新工科背景下地质实习类课程教学改革研究

林木森 李晓敏 肖爱芳

[摘 要]地质认识实习课程是资源勘查工程专业的必修课，是本科生步入地质学科的第一次野外实习，其教学效果对学生今后的专业学习和专业发展具有重要的影响。根据新工科人才培养要求，结合福州大学课程建设和教学改革要求，力图改变传统教学模式，在教学内容和教学方法方面实施改革，以期进一步提升野外地质实践教学质量，培养高素质地学人才。

[关键词]地质认识实习;资源勘查工程;课程改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2020）11-0088-03

一、改革背景

2017年2月，综合性高校工程教育发展的战略研讨会在复旦大学召开，会议的中心议题即为“新工科”[1]。接着，《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》发布，深化工程教育改革，推进新工科的建设与发展活动拉开大幕[2]。野外地质教学是地矿类学科的重要组成部分，是实践与理论相结合的重要环节，是提高教学水平和培养人才的关键途径。地矿类专业工程实践性极强，尤其是野外地质实习对于培养大学生专业素质和工程能力具有重要的作用[3-4]。

福州大學地矿系办学历史可以追溯到1971年，当时福建省政府根据国民经济发展的需要，批准福州大学复办矿冶系，并设立“区域地质调查与矿产普查”（即后来的资源勘查工程，简称“地质”）等专业。在长达40余年的办学历史中，福州大学地矿专业形成了“艰苦奋斗、严谨治学”的办学传统，为地方经济建设和社会发展培养了大批人才。2007年福州大学和紫金矿业集团联合创办了福州大学紫金矿业学院，下设资源勘查工程、采矿工程、矿物加工工程三个工程型学科。资源勘查工程专业被确定为教育部第一类特色专业、国家第一批“卓越工程师计划”的试点专业;2018年紫金矿业学院获批福建省示范性产业学院建设及国家新工科背景下“紫金模式”人才培养综合改革与实践等教学改革项目支持[5-6]。

资源勘查工程专业是福州大学紫金矿业学院的主干特色专业，地质认识实习是该专业最重要的实践教学环节，既是课堂教学的深化和延续，也是培养学生野外工作技能和工程素质的重要环节。自2007年学院成立以来，地质认识实习课程即为资源勘查工程专业实践必修课，也是本科生步入地质学科的第一次野外实习，是在学生完成普通地质学理论学习及相关实验教学的基础上开展的[7-8]。其通过野外地质现象的观察、认识、描述、分析，获得感性认识，让学生加深对室内所学的基本地质知识和理论的理解，培养学生的地质思维能力，让学生初步掌握野外地质工作的基本技能，为后续学习打下良好基础。

然而，在近十年的实习过程中，有关野外实习的教学路线开发和应用还存在不少问题。例如，部分早期建设的路线受不同客观原因的影响而发生变化，甚至遭到废弃，部分新开路线由于道路不好实践起来困难，从而导致一些经典地质现象的缺失。而且，课程教学过程主要采用室内理论和野外路线结合的方式进行，缺少室内对典型岩石的实验认识。这样容易导致学生在野外实习过程中理论与实际的脱节，学生较难在短时间内接受好野外地质信息。

针对上述存在的问题，为了适应现代新工科教育建设与工程认证要求，有必要对地质认识实习的课程教学内容和教学手段进行综合改革。

二、实习区及课程简介

福州盆地处于华东地区，地貌上属河口盆地，东、西、南、北四周分别为鼓山、旗山、五虎山、莲花山环绕，四周海拔多在600—1000米之间，闽江自盆地西北流入，在南台岛西北端分成乌龙江和白龙江两支流横贯盆地，并于南台岛东南端汇聚，大幅转向北东入海，入海口处沿琅岐岛南北端，又分别形成长门水道和梅花水道。盆地内部主要为第四纪冲积-海积平原，分布着许多“岛”状花岗岩残丘。在大地构造上，福州盆地位于华南褶皱系东部，闽东火山断拗带东部，近平潭-东山剪切构造带北段西侧，为第四纪中晚期形成的断陷盆地，边界由两组长10—20千米，呈NE向-NEE向和NW向-NNW向的断裂构造围限：北界湖头-苗圃断裂、南界五虎山北麓断裂、东界鼓山山前断裂、西界闽侯-南屿断裂。盆地基底主要由中生代花岗岩和火山岩组成，第四纪以来由于新华夏构造应力场出现左旋扭动，福州地块在挤压和扭动的联合作用下，上述各组断裂所切割的断块产生差异性升降运动，形成福州盆地。

