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書本知識與實際應(yīng)用脫節(jié)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的教學(xué)不同于英語、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)課程,構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是理論性、實踐性都很強(qiáng)的課程。它是由理論課、實驗課及野外實踐三個環(huán)節(jié)構(gòu)成,描述性的內(nèi)容較多,而計算公式和復(fù)雜的推理較少。我校在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的教學(xué)安排中沒有合理的分配這三個環(huán)節(jié)的教學(xué)時間,使得理論課與野外考查課間隔時間太長,不能將學(xué)習(xí)的理論知識及時有效地在實際的實踐中得到應(yīng)用,從而使得學(xué)生不能很好的理解所學(xué)的知識,影響學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。
學(xué)校選擇的教材較單一教材建設(shè)是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ),選擇一本好的教材是實現(xiàn)教學(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容的根本,也是學(xué)內(nèi)容與保證教學(xué)質(zhì)量的前提。由戴俊生老師主編的《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)及大地構(gòu)造》是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,主要是針對地質(zhì)學(xué)專業(yè)和資源勘查工程專業(yè)的本科教學(xué)而編寫的。該書本著加強(qiáng)基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、追蹤學(xué)科前沿和突出石油特色的原則,系統(tǒng)地介紹了巖層產(chǎn)狀、應(yīng)力、褶皺、節(jié)理、斷層等的基本概念、基本理論和基本研究方法。將基本地質(zhì)理論與實踐作為重點,有輕有重、層次分明、突出重點、強(qiáng)調(diào)特點,較好地保證了地質(zhì)類專業(yè)的教學(xué)效果。我校的資源勘查工程專業(yè)及資源勘查技術(shù)等其他地質(zhì)相關(guān)專業(yè)均采用該教材,但該教材在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)分析與研究方法教學(xué)方面不能滿足教學(xué)需求,因而對于提高學(xué)生實際工作能力有一定的局限。
目前,構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的教學(xué)在學(xué)生、老師和學(xué)校各個環(huán)節(jié)都存在很多問題,致使構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量沒有得到顯著提高。針對存在的這些問題,結(jié)合多年來科研和教學(xué)經(jīng)驗,本人提出一些看法和改革建議:
介紹專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域和前景,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情為了避免學(xué)生盲目學(xué)習(xí),缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動性,這就要求我們在新生入學(xué)時或?qū)I(yè)課開課前,盡量抽出一部分時間大致介紹一下專業(yè)的概況和本課程的應(yīng)用領(lǐng)域和前景。可以邀請一些油田工作人員和專業(yè)課老師為學(xué)生舉辦一些介紹相關(guān)的專業(yè)背景知識的講座,也可以從國際和國內(nèi)能源發(fā)展?fàn)顩r來說明石油工業(yè)的重要性。石油作為一種戰(zhàn)略物資,越來越受到各國的重視,其實質(zhì)就是對石油能源的爭奪。我國現(xiàn)在也高度重視石油工業(yè)的發(fā)展,把石油作為重要戰(zhàn)略物資,放在優(yōu)先發(fā)展地位。介紹我們所從事的地質(zhì)勘探專業(yè)是石油工業(yè)的龍頭專業(yè),事關(guān)石油工業(yè)的突破和發(fā)展,這就更依靠年輕一代的大學(xué)生努力和拼搏。通過講解,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)理想,激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣,增強(qiáng)學(xué)生對所從事專業(yè)的自豪感和榮譽(yù)感。同時介紹一些學(xué)習(xí)專業(yè)課的方法,特別是對于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)這種專業(yè)基礎(chǔ)課,它不同于公共基礎(chǔ)課,需要學(xué)生改變學(xué)習(xí)思維和方法。
建設(shè)優(yōu)秀的教師隊伍教學(xué)過程,即指教學(xué)活動的展開過程,是教師根據(jù)一定的社會要求和學(xué)生身心發(fā)展的特點,借助一定的教學(xué)條件,指導(dǎo)學(xué)生主要通過認(rèn)識教學(xué)內(nèi)容從而認(rèn)識客觀世界,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展自身的過程。對于年輕教師而言,通過組織培訓(xùn)交流來積累經(jīng)驗,還可以通過專家組的聽課評審來不斷提高實際的工作能力。教學(xué)過程作為一種特殊的認(rèn)識過程,是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的過程。年輕教師在教學(xué)過程中要明確有計劃、有目的地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)識的過程,要明確教什么、怎么教,并避免灌輸式的教學(xué),提倡參與式的教學(xué),引起學(xué)生的求知欲;要避免結(jié)論型的過多而問題型的甚少;要避免教學(xué)設(shè)計過細(xì),教學(xué)“彈性區(qū)間”較少。只有做到這些才能讓學(xué)生過多的參與進(jìn)來,變學(xué)生的適應(yīng)性發(fā)展為創(chuàng)造性發(fā)展,變學(xué)生的被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí),從而免去了填鴨式的教學(xué)模式,能更多的開發(fā)學(xué)生的應(yīng)用能力和智力??傊處熓钦n程實施的主體,教師的教學(xué)能力也關(guān)系到培養(yǎng)人才的質(zhì)量。因此,提高教師的整體素質(zhì)、強(qiáng)化教師的競爭意識和責(zé)任意識,有助于教學(xué)水平和科研水平的顯著提高。
