新工科背景下地質(zhì)實(shí)習(xí)類課程教學(xué)改革研究

林木森 李曉敏 肖愛芳

[摘 要]地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程是資源勘查工程專業(yè)的必修課，是本科生步入地質(zhì)學(xué)科的第一次野外實(shí)習(xí)，其教學(xué)效果對(duì)學(xué)生今后的專業(yè)學(xué)習(xí)和專業(yè)發(fā)展具有重要的影響。根據(jù)新工科人才培養(yǎng)要求，結(jié)合福州大學(xué)課程建設(shè)和教學(xué)改革要求，力圖改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面實(shí)施改革，以期進(jìn)一步提升野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)地學(xué)人才。

[關(guān)鍵詞]地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí);資源勘查工程;課程改革

[中圖分類號(hào)] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2020）11-0088-03

一、改革背景

2017年2月，綜合性高校工程教育發(fā)展的戰(zhàn)略研討會(huì)在復(fù)旦大學(xué)召開，會(huì)議的中心議題即為“新工科”[1]。接著，《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》發(fā)布，深化工程教育改革，推進(jìn)新工科的建設(shè)與發(fā)展活動(dòng)拉開大幕[2]。野外地質(zhì)教學(xué)是地礦類學(xué)科的重要組成部分，是實(shí)踐與理論相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)，是提高教學(xué)水平和培養(yǎng)人才的關(guān)鍵途徑。地礦類專業(yè)工程實(shí)踐性極強(qiáng)，尤其是野外地質(zhì)實(shí)習(xí)對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和工程能力具有重要的作用[3-4]。

福州大學(xué)地礦系辦學(xué)歷史可以追溯到1971年，當(dāng)時(shí)福建省政府根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，批準(zhǔn)福州大學(xué)復(fù)辦礦冶系，并設(shè)立“區(qū)域地質(zhì)調(diào)查與礦產(chǎn)普查”（即后來(lái)的資源勘查工程，簡(jiǎn)稱“地質(zhì)”）等專業(yè)。在長(zhǎng)達(dá)40余年的辦學(xué)歷史中，福州大學(xué)地礦專業(yè)形成了“艱苦奮斗、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)”的辦學(xué)傳統(tǒng)，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)了大批人才。2007年福州大學(xué)和紫金礦業(yè)集團(tuán)聯(lián)合創(chuàng)辦了福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院，下設(shè)資源勘查工程、采礦工程、礦物加工工程三個(gè)工程型學(xué)科。資源勘查工程專業(yè)被確定為教育部第一類特色專業(yè)、國(guó)家第一批“卓越工程師計(jì)劃”的試點(diǎn)專業(yè);2018年紫金礦業(yè)學(xué)院獲批福建省示范性產(chǎn)業(yè)學(xué)院建設(shè)及國(guó)家新工科背景下“紫金模式”人才培養(yǎng)綜合改革與實(shí)踐等教學(xué)改革項(xiàng)目支持[5-6]。

資源勘查工程專業(yè)是福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院的主干特色專業(yè)，地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是該專業(yè)最重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，既是課堂教學(xué)的深化和延續(xù)，也是培養(yǎng)學(xué)生野外工作技能和工程素質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。自2007年學(xué)院成立以來(lái)，地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程即為資源勘查工程專業(yè)實(shí)踐必修課，也是本科生步入地質(zhì)學(xué)科的第一次野外實(shí)習(xí)，是在學(xué)生完成普通地質(zhì)學(xué)理論學(xué)習(xí)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上開展的[7-8]。其通過(guò)野外地質(zhì)現(xiàn)象的觀察、認(rèn)識(shí)、描述、分析，獲得感性認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生加深對(duì)室內(nèi)所學(xué)的基本地質(zhì)知識(shí)和理論的理解，培養(yǎng)學(xué)生的地質(zhì)思維能力，讓學(xué)生初步掌握野外地質(zhì)工作的基本技能，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。

然而，在近十年的實(shí)習(xí)過(guò)程中，有關(guān)野外實(shí)習(xí)的教學(xué)路線開發(fā)和應(yīng)用還存在不少問(wèn)題。例如，部分早期建設(shè)的路線受不同客觀原因的影響而發(fā)生變化，甚至遭到廢棄，部分新開路線由于道路不好實(shí)踐起來(lái)困難，從而導(dǎo)致一些經(jīng)典地質(zhì)現(xiàn)象的缺失。而且，課程教學(xué)過(guò)程主要采用室內(nèi)理論和野外路線結(jié)合的方式進(jìn)行，缺少室內(nèi)對(duì)典型巖石的實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)。這樣容易導(dǎo)致學(xué)生在野外實(shí)習(xí)過(guò)程中理論與實(shí)際的脫節(jié)，學(xué)生較難在短時(shí)間內(nèi)接受好野外地質(zhì)信息。

