地球化學(xué)課程在高校地質(zhì)工程專業(yè)中的教學(xué)探討

吳榮新

(安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院,安徽淮南 232001)

1 前言

地球化學(xué)是地學(xué)和化學(xué)的邊緣學(xué)科。它是研究地球的化學(xué)組成、化學(xué)作用及化學(xué)演化的學(xué)科,著重研究化學(xué)元素和其同位素在地球演化過程中的分布、遷移的規(guī)律,并運用這些規(guī)律來解決有關(guān)的理論和實際問題。隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,更多的新設(shè)備、新技術(shù)被應(yīng)用到地球化學(xué)領(lǐng)域,使得地球化學(xué)研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,分支學(xué)科不斷涌現(xiàn)和建立。主微量元素分析、同位素分析與示蹤技術(shù)、同位素定年技術(shù)等地球化學(xué)手段廣泛應(yīng)用于地礦、能源、礦山、工程勘察、環(huán)境等領(lǐng)域,地球化學(xué)勘探和地球物理勘探一樣,已成為解決實際地質(zhì)問題的重要手段,為地球科學(xué)的一大支柱。

隨著高等教育改革的不斷深化,工科地質(zhì)類專業(yè)的專業(yè)設(shè)置和教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容也隨之發(fā)生了很大的變化。教育部頒發(fā)的大學(xué)本科引導(dǎo)性專業(yè)目錄中,將原來的多個工科類地質(zhì)專業(yè) (方向)合并成了一個大的專業(yè)“地質(zhì)工程”。我國開設(shè)地質(zhì)工程的高校較多,包括南京大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)在內(nèi)。高校育人的模式目前已由精英模式轉(zhuǎn)到大眾模式,專業(yè)設(shè)置及課程開設(shè)均要考慮社會對于所需人才的需求情況,而不斷進(jìn)行調(diào)整。專業(yè)開設(shè)課程常存在較大變動:一方面,部分專業(yè)課程正在不斷增減;另一方面,專業(yè)課程授課時間也在進(jìn)行大幅度壓縮。在這種高校教育不斷發(fā)展和調(diào)整的大環(huán)境下,地球化學(xué)課程開設(shè)計劃也常常處于調(diào)整之中。本文將結(jié)合我校地質(zhì)工程專業(yè)教學(xué)與畢業(yè)生分配實際,對高校地質(zhì)工程專業(yè)中“地球化學(xué)”課程在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與安排、教學(xué)方法等方面進(jìn)行探討。

2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與安排

2.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

安徽理工大學(xué)原屬煤炭部屬院校,地質(zhì)類專業(yè)原來設(shè)置有煤田地質(zhì)與勘探專業(yè)和水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè),主要為煤炭行業(yè)培養(yǎng)工程技術(shù)人才。1997年起,由于學(xué)校隸屬關(guān)系的轉(zhuǎn)變,由部屬院校劃轉(zhuǎn)為地方教育部門管理,地質(zhì)類專業(yè)整合為地質(zhì)工程。地質(zhì)工程的培養(yǎng)方向,也由原來單一的側(cè)重于煤田與礦井地質(zhì),逐步調(diào)整到兼顧資源勘探、工程地質(zhì)、地球物理勘探和地質(zhì)災(zāi)害防治等方向,為地方的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展提供技術(shù)人才保障[1]。因此,我校地質(zhì)工程專業(yè)的特色在于礦井地質(zhì),長期以來,培養(yǎng)的地質(zhì)工程畢業(yè)生大多在煤炭行業(yè);近年來,由于學(xué)校體制的轉(zhuǎn)變,地質(zhì)工程畢業(yè)生走向煤炭系統(tǒng)的仍占較高比例,在地礦、勘探、工程勘察、石油、交通及水電水利等部門工作的畢業(yè)生也占有相當(dāng)比例。

地球化學(xué)是地球科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科,為地質(zhì)信息獲取的重要手段,作為地質(zhì)工作者,需要了解地球化學(xué)基本原理及基本測試分析手段,懂得如何利用已有的地球化學(xué)資料結(jié)果去分析地質(zhì)問題,了解還需要獲取哪些地球化學(xué)資料來達(dá)到地質(zhì)工作需要。

結(jié)合安徽理工大學(xué)的傳統(tǒng)優(yōu)勢、學(xué)生的就業(yè)去向,地質(zhì)工程專業(yè)地球化學(xué)課程設(shè)計的原則為:以普及地球化學(xué)基礎(chǔ)知識為教學(xué)主要內(nèi)容及重點,對較深的地球化學(xué)相關(guān)理論以了解為主,強調(diào)地球化學(xué)知識在相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用方法及作用。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計為:了解元素在地殼、地球中的分布規(guī)律、元素共生組合規(guī)律、元素遷移富集的物理化學(xué)條件;重點掌握微量元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)的基本理論和基本方法;掌握地球化學(xué)勘查基本原理,了解有機(jī)地球化學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)的基本內(nèi)容與工作方法。

2.2 課程開設(shè)安排

由于本課程是采用地球化學(xué)手段來解決地質(zhì)問題,因此,學(xué)生必須掌握地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)課程之后才能開設(shè)該課程,在教學(xué)時間的安排上,通常安排在本科三年級第二學(xué)期或四年級第一學(xué)期,課程在普通地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、礦物學(xué)、晶體光學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等課程之后。