注重能力培養(yǎng)的實踐教學(xué)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是理論性和實踐性都很強(qiáng)的課程,除了良好的理論教學(xué)之外,構(gòu)造地質(zhì)學(xué)野外實習(xí)教學(xué)也是重要且必須得教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過老師的課堂講授掌握教學(xué)大綱所要求的基本知識、基本理論。但學(xué)生在對于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)這門課程的學(xué)習(xí)時,普遍覺得枯燥、難懂、難記,對于一些抽象的概念、術(shù)語更是束手無策?;谶@種情況,我校在進(jìn)行構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的教學(xué)安排時,加大實驗教學(xué)和野外考察的課時。為了培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識,培養(yǎng)學(xué)生的地質(zhì)思維,實驗課要以學(xué)生為主體,放手讓學(xué)生盡量獨立完成實驗,教師僅就基本原理和要點進(jìn)行講解和輔導(dǎo),鍛煉學(xué)生的地質(zhì)思維和文字表達(dá)能力。在做好實驗課的同時還要強(qiáng)化野外實習(xí),雖然通過理論課程和實驗課的學(xué)習(xí),學(xué)生對地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象有一定的概念,但對相應(yīng)的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)內(nèi)容了解還是比較少,不全面且抽象,加上實際地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象的復(fù)雜性和多樣性,使得學(xué)生不能將課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容和實際構(gòu)造現(xiàn)象完全融會貫通。所以野外實習(xí)對于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的教學(xué)來說是必要的教學(xué)環(huán)節(jié)。同時應(yīng)合理安排理論課、實驗課和野外實習(xí)的的教學(xué)日程。只有這樣才能使學(xué)生做到理論與實際融會貫通,使抽象的概念描述轉(zhuǎn)變成具體的地質(zhì)現(xiàn)象。
基金項目:教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃項目(ncet-11- 0406)
作者簡介:榮冠( 1971- ),男,武漢大學(xué)水利水電學(xué)院副教授,博士,主要從事巖體穩(wěn)定性研究及工程地質(zhì)教學(xué)工作,(e-mail)rg_mail@163.com。
摘要:工程地質(zhì)是水利類本科生的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課,課程教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)豐富,難點較多,實踐性強(qiáng)。如何在課堂教學(xué)和野外實踐教學(xué)中有效提高教學(xué)質(zhì)量是一個值得探討的問題。文章詳細(xì)分析了水利工程課程中的難點及教學(xué)中存在的問題,從課堂教學(xué)、實踐教學(xué)、英文教學(xué)及課程考核等方面全面介紹了課程教學(xué)經(jīng)驗及改革探索。提出課堂教學(xué)應(yīng)注重理論緊密聯(lián)系工程實際,實踐教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生動手技能和發(fā)現(xiàn)、分析、解決工程地質(zhì)問題的能力,開展英文教學(xué)是培養(yǎng)國際人才的必然趨勢,考核機(jī)制應(yīng)全面反映學(xué)生的綜合能力等觀點。
關(guān)鍵詞:工程地質(zhì); 水利專業(yè); 教學(xué)研究; 理論教學(xué); 實踐教學(xué)
中圖分類號:tv135;g642421文獻(xiàn)標(biāo)志碼:a文章編號:10052909(2013)05011007工程地質(zhì)是研究工程建設(shè)活動與自然地質(zhì)環(huán)境相互作用和相互影響的一門地質(zhì)科學(xué),是以地學(xué)學(xué)科的理論為基礎(chǔ),應(yīng)用數(shù)學(xué)與力學(xué)理論和工程技術(shù)及方法解決與工程規(guī)劃、設(shè)計、施工和運(yùn)營有關(guān)的地質(zhì)問題[1]。工程地質(zhì)課程是水利類本科專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。水利水電工程建設(shè)是人類在認(rèn)識自然的基礎(chǔ)上改造自然并為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的活動,進(jìn)行水利水電工程建設(shè)首先必須了解自然環(huán)境和工程條件,而環(huán)境地質(zhì)條件是與水利水電工程關(guān)系最密切、最重要的自然條件。
當(dāng)前,中國工科高等教育人才培養(yǎng)主要目標(biāo)是:培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才[2]。工程地質(zhì)課程作為水利類專業(yè)中一門實踐性強(qiáng)的課程在凸顯人才培養(yǎng)目標(biāo)方面,更加突出工程地質(zhì)理論和實踐教學(xué)的必要性與重要意義[3-4]。
工程地質(zhì)課程的教學(xué)分為課堂理論教學(xué)部分與野外地質(zhì)實習(xí)部分。課堂理論部分主要講授礦物巖石、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)作用、地下水、巖體工程特性,邊坡、壩基、洞室圍壓穩(wěn)定性評價,工程地質(zhì)勘察等知識。野外地質(zhì)實習(xí)部分主要進(jìn)行巖石及地質(zhì)構(gòu)造認(rèn)識,風(fēng)化、卸荷及河流地質(zhì)作用研究,地下水及其作用研究,水利樞紐工程地質(zhì)條件與問題分析評價等。
由于工程地質(zhì)課程涉及的相關(guān)課程較多(礦物學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地史學(xué)、地貌學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、材料力學(xué)、巖石力學(xué)、土力學(xué)等),且這些課程多為地質(zhì)專業(yè)課程。同時,工程地質(zhì)課程實踐性很強(qiáng),但學(xué)生又缺乏實踐經(jīng)驗和實踐機(jī)會。因此,在有限的理論教學(xué)和實踐教學(xué)時間內(nèi),如何合理安排教學(xué)環(huán)節(jié),使學(xué)生扎實掌握工程地質(zhì)相關(guān)概念及基本原理,并使學(xué)生初步具備分析工程地質(zhì)條件及解決工程地質(zhì)問題的能力,是一個很值得探討的問題。根據(jù)筆者多年從事工程地質(zhì)教學(xué)的經(jīng)驗,針對水利類本科專業(yè)工程地質(zhì)教學(xué),首先介紹學(xué)校工程地質(zhì)課程的設(shè)置,然后分析課程教學(xué)的重點及難點,再從課堂教學(xué)、實踐教學(xué)、英文教學(xué)、考核方式4個部分探討理論與實踐教學(xué)的改革思路,以期在提高教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生分析工程地質(zhì)條件和解決工程地質(zhì)問題能力方面有所收獲。
