析和解決問題的能力。此部分要求參賽隊(duì)在規(guī)定時(shí)間里根據(jù)已知的野外地質(zhì)現(xiàn)象觀察和描述記錄,把一張給定的標(biāo)準(zhǔn)1:5萬地質(zhì)圖(其中1/3-1/4的地質(zhì)內(nèi)容已刪去),恢復(fù)圖幅的原貌,并編寫完整的地質(zhì)報(bào)告。此單元不僅考查學(xué)生的計(jì)算機(jī)制圖能力,更考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)地質(zhì)的掌握和應(yīng)用技能,內(nèi)容涵蓋了沉積巖石學(xué)、巖漿巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、古生物學(xué)、沉積巖巖相學(xué)、礦床學(xué)、環(huán)境地質(zhì)與災(zāi)害地質(zhì)學(xué)等多門學(xué)科、課程的知識(shí)點(diǎn),是對(duì)地學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合考查;第二單元為野外地質(zhì)技能競(jìng)賽,要求參賽隊(duì)完成一條1:1000的巖性及構(gòu)造信手剖面圖并完成相應(yīng)分層、重要地質(zhì)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)的文字描述和記錄,并對(duì)剖面進(jìn)行小結(jié)。此單元是考查參賽隊(duì)野外地質(zhì)觀察、儀器使用、現(xiàn)象描述與記錄、分析總結(jié)及編寫報(bào)告能力,是對(duì)學(xué)生地質(zhì)綜合應(yīng)用能力的考查;第三單元為地質(zhì)標(biāo)本鑒定,考查參賽隊(duì)礦物、巖石、礦石和古生物標(biāo)本及光片、薄片的鑒定能力及相關(guān)儀器的操作能力。要求參賽隊(duì)成員等準(zhǔn)確鑒定巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖、古生物化石及多金屬礦石手標(biāo)本和薄片,給出詳細(xì)而完整的鑒定報(bào)告;第四單元為地學(xué)知識(shí)競(jìng)賽,考查參賽隊(duì)掌握地質(zhì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的情況,以及靈活、迅速分析問題和解決問題的能力。從競(jìng)賽題型和內(nèi)容可以看出,地質(zhì)技能競(jìng)賽是對(duì)地學(xué)類本科生基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的綜合檢查,是對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的評(píng)判,也是對(duì)地學(xué)教育發(fā)展方向的指引,無疑會(huì)對(duì)學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)和教師的知識(shí)傳授都將起到巨大的推動(dòng)作用。
1.2全國(guó)技能競(jìng)賽的導(dǎo)向分析。
地質(zhì)學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,實(shí)踐教學(xué)是地質(zhì)人才培養(yǎng)不可缺少的重要環(huán)節(jié),也是深化教學(xué)改革,全面落實(shí)素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)。從三屆競(jìng)賽內(nèi)容和形式設(shè)置來看,我國(guó)地學(xué)教育越來越重視學(xué)生綜合素質(zhì)及實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng),強(qiáng)調(diào)地學(xué)實(shí)踐教學(xué)中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決實(shí)際問題的能力,通過實(shí)踐教學(xué)過程,達(dá)到自己動(dòng)手,會(huì)使用先進(jìn)的野外技術(shù)裝備發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力訓(xùn)練和創(chuàng)新思維培養(yǎng)的目的[1][2]。比賽過程中,無論是地質(zhì)填圖、標(biāo)本鑒定還是野外剖面測(cè)量都強(qiáng)調(diào)對(duì)具體地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)問題的分析、解釋和解決的研究思路。通過開展技能競(jìng)賽,可以加快實(shí)踐教學(xué)改革,提高實(shí)踐教學(xué)的整體水平;增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;提高教學(xué)質(zhì)量,為培養(yǎng)社會(huì)需要的高素質(zhì)地學(xué)人才奠定良好的基礎(chǔ)。
1.3全國(guó)大學(xué)生地質(zhì)技能競(jìng)賽的意義。
