基于勘查技术与工程（勘查地球物理方向）专业特色的野外基础地质实践教学方法探讨
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作者:汪利民
摘要：勘查技术与工程专业（勘查地球物理方向）是我校地球科学领域的老牌优势专业，其野外地质实践教学是我校办好该专业方向的重要实践教学环节。另外，实践教学效果的好坏，也关系到学生毕业后的就业方向与就业质量。文章从专业设置与定位、中国地质大学秭归实践教学基地的资源条件、教学内容等入手，结合地球物理专业教学经验及基础地质野外教学经验，探讨了勘查技术与工程专业（勘查地球物理方向）本科基础地质野外实践教学课程内容改革的一些想法与教学体会。
关键词：地球物理专业;本科基础地质实习;湖北
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）12-0237-04
一、勘查技术与工程专业（勘查地球物理方向）的专业定位与专业设置
地球物理学作为地球科学的主要学科之一，是利用地球介质的某些性质（如介质的弹性、密度、磁性、导电性、介电性），通过定量的物理方法研究地球及寻找地球内部矿产资源的一门综合性学科，也是一门对实践教学要求较高的应用研究型学科。地球物理学的学科分支众多，包括如固体地球物理学、地球动力学、地震学、大地测量学、地热学、地磁学、水文地理学、海洋学、气象学、地核构造学、勘探地球物理学、比较行星学、大地构造物理学和大地天文学等。勘探地球物理学（又名应用地球物理学）作为地球物理学的重要分支学科之一，2012年教育部统一制定普通高等学校本科专业目录时，将其与应用地球化学、岩土钻掘与岩土工程、水文地质与工程地质等合并为勘查技术与工程，其中应用地球物理学使用的名字为“勘查技术与工程（勘查地球物理方向）”。中国地质大学（武汉）勘查技术与工程专业（勘查地球物理方向）发展历史悠久，学科种类齐全，拥有重力、磁法、电（磁）法、地震、测井五大学科方向，在国内外固体矿产、油气勘探、水文与工程、环境监测、海洋勘查等领域具有较高的知名度和影响力。
根据勘查技术与工程（勘查地球物理方向）专业特点、发展现状、社会需求和我校大学生培养定位标准，我校制定的勘查技术与工程（勘查地球物理方向）专业定位为：以建设学科门类齐全、特色鲜明的勘查技术与工程（勘查地球物理方向）专业为目标，引领国内重力、磁法、电法、地震、测井及综合地球物理等学科发展方向，培养服务于油气资源勘查、固体矿产资源勘查、煤田资源勘查、水文与工程勘查、环境污染与检测等众多领域的高素质的人才。
为突出我校学生与其他学校本科生在专业上的差别与特色，在专业培养方案制定中，专业基础课程更加突出了地学课程的地位。2015年对本专业进行培养方案和教学计划修订时，将地质学课程进行具体、专业的分化，从而充分保证学生能够接受到更加专业、更加扎实的地质学基础理论知识训练。另外，在主干课程以外，增加若干地质学专业选修课，如矿物学和地质灾害分析等。实践教学环节，秭归地质实践教学课程建立在前期地质学主干课程的基础上，实习时间设置为4周，是本专业两门非常重要的实习课程之一。该实习安排在第四学期末或第五学期初开展，是第六学期末地球物理学专业教学实习的重要前提与保障。
二、基础地质野外实践教学资源
