构造地质学教学中空间思维能力的锻炼与培养

鞠 玮，姜 波

中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116

教学方法

构造地质学教学中空间思维能力的锻炼与培养

鞠 玮，姜 波

中国矿业大学 资源与地球科学学院，江苏 徐州 221116

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。空间思维能力是构造地质工作者进行构造分析时所必须具备的基本能力。在构造地质学教学时，可以通过强化理论概念、实物或动画演示、可视化与地质图相对应的立体图以及反复实践来有效地培养学生的空间思维能力，使学生能够在平面与空间之间应变自如。空间思维能力的提高不仅可以提升学生对构造地质的学习兴趣，还可以为以后进行构造地质研究做充足准备。

空间思维能力；构造地质学；教学过程

空间思维也可称为立体思维、全方位思维、整体思维、多元思维或者多维型思维，一般来讲，广义的空间思维是指人利用空间概念呈现工具及推理过程对思维对象作判断、推理、想象、分析、比较和综合，以获得更深层次认识的大脑活动［1］。

构造地质学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［2］。空间思维能力的锻炼和培养程度如何直接关系到学生对构造地质学学科的学习兴趣、专业知识的掌握程度以及以后进行构造研究的能力等。因此，如何有效地锻炼和培养学生的空间思维能力是构造地质学任课教师比较棘手的问题。如果这个问题能够得以解决，不仅可以提高学生对构造地质学习的兴趣，为以后专业课程的学习打下坚实的基础，而且还能拓宽研究思路，有益于地质思维空间观的构建。

本文结合构造地质学教学实践，就如何锻炼和培养学生的空间思维能力提出几点建议，探求在构造地质教学中培养学生空间思维能力的有效途径。

一、强化理论概念

强化理论概念是培养空间思维能力的基础。只有真正透彻地理解构造地质学理论概念的内涵所在，才能在大脑中形成该概念所描述的基本轮廓，然后经过判断、想象以及分析等获得更深层次的认识。

以褶皱的基本形态为例，根据褶皱面的弯曲，褶皱可以分为背形和向形两种基本的形态。背形是指褶皱面上凸式弯曲，向形是指褶皱面下凹式弯曲［2-3］。褶皱基本形态的划分依据只有剖面几何形态，不涉及地层等其他信息，这是理解背形和向形概念的关键，因此，可以利用大脑中已有的概念（如正弦曲线）作比拟，包含有波峰的部分即为背形，包含有波谷的部分为向形。

二、实物或动画演示

一般来说，学生首先通过观察实物的立体状态在现实空间中的位置关系形成物体在空间中的形式表象，进而形成空间知觉，发展相应的空间概念［1］。所谓实物教学，就是在教学中运用模型和实物等引导学生运用投影规律认识实物与图形之间的关系，此方式可有效培养学生的空间思维能力［4］。因此，实物的展示在构造地质学的教学过程中必不可少，通过实物展示可在学生大脑中形成基本印象，引导其空间思维。在讲述褶皱的剪切褶皱作用时，可以拿一厚叠纸片作实物示范（图1），两侧紧压而中间部位沿延伸方向推动，以再现剪切褶皱作用，并能对这种岩层没有发生弯曲变形而仅是剪切面间滑动的褶皱作用有深入认识。

另外，在构造地质学教学中要尽可能地运用动画演示，不仅能让学生从各个角度进行观察和比较，还可以令学生明白某个具体构造形成演化的过程，从而形成丰富的表象，树立起空间概念。该方法已在医学教学过程中取得成功［5］，而在构造地质中确定褶皱形成时间时，也可借助软件制作一个从图2a.初始地层连续沉积，到图2b.发生构造运动形成褶皱，到图2c.后期地壳抬升遭受剥蚀形成不整合等一系列演化过程的动画，以激发学生的空间想象，培养空间思维能力。

图1 剪切褶皱作用实物演示示意图

图2 由角度不整合面确定褶皱形成时间示意图

三、可视化与地质图相对应的立体图

一般而言，学生初始接触构造地质学时，对地质图难以建立三维空间形态，对地质图中所包含的地质信息以及构造现象的展布缺乏清晰的空间概念［6］，从而导致对地质图的分析感到毫无头绪。因此，在构造地质学的教学过程中，笔者通过对地质图进行细致阅读和剖析，可视化与之相对应的立体图，通过平面图和立体图的结合 （图3），构建学生的空间概念。

通过可视化与地质图相对应的立体图，可以使学生对研究区的三维外观有初步认识，分清楚高地、河流的分布位置，同时也可以认识到地质界线在空间如何展布，以及地质界线与等高线之间的关系等［2］。

图3 红水河地区地形地质图a与立体图b

四、反复实践

实践是检验真理的标准。任课教师在授课时应鼓励学生亲自动手实践，在不断的实践中锻炼空间思维能力，深入理解知识点。学生在学习过程中只有将构造地质学的各种基本概念和其关键特征熟记于心，通过实物和立体图的制作等手段对各种构造进行判断、分析、理解和综合，充分锻炼空间思维能力并不断的实践，才能获取对构造地质学的更深入理解，扎实掌握构造地质学的基本内容。

空间思维能力是一种普遍的思维能力，是所有人在任何背景下都或多或少具备的一种能力，在课程学习以及科学研究中扮演着重要的作用。在构造地质学的教学过程中，应当探寻有效途径将空间思维能力的培养整合其中，建立在基本概念深入理解的基础上循序渐进地进行锻炼和培养。空间思维能力的培养，不仅可以促进学生对构造地质学学习的兴趣，而且还有益于地质思维空间观的构建，为以后构造地质的研究工作作充足准备。

［1］ 高德宝，李春雷.《空间解析几何》与空间思维能力的培养［J］.通化师范学院学报， 2010， 31（8）：87-89.

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

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

［4］ 苏平. 浅谈机械制图教学中空间思维能力的培养［J］.教育教学论坛， 2014，（5）： 94-95.

［5］ 郭文杰，张旭，尤康，等.应用多媒体教学提高医学生空间思维能力［J］.西南军医，2009，11（6）：1157-1158.

［6］ 倪金龙， 郭全军，郭颖，等.地质思维时空观的培养与建立—以“构造地质学”课程教学为例［J］.中国地质教育， 2011，（4）：89-92.

space thinking ability； structural geology； teaching process

G642

A

1006-9372（2015）03-0054-03

2015-05-28。

鞠 玮，男，讲师，主要从事储层裂缝和构造地质学的教学与研究工作。

投稿网址： www.chinageoeducation.net.cn 联系邮箱：bjb3162@cugb.edu.cn

引用格式：鞠玮，姜波.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，2015，24（3）：54-56.

Title： Training and Cultivation of Space Thinking Ability in the Teaching Process of Structural Geology

Author（s）： JU Wei， JIANG Bo