開展全國(guó)大學(xué)生地質(zhì)技能競(jìng)賽的意義主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:①有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)到地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)的重要性,地質(zhì)學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,但對(duì)于很多在校學(xué)生而言,很大程度依然是一個(gè)抽象的概念,多數(shù)學(xué)生把學(xué)習(xí)定位于理論學(xué)習(xí)之上,普遍存在對(duì)實(shí)踐教學(xué)不感興趣的現(xiàn)象,通過競(jìng)賽宣傳、選拔、訓(xùn)練和開展的過程,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)踐能力在專業(yè)中的重要性,重視實(shí)踐過程中個(gè)人能力的培養(yǎng),進(jìn)而提高地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。②有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高,大學(xué)生地質(zhì)技能競(jìng)賽是理論與實(shí)踐的綜合考評(píng),理論素質(zhì)的提高和實(shí)踐能力的提高是相輔相成的,漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化過程形成的復(fù)雜地質(zhì)問題是需要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和卓越的實(shí)踐能力才能解決的,通過訓(xùn)練,學(xué)生的邏輯思維能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和運(yùn)用基本理論和基本技能解決實(shí)際問題的能力才能得到鍛煉,才能從被動(dòng)地接受知識(shí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)應(yīng)用知識(shí),綜合素質(zhì)最終得到很大提高。③有利于教學(xué)方法和教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變,在地學(xué)教學(xué)過程中,怎樣將一些抽象的教學(xué)內(nèi)容,通過圖、文、聲及動(dòng)畫等形式直觀傳授給學(xué)生,是地學(xué)教學(xué)手段改革追求的目標(biāo);如何將教師主導(dǎo)型的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主導(dǎo)型的啟發(fā)式、聯(lián)想式教學(xué),是地學(xué)教學(xué)方法改革追求的目標(biāo)。通過競(jìng)賽活動(dòng),有利于加快建立新型教學(xué)方法,提高教師教學(xué)水平,提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)。
2.我校地質(zhì)學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀
我校地質(zhì)學(xué)專業(yè)課程主要涉及資源勘查工程、地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、勘查地球物理等專業(yè),不同專業(yè)由于培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)方向的差異,地質(zhì)學(xué)相關(guān)課程設(shè)置有較大的差別。以地質(zhì)學(xué)專業(yè)為例,該專業(yè)設(shè)計(jì)的地質(zhì)學(xué)相關(guān)課程有《地球科學(xué)概論》、《結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》、《晶體光學(xué)與光性礦物學(xué)》、《巖漿巖巖石學(xué)》、《變質(zhì)巖巖石學(xué)》、《沉積巖巖石學(xué)》、《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》、《古生物學(xué)》、《地史學(xué)》、《遙感地質(zhì)學(xué)》、《礦床學(xué)》、《找礦勘探地質(zhì)學(xué)》及與油氣資源勘查相關(guān)的《油氣田地下地質(zhì)學(xué)》等課程。僅從課程設(shè)置來看,與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、北京大學(xué)等地學(xué)專業(yè)的課程相當(dāng)。但課程學(xué)時(shí)數(shù)差別很大,如上述12門地質(zhì)學(xué)專業(yè)課程我校地質(zhì)專業(yè)的理論總學(xué)時(shí)為350學(xué)時(shí),而在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)的理論總學(xué)時(shí)為560學(xué)時(shí)[3]。此外,實(shí)驗(yàn)教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)所占的比例遠(yuǎn)低于它們(我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)比例約2 ∶1-3 ∶1,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)平均比例約為1 ∶1-1 ∶1.5)。因此,無論是在理論教學(xué)還是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中,相對(duì)于211工程大學(xué),我們都存在較大的差距。這些差距反映在比賽過程中表現(xiàn)為學(xué)生的地學(xué)思維較為刻板,動(dòng)手能力差,綜合對(duì)比、研究、聯(lián)想、創(chuàng)新能力不足。針對(duì)這些現(xiàn)狀和差距,實(shí)施地學(xué)教學(xué)改革勢(shì)在必行。