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，為了適應(yīng)現(xiàn)代新工科教育建設(shè)與工程認(rèn)證要求，有必要對(duì)地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段進(jìn)行綜合改革。

二、實(shí)習(xí)區(qū)及課程簡(jiǎn)介

福州盆地處于華東地區(qū)，地貌上屬河口盆地，東、西、南、北四周分別為鼓山、旗山、五虎山、蓮花山環(huán)繞，四周海拔多在600—1000米之間，閩江自盆地西北流入，在南臺(tái)島西北端分成烏龍江和白龍江兩支流橫貫盆地，并于南臺(tái)島東南端匯聚，大幅轉(zhuǎn)向北東入海，入?？谔幯噩樶獚u南北端，又分別形成長(zhǎng)門水道和梅花水道。盆地內(nèi)部主要為第四紀(jì)沖積-海積平原，分布著許多“島”狀花崗巖殘丘。在大地構(gòu)造上，福州盆地位于華南褶皺系東部，閩東火山斷拗帶東部，近平潭-東山剪切構(gòu)造帶北段西側(cè)，為第四紀(jì)中晚期形成的斷陷盆地，邊界由兩組長(zhǎng)10—20千米，呈NE向-NEE向和NW向-NNW向的斷裂構(gòu)造圍限：北界湖頭-苗圃斷裂、南界五虎山北麓斷裂、東界鼓山山前斷裂、西界閩侯-南嶼斷裂。盆地基底主要由中生代花崗巖和火山巖組成，第四紀(jì)以來(lái)由于新華夏構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)出現(xiàn)左旋扭動(dòng)，福州地塊在擠壓和扭動(dòng)的聯(lián)合作用下，上述各組斷裂所切割的斷塊產(chǎn)生差異性升降運(yùn)動(dòng)，形成福州盆地。

盆地內(nèi)部主要沉積了第四紀(jì)龍海組、東山組、長(zhǎng)樂(lè)組的海相、海陸過(guò)渡相和陸相沉積地層，其形成過(guò)程反映了福州盆地第四紀(jì)“三降三升”的地質(zhì)演化過(guò)程。首先，晚更新世，閩江及其支流攜帶大量粗碎屑物堆積在河道上，形成第1期堆積，即龍海組。晚更新世末期，地殼上升，龍海組堆積物抬升暴露地表，遭到風(fēng)化剝蝕作用。全新世以來(lái)，福州盆地經(jīng)歷了大規(guī)模的“長(zhǎng)樂(lè)海侵”事件，伴隨數(shù)十米厚的海侵沉積層（東山組、長(zhǎng)樂(lè)組），留下了盆地海陸變遷及其下沉運(yùn)動(dòng)的證據(jù)。在全新世早期，盆地第二次下沉，形成第2期堆積物，以海陸交互沉積相為主，即東山組。早全新世末期，盆地第二次回升，使東山組暴露地表，遭受風(fēng)化剝蝕作用。晚全新世，盆地第三次下沉，海水入侵出現(xiàn)福州灣，形成長(zhǎng)樂(lè)組。最后，福州盆地整體海退成陸的時(shí)代很晚。我國(guó)古籍中《山海經(jīng)》中既有關(guān)于“閩在海中”的記載。此外，位于閩江漫灘上的淮安遺址證明海退從夏商時(shí)代開始，冶山之麓的古冶城的設(shè)立證明秦至漢初陸域面積有所擴(kuò)大，但直至唐代福州盆地仍受海水浸漬而有“禾苗鹵死”的記載。明清時(shí)，海水退至閩安鎮(zhèn)，福州盆地才脫離海水影響[9]。

早在1973年，福州市及周邊地區(qū)就是福州大學(xué)礦冶系地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)基地了。福州市位于福州盆地之中，周圍群山環(huán)繞，盆地內(nèi)孤山、殘丘散立其中，閩江、烏龍江穿過(guò)盆地往東匯歸大海，閩江口島嶼密布，各種內(nèi)、外力地質(zhì)作用雕塑著這里的地殼表面，構(gòu)成五彩繽紛的地質(zhì)地貌景觀，且各個(gè)實(shí)習(xí)點(diǎn)都在福州大學(xué)周邊，交通方便，是福州大學(xué)地質(zhì)類專業(yè)理想的地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)基地。福州大學(xué)地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程主要以福州市區(qū)及周邊地區(qū)地質(zhì)現(xiàn)象為實(shí)習(xí)對(duì)象，在有限的實(shí)習(xí)地點(diǎn)充分挖掘相關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行教學(xué)[10]。課程內(nèi)容包括介紹區(qū)域巖漿巖地質(zhì)、沉積巖地質(zhì)、河流地質(zhì)、海洋地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)以及人文和旅游地質(zhì)情況，并講解羅盤使用、野外定點(diǎn)、素描圖繪制、樣品采集等野外地質(zhì)工作的基本技能，總計(jì)8條野外地質(zhì)教學(xué)路線（見表1）。

