构造地质学中“V 字型法则”的趣味教学应用

陈青

（重庆科技学院 石油与天然气工程学院，重庆）

一 引言

构造地质学是地质学的重要分支学科，其研究对象是地壳或岩石圈在构造应力作用下的各种变形现象，是一门空间性、系统性、抽象性和实践性都很强的课程[4-8]。然而，地质构造空间尺度变化大，时间跨度长，且赋存于地下、经历了漫长地质历史的地质体的形成过程看不见、摸不着，其形成过程不可逆，也无法在实验环境中重现[9]。因此，在该课程的学习中，要求学生具有较强的空间想象能力及思辨能力。

“V 字型”法则的实质是研究倾斜岩层的地质界线与地形等高线在平面地质图上的相交规律[11]，并据此判断岩层、断层和矿体等的倾斜方向。该法则是构造地质学课程的教学重点和难点，在野外地质填图中被广泛应用。然而，在传统的教学模式中，学生对“V 字型”法则内容极易混淆，且往往是通过死记硬背，学习过程过于被动和枯燥乏味，致使实践操作中存在较大困难，尤其当面对复杂的野外地质现象时，完全无从下手。这就导致学生很难将所学知识与各种复杂的客观构造现象融会贯通，出现理论知识与野外实践相脱节的现象。此外，教师通常采用野外实例讲解来巩固学生对“V 字型”法则的理解和实际应用，但是在学生并未透彻理解的基础上进行大量讲解和练习，不仅无法激发学生的学习兴趣，反而会使得学生产生畏难情绪。在教学中，教师怎样才能做到既能结合“V 字型”法则自身特点透彻讲解，又能帮助学生轻松记忆并灵活运用，消除学习中的畏难情绪，往往成为影响教学效果好坏的关键。因此，如何寻找更科学的教学方式、拓展学生的想象力、帮助学生更好地理解和应用“V字型”法则成为亟待解决的问题。

趣味性教学旨在激发学生的学习兴趣，是通过寓教于乐的方式，引导学生积极思考，以更加轻松和愉悦的心态来学习，愉悦地掌握知识点并灵活运用[3]。趣味教学可以充分调动学生学习的积极性，让思考变得更主动、更高效[12]。本文即是将“V 字型”法则的具体内容进行了趣味性设计，目的是激发学生的学习兴趣，提升学生学习的自主性，并在实践中能快速、准确地使用。

二 “V 字型法则”教学中的难点

岩层产状和地形之间的关系决定了岩层露头的形态。倾斜岩层露头界线复杂，通常呈弯曲形态，且与地形等高线呈交切关系，在经过山脊和河谷时，岩层界线均呈“V”字形态展布。倾斜岩层露头界线与地形等高线的弯曲形态所呈现出的这种规律性，即称为“V 字型”法则。“V 字型”法则是野外地质中进行正确识图、读图必备的基本知识，需要学生建立较好的空间思维能力，其具体内容如下：

（1）相反相同：如果岩层倾向与地面坡向相反，在地形地质图上岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致，且弯曲幅度小于地形等高线。

（2）相同相反：如果岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角，则在地形地质图上岩层界线与地形等高线的弯曲方向相反。

（3）相同相同：如果岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角小于地面坡角，则在地形地质图上岩层界线的弯曲方向与地形等高线相同且弯曲幅大于地形等高线。

“V 字型”法则的三条内容表述较为抽象。在学习中，学生需要首先对直立、水平和倾斜岩层的空间形态有清晰的认识，其次，学生应具备对地形图的基本分析能力，能够在地形图中对地形地势特征与地形等高线之间的关系进行分析。然而，传统的课堂教学中，对“V 字型”法则的认识通常是借助简易模型投影法、构造模型展示法。课堂教学中侧重于如何让学生能更清晰地理解“V 字型”法则，缺乏有效的“立体”与“平面”联动，使得作为学习主体的学生接受度较差，导致学生在实际应用中存在较大困难[1-2]。