一、水利類工程地質(zhì)課程介紹
(一)水利工程地質(zhì)課程設(shè)置
武漢大學(xué)水利水電學(xué)院最早可追溯至1928年創(chuàng)建的國立武漢大學(xué)工學(xué)院土木系水利組,學(xué)院現(xiàn)已成為國內(nèi)水利水電高級人才培養(yǎng)的搖籃和科學(xué)研究的重要基地。一直以來,工程地質(zhì)課程為水利各專業(yè)(農(nóng)田水利、水電工程、河流泥沙、水文水資源)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。工程地質(zhì)課一般在第五學(xué)期或第六學(xué)期開設(shè),包括48 學(xué)時課堂教學(xué)和1 周的野外實習(xí)。課堂教材主要使用天津大學(xué)主編的《水利工程地質(zhì)》(第四版)[1],實驗及野外實習(xí)采用武漢大學(xué)編寫出版的實習(xí)教材[5]。
(二)水利工程地質(zhì)課程內(nèi)容
水利工程地質(zhì)主要是研究水利水電工程建設(shè)中的工程地質(zhì)問題。主要內(nèi)容包括巖石及其工程性質(zhì),地質(zhì)構(gòu)造及區(qū)域穩(wěn)定性,地表水流的地質(zhì)作用及河谷地貌,地下水、巖溶及庫壩區(qū)滲漏地質(zhì)條件分析,巖體工程特性,壩基、邊坡及洞室圍巖穩(wěn)定性分析,水利水電工程地質(zhì)勘察等。
高等建筑教育2013年第22卷第5期
榮冠,等水利類專業(yè)工程地質(zhì)課程教學(xué)研究與改革探索
課程的教學(xué)分為課堂教學(xué)與實踐教
兩部分。課堂教學(xué)主要講授地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識和水利三大類巖體(邊坡、壩基及洞室圍巖)穩(wěn)定性分析基本理論。通過課堂教學(xué)力求使學(xué)生掌握工程地質(zhì)學(xué)基本概念、工程地質(zhì)分析基本原理和巖體穩(wěn)定性評價基本方法。實踐教學(xué)通過野外現(xiàn)場典型巖體、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)作用等的直接觀察和分析來增強(qiáng)感性認(rèn)識、理解并深化工程地質(zhì)理論知識,使學(xué)生初步具備分析工程地質(zhì)條件和解決工程地質(zhì)問題的能力。水利類工程地質(zhì)課程教學(xué)基本內(nèi)容可總結(jié)為地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識和巖體穩(wěn)定性分析兩方面,核心主線則是工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問題的分析研究。課程室內(nèi)外教學(xué)均是圍繞該主線開展的。
二、水利工程地質(zhì)課程中的難點及問題
(一)工程地質(zhì)相關(guān)概念不易理解和掌握
對于水利專業(yè)的學(xué)生來說,工程地質(zhì)課是他們第一次接觸地質(zhì)學(xué)知識。多數(shù)學(xué)生,尤其是來自平原地區(qū)的學(xué)生,缺少對地質(zhì)現(xiàn)象的感性認(rèn)識,這使他們更不易理解相關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)作用。水利工程地質(zhì)課程的開始部分主要講述地質(zhì)學(xué)基本概念,包括礦物和巖石的成因、成分及分類,內(nèi)外力地質(zhì)作用概念,產(chǎn)狀、節(jié)理、斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造,地層地史,地質(zhì)圖分析,區(qū)域穩(wěn)定等。這些內(nèi)容涉及礦物學(xué)、巖石學(xué)、地層古生物學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等知識。這些概念和相關(guān)課程知識對于初學(xué)者來說完全是陌生的。例如:在分析沉積巖的石英砂巖與變質(zhì)巖的石英巖區(qū)別時,一般學(xué)生很難從沉積作用和變質(zhì)作用的成因角度深刻理解其礦物結(jié)晶程度、顆粒大小、礦物純度、孔隙率等方面的差異。在現(xiàn)場分析褶皺構(gòu)造時,不少學(xué)生容易把現(xiàn)代地形與褶皺形態(tài)混為一談。實際上起伏的山脊為背斜,剝蝕的山谷為向斜往往是不對的,反過來,背斜核部易形成河谷低地,向斜核部則可能形成山脊。準(zhǔn)確定位褶皺應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場垂直巖層走向觀察結(jié)果,若有巖層按新老次序有規(guī)律地對稱出現(xiàn)時,則可肯定有褶皺。然后根據(jù)巖層新老組合關(guān)系的分析確定褶皺的基本類型(背斜或向斜),進(jìn)一步依據(jù)兩翼巖層產(chǎn)狀、軸面產(chǎn)狀以及地層層序判斷褶皺的剖面類型和平面類型。但現(xiàn)場地層及其年代的劃分,對于水利專業(yè)初學(xué)者而言是難以掌握的,況且?guī)r層的產(chǎn)狀及地層的劃分往往又具有隱蔽性,因此,地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)概念往往是水利工程地質(zhì)課程開始階段學(xué)習(xí)的難點。(二)工程地質(zhì)條件難以全面和深刻理解
工程地質(zhì)條件指的是與工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)因素的綜合,是自然歷史發(fā)展演變的產(chǎn)物。對大型水利工程而言主要包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象(滑坡、崩塌、泥石流、風(fēng)化、卸荷、侵蝕、巖溶、地震等)及天然建筑材料等6個方面。工程地質(zhì)條件直接影響工程建筑物的安全、經(jīng)濟(jì)和運(yùn)營管理。興建大型水利水電工程,首先都要查明樞紐及庫區(qū)的工程地質(zhì)條件。不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境差異及水工建筑物類型的不同,對水利工程的影響也不同。教學(xué)中發(fā)現(xiàn),學(xué)生對工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性認(rèn)識不足,難以全面理解工程地質(zhì)條件的內(nèi)涵,這樣自然導(dǎo)致對工程地質(zhì)問題的把握不準(zhǔn)。例如:西南水電工程主要集中在川、藏、滇、青等省區(qū)河流的深切河谷地區(qū)。該區(qū)域的自然地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜,相應(yīng)地在此建高壩大庫的工程地質(zhì)條件也十分復(fù)雜。深切河谷往往首選高拱壩方案,此時地形地貌就是關(guān)鍵的地質(zhì)條件,將直接影響工程高邊坡的穩(wěn)定與安全,同時影響并制約水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且為深覆蓋層壩區(qū),從壩基防滲及擋水建筑物安全的角度考慮多采用當(dāng)?shù)夭牧蠅涡?,壩體防滲多為混凝土面板而非粘土心墻方案,這主要就是從天然建筑材料經(jīng)濟(jì)合理的角度考慮。