三、主要改革措施

（一）野外地質(zhì)教學(xué)路線的改革與建設(shè)

福州盆地位于閩東火山斷坳帶東緣，屬第四紀(jì)中晚期的斷陷盆地，盆地基底和山區(qū)主要由中生代巖漿巖組成，內(nèi)部沉積了第四紀(jì)龍海組、東山組、長(zhǎng)樂(lè)組的海相、海陸過(guò)渡相和陸相沉積地層。盆地周緣因斷塊隆起，邊界受北東東和北北西兩組斷裂的控制，輪廓略呈菱形。

總體來(lái)說(shuō)，福州地區(qū)的地質(zhì)特征相對(duì)單一，巖石類型以巖漿巖為主，并有少量的沉積巖，缺少變質(zhì)巖，構(gòu)造類型主要為盆地邊界斷裂和地質(zhì)體內(nèi)部的節(jié)理帶，缺少典型的褶皺構(gòu)造。野外地質(zhì)教學(xué)路線的質(zhì)量是決定課程質(zhì)量的重要因素。但是，受天然地質(zhì)因素的困擾，福州及周邊地區(qū)的野外地質(zhì)實(shí)習(xí)都面臨著野外路線教學(xué)內(nèi)容不全面的困境。究其原因，除了地質(zhì)現(xiàn)象相對(duì)單一外，地質(zhì)教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性較弱也是其中一個(gè)原因?？梢?，野外地質(zhì)教學(xué)內(nèi)容的不完善在很大程度上限制了實(shí)踐教學(xué)效果。為了扭轉(zhuǎn)當(dāng)前的不利局面，本次教學(xué)改革主要采取以下措施。

1.提升現(xiàn)有野外地質(zhì)教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性

目前，地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程的野外教學(xué)路線主要是基于早期的研究成果，以及地質(zhì)表面現(xiàn)象的解釋，對(duì)于本質(zhì)性的科學(xué)研究成果涉及較少，地質(zhì)現(xiàn)象也主要是進(jìn)行科普性的講解，這對(duì)學(xué)生接收現(xiàn)代地質(zhì)科學(xué)存在不利因素，也不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的提高。因此，有必要對(duì)于老舊的野外地質(zhì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，增加最新的科研成果與認(rèn)識(shí)。為了達(dá)到這個(gè)目的，教學(xué)人員必須時(shí)時(shí)跟進(jìn)相關(guān)最新的科研成果，并且對(duì)于前人尚未開展的研究進(jìn)行科學(xué)性工作，讓教師把科研與教學(xué)有機(jī)結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)教師教學(xué)的積極性，讓教師講好每一條野外地質(zhì)路線。

2.增加野外地質(zhì)教學(xué)路線內(nèi)容的多樣性

在以往的教學(xué)過(guò)程中，有一部分教學(xué)路線因?yàn)椴煌颍ㄈ缃ㄔO(shè)施工、交通問(wèn)題、安全因素、自然損毀或被覆蓋等）發(fā)生了變化甚至廢棄，這就導(dǎo)致很多經(jīng)典地質(zhì)現(xiàn)象的缺失，而且隨著近年來(lái)福州基礎(chǔ)建設(shè)的加快，更加導(dǎo)致一些天然露頭的破壞以及教學(xué)內(nèi)容的單一。例如8條路線中，一半以上的路線都是涉及花崗巖的教學(xué)，而對(duì)于火山巖和沉積巖的內(nèi)容較少。為了解決上述問(wèn)題，增加新的地質(zhì)路線和地質(zhì)現(xiàn)象的多樣性工作迫在眉睫。

新路線的開拓必須沿著福州盆地周邊山區(qū)以及閩江沿岸等城市化較弱的區(qū)域開展工作，這樣有利于路線應(yīng)用的長(zhǎng)久性。同時(shí)，應(yīng)該尋找地質(zhì)現(xiàn)象相對(duì)豐富和集中的區(qū)域作為實(shí)習(xí)點(diǎn)，這樣有利于學(xué)生在較短的路線中，經(jīng)歷較多的地質(zhì)現(xiàn)象，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合思維的能力。例如，在福建沿海平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)，就有著豐富的地質(zhì)現(xiàn)象，包括火山機(jī)構(gòu)、韌性剪切帶構(gòu)造、變質(zhì)巖、海洋地質(zhì)作用等。