秭归野外地质教学实践基地是中国地质大学（武汉）于2005年开始在我国南方新建的一个重要的集教学、科研于一体的多功能、综合型实践教学基地。该基地地处我国地学研究的热点地区长江三峡，宏伟的三峡大坝与秀美的长江三峡在此交相辉映。正是因为三峡大坝的建设，所涉及的地学研究课题极其丰富，秭归实践教学基地的建成也为我校积极参加三峡地区的建设提供了一个良好的平台。三峡地区有着极其丰富的地质资源，区内著名的国际震旦系标准地层命名剖面等特色地质教学内容为我校本科生三峡地质实习的教学提供了多学科的教学内容。实习区位于扬子地台黄陵背斜内，区域范围涉及整个清江流域或鄂西地区。区内构造复杂，所处大地构造位置较为特殊。从大地构造学上分析，该区居于扬子地台鄂黔台褶带与四川台向斜两个二级构造单元的分界过渡地段。从地质力学上分析，该区位于新华夏系第三隆起带、淮阳山字型西反射弧和区域东西向构造带的汇交复合部位。从板块构造理念分析，本区地处扬子板块的中上扬子地块内。区内结晶基底和盖层均有着较为广泛的出露，且构造发育齐全，岩石类型丰富，因此区内基础地质教学内容丰富且齐全。实习区内有着从古元古代（距今约18亿年）到新生代（距今约百万年）之间的各个地质时代的地层发育，且均较为完整、齐全地出露于地表。因此，实习区内具备多条不同年代地层、岩石类型齐全，及路线尺度和露头尺度的各类构造现象丰富的教学路线。实习区内地质灾害发生频次较高、种类较多，崩塌（危岩体）、滑坡、泥石流、溶洞塌陷等灾害在实习区内均可见（如新滩滑坡、链子崖危岩体、和尚洞溶洞塌陷等），为勘查技术与工程专业（勘查地球物理方向）学生认识地质灾害发生类型、发生原因等提供了很好的教学实例。举世闻名的三峡工程及链子崖危岩体治理工程、黄牛崖危岩体治理工程、棺材岩危岩体治理工程等为学生提供了良好的工程勘察及灾害治理的教学实例。实习区内有着众多典型的峡谷、岩溶等地貌类型，可为诸如地理学、地貌学、旅游、美术等专业提供不可多得的活教材。中国质地大学（武汉）秭归产学研基地位于秭归新县城，直线距离三峡大坝约1公里，交通便利，生活环境良好，是一个集基础地质、工程地质、地球化学、旅游等多位一体的综合性野外实习基地[2，3]。
三、野外实践教学内容设计
为期一个月的秭归基础地质野外实践教学，目的在于使學生能具备以下基本技能：学会野外辨认沉积岩、变质岩、岩浆岩等三大类岩，并掌握其野外观察与描述方法;掌握地层系统的建立原则;学会并掌握褶皱、断层等构造现象的野外识别方法、观察与描述步骤;掌握相关地质图件的绘制与要求;具备一定的独立整理和分析资料的能力，能独立完成相关地质图件的编绘及实习报告的编写。实习期间，教学形式多样，如基地内集中教学、野外现场实地教学、学生半独立填图教学、学生独立填图、岩性识别考试、报告编写、学术报告等。整个实习可以分为七个阶段，具体内容如下。 （一）基地内集中授课阶段
室内授课主要包含区域地质背景介绍、地层实测工作方法讲解、地质填图野外工作方法讲解、实习报告编写及附图绘制方法讲解等。其中区域地质背景部分设置3课时的时间，主要介绍实习区内区域地质特点，概述实习区整体构造运动与地层沉积发展演变史。地层实测工作方法讲解课程设置2课时的时间，主要向学生讲解野外实测地层剖面的工作方法及后期资料整理和实测剖面图的绘制方法及相关注意事项。地质填图野外工作方法课程设置3课时的时间，主要向学生介绍地质填图工作方法及其工作意义、实习区地质填图范围、填图单位及相关填图要求。实习报告编写及附图绘制方法讲解课程设置6课时的时间，主要向学生介绍地质填图报告的意义、报告编写格式、章节及相应的内容安排、报告主要图件的绘图要求及绘制方法等。
（二）野外现场实地教学阶段
此阶段共安排10条教学路线，采取老师带领所分配班级实地考察，并由老师实地讲解、学生观察并按野外填图相关要求记录的方式开展。主要教学目的为：使学生掌握基本的野外地质工作相关技能，认清三大类岩石的基本性质，并基本掌握其命名方式与命名规则，基本掌握褶皱、断裂等构造的野外识别、观察及描述方法。按照路线性质分类后，路线及内容安排如下：