盆地内部主要沉积了第四纪龙海组、东山组、长乐组的海相、海陆过渡相和陆相沉积地层，其形成过程反映了福州盆地第四纪“三降三升”的地质演化过程。首先，晚更新世，闽江及其支流携带大量粗碎屑物堆积在河道上，形成第1期堆积，即龙海组。晚更新世末期，地壳上升，龙海组堆积物抬升暴露地表，遭到风化剥蚀作用。全新世以来，福州盆地经历了大规模的“长乐海侵”事件，伴随数十米厚的海侵沉积层（东山组、长乐组），留下了盆地海陆变迁及其下沉运动的证据。在全新世早期，盆地第二次下沉，形成第2期堆积物，以海陆交互沉积相为主，即东山组。早全新世末期，盆地第二次回升，使东山组暴露地表，遭受风化剥蚀作用。晚全新世，盆地第三次下沉，海水入侵出现福州湾，形成长乐组。最后，福州盆地整体海退成陆的时代很晚。我国古籍中《山海经》中既有关于“闽在海中”的记载。此外，位于闽江漫滩上的淮安遗址证明海退从夏商时代开始，冶山之麓的古冶城的设立证明秦至汉初陆域面积有所扩大，但直至唐代福州盆地仍受海水浸渍而有“禾苗卤死”的记载。明清时，海水退至闽安镇，福州盆地才脱离海水影响[9]。

早在1973年，福州市及周边地区就是福州大学矿冶系地质认识实习基地了。福州市位于福州盆地之中，周围群山环绕，盆地内孤山、残丘散立其中，闽江、乌龙江穿过盆地往东汇归大海，闽江口岛屿密布，各种内、外力地质作用雕塑着这里的地壳表面，构成五彩缤纷的地质地貌景观，且各个实习点都在福州大学周边，交通方便，是福州大学地质类专业理想的地质认识实习基地。福州大学地质认识实习课程主要以福州市区及周边地区地质现象为实习对象，在有限的实习地点充分挖掘相关地质现象进行教学[10]。课程内容包括介绍区域岩浆岩地质、沉积岩地质、河流地质、海洋地质、构造地质以及人文和旅游地质情况，并讲解罗盘使用、野外定点、素描图绘制、样品采集等野外地质工作的基本技能，总计8条野外地质教学路线（见表1）。

三、主要改革措施

（一）野外地质教学路线的改革与建设

福州盆地位于闽东火山断坳带东缘，属第四纪中晚期的断陷盆地，盆地基底和山区主要由中生代岩浆岩组成，内部沉积了第四纪龙海组、东山组、长乐组的海相、海陆过渡相和陆相沉积地层。盆地周缘因断块隆起，边界受北东东和北北西两组断裂的控制，轮廓略呈菱形。

总体来说，福州地区的地质特征相对单一，岩石类型以岩浆岩为主，并有少量的沉积岩，缺少变质岩，构造类型主要为盆地边界断裂和地质体内部的节理带，缺少典型的褶皱构造。野外地质教学路线的质量是决定课程质量的重要因素。但是，受天然地质因素的困扰，福州及周边地区的野外地质实习都面临着野外路线教学内容不全面的困境。究其原因，除了地质现象相对单一外，地质教学内容的科学性较弱也是其中一个原因。可见，野外地质教学内容的不完善在很大程度上限制了实践教学效果。为了扭转当前的不利局面，本次教学改革主要采取以下措施。

1.提升现有野外地质教学内容的科学性

目前，地质认识实习课程的野外教学路线主要是基于早期的研究成果，以及地质表面现象的解释，对于本质性的科学研究成果涉及较少，地质现象也主要是进行科普性的讲解，这对学生接收现代地质科学存在不利因素，也不利于学生自主学习和实践能力的提高。因此，有必要对于老旧的野外地质教学内容进行改革，增加最新的科研成果与认识。为了达到这个目的，教学人员必须时时跟进相关最新的科研成果，并且对于前人尚未开展的研究进行科学性工作，让教师把科研与教学有机结合，充分调动教师教学的积极性，让教师讲好每一条野外地质路线。

2.增加野外地质教学路线内容的多样性

在以往的教学过程中，有一部分教学路线因为不同原因（如建设施工、交通问题、安全因素、自然损毁或被覆盖等）发生了变化甚至废弃，这就导致很多经典地质现象的缺失，而且随着近年来福州基础建设的加快，更加导致一些天然露头的破坏以及教学内容的单一。例如8条路线中，一半以上的路线都是涉及花岗岩的教学，而对于火山岩和沉积岩的内容较少。为了解决上述问题，增加新的地质路线和地质现象的多样性工作迫在眉睫。

新路线的开拓必须沿着福州盆地周边山区以及闽江沿岸等城市化较弱的区域开展工作，这样有利于路线应用的长久性。同时，应该寻找地质现象相对丰富和集中的区域作为实习点，这样有利于学生在较短的路线中，经历较多的地质现象，有助于培养学生综合思维的能力。例如，在福建沿海平潭综合实验区，就有着丰富的地质现象，包括火山机构、韧性剪切带构造、变质岩、海洋地质作用等。

