大類培養(yǎng)下“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程實(shí)踐教學(xué)探索

宮偉 戴黎明 邢軍輝

摘要“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”是地球信息科學(xué)與技術(shù)等本科專業(yè)的重要基礎(chǔ)專業(yè)課程，而實(shí)踐教學(xué)探索則是“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0建設(shè)的重要內(nèi)容。文章在分析中國(guó)海洋大學(xué)地球信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”的教學(xué)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出以“地震研究”為切入點(diǎn)的實(shí)踐教學(xué)思路，列舉以“郯廬大地震”為例的諸多優(yōu)勢(shì)，并提出幾點(diǎn)具體的實(shí)踐教學(xué)實(shí)施步驟。

關(guān)鍵詞 地球信息科學(xué)與技術(shù)；地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)；實(shí)踐教學(xué)；地震研究

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.10.035

“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”是中國(guó)海洋大學(xué)針對(duì)地球信息科學(xué)與技術(shù)（地信）專業(yè)開設(shè)的必修課，其主要目的是讓學(xué)生掌握地質(zhì)學(xué)有關(guān)概念，尤其是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)方面的相關(guān)詞匯、基本理論和基本技能，掌握地質(zhì)構(gòu)造的組成、特征與成因，樹立構(gòu)造地質(zhì)分析的時(shí)空觀。

1實(shí)踐教學(xué)是大類培養(yǎng)下地信專業(yè)“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”的必要環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)是高等學(xué)校課堂教學(xué)之外的教學(xué)活動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)教學(xué)，可以給學(xué)生提供理論與實(shí)踐相結(jié)合的良好空間，加深對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[1]。且相對(duì)于理論教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)過(guò)程具有教育方式的實(shí)踐性、學(xué)生活動(dòng)的相對(duì)自主性、教育因素的多元性、實(shí)踐過(guò)程的探索性等特征，一方面有利于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，發(fā)掘?qū)W生的主動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程，提高學(xué)生的動(dòng)手能力及啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)[2]；另一方面有助于錘煉學(xué)生實(shí)事求是、腳踏實(shí)地的工作作風(fēng)，培養(yǎng)與人相處的合作精神[3]。

2019年以來(lái)，教育部全面推動(dòng)“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0實(shí)施，堅(jiān)持“以本為本、四個(gè)回歸”，更是強(qiáng)調(diào)不斷完善協(xié)同育人和實(shí)踐教學(xué)機(jī)制。要求各高校持續(xù)深化教育教學(xué)改革，不斷推進(jìn)教育理念創(chuàng)新、教學(xué)內(nèi)容更新和方法手段創(chuàng)新，以新理念、新形態(tài)、新方法引領(lǐng)帶動(dòng)新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科建設(shè)，而地信等地球物理專業(yè)正是“高地建設(shè)計(jì)劃”中的建設(shè)學(xué)科之一。

響應(yīng)學(xué)?！傲吭揭话渭狻庇?jì)劃2.0的推動(dòng)，中國(guó)海洋大學(xué)圍繞地信專業(yè)發(fā)展、學(xué)生培養(yǎng)等方面已落實(shí)諸多工作，并在加強(qiáng)通識(shí)教育，推薦大類培養(yǎng)的教育方針下，為促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展和專業(yè)綜合素養(yǎng)的提高，針對(duì)地信專業(yè)，學(xué)校已開設(shè)地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)等地質(zhì)類專業(yè)核心課程，強(qiáng)化地球物理學(xué)與地質(zhì)學(xué)知識(shí)架構(gòu)的結(jié)合。地信等地球物理專業(yè)作為地球科學(xué)的分支，強(qiáng)化自然科學(xué)五大基礎(chǔ)學(xué)科之一的地質(zhì)學(xué)知識(shí)是非常必要的。但地質(zhì)學(xué)涵蓋礦物與巖石學(xué)、地層與古生物學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)等眾多學(xué)科分支，在教師實(shí)際講授過(guò)程中，則會(huì)遇到授課專業(yè)知識(shí)較多與學(xué)時(shí)不足的矛盾，相關(guān)知識(shí)只能是蜻蜓點(diǎn)水式講授，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也無(wú)法達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果，反過(guò)來(lái)，效果的不理想則會(huì)進(jìn)一步削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！暗刭|(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”是針對(duì)地信專業(yè)本科生開設(shè)的專業(yè)必修課，其以研究地殼或巖石圈地質(zhì)構(gòu)造的幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)為授課主體，該學(xué)科不僅有著地學(xué)理論綜合理解上的要求，還需有立體幾何空間想象力、物理力學(xué)解析能力等等，增加了學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)的難度。與此同時(shí)，對(duì)于地信等地球物理專業(yè)，因其學(xué)科自身學(xué)習(xí)要求高，又很難借鑒地質(zhì)學(xué)專業(yè)開設(shè)諸多地學(xué)分支學(xué)科課程，讓教師“掰開揉碎”來(lái)講，使學(xué)生充分吸收。因此，實(shí)踐教學(xué)是大類培養(yǎng)下地信專業(yè)“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程的必要環(huán)節(jié)。