路线一：实习区踏勘。该路线的主要教学任务为：（1）借助手机奥维地图或谷歌地图等地图软件向学生介绍实习区整体实习路线的展布情况，使学生建立起实习区的三维空间感。（2）给学生讲解野外地质工作所需基本技能与要求，包括使学生学会使用手机卫星地图、地形图、罗盘、地质锤，学会野外记录表的正确记录格式，学会野外标本的正确采集方式与编号要求等。（3）野外现场向学生介绍实习区自然地理和地质概况及矿产资源分布情况。（4）参观秭归产学研基地标本园及标本陈列室，向学生介绍实习区出露地层的主要岩石类型、地层特征、化石种类等。
路线二：岩浆岩路线。此次实习安排岩浆岩观察路线2条：其一为江北下岸溪石料场，该石料场为三峡大坝修建时主要石料供给场地，为黄陵岩基茅坪复式单元岩浆岩观察路线，其岩体类型为侵入岩，主要包括兰陵溪岩体、中坝岩体、太平溪岩体、堰湾岩体和东岳庙岩体。该路线主要观察岩体中二长花岗岩岩性特征和闪长玢岩岩脉的脉体特征和穿插关系。第二条路线由银杏沱滚装码头至兰陵溪木材检查站，为黄陵岩基黄陵庙复式单元岩浆岩观察路线，其岩体类型依然为侵入岩，主要包括三斗坪岩体、青鱼背岩体和小滩头岩体。该路线主要观察黄陵花岗岩和伟晶岩脉的岩性特征，花岗闪长岩岩性特征及其与岩脉的穿插关系。岩浆岩路线预期实习目标：使学生掌握花岗岩的野外识别与命名方法;学会描述岩浆岩中各类包体的特征（包括种类、大小、与寄主岩体的关系），能识别出多期次岩脉间穿插关系;掌握节理分析相关经验及技能。
路线三：变质岩路线。此次实习安排变质岩观察路线1条，该路线从兰陵溪木材检查站至九曲脑中桥东桥头，主要观察太平溪岩体与崆岭群小以村组的侵入接触关系，了解崆岭群区域变质岩岩性特点。变质岩观察路线预期目标：使学生认识区域变质作用和混合岩化作用的主要特点，学会并能对花岗岩与围岩（变质岩）接触带主要构造进行分析，能根据岩体边部捕获的围岩捕虏体，分析说明围岩与岩体的侵入关系;掌握变质岩岩性观察与描述分析方法，学会测量片麻理产状;观察并分析崆岭群小以村组变质岩中放射状阳起石集合体和石榴子石特征。
路线四：沉积岩路线（地层路线）。地层路线主要安排以下5条观察路线，涵盖了从南华系至二叠系的地层内容。
秭归县石板溪桥—花鸡坡村—棺材岩—黄牛崖南华系和震旦系地层路线：带学生观察南华系与震旦系地层，学会认识并描述南华系和震旦系岩石特征以及岩性组合特征，学会判断地层间接触关系。带领学生观察震旦系陡山沱组与灯影组界面特征，观察棺材岩和黄牛岩危岩体及其治理措施。
秭归县周家坳—滚石坳震旦系和寒武系地层路线：由教师带领学生观察震旦系和寒武系地层，并讲解分析灯影组二段和三段岩性，分析沉积环境;讲解埃迪卡拉动物群的爆发时代，并要求学生自行寻找文德带藻化石。观察并学会区分白云岩和石英砂岩的不同岩性特征。观察震旦系灯影组白马沱段与寒武系岩家河组间的平行不整合接触关系，掌握平行不整合接触关系示意图的描绘方式。观察寒武系岩家河组与水井沱组间的平行不整合接触关系，并观察描述薄层的风化壳、斑脱岩、岩家河组灰岩底部的硅质团块等主要岩性特征。
长阳县白氏坪—肖家台震旦系至奥陶系地层路线：带领学生观察震旦系灯影组白马沱段岩性，观察其中的雁列节理并绘制素描图;观察寒武系天河板组内白石桥背斜，并绘制背斜素描图，学会分析背斜形成原因、受力方向等;观察寒武系天河板组与石龙洞组间的整合接触关系;观察寒武系石龙洞组与覃家庙组整合接触关系;观察覃家庙组与娄山关组的整合接触关系;观察寒武系娄山关组与奥陶系南津关组的接触关系，观察叠层石化石特征，分析其形成原因;观察描述奥陶系娄山关组、南津关组、分乡组、红花园组、大湾组地层岩性特征，并分析其沉积环境的变迁情况。
