地球化学课程在高校地质工程专业中的教学探讨

吴荣新

(安徽理工大学地球与环境学院,安徽淮南 232001)

1 前言

地球化学是地学和化学的边缘学科。它是研究地球的化学组成、化学作用及化学演化的学科,着重研究化学元素和其同位素在地球演化过程中的分布、迁移的规律,并运用这些规律来解决有关的理论和实际问题。随着当代科学技术的不断发展,更多的新设备、新技术被应用到地球化学领域,使得地球化学研究领域不断扩大,分支学科不断涌现和建立。主微量元素分析、同位素分析与示踪技术、同位素定年技术等地球化学手段广泛应用于地矿、能源、矿山、工程勘察、环境等领域,地球化学勘探和地球物理勘探一样,已成为解决实际地质问题的重要手段,为地球科学的一大支柱。

随着高等教育改革的不断深化,工科地质类专业的专业设置和教学体系与教学内容也随之发生了很大的变化。教育部颁发的大学本科引导性专业目录中,将原来的多个工科类地质专业 (方向)合并成了一个大的专业“地质工程”。我国开设地质工程的高校较多,包括南京大学、中国地质大学、中国矿业大学在内。高校育人的模式目前已由精英模式转到大众模式,专业设置及课程开设均要考虑社会对于所需人才的需求情况,而不断进行调整。专业开设课程常存在较大变动:一方面,部分专业课程正在不断增减;另一方面,专业课程授课时间也在进行大幅度压缩。在这种高校教育不断发展和调整的大环境下,地球化学课程开设计划也常常处于调整之中。本文将结合我校地质工程专业教学与毕业生分配实际,对高校地质工程专业中“地球化学”课程在教学内容设计与安排、教学方法等方面进行探讨。

2 教学内容设计与安排

2.1 教学内容设计

安徽理工大学原属煤炭部属院校,地质类专业原来设置有煤田地质与勘探专业和水文地质与工程地质专业,主要为煤炭行业培养工程技术人才。1997年起,由于学校隶属关系的转变,由部属院校划转为地方教育部门管理,地质类专业整合为地质工程。地质工程的培养方向,也由原来单一的侧重于煤田与矿井地质,逐步调整到兼顾资源勘探、工程地质、地球物理勘探和地质灾害防治等方向,为地方的经济建设和发展提供技术人才保障[1]。因此,我校地质工程专业的特色在于矿井地质,长期以来,培养的地质工程毕业生大多在煤炭行业;近年来,由于学校体制的转变,地质工程毕业生走向煤炭系统的仍占较高比例,在地矿、勘探、工程勘察、石油、交通及水电水利等部门工作的毕业生也占有相当比例。

地球化学是地球科学的重要基础学科,为地质信息获取的重要手段,作为地质工作者,需要了解地球化学基本原理及基本测试分析手段,懂得如何利用已有的地球化学资料结果去分析地质问题,了解还需要获取哪些地球化学资料来达到地质工作需要。

结合安徽理工大学的传统优势、学生的就业去向,地质工程专业地球化学课程设计的原则为:以普及地球化学基础知识为教学主要内容及重点,对较深的地球化学相关理论以了解为主,强调地球化学知识在相关行业中的应用方法及作用。教学内容设计为:了解元素在地壳、地球中的分布规律、元素共生组合规律、元素迁移富集的物理化学条件;重点掌握微量元素地球化学、同位素地球化学的基本理论和基本方法;掌握地球化学勘查基本原理,了解有机地球化学、环境地球化学的基本内容与工作方法。

2.2 课程开设安排

由于本课程是采用地球化学手段来解决地质问题,因此,学生必须掌握地质学基础课程之后才能开设该课程,在教学时间的安排上,通常安排在本科三年级第二学期或四年级第一学期,课程在普通地质学、岩石学、矿物学、晶体光学、构造地质学等课程之后。