(三)對工程地質(zhì)問題缺乏認(rèn)識和實踐經(jīng)驗
工程地質(zhì)問題指的是工程地質(zhì)條件與工程建筑物之間存在的矛盾或問題。對大型水利工程而言主要包括壩基和壩肩抗滑穩(wěn)定問題,壩基滲漏和滲透穩(wěn)定問題,邊坡穩(wěn)定性問題,地下洞室圍巖穩(wěn)定性問題,水庫滲漏、水庫淤積、庫周浸沒、庫岸再造,水庫誘發(fā)地震等問題。工程地質(zhì)學(xué)簡單說就是分析工程地質(zhì)條件,解決工程地質(zhì)問題。因此,工程地質(zhì)問題是課程的最終落腳點。不同水工建筑物由于對場地條件要求存在差別,其相應(yīng)的工程地質(zhì)問題也存在差異。實際工程中,全面揭示工程地質(zhì)問題是有難度的,尤其是深層隱伏的地質(zhì)問題,更是從淺表很難觀察確認(rèn)。目前對水利專業(yè),工程地質(zhì)課程一般在水工建筑物等專業(yè)課之前開設(shè),許多學(xué)生對水工建筑物知之甚少,對水工建筑及樞
紐區(qū)可能會出現(xiàn)哪些地質(zhì)問題更是難知一二。
例如:對水利工程三大壩型工程地質(zhì)問題的分析。土石壩主要由粘土、碎石、塊石等散體堆積而成,壩體允許產(chǎn)生較大的變形,它對壩基工程地質(zhì)的要求較低,可以在軟基和工程地質(zhì)條件復(fù)雜的壩基上興建。由于壩基河床地質(zhì)條件多變,易出現(xiàn)過大沉降引起壩體裂縫、壩基滲漏和滲透變形問題,以及粉細(xì)沙層震動液化等問題。重力壩主要依靠壩身自重與地基間摩阻力來保持穩(wěn)定。重力壩對壩基要求高,一般要求修在弱風(fēng)化下部的巖基上。該類壩型最主要的問題就是過大變形或不均勻變形導(dǎo)致壩體裂開,軟弱結(jié)構(gòu)面組合形成深層滑移塊體。拱壩主要通過拱作用傳遞荷載到壩肩,所以拱壩對兩岸巖體的要求較高,而對河床壩基巖體要求相對要低。兩岸拱座巖體應(yīng)新鮮完整、無大斷層,狹窄對稱的“v”字形河谷是首選地形條件。此時應(yīng)特別關(guān)注順河向軟弱結(jié)構(gòu)面切割形成的滑移塊體。由于學(xué)生在這一階段對水工建筑物不熟悉,同時缺乏對三大壩型的現(xiàn)場感性認(rèn)識,導(dǎo)致他們較難在合理評價相應(yīng)工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上深入分析潛在的工程地質(zhì)問題。
(四)工程地質(zhì)分析方法不易理解和熟練運(yùn)用
由于工程巖體結(jié)構(gòu)特征及力學(xué)特性的復(fù)雜性和不確定性,針對巖體變形與穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析方法主要是定性與定量結(jié)合,總體上是半經(jīng)驗半理論性的。針對實際工程,在較大程度上是以現(xiàn)場經(jīng)驗為前提,然后通過工程地質(zhì)定性分析結(jié)合定量計算綜合確定。工程地質(zhì)的分析方法主要有工程地質(zhì)類比法、圖表法、室內(nèi)外實驗方法、力學(xué)模型定量計算法等。各方法都有一定條件和適用范圍,即存在各自的優(yōu)缺點。實際應(yīng)用中宜將幾種方法結(jié)合,互相補(bǔ)充。針對不同的工程地質(zhì)問題,剛學(xué)習(xí)課程的學(xué)生對怎樣合理選擇分析方法缺乏經(jīng)驗,熟練掌握困難更大。
現(xiàn)以巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定性評價為例,簡要討論工程邊坡穩(wěn)定性評價的基本思路。總體上邊坡穩(wěn)定性的影響因素包括地形地貌、巖體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、風(fēng)化卸荷、水的作用、地震及構(gòu)造運(yùn)動和人類工程活動等。首先從經(jīng)驗上判斷其穩(wěn)定性主要從坡形坡高、巖體強(qiáng)度、坡體結(jié)構(gòu)等直觀判斷,此時工程地質(zhì)定性方法(如赤平投影)就是較好的方法。對于邊坡淺表的變形及破壞情況,則主要考慮巖體的風(fēng)化和卸荷程度,及其卸荷裂隙等的組合情況。對于邊坡的整體及長期穩(wěn)定性,則需通過詳細(xì)的地質(zhì)勘探,確定潛在的破壞模式和滑移邊界,采用如三維極限平衡方法、有限元應(yīng)力應(yīng)變方法等計算其變形和穩(wěn)定性。邊坡變形模式及邊界、結(jié)構(gòu)面和巖體力學(xué)參數(shù)的確定是關(guān)鍵,同時還應(yīng)合理考慮地下水及地震等因素的影響。所以對巖石邊坡采用工程地質(zhì)方法合理評價其穩(wěn)定性是一項較復(fù)雜的工作,對于初學(xué)者來說是不易全面和熟練掌握的。
(五)工程地質(zhì)實習(xí)和工程實踐時間不足
工程地質(zhì)教學(xué)來源于實踐并回歸于實踐,其最鮮明的特點就是實踐性強(qiáng)。教學(xué)實習(xí)和工程實踐是鞏固和加深地質(zhì)理論知識的有效途徑,是理論聯(lián)系實際培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和獨立能力的重要渠道。地質(zhì)實踐教學(xué)的任務(wù)主要是讓學(xué)生親自接觸各種真實的地質(zhì)現(xiàn)象及工程問題,用已學(xué)到的理論知識觀察分析現(xiàn)象,提出解決問題的方法與措施。例如:斷層是工程地質(zhì)學(xué)中的基本概念,但學(xué)生要理解斷層的規(guī)模與工程特性、現(xiàn)場鑒別方法及其對工程的影響是較困難的。通過現(xiàn)場露頭可以較直觀地了解斷層的三種形態(tài)類型及其基本特征,對較大規(guī)模的斷層可引導(dǎo)學(xué)生從地形地貌不協(xié)調(diào)、地層的重復(fù)或缺失、伴生構(gòu)造及構(gòu)造巖、地表地下水的異常分布等方面來認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上分析斷層的級別、特征及其對工程的影響學(xué)生就容易理解和熟悉,然而由于教學(xué)時間及經(jīng)費(fèi)的限制,學(xué)生在實習(xí)和實踐方面的機(jī)會相對較少。在有限的實習(xí)和實踐時間內(nèi),如何合理安排教學(xué)實習(xí)路線及教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生能夠較好地掌握基本概念和原理,并初步具備分析和解決問題的能力,是目前水利工程地質(zhì)實踐教學(xué)中的一大難題。
三、水利工程地質(zhì)課程改革探索
(一)課堂教學(xué)改革 1.突出重點分解難點
由于水利工程地質(zhì)課程涉及較多概念和方法,同時關(guān)聯(lián)較多課程,是一門綜合性很強(qiáng)的課程。由于教學(xué)課時有限,要將所有內(nèi)容都面面俱到地深入講解,顯然是不可取的。這就要求在講授時有的放矢,合理安排教學(xué)內(nèi)容,做到突出重點、解剖難點,始終把握地質(zhì)學(xué)基本概念和巖體穩(wěn)定評價兩個主要內(nèi)容,抓住工程地質(zhì)條
和工程地質(zhì)問題兩條主線。這樣可以使學(xué)生從較多的概念和方法中理清思路,把握課程主體框架。例如:在地質(zhì)構(gòu)造部分,閱讀和分析平面地質(zhì)圖是重點,同時也是難點。平面地質(zhì)圖的閱讀要求熟悉地層年代、產(chǎn)狀、褶皺、斷裂、地史等理論知識,同時需要結(jié)合具體工程分析不利條件及可能存在的問題。為此需要結(jié)合教學(xué)圖件,詳細(xì)分析褶皺、斷裂等存在的依據(jù),并討論作為壩基或洞室的地質(zhì)條件可能存在的不良地質(zhì)問題。這樣學(xué)生才能較快掌握地質(zhì)圖的分析方法及工程應(yīng)用。
