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地质学系人材培养基地野外教学要求

 

一、总则

地质科学是研究现今地球状态、反演地球历史过程、探究未来发展变化的科学,它以实践性强和探索性强为突出特点,应该说,实践是地质科学认识的源泉、创新的先导。野外地质教学是地质系学生课堂教学无可替代的重要必修课程,它的意义在于:①野外教学是对自然天成的野外各种客观地质观象的实际观察、分析、研究的过程,远比书本知识丰富多采。该过程开拓了视野、活跃了思想,既是课堂理性化、抽象化教学内容的直接实践过程,也是野外地质方法的学习训练过程;②野外教学打破了课堂教学分门别类、自成体系、单课独进的教学过程和课程体系,使不同课程内容自然交融互相关联,为学生提供了客观了解不同地质作用造成的复杂地质观象自然配置组合的状态,也为了解自然状态的和谐统一性、作用过程的相关性、差异性提供了最为直观的“天然实验室”;③野外教学过程中,综合地质现象的观察和不同认识、不同学术观点的讨论,是由此及彼、由表及里进行多学科交叉综合思维、培养正确的地球科学思维观、独立思考和创造性思维的过程;④野外教学过程也是将科学研究引入教学的过程,面对自然状态千姿百态的区域地质现象,必竟有无穷无尽的新意和思考,必将激发学生提出与书本不同、与教师不同,甚至与权威不同的新思想、新见解。可见,建立科学合理的野外教学体系不仅使现地球科学这一大学科自身课程间的交叉综合的有效途径,而且是实现基地人才培养目标的必经之路。

由于地球科学研究对象物质组成的复杂性、形成时间的长期性和分布空间的宠大性决定了它是一门实验性的经验科学。地球经历了46亿的沧桑巨变,客观认识地球,依据残缺不全的历史痕迹恢复几十亿年海陆变迁的地史过程,需要有丰富的实践积累,需要理性思维、科学的综合和想象力,才能超越感性经验而实现理性的升华。建立科学、完善的野外教学体系,就是要遵循人类认识事物的自然规律,按照基地教学体系科学合理地按排野外教学活动。

 

1.一年级野外认识教学实习 

选择秦皇岛地区作为实习基地,一方面让学生对地球科学有一个初步感性认识,并熟知野外各种地质现象,基本掌握认识、记录、描述地质现象的方法,学会使用地形图、地质图以及罗盘仪等地质工具;另一方面直接观察、了解海洋及海洋地质作用。

 

2.二年级野外基本能力和工作方法教学实习 

以汉中梁山为实习基地,该基地是扬子地层区的典型代表之一,发育震旦系和古生界的巨厚海相沉积地层系统,具有地层出露全、构造简单、古生物丰富的特点,该实习基地是对二年级学生实施野外地质技能的全面训练,使其掌握野外剖面实测编制、野外地质填图、资料整理、绘制图件和编写地质报告的方法与技能和野外地质工作的一般程序,从而奠定良好的野外工作基础。

 

3.三年级区域地质多学科交叉综合教学和思维方法训练实习 

本次实习是在三年级学生主要专业基础课程已经学习,并有了一、二年级野外工作基本训练之后,选择鄂尔多斯盆地和秦岭造山带作为实习基地,实施以跨单元区域地质调研和多学科交叉综合分析研究探讨区域地质特征及其形成演化过程为目的的综合教学训练。该基地跨越鄂尔多斯盆地、渭河地堑和秦岭造山带不同大地构造单元,不仅有各具特色的沉积建造、岩浆建造和变质建造,而且发育有不同几何学特征、不同深度层次、不同动力学特征的构造变形以及类型多样、成因不同的矿产资源,还有举世闻名的黄土高原和完整的黄土剖面,同时兼具跨地域的人文、地理、生态环境。为盆-山结合、多学科综合教学实习提供了必备条件。实习基地的不同大地构造单元是我系长期科学研究的重点地区。既涉及基础地质研究,又涉及能源、资源开发和环境保护研究。不仅能胜任单科的理论、方法的野外教学,又能完成不同学科的交叉综合实践,因此具有带动大地构造学、构造地质学、岩石学、沉积学、地层学、古生物学、矿床学、地球化学、地球物理学以及石油地质和环境地质学等多学科交叉联合教学的条件。能提高学生的基本能力、素质及综合思维与创新意识。三年级的野外教学,通过区域地质观察和形成演化的综合分析,完成了课堂单科独进课程的全面交叉融合,对学生综合素质进行了训练。

 

二、教材

针对不同年级、不同实习阶段的教学要求,建立科学的由浅入深,相互配合、多种方式的野外实习指导教材是实现野外教学目标的关键。一年级秦皇岛的野外认知教学,已正式出版的实习指导书,以浅显易懂的地质介绍,为学生提供了打开地质学之门的钥匙。二年级的《梁山地质》教学指导书和配套的《沧海桑田话梁山》录象教材,不仅以典型海相沉积地层系统和丰富多采的古生物化石及简单清晰的构造面貌的全面介绍,为学生深入了解地质学提供了范例,而且教学指导书中野外工作方法的详细说明,又为学生提供了野外基本方法训练的指导,而《沧海桑田话梁山》录相片,又从视、听角度全面揭示梁山的地质发展历史,并介绍了汉中地区丰富的人文历史。