九畹溪—西陵峡村奥陶系和志留系地层路线：带领学生观察奥陶系上统至志留系罗惹坪组地层，并描述地层主要岩性特征。观察九畹溪平卧褶皱，绘制褶皱素描图，分析并描述平卧褶皱的形成原因。观察奥陶系宝塔组震旦角石化石。
链子崖—台上坪隧道西出口志留系、泥盆系、石炭系、二疊系地层路线：带领学生观察新滩滑坡遗址（江对岸），观察链子崖危岩体及其治理措施;观察并描述志留系纱帽组至二叠系地层岩性特征;观察二叠系地层主要化石特征;绘制该路线地质信手剖面图。
路线五：实测剖面路线。选择九龙湾南华系南沱组地层作为实测对象。预期实习目标：让学生掌握实测地层剖面的基本方法，于实测剖面现场在老师的指导下，以小组为单位进行实测地层剖面工作，并完成室内绘制实测剖面。
（三）学生半独立填图阶段 选择高家溪—花鸡坡村—滴水岩村—雾河村-红水坪村一带黄陵花岗岩体及南华系和震旦系地层作为填图单元，在老师的带领下完成填图区部分地层界线点的确定，让学生掌握野外地质填图的基本方法，并分组练习。
（四）实习期阶段性考试
为考查学生对前期教师领教阶段各类路线教学内容的熟悉程度，促进学生对前期的实习内容进行全面总结与巩固，为后期的独立填图工作打好基础，在实习基地内安排一次室内考试，考试分闭卷笔试及岩石标本的岩性识别面试两部分。
（五）学生独立填图阶段
对所选择高家溪—花鸡坡村—滴水岩村—雾河村—红水坪村一带填图单元未完成的地层界线点，由学生分组独立确定，并完成测区的整体填图工作。实习队安排老师在填图区部分重要地段留守，以便及时指导和解决学生在填图工作中遇到的问题。
（六）报告编写阶段
根据前期室内授课阶段所制定的报告编写及图件绘制要求，学生在规定时间内独立完成报告的编写。
（七）学术报告
为丰富实习期间学生的学习与课后活动，实习队根据带队教师科研方向基本情况，选择与实习相关或相近的研究方向或内容，开展多期次学术报告活动，让学生在实习期间能更多地接触和了解地球科学各领域的知识，激发学生对地球科学相关学科的学习兴趣。
四、野外教学实践效果
经过此次基础地质野外实习，学生们在对课堂所学知识的理解程度、对所学专业及相关或相近专业的认知程度、自我能力锻炼等三方面均有不少的收获。
（一）促进学生对课堂知识的深层次理解
秭归野外地质实践教学建立在学生前期已经完成了《地质学基础》或《普通地质学》等学习，或已选修过《构造地质学》《岩石学》《矿物学》《地史学》等课程的基础上。学生们虽有学习过地质学相关的知识，但对于知识的理解层次大多停留于书本和课堂，缺乏具体、直观的理解与认识。而通过野外实践教学课程的学习，学生们在对前期课堂上所学的地质学知识进行了巩固的同时，也在脑海中初步建立起野外地质调查工作的整体步骤与流程，并进一步学习到野外地调工作的相关规范和工作流程。野外实践过程中收获的知识、经验、分析问题与处理问题的方式、方法，将令学生们受益终生。
（二）加深对本专业的认知，加深地球物理学知识与地质学知识的相互联系
勘查技术与工程专业（勘查地球物理方向）是我校地球科学领域的老牌专业，其专业定位要求学生具备扎实的地质学背景知识。此前，由于地质学课程教学和本专业地球物理相关课程教学是完全独立进行的，因此学生们在学习时难以很好地将地质学知识与地球物理知识融会贯通，这极不利于学科的可持续发展及学生毕业后的就业。因此，在贯彻落实学校“以本为本”、加强实践教学环节与实践效果的前提下，从此次实习开始，本专业秭归地质野外实践教学已完全由本学院独立承担，地学院派驻少量地质学专业老师配合指导，其他参与实践教学的老师均为勘查技术与工程专业及地球物理学专业教师。
