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“构造地质学”实验教学改革初探

鞠 玮 姜 波 汪吉林 屈争辉 李 明

(中国矿业大学 资源与地球科学学院江苏徐州 221116)

摘要:构造地质学是地质学的主要分支学科,是地学类专业的基础课程。在构造地质学的教学过程中,一般辅以实验进行实践,此举有利于专业理论知识的理解和掌握。目前,在构造地质学实验教学中多采用传统的教学内容和方式,即只在课堂上讲授涉及构造相关图件的编制及分析,实验内容和方式相对狭隘,不利于学生更好地培养专业技能。针对此问题,结合构造地质学课程的特点,本文提出新的构造地质学实验教学的内容和方式,以期提高教学质量,培育专业人才。

关键词:实验教学;构造地质学;改革

中图分类号:G642

文献标识码:A

The discussion of experiment teaching reformation in Structural Geology

JU Wei, JIANG Bo, WANG Jilin, QU Zhenghui, LI Ming

(School of Resources and Geosciences, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu, 221116)

Abstract: The structural geology is a major sub-branch of geology, and is also a fundamental course for geological students. In general, experiment teaching is included to get a better understanding of the theory; however, the experimental content and teaching style have some limitations under the current teaching mode. The present study proposes a new mode for experiment teaching in structural geology, hoping that it can improve the teaching quality and cultivate professional students.

Key words: experiment teaching; structural geology; reformation

构造地质学主要是研究组成地壳的岩石、岩层和岩体在岩石圈中力的作用下变形形成的各种现象(构造),是地质学的主要分支学科,是进行后续地学类专业课学习的基础(朱志澄和宋鸿林,1990;曾佐勋和樊光明,2008)。构造地质学课程作为我校地质类专业学生开设的一门专业必修课,其目的是通过该课程的教学,培养学生的构造地质思维以及运用构造地质学的知识解决相关地质问题的能力。

为了更好地理解和掌握构造专业理论知识,一般在理论知识讲授后辅以实验进行实践。但是,目前在构造地质学实验教学中多采用传统的教学内容和方式,即只在课堂上讲授涉及构造相关图件的编制及分析,实验内容和方式相对狭隘,不利于学生更好地培养专业技能。因此,本文结合构造地质学课程的特点,提出新的构造地质学实验教学的内容和方式,以期提高教学质量。

传统的实验讲授方法和内容,只片面地强调构造图件的编绘。本文提出的新构造地质学实验教学内容和方式,更为综合,分成理论知识实验项目、技能实验项目和综合分析实验项目,三部分按照1:7:2进行时间和考核成绩的分配。

一、理论知识实验项目(10%)

理论知识实验项目的主要内容主要是通过查阅文献、资料的方式,鼓励学生自己去了解和探索构造地质学的经典理论、最新进展,然后将调研的内容以报告或者多媒体的方式在课堂上进行交流与讨论。

例如:在中国矿业大学使用的谢仁海老师编著的《构造地质学》教材中,还没有将郑亚东老师提出的“最大有效力矩准则”纳入进来(Zheng et al., 2004;郑亚东等,2005)。因此,可以作为构造地质学理论知识实验的实验内容,让学生自主调研、了解和学习。

二、技能实验项目(70%)

技能实验项目包括两部分:传统的构造地质实验内容和相关构造地质软件的学习、操作应用。

传统的构造地质实验内容主要是课堂上讲授,然后学生手工编制相关的构造图件,如:编绘构造地质图切剖面图、编绘构造等值线图、编绘节理玫瑰花图等。通过这些具体实验项目的开展,锻炼了学生的动手能力和空间思维能力(鞠玮和姜波,2015),使学生具备阅读构造地质图并编绘相应的图件的基本技能,深化对理论知识的理解。

随着科技的进步,越来越多的解决构造相关问题的软件(如StrucKit、Suffer、Ansys等;周继彬等,2003;李祖兵等,2012;Ju et al., 2012;鞠玮等,2014)逐渐被应用,便捷了构造地质的研究工作。因此,构造地质的技能实验项目应该包含相关构造地质软件的学习与应用内容。

以StrucKit软件为例,该软件集成了节理玫瑰花图绘制、岩层正厚度计算、褶皱图解、能干层褶皱流变参数估算、三点法求岩层产状、有限应变测量等12项功能。在编制节理玫瑰花图时,通过手工编制把节理玫瑰花图编制的原理和方法掌握后,就可以再借助软件在电脑上绘制节理玫瑰花图,实践软件的操作和应用,还能辅助检查手工作图的准确性,加深对构造地质学理论知识的理解和掌握。

三、综合分析实验项目(20%)

综合分析实验项目的目的为了提高学生综合运用构造地质学知识分析、处理和解决问题的能力。此类实验项目主要是由学生在课下通过开放性实验等方式完成教师的命题任务。如:调研和分析学校周边断层发育特征、调研学校周边节理发育特征并分析其指示的应力场状态、调研学校周边的褶皱发育情况并按照褶皱要素精细描述褶皱等等命题任务。起初,此类综合分析实验项目的开展可能存在一定的困难,但在今后会随着研究条件的提高、实验设备的完善以及教师水平的提高为不断得到完善。

通过构造地质学实验教学改革,建立系统的、综合的实验教学体系,充分锻炼学生的实践能力。把“培养学生的构造地质思维和技能”为立足点,不断探索并完善实验教学内容和模式,提高构造地质学教学质量,培育专业人才。

参考文献:

Ju, W., Hou, G.T., Li, L., Xiao, F.F., 2012. End Late Paleozoic tectonic stress field in the southern edge of Junggar Basin [J]. Geoscience Frontiers, 3(5), 707-715.

Zheng, Y.D., Wang, T., Ma, M.B., Davis, G.A., 2004. Maximum effective moment criterion and the origin of low-angle normal faults [J]. Journal of Structural Geology, 26(2), 271-285.

鞠玮,侯贵廷,冯胜斌,赵文韬,张居增,尤源,詹彦,于璇, 2014.鄂尔多斯盆地庆城-合水地区延长组长63储层构造裂缝定量预测[J].地学前缘, 21(6): 310-320.

鞠玮,姜波, 2015.构造地质学教学中空间思维能力的锻炼与培养[J].中国地质教育, (3): 54-56.

李祖兵,刘洋,罗忍, 2012. Suffer软件在《构造地质学》教学中的应用[J].地理空间信息, 10(5): 177-178.

曾佐勋,樊光明, 2008.构造地质学[M].武汉:中国地质大学出版社, pp. 226.

郑亚东,王涛,王新社, 2005.新世纪构造地质学与力学的新理论———最大有效力矩准则[J].自然科学进展, 15(2): 142-148.

周继彬,曾佐勋,袁金荣, 2003.构造地质学软件包———StrucKit的设计与开发[J].吉林大学学报(自然科学版), 33(3): 276-281.

朱志澄,宋鸿林, 1990.构造地质学[M].武汉:中国地质大学出版社, pp. 331.

基金项目:中国矿业大学教育教学改革与课程建设项目(2016QN14)资助

 

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