野外地質(zhì)現(xiàn)象的形成通常具有多解性，教師在實(shí)習(xí)過(guò)程中，要多鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，挖掘?qū)W生對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象的理解和想象力。福州大學(xué)每年都會(huì)有針對(duì)本科生的創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，簡(jiǎn)稱SRTP。福州及周邊地區(qū)對(duì)于我們的學(xué)生來(lái)說(shuō)交通便利，所以，在野外路線的開發(fā)與建設(shè)過(guò)程中，教師應(yīng)該積極鼓勵(lì)學(xué)生參與其中，這樣也能加強(qiáng)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（二）室內(nèi)典型路線地質(zhì)標(biāo)本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的改革與建設(shè)

地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程共設(shè)計(jì)8條野外地質(zhì)路線（見表1），平均每條路線4—5個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)教師一般講授20分鐘，學(xué)生自主觀察與記錄60分鐘，期間教師會(huì)進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)。但是，通過(guò)多年來(lái)的教學(xué)過(guò)程我們發(fā)現(xiàn)，這樣的效果并不是特別的理想。主要是由于學(xué)生在出野外之前所認(rèn)識(shí)的地質(zhì)現(xiàn)象多來(lái)自于書本的文字描述，以及教師PPT的課件上的經(jīng)典圖片，而野外的實(shí)際情況往往較為復(fù)雜，對(duì)于初次接觸實(shí)物的學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們很難接收這樣的地質(zhì)信息，更不用說(shuō)用地質(zhì)思維去解釋其內(nèi)在本質(zhì)。因此，在理論學(xué)習(xí)和野外實(shí)踐這兩個(gè)環(huán)節(jié)之間，就有必要增加一個(gè)室內(nèi)標(biāo)本的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)，并且這些標(biāo)本均來(lái)自實(shí)際教學(xué)的野外路線，這樣就會(huì)讓學(xué)生在野外學(xué)習(xí)前有一個(gè)具象認(rèn)識(shí)。

（三）利用“微視頻”針對(duì)典型地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行線上教學(xué)的改革與建設(shè)

福州盆地位于東南沿海燕山期巖漿巖帶，其內(nèi)主體巖石以燕山期火山-侵入巖為主，并發(fā)育多條北北西向和北東東向斷裂，盆地內(nèi)部閩江穿流而過(guò)，并于瑯岐島入海[11-12]。福州盆地發(fā)育有較好的侵入巖現(xiàn)象、火山巖現(xiàn)象、火山沉積現(xiàn)象、斷裂構(gòu)造現(xiàn)象、河流地質(zhì)現(xiàn)象、海洋地質(zhì)現(xiàn)象等。但是由于野外地質(zhì)路線的選擇必須基于學(xué)生人數(shù)、經(jīng)費(fèi)、安全等方面的考慮，這就導(dǎo)致某些經(jīng)典的地質(zhì)現(xiàn)象無(wú)法作為實(shí)習(xí)內(nèi)容展開，例如溪源宮水庫(kù)經(jīng)典的流紋巖柱狀節(jié)理，由于村道狹窄，大巴無(wú)法進(jìn)入。而只有認(rèn)識(shí)和了解更多的區(qū)域內(nèi)相關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象，才能讓學(xué)生對(duì)于福州盆地地質(zhì)發(fā)展有整體性的思維，才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)?；诖?，我們必須針對(duì)相關(guān)經(jīng)典地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行微視頻錄制，讓學(xué)生通過(guò)線上平臺(tái)進(jìn)行“野外實(shí)習(xí)”，運(yùn)用多手段教學(xué)形式改善教學(xué)內(nèi)容的單一性。

四、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐是工程學(xué)科的重要特點(diǎn)，更是地礦類專業(yè)的必修課。野外地質(zhì)教學(xué)是提升學(xué)生的地質(zhì)專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)情感和興趣的重要途徑，有助于形成綜合性思維，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程是資源勘查工程專業(yè)的必修課，為了適應(yīng)現(xiàn)代新工科教育建設(shè)與工程認(rèn)證要求，有必要對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容和手段進(jìn)行相應(yīng)改革，改變傳統(tǒng)的科普式教學(xué)，加強(qiáng)野外路線教學(xué)的科學(xué)性，應(yīng)當(dāng)增設(shè)室內(nèi)路線地質(zhì)標(biāo)本庫(kù)，對(duì)典型性巖石標(biāo)本進(jìn)行室內(nèi)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)，改變只有理論和野外結(jié)合的教學(xué)手段。此外，對(duì)于路線上或者周邊地區(qū)存在的典型現(xiàn)象應(yīng)該做好微視頻的錄制，讓學(xué)生能更多地接觸到地質(zhì)作用的不同現(xiàn)象，這有助于學(xué)生形成綜合性思維，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]