《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》實驗教學(xué)問題研究

史江濤

山西工程技術(shù)學(xué)院地質(zhì)與環(huán)境工程系，山西 陽泉 045000

山西工程技術(shù)學(xué)院勘查技術(shù)與工程專業(yè)2016年升本成功，開設(shè)有《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》課程，32學(xué)時加8學(xué)時室內(nèi)實驗；2017年進行了人才培養(yǎng)方案的修訂，將《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》列入了人才培養(yǎng)方案當(dāng)中，在32學(xué)時加8學(xué)時室內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上增加了一周野外實習(xí)，因此實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要是通過野外實習(xí)1周和室內(nèi)實驗來實現(xiàn)的，但《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》野外實習(xí)受實習(xí)經(jīng)費、實習(xí)路線、地質(zhì)條件的影響比較大，需要室內(nèi)教學(xué)實驗的相互補充，才能完整地掌握相關(guān)知識。

《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗教學(xué)所涉及的問題較繁雜，比如室內(nèi)實驗的項目、實驗指導(dǎo)書、實驗大綱、教案、目的、內(nèi)容、原理、技術(shù)、方法、步驟、操作要求、實驗組織、實驗報告的書寫、實驗成績的評定、實驗學(xué)生平時的考核等，本文主要針對《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗的性質(zhì)、一般方法和主要技術(shù)進行探討和研究。

1 《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗的基本屬性

《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》是一門實踐性較強的專業(yè)課，是勘查技術(shù)與工程、地質(zhì)工程等專業(yè)的主干課程。該課程以地球表面及其相關(guān)淺表地層系統(tǒng)為研究對象，重點研究第四紀(jì)以來在內(nèi)外動力作用及生物作用的影響下，它的形成、改造與演化的一門綜合學(xué)科。在此課程之前應(yīng)開設(shè)普通地質(zhì)學(xué)，之后為土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、地球物理勘探、水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等課程的開設(shè)鋪墊一個基礎(chǔ)，在整個專業(yè)體系中扮演著承上啟下的重要作用。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅要掌握第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)的基本概念、基本理論、基本知識和基本技能，還要掌握野外和室內(nèi)相關(guān)實驗的基本原理、操作步驟和基本功訓(xùn)練。室內(nèi)實驗作為野外實習(xí)的輔助手段之一，重點培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，讓學(xué)生的理論知識和實踐相結(jié)合，加深對所學(xué)知識的理解，以達(dá)到較好的教學(xué)效果，并為野外獨立開展實驗相關(guān)技術(shù)打好基礎(chǔ)。

就本質(zhì)而言，《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗具有模擬性質(zhì)，是一種模擬實驗，僅要求學(xué)生掌握實驗的原理、方法、步驟，并獲得對真實環(huán)境中實驗分析的基本技能?？偠灾?，這一模擬屬性對《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗有較大的影響。