2基于地震遺址考察、活動(dòng)特征分析的實(shí)踐教學(xué)切入點(diǎn)

針對(duì)“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”這門課程，本論文擬以“地震研究”為切入點(diǎn)，結(jié)合地震遺址實(shí)地考察，發(fā)揮地球物理專業(yè)優(yōu)勢(shì)，并通過(guò)GPS資料及臺(tái)站記錄波形、震中、震源機(jī)制資料，探究郯城地震帶活動(dòng)特征及形成的震源機(jī)制，接觸自然地震研究這一地學(xué)難題。改變“以教師、教材和課堂為中心”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，堅(jiān)持“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”，讓學(xué)生走入“大自然實(shí)驗(yàn)室”內(nèi)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)這一關(guān)鍵手段，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與科研思維能力，切實(shí)將教學(xué)工作的焦點(diǎn)由教師轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)者身上[4]。

本文之所以選擇地震研究作為實(shí)踐教學(xué)的切入點(diǎn)，主要基于如下幾點(diǎn)考慮：①地震研究是地質(zhì)學(xué)與地球物理學(xué)交叉極為緊密的地學(xué)分支之一，以此為實(shí)踐對(duì)象，既可以知悉地質(zhì)學(xué)的復(fù)雜形變表征及動(dòng)力過(guò)程，又可以發(fā)揮出地信專業(yè)對(duì)于地震波場(chǎng)、GPS等地球物理知識(shí)熟識(shí)及數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢(shì)，更加貼合專業(yè)內(nèi)容，而這一點(diǎn)使其與地信專業(yè)大一、大二秋季學(xué)期以“掌握基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)知識(shí)架構(gòu)”的地質(zhì)認(rèn)識(shí)、教學(xué)實(shí)習(xí)存在明顯差異；②即便在21世紀(jì)的今天，大地震基本上還是“天災(zāi)”，大地震的爆發(fā)仍在人類的控制之外。地震的爆發(fā)及其引發(fā)海嘯等災(zāi)害（如2004年印尼大海嘯、2008年汶川地震、2011年日本福島地震等）對(duì)我們的生產(chǎn)生活影響巨大，在帶來(lái)人員、財(cái)產(chǎn)上損失的同時(shí)，甚至改變?nèi)祟悮v史與文明進(jìn)程，故以地震研究為切入點(diǎn)容易調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)地學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，而興趣驅(qū)動(dòng)下的學(xué)習(xí)也是最高效的學(xué)習(xí)，特別是將萬(wàn)年、億年尺度的地質(zhì)演變縮到百年尺度范圍內(nèi)，讓學(xué)生“置身”于地質(zhì)演變之中，充分感受、認(rèn)識(shí)地質(zhì)形變過(guò)程，讓學(xué)生感覺(jué)到地學(xué)就在我們身邊；③以Mallet針對(duì)1857年那不勒斯M6.9―7.0地震編制的等震線圖為標(biāo)志，地震學(xué)誕生以來(lái)，地震活動(dòng)機(jī)制及其發(fā)震預(yù)測(cè)等方面始終困擾著地球科學(xué)家們[5]，本文擬以此為切入點(diǎn)，力求培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)邏輯思維，甚至為部分學(xué)生將來(lái)讀研深造甚至從事地震、構(gòu)造地球物理等研究奠定一定的基礎(chǔ)。