野外地质现象的形成通常具有多解性，教师在实习过程中，要多鼓励学生独立思考，挖掘学生对地质现象的理解和想象力。福州大学每年都会有针对本科生的创新实践项目，简称SRTP。福州及周边地区对于我们的学生来说交通便利，所以，在野外路线的开发与建设过程中，教师应该积极鼓励学生参与其中，这样也能加强对学生创新能力的培养。

（二）室内典型路线地质标本实验平台的改革与建设

地质认识实习课程共设计8条野外地质路线（见表1），平均每条路线4—5个点，每个点教师一般讲授20分钟，学生自主观察与记录60分钟，期间教师会进行有针对性的指导。但是，通过多年来的教学过程我们发现，这样的效果并不是特别的理想。主要是由于学生在出野外之前所认识的地质现象多来自于书本的文字描述，以及教师PPT的课件上的经典图片，而野外的实际情况往往较为复杂，对于初次接触实物的学生来说，他们很难接收这样的地质信息，更不用说用地质思维去解释其内在本质。因此，在理论学习和野外实践这两个环节之间，就有必要增加一个室内标本的认识实验，并且这些标本均来自实际教学的野外路线，这样就会让学生在野外学习前有一个具象认识。

（三）利用“微视频”针对典型地质现象进行线上教学的改革与建设

福州盆地位于东南沿海燕山期岩浆岩带，其内主体岩石以燕山期火山-侵入岩为主，并发育多条北北西向和北东东向断裂，盆地内部闽江穿流而过，并于琅岐岛入海[11-12]。福州盆地发育有较好的侵入岩现象、火山岩现象、火山沉积现象、断裂构造现象、河流地质现象、海洋地质现象等。但是由于野外地质路线的选择必须基于学生人数、经费、安全等方面的考虑，这就导致某些经典的地质现象无法作为实习内容展开，例如溪源宫水库经典的流纹岩柱状节理，由于村道狭窄，大巴无法进入。而只有认识和了解更多的区域内相关地质现象，才能让学生对于福州盆地地质发展有整体性的思维，才能更好地培养学生的创新意识。基于此，我们必须针对相关经典地质现象进行微视频录制，让学生通过线上平台进行“野外实习”，运用多手段教学形式改善教学内容的单一性。

四、结语

实践是工程学科的重要特点，更是地矿类专业的必修課。野外地质教学是提升学生的地质专业技能，培养学生专业情感和兴趣的重要途径，有助于形成综合性思维，增强创新意识。地质认识实习课程是资源勘查工程专业的必修课，为了适应现代新工科教育建设与工程认证要求，有必要对课程的教学内容和手段进行相应改革，改变传统的科普式教学，加强野外路线教学的科学性，应当增设室内路线地质标本库，对典型性岩石标本进行室内教学与实验，改变只有理论和野外结合的教学手段。此外，对于路线上或者周边地区存在的典型现象应该做好微视频的录制，让学生能更多地接触到地质作用的不同现象，这有助于学生形成综合性思维，增强创新意识。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 教务处. 综合性高校工程教育发展战略研讨会在复旦大学召开[EB / OL]. http：//news. fudan. edu. cn / 2017 / 0218 /43133.html.

[2] 教育部高等教育司.关于开展新工科研究与实践的通知（教高司函〔2017〕6 号）[R].2017.

[3] 童亨茂.野外地质教学中的科学管理与团队建设：野外地质教学二十年的经验和体会[J]. 中国地质教育，2013（2）：145-148.

[4] 余际从，刘粤湘，李杰，等.我国野外地质教学实习基地建设的问题与突破口[J].中国地质教育，2013（4）：1-5.

[5] 刘羽，王少怀，黄培明.地质专业创新型人才“紫金模式”培养的改革思路与实践[J].中国地质教育，2009（3）：46-48.

[6] 彭向东，刘羽，黎敦朋“. 紫金模式”下资源勘查工程专业本科生企业培养方案框架体系与运行机制[J].中国地质教育，2014（4）：41-44.

[7] 李晓敏，肖爱芳，彭向东，等.地质学知识点“微化”初尝试：以普通地质学及地质认识实习课程为例[J].大学教育，2019（5）：57-59.

[8] 林清茶，程雄卫.普通地质学认识实习中地质思维的培养[J].科技创新导报，2011（10）：228.

[9] 福建省地质矿产局.福建省区域地质志（及附图）[M].北京：地质出版社，1985.

[10] 王翠芝.福州地区地质认识实习指导书[M].北京：地质出版社，2019.

[11] 邢光福，陈荣，杨祝良，等.东南沿海晚白垩世火山岩浆活动特征及其构造背景[J].岩石学报，2009，25（1）：77-91.

[12] 熊欣，王翠芝，王林刚，等.福州闽侯长安闪长岩岩体的地球化学特征及其地质意义[J].地质与勘探，2011，47（6）：1035-1043.

[责任编辑：陈 明]