2. 理論聯(lián)系實際
工程地質(zhì)學(xué)的理論性較強(qiáng),各種概念及分析方法較多。這些內(nèi)容均源于地質(zhì)作用和工程實踐,在講授課程時如只照本宣科,學(xué)生很難對一些抽象的概念及方法感興趣,這樣教與學(xué)的效果均較差。在教學(xué)過程中注重理論聯(lián)系實際將是提高教學(xué)效果、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的最好手段。例如:在講授巖石和地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)容之后,學(xué)生對三大類巖石的特性及現(xiàn)場鑒別、具體的斷層和褶皺構(gòu)造的理解和分析仍是模糊的。筆者則以珞珈山為例,該地質(zhì)體即為學(xué)生大學(xué)生活的環(huán)境,引導(dǎo)學(xué)生探尋珞珈山的巖石類型,以及是否存在斷裂和褶皺。幾乎所有學(xué)生都對此感興趣,并樂于了解校園的地質(zhì)情況。由此對珞珈山地層巖性進(jìn)行介紹,在此基礎(chǔ)上分析褶皺、逆斷層及平移斷層分布等。學(xué)生驚嘆常在身邊出露的巖石就是典型的石英砂巖,而校園內(nèi)的櫻花大道竟是一條逆斷層。通過這個實例很好地將基本地質(zhì)概念與周邊的實際環(huán)境聯(lián)系起來。
3. 傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學(xué)結(jié)合
水利工程地質(zhì)課程內(nèi)容較多、實踐性強(qiáng),而且課時有限,因此要求將傳統(tǒng)教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)相結(jié)合,這樣可以很好地發(fā)揮各自的優(yōu)勢。重要的概念及分析方法以黑板演繹并詳細(xì)講解,使學(xué)生的注意力集中,有利于學(xué)生對重點難點內(nèi)容的深入理解和掌握。例如:在介紹層狀巖層產(chǎn)狀時,宜采用教學(xué)圖件分步講解,使學(xué)生切實理解走向、傾向、傾角的真實含義及實際意義。在講解赤平投影原理時,則需按投影方法介紹點、線、面等的投影過程,使學(xué)生理解空間點、線、面與赤道平面投影的關(guān)系,這樣結(jié)構(gòu)面的空間產(chǎn)狀與赤平投影圖間的關(guān)系也就清楚了,后續(xù)運(yùn)用其分析邊坡穩(wěn)定性也就簡單易懂。水利工程地質(zhì)課程涉及許多地質(zhì)作用、地質(zhì)現(xiàn)象及工程實例。此時多媒體演示則顯示其優(yōu)勢,多媒體課件可提供大量信息,形象生動地展現(xiàn)自然現(xiàn)象及復(fù)雜事物,其效果是口頭表達(dá)難以達(dá)到的,同時也可提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,節(jié)省講解時間。課余時間鼓勵學(xué)生通過國內(nèi)外各種網(wǎng)絡(luò)資源(特別是高校工程地質(zhì)課教學(xué)資源)了解和學(xué)習(xí)相關(guān)工程地質(zhì)知識,也可以用即時通訊方式解答學(xué)生的不同問題,利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)資源最大限度地開展教學(xué)互動,讓學(xué)生扎扎實實學(xué)好工程地質(zhì)課程。
(二)實踐教學(xué)改革
實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是保證和檢驗水利工程地質(zhì)課程教學(xué)效果和質(zhì)量的關(guān)鍵。要真正熟悉和掌握水利工程地質(zhì)的知識及方法,各種不同類型的實習(xí)實踐教學(xué)是必不可少的。以下從室內(nèi)實驗、校內(nèi)現(xiàn)場教學(xué)及水利樞紐地質(zhì)實習(xí)3個環(huán)節(jié)來介紹實踐教學(xué)。
1.強(qiáng)化室內(nèi)實驗教學(xué)
武漢大學(xué)水利水電學(xué)院較早建成工程地質(zhì)實驗室。實驗室主要有各種礦物、三大類巖石、古生物化石、構(gòu)造模型、典型水利樞紐巖石、各種地質(zhì)圖件及影像資料。同時還配有偏光顯微鏡、gps 、電子羅盤、gis等設(shè)備和工具軟件。目前實驗室可以滿足水利類專業(yè)本科教學(xué)要求。室內(nèi)實驗教學(xué)主要安排造巖礦物、巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)巖的認(rèn)識。同時還講授地質(zhì)圖閱讀、羅盤及gps使用等教學(xué)內(nèi)容。
以三大巖石的認(rèn)識為例,這對于學(xué)生來說是難點,僅通過課堂講解學(xué)生很難掌握巖石的特征和鑒別方法。在課堂講授造巖礦物及三大巖類后,需要進(jìn)行三大巖類認(rèn)識的室內(nèi)實驗教學(xué):學(xué)生按5人一組進(jìn)行分組,每組學(xué)生提供三大類巖石標(biāo)本各一盒。教師先復(fù)習(xí)巖石的成因、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及分類等,然后以3種典型巖石為例分析礦物及結(jié)構(gòu)特征,再分析其成因和類別。在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生仔細(xì)觀察各種巖石標(biāo)本,由各組學(xué)生相互討論以尋找鑒定礦物和巖石的規(guī)律和技巧。對學(xué)生的具體問題教師現(xiàn)場答疑,對相似礦物的鑒別、結(jié)構(gòu)的理解等共性問題由教師總結(jié)分析。通過室內(nèi)實驗課教學(xué)環(huán)節(jié)基本可以使學(xué)生掌握常見巖石特征和鑒別方法,對后續(xù)現(xiàn)場實習(xí)具有重要意義。
2. 重視校內(nèi)現(xiàn)場教學(xué)
武漢大學(xué)地處東湖之濱,校園內(nèi)有珞珈山和獅子山,存在不少良
好的地質(zhì)露頭、各類地質(zhì)構(gòu)造較豐富。為配合基本地質(zhì)理論知識講授,筆者充分利用武漢大學(xué)校園內(nèi)的珞珈山地區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)。該地區(qū)發(fā)育有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系及第四系等沉積巖,地層呈有規(guī)律的東西向條帶狀分布,呈現(xiàn)節(jié)理、斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造。武漢大學(xué)水利水電學(xué)院從20世紀(jì)50年代開始,在珞珈山地區(qū)安排校內(nèi)地質(zhì)現(xiàn)場教學(xué),實習(xí)路線從北向南橫跨珞珈山,要求學(xué)生現(xiàn)場觀察珞珈山地區(qū)巖石巖性、產(chǎn)狀、風(fēng)化、卸荷、隱伏巖溶、地下水露頭、節(jié)理、斷層、褶皺等現(xiàn)象。通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查,學(xué)生可以理解地層劃分及年代概念,熟悉產(chǎn)狀的概念及測量方法,節(jié)理、斷層及褶皺的鑒別和分析方法,最后獨立完成簡要的珞珈山地質(zhì)調(diào)查報告。通過該單元的校內(nèi)現(xiàn)場地質(zhì)教學(xué),可以進(jìn)一步深化學(xué)生對基礎(chǔ)地質(zhì)概念和理論理解,培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題的能力。