本文擬以郯城地震帶為研究對(duì)象，則因其4點(diǎn)特殊之處：①地震震級(jí)大、構(gòu)造現(xiàn)象顯著：歷史上郯城地震帶附近曾發(fā)生過(guò)公元前70年安丘M7地震和1688年郯城M81/2地震等，其中1688年郯城地震是我國(guó)大陸東部板塊內(nèi)部最強(qiáng)烈的地震，地震活動(dòng)強(qiáng)度超過(guò)汶川地震，其波及大半個(gè)中國(guó)，極震區(qū)烈度達(dá)Ⅻ級(jí)[6]，形成上百公里的地表破裂，地震水平最大形變量和垂直最大形變量分別達(dá)10m、3m[7]，也是迄今為止我國(guó)歷史上發(fā)生的震級(jí)最大的破壞性地震，地震活動(dòng)表征極為豐富。在郯城縣麥坡村一帶出露南北長(zhǎng)約2600m、寬60m的發(fā)震斷裂，涵蓋斷層陡坎、斷頭溝等地震活動(dòng)遺跡[8]，而在華僑段甚至出露長(zhǎng)約80m、高約2.5m的斷層陡坎，且陡坎兩側(cè)沖溝被右旋運(yùn)動(dòng)大規(guī)模錯(cuò)斷[9]；即使在距郯城大震震中80km的熊耳山，受地震活動(dòng)影響，山頂巖石開裂，山體崩塌，形成“山東僅有、全國(guó)罕見(jiàn)”的崩塌開裂地震遺址景觀[10]。上述遺跡皆為大地震留下的寶貴的自然遺產(chǎn)，對(duì)于開展構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地震地質(zhì)研究具有極高的科學(xué)價(jià)值，2006年麥坡村地震活動(dòng)斷層遺址、熊耳山崩塌開裂地震遺址皆被中國(guó)地震局列為國(guó)家級(jí)典型地震遺址，能為學(xué)生提供極佳的實(shí)地考察“實(shí)驗(yàn)室”平臺(tái)。

②構(gòu)造位置特殊：郯城地震帶為我國(guó)東部著名郯廬地震帶的一部分，其本質(zhì)為郯廬斷裂帶的活動(dòng)。郯廬斷裂帶起源于華南板塊與華北板塊的碰撞過(guò)程，是我國(guó)東部規(guī)模最大的斷裂，南起長(zhǎng)江北岸的廣濟(jì)地區(qū)，沿NNE向經(jīng)安徽、江蘇、山東，跨渤海，經(jīng)東三省進(jìn)入俄羅斯境內(nèi)，僅在我國(guó)就長(zhǎng)達(dá)2400多千米，切穿中國(guó)東部不同大地構(gòu)造單元，是地殼斷塊差異運(yùn)動(dòng)的接合帶，也是地球物理場(chǎng)異常帶和深源巖漿活動(dòng)帶[11]，國(guó)家在其周緣已開展中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程（CCSD-MH主孔鉆深達(dá)5158m）[12]、渤海灣地區(qū)海陸聯(lián)合地震深部結(jié)構(gòu)探測(cè)[13]等科學(xué)計(jì)劃，以郯城地震帶為研究對(duì)象，可讓學(xué)生領(lǐng)略到超大尺度地質(zhì)構(gòu)造魅力的同時(shí)，有利于讓學(xué)生接觸到板塊構(gòu)造研究前沿及相關(guān)熱點(diǎn)，拓展學(xué)科視野，提升專業(yè)素養(yǎng)。

③研究?jī)r(jià)值高：郯廬斷裂帶位于山東和江蘇境內(nèi)的部分稱為沂沭斷裂帶，作為發(fā)震斷層，誘發(fā)郯城―安丘一帶多次歷史大地震的發(fā)生，預(yù)示著該處斷裂帶晚第四紀(jì)以來(lái)仍有著極強(qiáng)的活躍性[14]，而GPS地表運(yùn)動(dòng)表征及小地震的頻繁發(fā)生則意味郯城―莒縣―安丘一帶可能是我國(guó)東部地表行跡最明顯、地震危險(xiǎn)性最高的地區(qū)，再加上其處于我國(guó)東部人口密集和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，使其地震危險(xiǎn)性一直備受關(guān)注。因此以郯城地震為研究對(duì)象，在為其地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供地質(zhì)約束證據(jù)的同時(shí)，也能促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及科研思維能力。