由于地質(zhì)工程專業(yè)對地球化學(xué)知識要求的深度較低,宜選用普及版地球化學(xué)教材,如:《地球化學(xué)基礎(chǔ)》、《應(yīng)用地球化學(xué)》等[2～3],都是很受歡迎的教材。對于地球化學(xué)實驗及實習(xí)內(nèi)容,如:微量元素定量模型、同位素樣品制備及分析技術(shù)等,主要為地球化學(xué)專業(yè)學(xué)生必修內(nèi)容;對于地質(zhì)工程來說,這部分內(nèi)容涉及地球化學(xué)理論較深,所需實驗條件難以實現(xiàn),考慮本課程主要以普及地球化學(xué)基礎(chǔ)為主要目的,該部分可以舍去。這樣本課程的授課時間適宜于安排 40學(xué)時左右。在課堂教學(xué)內(nèi)容安排上,應(yīng)強調(diào)基礎(chǔ)的知識點,同時重點引導(dǎo)學(xué)生如何在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用相關(guān)的地球化學(xué)知識,解決相關(guān)地質(zhì)問題。

3 教學(xué)方法探討

3.1 采用多媒體教學(xué)

地球化學(xué)知識點較多,對于地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生,由于課時量相對較小,不可能要求他們建立完整的地球化學(xué)知識體系。在教學(xué)中盡可能避開抽象知識和煩瑣復(fù)雜的公式推導(dǎo)過程,強調(diào)抽象知識和公式的最終結(jié)果,有效選擇一些模式圖或圖片進(jìn)行展示;對大量的地球化學(xué)基礎(chǔ)知識,采用圖表對比的方法。多媒體教學(xué)符合現(xiàn)代大學(xué)教學(xué)的趨勢,將大量的教學(xué)內(nèi)容以影像的方式進(jìn)行表達(dá),可以由淺入深講解,避免采用大量的黑板板書,造成課堂氣氛沉悶。這樣,授課的內(nèi)容可以相當(dāng)豐富形象,有利于同學(xué)對知識點的理解和把握,既可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,又能夠達(dá)到良好的授課效果。

3.2 互動教學(xué)

在課堂教學(xué)上,盡量活躍授課氣氛,力求語言生動形象,避免學(xué)生被動學(xué)習(xí),課堂氣氛死氣沉沉。針對多數(shù)學(xué)生對實際應(yīng)用知識感興趣的特點,列舉生產(chǎn)中運用地球化學(xué)知識解決地質(zhì)問題的實例,做到理論聯(lián)系實際,達(dá)到學(xué)以致用,從而不斷增強學(xué)習(xí)的自覺性。在實例分析過程中,采用啟發(fā)式教學(xué),先設(shè)置一些問題,促使學(xué)生思考猜想,積極引導(dǎo)學(xué)生參與討論,踴躍回答所提問題,之后再解答在實際生產(chǎn)中是如何應(yīng)用地球化學(xué)知識來處理問題。通過教學(xué)互動,實現(xiàn)師生互動,從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量[4]。

3.3 地質(zhì)問題實例分析

地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)習(xí)地球化學(xué)知識,要求對地球化學(xué)基礎(chǔ)知識或研究細(xì)節(jié)內(nèi)容作一般了解,重點是懂得如何利用地球化學(xué)知識解決實際地質(zhì)問題、特別是理解各種微量元素及其同位素組成等在地質(zhì)作用中的演化過程,并掌握地球化學(xué)知識在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用原理。在課堂教學(xué)中,按地質(zhì)問題的提出,主微量元素含量及同位素組成演化規(guī)律,地球化學(xué)數(shù)據(jù)測試及分析,進(jìn)行地質(zhì)解釋過程、討論和結(jié)論。結(jié)合實際地質(zhì)問題實例,分析地球化學(xué)方法在解決實際問題時的有效性,提出其中存在的問題及可以改進(jìn)的方法。通過實例,盡可能培養(yǎng)學(xué)生在解決實際問題時較合理地選擇合適的地球化學(xué)方法,進(jìn)行必要的地球化學(xué)測試分析,如主微量元素分析、同位素分析等,獲取有效的地球化學(xué)數(shù)據(jù)資料,結(jié)合其他地質(zhì)資料綜合分析,以順利地解決實際地質(zhì)問題。

4 幾點認(rèn)識

(1)地球化學(xué)是地球科學(xué)的重要支柱,地球化學(xué)手段為解決地質(zhì)問題的重要手段,為地質(zhì)工程專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。

(2)對地球化學(xué)課程合理地在地質(zhì)工程專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容及開設(shè)安排進(jìn)行了闡述。

(3)對地質(zhì)工程專業(yè)的地球化學(xué)教學(xué)實踐進(jìn)行了探討,強調(diào)宜采用多媒體教學(xué),注重教學(xué)互動,并引導(dǎo)在解決實際地質(zhì)問題中如何利用地球化學(xué)知識。

[1]劉文中,陳萍,嚴(yán)家平,姚多喜,吳基文.地質(zhì)工程專業(yè)的教育改革與實踐[J].中國地質(zhì)教育,2008,(4):61-65.

[2]郝立波,戚長謀.地球化學(xué)原理 [ M].北京:地質(zhì)出版社,2004.

[3]戴塔根,龔鈴蘭,張起鉆.應(yīng)用地球化學(xué) [ M].長沙:中南大學(xué)出版社,2005.

[4]段云卿.互動式教學(xué)法在“應(yīng)用地震學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國地質(zhì)教育,2007,(4):105-108.