2 《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗的一般方法

由于野外環(huán)境的綜合性、復(fù)雜性，《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗的項目和內(nèi)容涉及第四紀(jì)地質(zhì)與地貌的各種要素及其綜合體，與之相對應(yīng)的實驗方法和手段也多種多樣，有采樣、分析、觀察、測量等；《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗從科學(xué)角度出發(fā)，提出以下幾種實驗方法：①操作法：學(xué)生室內(nèi)實驗常用的一種方法。例如黃土的觀察與識別，其操作過程只能自己獨立完成，其他實驗人員不可以替代。黃土的采樣、分層、礦物組成、植物標(biāo)本的觀察等均屬于操作法，此種方法受實驗儀器的限制比較小，實驗人員都可以操作。②互助法：當(dāng)實驗儀器有限或室內(nèi)實驗分組進行時可用此法。在一個組內(nèi)，組員可以分工來做，相互幫助，共同完成實驗。例如黃土樣品制備實驗，安排一部分同學(xué)完成過篩操作，一部分同學(xué)完成裝瓶操作，這樣做，可以充分運用有限的土篩設(shè)備，又能節(jié)省實驗時間，通過合作能夠高效地完成實驗。③單項法：當(dāng)某個實驗單項目可以在一段時間內(nèi)集中完成時可以采用單項法；例如土壤有機質(zhì)含量測定的實驗時間不長，同時，一次實驗過程比較緊密，不會出現(xiàn)較長時間的等待，連貫性較好，用此法比較合適。再比如土壤溶液中Na、K元素含量的測定，土壤中可溶性鹽分總量的測試實驗[1]。④演示法：當(dāng)實驗儀器較少或是唯一時只能由實驗指導(dǎo)教師示范演練，同學(xué)們觀摩的一種實驗方法。如承壓水演示儀的操作，演示儀只有兩個，演示過程比較長，不可能讓所有同學(xué)都參與其中，只能示范性演示和觀摩，但是部分同學(xué)可以配合實驗教師拿量杯接水，計算損失量，看承壓水頭壓力，計算自流泉的流量等。⑤縮時法：《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗具有模擬性質(zhì)，要求學(xué)生掌握實驗的基本原理、方法、步驟，室內(nèi)實驗并不十分重視技術(shù)路線的合理性、操作的規(guī)范性；縮時法就是一種在操作歷時上比較現(xiàn)實的近似模擬實驗方法。比如在土壤組成實驗中，如果用比重計方法測出＜0.005mm的土粒含量的多少，至少需要3小時的土粒沉降后才能繼續(xù)進行，如果逼近模擬真實值，也可采用將土粒沉降縮短為1個小時。⑥代替法：在不改變實驗原理的前提下，相關(guān)實驗項目可以根據(jù)現(xiàn)有實驗設(shè)備，采用不同方法進行替代操作。例如土樣烘干可由小鋁盒酒精烘干法代替烘箱干燥法。⑦簡儀法：《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗是以現(xiàn)有的實驗儀器設(shè)備為基礎(chǔ)來開展的，例如達(dá)西滲透儀、靜水壓強儀的使用，操作過程比較復(fù)雜，不太容易成功，實驗教師就要考慮研制一些較簡單的儀器，便于操作和數(shù)據(jù)的讀取，用于求取滲透系數(shù)。⑧單獨法：課堂理論教學(xué)與實驗操作過程分開進行?！兜谒募o(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗是在講解完理論之后做的一次室內(nèi)實驗，在理論和實踐相互融合的過程中，要把實驗原理、實驗項目、實驗內(nèi)容、實驗大綱、實驗步驟等事項和課堂教學(xué)有所區(qū)別，適時強調(diào)實驗過程，理解實驗過程，要適當(dāng)區(qū)別對待教學(xué)和室內(nèi)實驗，分開單獨進行。

3 《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗的主要技術(shù)

《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》的應(yīng)用主要應(yīng)該依靠地學(xué)類技術(shù)來解決，包括《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗的開發(fā)和應(yīng)用。《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗的主要技術(shù)，有望在以下幾方面得到較大發(fā)展：①數(shù)據(jù)分析技術(shù)：充分利用計算機運算功能，發(fā)展數(shù)據(jù)分析技術(shù)，這其中包括礦藏品位分析技術(shù)、土地復(fù)墾技術(shù)、過程預(yù)測技術(shù)、分區(qū)分類技術(shù)、個人和環(huán)境的輻射劑量分析技術(shù)等。②信息技術(shù)：在實驗過程中，信息的提取、分析、整理、處理、編譯、存儲等，這其中包括地理信息技術(shù)、遙感技術(shù)、測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機信息開發(fā)技術(shù)等。③資源開發(fā)利用技術(shù)：包括礦產(chǎn)開發(fā)利用技術(shù)、旅游資源開發(fā)技術(shù)、煤炭資源利用技術(shù)、水資源污染處理技術(shù)、高密度電法找水技術(shù)等。④規(guī)劃技術(shù)：包括面向工程項目的環(huán)評和土地復(fù)墾適宜性評價、水土保持方案的編制技術(shù)、環(huán)境工程和生態(tài)工程等。

綜上所述，所提及的實用技術(shù)對《第四紀(jì)地質(zhì)與地貌學(xué)》室內(nèi)實驗來說，不僅滿足實驗室實驗的技術(shù)要求，而且具有地質(zhì)學(xué)類產(chǎn)業(yè)開發(fā)、創(chuàng)收增收的含義。