为了了解学生在传统“V 字型”法则教学模式下的学习认知情况，笔者在近三年的教学中对我校勘查技术与工程专业三个教学班级（2017～2019 级）117 名学生进行了调研。从调研情况来看，主要存在以下两方面主要问题：

1）约近60% 的学生认为该法则晦涩难懂。大部分学生在学习的过程中，缺乏主观能动性，不能积极参与学习过程，不易将岩层的立体空间形态转化为岩层露头界线与地形等高线的交切关系，导致理解不透彻；

2）约80%左右的学生易混淆、不能灵活运用。这主要因为大多学生仅靠死记硬背的学习，致使在实践中往往毫无头绪，不知如何下手。尤其是在实际野外地质填图中，大多数学生很难快速使用“V 字型”法则将错综复杂的地质现象映射到平面地形地质图中；同时，也很难根据平面图中的曲线弯曲形态推断地质构造的空间形态。因此，导致所学理论知识与野外实践相脱节，学习目标的达成度也很低。

三 妙趣横生的“V 字型”法则

“V 字型”法则的三条内容需要学生记忆，但是单纯靠死记硬背并不是科学的学习方法。如果教师能够根据法则内容，采用趣味教学法，建立“立体”与“平面”之间的联动，则能帮助学生深入理解和吸收理论知识，并能快速灵活运用，从而达到提高教师教学效果，培养学生学习兴趣的目的。

笔者根据课堂教学的经验总结，以提高学生实际应用能力为出发点，优化教学方法，对“V 字型”法则的课堂教学方法进行了探索和改革，设计了一套简单、易学的“V 字型”法则学习技巧，帮助学生理解、掌握，并快速应用。

图1为“V 字型”法则的立体模型投影图和平面地形等高线与岩层弯曲对比图。图中，绿色虚线表示地形等高线，红色实线表示岩层的地表出露线。通常的投影法教学中，常选择岩层的特殊点进行投影，分析岩层界线与地形等高线的弯曲关系。从图1（a）-（c）的投影关系可以看出，三条法则的内容呈现比较清晰。然而，大多学生容易将这一投影关系混淆，不能实现从“立体”到“平面”，再从“平面”到“立体”的快速思维转换，导致不能学以致用。

图1 “V 字型”法则趣味性设计图解

本次设计中，将岩层假想为一个晒太阳的“小人儿”，红色点代表“头”，箭头代表“脚”。将“V字型”法则的三条内容进行了形象化设计：

（1）相反相同：可以联想为“悠闲的小人儿靠墙晒太阳，四仰八叉”。“靠墙晒太阳的小人儿”与地面坡向相反（即，岩层倾向与地面坡向相反），因此，在地形地质图上的投影中，“小人儿”很享受，“伸开的两脚”朝向地形等高线以外。在地形地质图中体现为岩层界线与地形等高线的弯曲方向一致，且弯曲幅度小于地形等高线。

（2）相同相反：可以联想为“勇敢的小人儿受到大山的压迫，奋起反抗”。“小人儿”受大山压迫，与山的坡向相同（即，岩层倾向与地面坡向相同），但仍未被压倒（即，岩层倾角大于地面坡角），因此“奋起反抗”，在地形地质图中体现为岩层界线与地形等高线的弯曲方向相反。

（3）相同相同：可以联想为“可怜的小人儿被大山压倒，无处伸脚”。这种情况下，“小人儿”已被大山压倒，且头朝下（即，岩层倾向与地面坡向相同，且岩层倾角大于地面坡角），因此“空有一身抱负，却无处伸脚”，表现为“两脚”朝向地形等高线以内。在地形地质图中体现为岩层界线的弯曲方向与地形等高线相同，且弯曲幅大于地形等高线。