3.教學(xué)改革措施
3.1加快人才培養(yǎng)模式建設(shè),建立適合不同專業(yè)方向的人才培養(yǎng)計(jì)劃和體系。
目前地球科學(xué)學(xué)院有資源勘查工程、地質(zhì)學(xué)和地理信息系統(tǒng)三個(gè)專業(yè),但面向油氣資源勘查的資源勘查工程專業(yè)和面向固體礦產(chǎn)勘查的地質(zhì)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)模式、課程體系、實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃等區(qū)別不大,使我們培養(yǎng)的學(xué)生特色不夠鮮明,能力不夠突出。例如,地質(zhì)學(xué)專業(yè)一門必修專業(yè)課程《礦床學(xué)》,資源勘查工程專業(yè)也修,只不過課程性質(zhì)變?yōu)檫x修課,而兩者的課程總學(xué)時(shí)數(shù)是相同的,甚至選修課的理論學(xué)時(shí)還多必修課2個(gè)理論學(xué)時(shí);此外,普通班、基地班、卓越班、石油之光班等專業(yè)班級(jí)名目繁多,但教學(xué)計(jì)劃、培養(yǎng)模式并無實(shí)質(zhì)性區(qū)別。這些都反映出人才培養(yǎng)模式定位模糊,配套體系不完善,自然無法培養(yǎng)出具有高素質(zhì)的專業(yè)人才。創(chuàng)新人才是個(gè)性化的人才,只有個(gè)性化的人才才有可能成為創(chuàng)新人才[4][5]。對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)不應(yīng)采用單一模式,而應(yīng)是個(gè)性化的、多模式的。
3.2提高教學(xué)水平,促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容改革。
現(xiàn)有的教學(xué)計(jì)劃和管理仍沿用的是上世紀(jì)八九十年代的套路,新時(shí)期,新技術(shù)新方法不斷推陳出新,不斷為地學(xué)研究所應(yīng)用,但由于新教材編寫的滯后,地學(xué)課程建設(shè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他學(xué)科,教學(xué)內(nèi)容沒有太大突破,嚴(yán)重影響地學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量。教學(xué)改革應(yīng)突出專業(yè)特點(diǎn),增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦及應(yīng)變能力,最大限度地開發(fā)學(xué)生的潛力,以針對(duì)性、實(shí)用性和操作性為出發(fā)點(diǎn),以新技術(shù)、新方法為特色,加強(qiáng)傳統(tǒng)地質(zhì)理論與新技術(shù)方法的融合,有效促進(jìn)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容改革。
3.3改變已有教學(xué)模式,積極推進(jìn)地學(xué)教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。
地學(xué)教育不但要求培養(yǎng)的學(xué)生具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),還應(yīng)具有較強(qiáng)的實(shí)踐和靈活應(yīng)用的能力。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),先進(jìn)的教學(xué)方法和手段是基本保證。課堂教學(xué)應(yīng)建立以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的觀念,調(diào)動(dòng)學(xué)生自主勤奮學(xué)習(xí)的積極性,采用啟發(fā)式、討論式、引導(dǎo)式的教學(xué)方法,將培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的能力和培養(yǎng)創(chuàng)新思維放在首位。通過教學(xué)模式轉(zhuǎn)變,使學(xué)生由過去提不出問題、想不出答案變成提出問題并能找到解決問題的方法;在實(shí)踐教學(xué)中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決實(shí)際問題的能力,不能為了應(yīng)付學(xué)校檢查,而把學(xué)生的實(shí)踐課變成教師的實(shí)踐課。實(shí)踐過程只是老師在野外講解,學(xué)生在野外記錄,完全忽略學(xué)生的主觀能動(dòng)性,更談不上學(xué)生綜合分析問題能力的培養(yǎng)。使實(shí)踐教學(xué)完成從單一性到綜合性的轉(zhuǎn)變;完成從認(rèn)識(shí)性、繼承性到研究性、創(chuàng)新型的轉(zhuǎn)變。只有這樣,才能真正提高人才教育質(zhì)量。