三年级的“鄂尔多斯盆地-秦岭造山带”区域地质综合教学实习,因其跨越不同地质构造单元,涉及了大时空的区域地质结构、构造的复杂性和形成演化的多期性,认知难度大,因此建立录相教材、教学指导书和多媒体教材配套的教学“套餐”,为学生顺利完成实习任务,提供了必要条件。录相教材《秦岭造山带及相邻地块的地质特征和形成演化》充分发挥视听效果,全面介绍实习地不同构造单元的地质关系、地质特征和地质演化,使学生对实习地从整体上有了一个全面的了解。多媒体教材采集了野外观察路线和解剖区段典型而丰富的各种地质现象以及前人已取得的地质成果,构成本区区域地质的“信息库”,以便充分发挥多媒体反复可视的特点,让学生在室内情况下,反复重现野外地质现象、反复思考、反复认识,加深对野外现象代表地质意义的理解;同时也为学生提供了不同单元地质特征横向对比的基础。使学生充分利用信息库,开发信息资源。根据本次教学具多学科交叉的特点,教学指导书《鄂尔多斯盆地与秦岭造山带地质特征比较其形成演化》专门编写了区域地质研究思维方法论的内容,为学生科学思维提高了理论指导、以便达到启迪创新性的目的,该教材以构造为主线,综合沉积学、岩石学、地球化学、同位素地质学、地球物理学对区域地质特征和构造演化进行了多学科交叉的综合分析的和探讨。

 

三、教学方法

教学实践是能否达到野外教学预定目标的关键环节,在选择既有多学科教学和科研丰富实践经验,又具有责任心的教师队伍基础上,在教学实践过程中按年级针对不同阶段的教学要求,重视了以下几个方面的问题:

 

1.野外教学 

①学生实习设计  不同年级野外实习之前,需做野外实习设计,针对实习内容和实习要求,收集资料,阅读教材,在初步了解区域地质的基础上,编写实习设计。②在二、三年级尤其是三年级的野外教学过程中,根据实习基地区域露头特点、地层连续性、岩石类型和组合的相关性,构造组合和层次的差异性,野外教学采取了以主干剖面地质观察研究为主,辅助剖面和典型区段地质解析为辅的点一线一面配合的区域地质调研。主干剖面保证了对不同大地构造单元地表地质特点及其时、空相关性的全面的、宏观的理解和认识;辅助剖面一方面补充因露头限制的缺憾,另一方面则弥补了由地质作用的特殊性造成的地质现象的差异。典型区段的地质解剖是依据对沉积作用、岩浆作用和构造变形作用等深入研究的需要,选择露头好、现象好的典型区段,进行以不同学科理论的方法实践为主要目的观察和研究,以达到野外方法的提高,并提供进行科学研究工作的初步训练。三年级野外教学中已选择的区段包括陆相、海相沉积,陆相、海相重力流沉积,沉积岩区构造、变质岩及其构造、稳定地块区构造和造山带构造,侵入岩结构构造等。③教学方法是实现教学目标,提高教学质量的重要因素。野外教学过程坚持自始自终贯穿以学生为主体,以培养能力、激发学生主动性和独立思考、创造性思维为目的启发式教学。无论在剖面地质观察和典型区段地质解析过程中,均采用四段式教学,既每到一观察点或区段,教师首先依据本区段地质特点及相邻区的相互关系向学生提出一系列相关问题,包括就事论事由表及里的直观问题和跨单元由此及彼的抽象问题提供思考;其次由学生带着问题自己观察、分析、思考,在观察过程中或与同学、或与教师相互讨论;然后教师提问(学生也可向教师提问),自由发言(也可指定发言)、讨论,尤其鼓励自由讨论并引导讨论;最后由教师或指定学生作总结发言。由于野外地质观象的复杂性和由现今观察到的现象来解释其形成过程的多解性,因此引导讨论,鼓励提倡讨论是我们在野外教学中特别重视的方法,以此激发学生的观察研究问题的热情和兴趣,激发独立思考、创造性的思维。针对这一点我们刻意选择了观察点具体问题的讨论和区域性复杂问题的综合讨论,并提供了已有的不同学术观点。在提供不同观点,引导讨论过程中,我们并不看重学生所得结论,而重视学生在争论过程中有据、有理进行科学的思考和分析,并鼓励学生提出有创见的新认识。④为保证教学质量,规定每天野外工作有小结,不同构造单元野外教学结束有总结。总结内容包括:弄清观察剖面或解剖区段所在区域背景及地质特征,分析时空的相关性与差异性;清理、核对野外记录、剖面图、素描图、统计数据、样品等;对比不同构造单元或不同观察点的地质特征;小结或总结收获或存在问题。通过总结,加深印象,并为下步实习打好基础。

 

2.室内总结 

室内总结是培养学生对野外工作的全面整理、归纳和多学科交叉的综合分析能力的过程,也是对区域地质时空演变动态的思考分析,理性的升华和能力的培养过程,最后以完成地质报告为终结。但不同年级有不同要求,对三年级学生来说,室内总结除全面整理、归纳野外观察、研究资料外,收集区域地球物理、地球化学等资料,以弥补野外工作之不足,并增强对区域地质结构的宏观认识,加深对主要构造边界和特殊地质体基本特征的认识。为训练学生归纳、总结、升华的基本能力,并提供初步科研能力的训练,除编写区域地质研究综合总结报告外,同时要求每人写一篇专题论文,专题论文的选题不作限定,按学生野外观察中对问题的思考自己确定。因此,该计划在野外教学之前学生就已了解,并在实习过程中注意选题,并重视收集野外素材。