（三）学生自我能力锻炼
秭归地质野外实践教学，在教师领教环节结束后，教学实习已完成前半部分内容，后半部分内容的中心环节为学生独立自主填图。在没有教师领队的情况下，各班级学生分组在规定的一个星期内独立完成约5.4Km2面积的地质填图工作。独立填图过程中的填图路线设计、任务分配等均由学生自行安排。野外填图过程中，遇到诸如地层分界点判断分歧相互争辩时，学生们能大胆创新地提出自己的认识，有时甚至能在一个界线点的确定上争论很长时间，最终经过反复论证，确定最终的界线点位置。填图区整体位于山高路险的山区，填图过程中遇到难以通过的路段，行动上存在困难时，小组同学之间能互帮互助，将实习小组凝聚成一个强有力的团队。填图过程中，遇到需要寻求当地老百姓帮助时，不再畏缩或者羞于求助，与人交流沟通能力同样得到了很好的锻炼。
五、野外工作体会与建议
教学时间安排上，整体的时间安排较为合理。学生进站前教师的备课准备时间非常重要，特别是对非纯地质学专业出身的教师而言，秭归地质实习采取教师第一年参与备课、第二年备课后开始带班授课的方式非常合理，既保证了教学质量，同时又保证了师资力量的可持续投入。为期四周的基础地质野外实践教学时间，对本科生的地质认识实践来说，时间上较为充分。但要注意各条教学路线上的时间分配，某些内容较为丰富的路线，建议时间上可以分配长一点。比如，长阳清江的构造地质路线，该路线既有丰富的构造现象，又有丰富的地层、化石等，可安排至少为期两天的全天路线，需要时可考虑增加至三天时间。
路线教学的内容安排上。秭归地质实习较为充分地考虑了地质学各方面内容的合理安排，实习内容较为全面。但建议今后的地质认识实践更加注意考虑按照不同的专业方向，进行更加合理的内容安排。如勘查技术与工程专业（勘查地球物理方向），考慮到其专业的主要应用领域较为集中在矿产勘察、油气勘察、工程地质勘察等领域，因此建议教学内容更多地偏向地层的认识（物理性质、形成环境分析、对矿产及油气等的生成或聚集有无特殊意义、对工程施工的影响等）、构造认识（形成过程、作用力类型及方向、对成矿及油气聚集的影响、对工程施工的影响等）。固体地球物理专业，更多地关注的是地球深部的结构构造及地球的演化过程。因此，在地质认识实习时，可以将侧重点放在岩浆岩、变质岩的教学路线上，以此让该专业的学生更清楚地认识地球深部的物质组成、结构等。另外，地球物理学，不管是勘查地球物理学还是固体地球物理学，其基本的着眼点均是地下介质的基本物理性质。因此，我认为在对地球物理专业学生进行地质认识实践教学时，应注重将各类地层（或岩体）的成因分析及对其物理性质的影响结合起来。在条件允许的情况下，应将部分轻便易于携带的物性测试仪器，如磁化率仪、电阻率仪等配备至各班。教师在野外现场讲解地层岩性时，将岩性与物性（如磁性、导电性等）适时结合起来，为学生今后的地球物理专业课程学习打下基础，也能使学生更好地将所学地质学知识与地球物理专业知识联系起来。
参考文献：
[1]刘建朝，薛春纪.实践教学是保证地学教育质量的关键[J].中国地质教育，2004，（1）：24-25.
[2]樊光明，张先进，余英，等.秭归实习基地教学资源和教学条件评述[J].中国地质教育，2010，（1）：56-61.
[3]陈丽霞，张先进.关于地球信息科学与技术专业野外地质实践教学的工作经验与体会[J].高教研究，2012，（3）：30-32.
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