由于地质工程专业对地球化学知识要求的深度较低,宜选用普及版地球化学教材,如:《地球化学基础》、《应用地球化学》等[2～3],都是很受欢迎的教材。对于地球化学实验及实习内容,如:微量元素定量模型、同位素样品制备及分析技术等,主要为地球化学专业学生必修内容;对于地质工程来说,这部分内容涉及地球化学理论较深,所需实验条件难以实现,考虑本课程主要以普及地球化学基础为主要目的,该部分可以舍去。这样本课程的授课时间适宜于安排 40学时左右。在课堂教学内容安排上,应强调基础的知识点,同时重点引导学生如何在生产实践中应用相关的地球化学知识,解决相关地质问题。

3 教学方法探讨

3.1 采用多媒体教学

地球化学知识点较多,对于地质工程专业学生,由于课时量相对较小,不可能要求他们建立完整的地球化学知识体系。在教学中尽可能避开抽象知识和烦琐复杂的公式推导过程,强调抽象知识和公式的最终结果,有效选择一些模式图或图片进行展示;对大量的地球化学基础知识,采用图表对比的方法。多媒体教学符合现代大学教学的趋势,将大量的教学内容以影像的方式进行表达,可以由浅入深讲解,避免采用大量的黑板板书,造成课堂气氛沉闷。这样,授课的内容可以相当丰富形象,有利于同学对知识点的理解和把握,既可以激发学生学习兴趣,又能够达到良好的授课效果。

3.2 互动教学

在课堂教学上,尽量活跃授课气氛,力求语言生动形象,避免学生被动学习,课堂气氛死气沉沉。针对多数学生对实际应用知识感兴趣的特点,列举生产中运用地球化学知识解决地质问题的实例,做到理论联系实际,达到学以致用,从而不断增强学习的自觉性。在实例分析过程中,采用启发式教学,先设置一些问题,促使学生思考猜想,积极引导学生参与讨论,踊跃回答所提问题,之后再解答在实际生产中是如何应用地球化学知识来处理问题。通过教学互动,实现师生互动,从而提高课堂教学质量[4]。

3.3 地质问题实例分析

地质工程专业学习地球化学知识,要求对地球化学基础知识或研究细节内容作一般了解,重点是懂得如何利用地球化学知识解决实际地质问题、特别是理解各种微量元素及其同位素组成等在地质作用中的演化过程,并掌握地球化学知识在地质勘查中的应用原理。在课堂教学中,按地质问题的提出,主微量元素含量及同位素组成演化规律,地球化学数据测试及分析,进行地质解释过程、讨论和结论。结合实际地质问题实例,分析地球化学方法在解决实际问题时的有效性,提出其中存在的问题及可以改进的方法。通过实例,尽可能培养学生在解决实际问题时较合理地选择合适的地球化学方法,进行必要的地球化学测试分析,如主微量元素分析、同位素分析等,获取有效的地球化学数据资料,结合其他地质资料综合分析,以顺利地解决实际地质问题。

4 几点认识

(1)地球化学是地球科学的重要支柱,地球化学手段为解决地质问题的重要手段,为地质工程专业的重要基础课程。

(2)对地球化学课程合理地在地质工程专业的教学内容及开设安排进行了阐述。

(3)对地质工程专业的地球化学教学实践进行了探讨,强调宜采用多媒体教学,注重教学互动,并引导在解决实际地质问题中如何利用地球化学知识。

[1]刘文中,陈萍,严家平,姚多喜,吴基文.地质工程专业的教育改革与实践[J].中国地质教育,2008,(4):61-65.

[2]郝立波,戚长谋.地球化学原理 [ M].北京:地质出版社,2004.

[3]戴塔根,龚铃兰,张起钻.应用地球化学 [ M].长沙:中南大学出版社,2005.

[4]段云卿.互动式教学法在“应用地震学”教学中的应用[J].中国地质教育,2007,(4):105-108.