3. 完善野外地質(zhì)實習(xí)
(1) 水利樞紐地質(zhì)實習(xí)目的與安排。工程地質(zhì)野外教學(xué)實習(xí)是課程教學(xué)實踐的最重要環(huán)節(jié),目的在于鞏固課堂所學(xué)的理論知識,使理論與實踐緊密結(jié)合。通過對水利樞紐區(qū)地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水及外動力地質(zhì)作用等的調(diào)查研究,使學(xué)生初步掌握野外地質(zhì)工作的一般方法,了解水利樞紐工程地質(zhì)條件及主要工程地質(zhì)問題,熟悉地質(zhì)報告編寫及地質(zhì)圖件繪制的方法。實習(xí)教學(xué)包括路線教學(xué)、專題調(diào)研、現(xiàn)場討論、內(nèi)業(yè)整理等環(huán)節(jié)。通過現(xiàn)場調(diào)查、專題問題討論、面試考查、實習(xí)報告編寫等過程,培養(yǎng)學(xué)生野外地質(zhì)工作能力和分析解決工程地質(zhì)問題的能力。 (2) 野外實習(xí)區(qū)域及路線的選擇。良好的實習(xí)區(qū)域與路線是滿足工程地質(zhì)野外實踐教學(xué)要求的基礎(chǔ)。實習(xí)區(qū)域應(yīng)選擇巖石類型及地層較豐富,河流地貌及水文地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育良好,具備地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育和風(fēng)化、卸荷及邊坡變形等外動力地質(zhì)作用發(fā)育的地帶。同時應(yīng)具備典型的水利樞紐工程以便進(jìn)行水利水電專業(yè)工程問題的分析討論。在此基礎(chǔ)上根據(jù)地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造、河流地貌與地下水、邊坡變形及穩(wěn)定性分析、水利樞紐地質(zhì)條件及工程問題等選擇4~5條典型路線作為教學(xué)單元。路線選擇注意地質(zhì)現(xiàn)象的典型性及易識別性等特點,同時注意地質(zhì)現(xiàn)象與工程實踐的密切聯(lián)系。
以武漢大學(xué)為例,從20世紀(jì)50年代開始,陸續(xù)建立了陸水實習(xí)基地、丹江口實習(xí)基地、韶山灌區(qū)實習(xí)基地等。2010年三峽工程建成后,又建立了湖北秭歸三峽庫區(qū)實習(xí)基地,選擇茅坪至鏈子崖(郭家壩)、高家溪、泗溪、副壩大壩及永船等線路進(jìn)行教學(xué)。三峽庫區(qū)具有大量典型意義的地質(zhì)露頭,同時能夠結(jié)合具體的水利工程建筑物(如大壩、副壩、高邊坡等)進(jìn)行工程地質(zhì)條件與問題的分析。主要路線地層出露及地質(zhì)構(gòu)造較為齊全,風(fēng)化、卸荷等動力地質(zhì)作用和河流地質(zhì)作用,以及地下水、巖溶等地質(zhì)現(xiàn)象均有出露,能夠滿足水利類專業(yè)野外工程地質(zhì)實習(xí)的要求。
(3) 野外實習(xí)環(huán)節(jié)及質(zhì)量控制。整個實習(xí)期間每個教學(xué)單元要求有明確的教學(xué)內(nèi)容??傮w上要求完成:①典型剖面地層野外觀察和描述,包括巖性、接觸關(guān)系、產(chǎn)狀及測量、巖漿巖和沉積巖及變質(zhì)巖小構(gòu)造觀察、風(fēng)化作用、地形圖的使用等。②河流地貌及水文地質(zhì)調(diào)查,包括河流侵蝕、堆積,河床、河漫灘及階地觀察,河谷邊坡卸荷及變形,潛水露頭,巖溶水,巖溶地貌等。③邊坡變形及穩(wěn)定性分析,包括典型卸荷拉裂體、崩塌體、滑坡體的現(xiàn)場調(diào)查,變形及破壞特征,邊界條件,穩(wěn)定性影響因素及評價,變形破壞成因,工程防護(hù)及治理方案等。④水利樞紐教學(xué)單元,主要側(cè)重水利樞紐主要建筑物的組成及功能,大壩、副壩、高邊坡、水工隧洞等主要工程地質(zhì)問題分析。⑤資料整理及報告編寫,主要是對現(xiàn)場觀察的內(nèi)容進(jìn)行分析整理,按要求編寫實習(xí)報告。
野外地質(zhì)實習(xí)以小組為單位進(jìn)行,實習(xí)過程要求分工明確、團(tuán)結(jié)合作,現(xiàn)場特別強(qiáng)調(diào)紀(jì)律和安全。實習(xí)成績評定綜合考慮思想表現(xiàn)、組織紀(jì)律、操作技能、野外紀(jì)錄、面試討論及實習(xí)報告等。
(三) 英文教學(xué)探索
1. 工程地質(zhì)英文教學(xué)意義
英語教學(xué)或中英文雙語教學(xué)是目前本科教學(xué)改革的重要內(nèi)容?;诟叩葘W(xué)校培養(yǎng)具有國際視野和國際競爭力、面向未來的新型高素質(zhì)人才的要求,高校對主要課程實行英文教學(xué)十分必要[6]。隨著中國基礎(chǔ)建設(shè)及能源等領(lǐng)域大規(guī)模工程的開展,在相應(yīng)學(xué)科進(jìn)行學(xué)術(shù)和業(yè)務(wù)交流已是基本要求。水利行業(yè)早已走出國門,承接或合作國際科研和工程項目。這就
求學(xué)生不僅有較高專業(yè)造詣,而且需要具備較好的英文文獻(xiàn)閱讀能力、語言表達(dá)和交流能力。
2. 工程地質(zhì)課程英文教學(xué)實施
(1) 選定英文教材。工程地質(zhì)英語教學(xué),首先應(yīng)選擇合適的英文原版教材。國外出版的工程地質(zhì)書籍較多,但適合國內(nèi)水利專業(yè)使用的工程地質(zhì)英文教材較少。這主要是國外很少有專門針對水利類的工程地質(zhì)教材,多數(shù)教材是針對工程地質(zhì)專業(yè)編寫的。考慮到初學(xué)及課時情況,筆者建議采用tony waltham編著的《foundations of engineering geology》 (third edition)[7],這本教材包括巖石、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)作用、地下水、巖土力學(xué)特性、邊坡、隧洞及采空區(qū)等,內(nèi)容簡潔,通俗易懂。其次,推薦f. g. bell編著的《engineering geology》(second edition)[8]作為主要參考書。這本教材內(nèi)容較全面,包括巖石、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)作用、地下水、巖土工程特性、地質(zhì)勘查及洞室、邊坡、壩基等內(nèi)容。在工程地質(zhì)英文教學(xué)過程,建議學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)資源,國外知名大學(xué)有不少工程地質(zhì)課程資料[9]可供參考,同時從《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等國際學(xué)術(shù)刊物學(xué)習(xí)有關(guān)論文及知識。由于專業(yè)需要,學(xué)生還需使用中文版的水利工程地質(zhì)教材作為對照讀物。