3“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程地震實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施步驟

3.1地震活動(dòng)機(jī)理介紹，鋪墊地震理論基礎(chǔ)

為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及啟迪科研思維，讓學(xué)生自由組隊(duì)，按照4―5人為一組，在教師指導(dǎo)下，開展郯城地震帶地震活動(dòng)機(jī)制研究，以期充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。野外考察前，安排一定學(xué)時(shí)開展地震活動(dòng)機(jī)理方面的講解，并就勘查對(duì)象——郯城地震帶的區(qū)域地質(zhì)概況進(jìn)行介紹，為學(xué)生野外地震遺址考察奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，期望達(dá)到人人帶著“武器”奔赴野外的程度。

3.2郯城地震遺址實(shí)地考察，厘定地震活動(dòng)表征

教師帶隊(duì)，以小組為單位赴郯城地震遺址一帶野外實(shí)地考察，觀察地震地表破裂帶分布（長(zhǎng)度、寬度）、破裂類型、破裂性質(zhì)及其組合特征，并完成典型地質(zhì)現(xiàn)象拍照、描述及素描圖等工作。

3.3地震震中、震源機(jī)制等資料解析，探究地震活動(dòng)機(jī)制

野外考察結(jié)束返校后，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生以小組為單位，由GPS資料厘定地震帶區(qū)域地表活動(dòng)特征，利用震中數(shù)據(jù)勾勒郯城地震帶水平域、垂直域展布規(guī)律，基于地震波形、震源機(jī)制資料探究發(fā)震機(jī)制?；谡n后自主探索性研究，綜合區(qū)域地質(zhì)概況、地震遺址野外地質(zhì)考察及GPS、地震資料解析，探究郯城地震活動(dòng)構(gòu)造背景及其動(dòng)力機(jī)制，并鼓勵(lì)學(xué)生估算郯城周緣斷裂的活動(dòng)速率、郯城大震震后應(yīng)力場(chǎng)變化及大震的復(fù)發(fā)間隔周期，以此為約束，嘗試科學(xué)評(píng)價(jià)郯城地震帶潛在地震的危險(xiǎn)性。

4結(jié)語(yǔ)

在“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0全面實(shí)施的背景下，通過(guò)學(xué)生對(duì)郯城近代地震活動(dòng)規(guī)律、機(jī)制的探究，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，由書本到自然，讓學(xué)生“置身”于地震表現(xiàn)形式的地質(zhì)演變過(guò)程之中，學(xué)會(huì)“將今論古”地運(yùn)用地學(xué)思維，加深對(duì)斷裂活動(dòng)的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)其對(duì)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)及地質(zhì)學(xué)的整體認(rèn)識(shí)，達(dá)到“以點(diǎn)帶面，點(diǎn)面結(jié)合”的學(xué)習(xí)效果。鼓勵(lì)學(xué)生圍繞所研究的問(wèn)題課后主動(dòng)查閱資料、自主探索性研究，鍛煉學(xué)生的總結(jié)歸納能力，并鼓勵(lì)大膽質(zhì)疑，提出自身觀點(diǎn)，充分激發(fā)學(xué)生對(duì)地學(xué)研究的興趣和潛能，培養(yǎng)其科研素養(yǎng)。讓學(xué)生忙起來(lái)、讓教學(xué)活起來(lái)，促進(jìn)專業(yè)的內(nèi)涵式發(fā)展，力求全面提高地學(xué)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，切實(shí)鞏固人才培養(yǎng)的中心地位。

*通訊作者：戴黎明

基金項(xiàng)目：2021年度中國(guó)海洋大學(xué)本科教育教學(xué)研究項(xiàng)目“新泰-蒙陰地質(zhì)教學(xué)實(shí)習(xí)基地構(gòu)造教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化研究”（2021JY030）。

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