该设计中，将“V 字型”法则的三条内容用三个“会说话的小人儿”形象化地表现出来，趣味性较强，且直观易懂，方便记忆，使学生对“V 字型”法则的认识更为深刻。

四 教学过程设计及效果分析

（一） 教学过程

（1）基础知识准备：引导学生回顾岩层在三维空间的产出状态，并检查学生对地形等高线基本特征的理解。

（2）问题引入：引导学生想象岩层在空间上，除过水平、垂直的形态之外，倾斜状态有哪几种？不同的倾斜状态与地面坡向之间呈现什么样的空间关系？

（3）理论学习：根据岩层倾斜与地面坡向的三种不同状态，引导学生思考如何将三维空间中的接触关系投影到平面图中？要求学生选择特征点，自己动手进行岩层露头界线投影，并观察平面图中倾斜岩层露头界线与地形等高线的交切关系，进行总结。

（4）趣味教学：在理论学习的基础上，引导学生分析“V 字型”法则三条内容中倾斜岩层露头界线与地形等高线的变化规律，并用三个“会说话的小人儿”对“V 字型”法则的三条内容进行趣味化讲解，加深学生的理解和记忆。

（5）实践应用：在充分理解“V 字型”法则三条内容的基础上，锻炼学生的实际应用能力。一方面，通过倾斜岩层的野外露头实例，引导学生由从“立体”到“平面”，利用三个“小人儿”快速判定倾斜岩层与地形等高线在平面上的交切关系；另一方面，以实习指导书中凌河地区地形地质图为例，展开系统分析，引导学生认识水平岩层、倾斜岩层在地形地质图上的特征，同时，根据岩层与地形等高线的交切关系，利用“V 字型”法则的三个“小人儿”快速推断不同岩层的倾向，实现从“平面”到“立体”的思维转换；在实践中的应用是检验学生对“V 字型”法则掌握程度和灵活应用的重要途径，也是提高学生动手能力和实践操作技能的过程。

（二） 教学效果分析

笔者在近两年的教学实践中，将该方法用于课堂教学，收效甚好。在趣味性教学的环节中，学生兴趣高昂，能积极思考，并熟练掌握“V 字型”法则的基本内容。对两个教学班级（2018～2019 级）69名学生的学习情况进行了调研，超过80%的学生能够更深刻地理解该法则的内容，且超过90%的学生能够利用三个“小人儿”在实践中灵活运用“V 字型”法则进行判别。在课堂练习中，学生根据野外地质实例，可轻松、快速地根据倾斜岩层的地质分界线在地表的露头勾画出岩层与地形等高线的相关关系。同时，学生在读地形地质图时，通过判断“四仰八叉”“奋起反抗”“无处伸脚”的三个“小人儿”的状态，也可以快速地判别倾斜岩层的空间产出状态。通过这样的趣味教学，学生可以轻松掌握晦涩难懂的理论知识，并能在实践中灵活运用，达到了课程学习目标的要求。同时，在室内实习中，指导学生结合“V 字型”法则趣味性教学的相关内容，在实际地形地质图对岩层产状进行判别，培养学生对“V 字型”法则学习的兴趣，培养学生的学习兴趣，增加其实践动手机会，提高“V 字型”法则的学习成效。此外，理论考试成绩也体现出学生对“V 字型”法则的掌握程度明显提高，提示该趣味教学法使学生对知识的理解更容易、记忆更深刻，在实践操作中的动手能力也更强。

与传统教学方法相比，“V 字型”法则的趣味教学法通过形象化设计、情境带入，以及反复实践练习等方法，较全面地训练了学生的思维能力、想象能力、动手能力，能够达到对难懂且易混的新知识的理解和记忆，较好地培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，提高了学生综合素质和实践动手能力[10]。

五 结语

课堂教学不仅仅是知识的传授，更重要的是培养学生主动思考、获取知识的意识和方法。本文针对学生在“V 字型”法则学习中的困难，设计了一套趣味性教学方案，帮助学生更好地理解“V 字型”法则的三条内容，并能学会快速、灵活地运用。在“V 字型”法则的教学设计中，通过趣味式教学的引导，巧妙地利用三个“小人儿”的人生状态融入课堂，一定程度上改善了以往填鸭式的教学方式，使学生由被动接受到主动学习，真正成为学习的主体。教学实践表明，趣味教学法的应用有效提高了学生学习的兴趣，也能快速将地形地质图上的岩层产状特征与野外实际相联系，灵活运用的能力有了明显的提高。