(2) 英文課件及教學(xué)。英語課堂教學(xué)主要采用多媒體方式,可提高講授速度和效率。在制作英文教學(xué)ppt時,應(yīng)盡量簡潔明了、圖文結(jié)合,英文一定要規(guī)范。對一些專業(yè)性強(qiáng)的知識(如專業(yè)術(shù)語)可適當(dāng)加中文注釋。授課語言主要為英語,對不易理解的內(nèi)容可用中文解釋。為了保證教學(xué)效率,要求學(xué)生課前進(jìn)行適當(dāng)預(yù)習(xí)。課堂上采取師生互動形式,提高學(xué)生英語表達(dá)能力。平時作業(yè)、小測驗及期末考核均要求采用英文進(jìn)行。授課教師自身英文必須熟練,首先是專業(yè)概念及術(shù)語的準(zhǔn)確表達(dá),其次是發(fā)音的準(zhǔn)確。
(四) 課程考核方式
為更好開展工程地質(zhì)教學(xué)工作,其中一個重要環(huán)節(jié)是課程考核。課程考核目的是考察學(xué)生掌握知識的情況及分析問題的能力,科學(xué)有效的考核方式可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和能動性,從而提高教學(xué)效果和質(zhì)量。目前水利工程地質(zhì)課程包括室內(nèi)教學(xué)和野外實習(xí)兩個部分,一般是獨立考核。其中室內(nèi)教學(xué)部分主要考察地質(zhì)基本知識及水利工程相關(guān)巖體穩(wěn)定性評價方法的掌握情況,成績主要由平時作業(yè)、課堂小測驗、專題討論及期末閉卷考試組成,要求學(xué)生以掌握地質(zhì)知識和工程問題分析方法為主,鼓勵平時交流討論,避免考試突擊的學(xué)習(xí)方式。野外實習(xí)考核主要考察學(xué)生基本技能的掌握情況,側(cè)重考核問題的分析理解能力,從現(xiàn)場主動性、操作技能、綜合分析、面試討論、實習(xí)報告及組織紀(jì)律等方面綜合評定。
文章總結(jié)筆者多年教學(xué)實踐經(jīng)驗及課程改革探索供高校同行參考,以期在提高水利工程地質(zhì)教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面發(fā)揮積極作用。
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research and reform exploration on teaching methods of engineering
geology for water conservancy specialty
rong guan, zhou chuangbing, chen yifeng
(school of water resources and hydropower, wuhan uni
iversity, wuhan 430072, p. r. china)
abstract: engineering geology, with rich teaching content and strong practicality, is one of the fundamental courses for students majoring in water conservancy. it is worthy to be deeply discussed on how to effectively improve the quality of teaching in the classroom and the field geological practice. difficulties of the course and practical problems in teaching were analyzed in detail. meanwhile, teaching experience and reform exploration were comprehensively introduced from the point view of classroom teaching, practical teaching, bilingual teaching and course assessment, respectively. it is proposed that in classroom teaching, theory should be closely tied to the engineering practice. in practical teaching, the ability of students on how to discover, analyze and solve engineering geological problems should be emphasized. carrying out bilingual teaching is an inevitable trend to train international talent and students’ comprehensive ability should be fully disclosed in assessment system.
論文關(guān)鍵詞:環(huán)境地質(zhì)學(xué) 專業(yè)特色 啟發(fā)式教學(xué) 案例教學(xué)
論文摘 要:隨著環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究內(nèi)容、研究方法和技術(shù)不斷發(fā)展,環(huán)境地質(zhì)學(xué)的教學(xué)面臨許多新的挑戰(zhàn)。在環(huán)境地質(zhì)學(xué)的教學(xué)過程中,通過對教學(xué)方法和教學(xué)理念的不斷探索,逐步形成了具有鮮明特色的教學(xué)模式。
環(huán)境地質(zhì)學(xué)是研究人類活動和地質(zhì)環(huán)境相互作用的新興學(xué)科,是地質(zhì)學(xué)的一個分支,也是環(huán)境科學(xué)的一個組成部分。環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究自然和人為引起的地質(zhì)環(huán)境問題,以及人類工程建設(shè)和資源開發(fā)引起的地質(zhì)環(huán)境問題[1]。環(huán)境地質(zhì)學(xué)已經(jīng)成為地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)等專業(yè)的必修課或者選修課。環(huán)境地質(zhì)學(xué)是一門綜合性的科學(xué),內(nèi)容涉及災(zāi)害地質(zhì)學(xué)、環(huán)境工程學(xué)、地球化學(xué)、地質(zhì)工程學(xué)、城市環(huán)境地質(zhì)學(xué)、礦山環(huán)境地質(zhì)學(xué)、農(nóng)業(yè)環(huán)境地質(zhì)學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)等多個學(xué)科。如何為不同專業(yè)、不同年級的學(xué)生更好地講授環(huán)境地質(zhì)學(xué)課程,成為一個新的挑戰(zhàn)。筆者在環(huán)境地質(zhì)學(xué)的教學(xué)過程中,結(jié)合環(huán)境地質(zhì)學(xué)的課程特點、學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和專業(yè)特色,積極探索教學(xué)方法改革,不斷總結(jié)經(jīng)驗和心得,逐步形成了具有鮮明特色的教學(xué)方法,取得了良好的教學(xué)效果。
1 強(qiáng)調(diào)人地和諧理念和可持續(xù)發(fā)展觀
環(huán)境地質(zhì)學(xué)課程最重要的目標(biāo)之一,就是讓學(xué)生樹立人地和諧的理念和可持續(xù)發(fā)展觀。首先要認(rèn)識到,地球是人類目前可以生存的唯一場所,地質(zhì)環(huán)境容量是有限的,人類活動和地質(zhì)環(huán)境是相互制約的,過度地索取必然會引起地質(zhì)環(huán)境的惡化,甚至出現(xiàn)災(zāi)難。要達(dá)到人地關(guān)系的和諧,必須以科學(xué)的人地觀為指導(dǎo),培養(yǎng)全球性、長遠(yuǎn)性和差異性的環(huán)境意識,珍視和充分利用環(huán)境質(zhì)量與自凈能力,減少環(huán)境損失,防止環(huán)境污染和生態(tài)破壞;培養(yǎng)廣義性、有限性和稀缺性的資源意識,堅持節(jié)約利用、綜合利用和持續(xù)利用原則,充分發(fā)揮資源的多重功能,提高資源利用效率和水平;科學(xué)的人口意識、合理的生產(chǎn)意識、適宜的消費(fèi)意識和正確的文化意識同樣非常重要[2]。另外,危害人類的自然災(zāi)害始終存在,人類一定要充分認(rèn)識這些自然災(zāi)害(如洪水、滑坡、崩塌、泥石流、地震和火山活動),盡量避開或降低它們對人類生命財產(chǎn)造成的威脅。
2 體現(xiàn)專業(yè)特色
環(huán)境地質(zhì)學(xué)涉及的內(nèi)容非常廣泛,每個章節(jié)都可以單獨作為一門課程來講授。但由于課時的限制,不可能對每個章節(jié)都進(jìn)行非常詳細(xì)、深入地講解,必須根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特色和學(xué)校的特色,有選擇、有側(cè)重地講授環(huán)境地質(zhì)學(xué)的各個章節(jié)。對于礦業(yè)類院校的地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生,側(cè)重講解自然災(zāi)害、礦產(chǎn)資源開發(fā)、能源開發(fā)和利用、表生地球化學(xué)異常與人體健康、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查等章節(jié),用地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)演化的理論講解地震和火山的發(fā)生規(guī)律和分布特征,用礦床學(xué)理論講解礦產(chǎn)資源的成礦規(guī)律和礦石特征,用地球化學(xué)的理論講解地方病的發(fā)病機(jī)理和分布規(guī)律,將地質(zhì)學(xué)的理論和方法融入到各章節(jié)的講解中。自然地理學(xué)專業(yè)要側(cè)重自然資源開發(fā)、土地利用、房地產(chǎn)開發(fā)等內(nèi)容;人文地理專業(yè)側(cè)重城市規(guī)劃、旅游管理等章節(jié)。
3 結(jié)合學(xué)生的知識體系
環(huán)境地質(zhì)學(xué)是一門拓展學(xué)生知識面、培養(yǎng)學(xué)生興趣點的課程,適宜安排在第一學(xué)年。但是,由于各種條件所限,環(huán)境地質(zhì)學(xué)有可能被安排在許多專業(yè)課之后的第二學(xué)年或者第三學(xué)年。由于某些專業(yè)課的內(nèi)容與環(huán)境地質(zhì)學(xué)的部分章節(jié)或知識點相同,勢必會增加環(huán)境地質(zhì)學(xué)的講授難度。因此,教師在講授環(huán)境地質(zhì)學(xué)課程之前,必須考慮不同年級學(xué)生在知識結(jié)構(gòu)上的差異,有針對性地調(diào)整各章節(jié)的內(nèi)容和深度。遇到與前期專業(yè)課相同的知識點,教師既可以有針對性地溫習(xí)之前學(xué)過的重要知識點,補(bǔ)充新的教學(xué)內(nèi)容,也可以在相同知識點上增加深度,激發(fā)學(xué)生的求知欲望。在為地質(zhì)工程大三本科生上環(huán)境地質(zhì)學(xué)時,環(huán)境地質(zhì)學(xué)中的自然災(zāi)害章節(jié)與學(xué)生前期學(xué)過地球科學(xué)概論中的知識點重復(fù),此時,教師需要增加新的知識點,并增加難度。比如講到火山灰,不僅要講火山灰對人類和動植物的危害,對全球氣候的影響等基本知識點,還可以拓展到火山灰在層序地層學(xué)中的應(yīng)用,火山灰具有延展性、瞬時性和等時性的特點,可以構(gòu)成發(fā)育良好的區(qū)域等時面,許多含煤地層普遍發(fā)育火山灰,可以作為煤層對比的重要依據(jù),能夠有效彌補(bǔ)生物帶法、常規(guī)標(biāo)志層和沉積旋回法在煤層對比中的不足[3]。在講到河流類型的時候,可以與能源地質(zhì)學(xué)中的煤炭沉積環(huán)境知識點結(jié)合起來,讓學(xué)生思考,哪種河流類型能夠形成巨厚型的煤田,還有哪些典型的河流地貌非常適宜煤炭的沉積等。只有緊密結(jié)合學(xué)生的知識體系,才能將環(huán)境地質(zhì)學(xué)課程講得更生動,并且將課程內(nèi)容的廣度和深度有機(jī)結(jié)合起來。
4 啟發(fā)式教學(xué)
環(huán)境地質(zhì)學(xué)不僅普及知識、讓學(xué)生記住一些基本概念和知識點,更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、全面思考以及應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力。隨著世界人口劇增、城市化不斷推進(jìn),各種環(huán)境地質(zhì)問題不斷出現(xiàn),這些環(huán)境地質(zhì)問題的解決方法往往沒有標(biāo)準(zhǔn)答案,需要學(xué)生主動思考,積極查找相關(guān)資料,對問題不斷探索。比如許多化學(xué)合成殺蟲劑(如DDT)在害蟲殺滅、糧食增產(chǎn)和瘧疾預(yù)防等方面功不可沒,但同樣導(dǎo)致了嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī),危害人類健康,并毒死了大量鳥類、魚類和益蟲?,F(xiàn)代農(nóng)業(yè)到底能否離開化學(xué)合成殺蟲劑?化學(xué)合成殺蟲劑到底是毒藥還是仙丹?這些問題的答案都需要學(xué)生發(fā)揮獨立思考的精神去探索。
河流具有強(qiáng)大的侵蝕和搬運(yùn)作用,能夠?qū)е潞恿魃嫌尾煌潭鹊乃亮魇В覀儾荒芫痛朔穸ê恿鞯那治g和搬運(yùn)作用。因為河流攜帶的泥沙會在下游形成三角洲和沖積平原,造福人類,入海口堆積的泥沙還能有效抵御海水入侵。因此,要通過教師的講解啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生全面思考的能力。 轉(zhuǎn)貼于
5 案例分析
20世紀(jì)初,美國哈佛大學(xué)法學(xué)院創(chuàng)造了經(jīng)典的案例教學(xué)法,之后在法學(xué)、企業(yè)管理、醫(yī)學(xué)等學(xué)科的教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。環(huán)境地質(zhì)學(xué)中也有很多經(jīng)典的人地危機(jī)和人地和諧的案例,也可以借鑒這種成功的教學(xué)方式。從實際案例出發(fā),提出問題、分析問題、解決問題,通過師生的共同努力使學(xué)生做到融會貫通,能舉一反三,理論聯(lián)系實際,從而增強(qiáng)知識,提高能力和水平。在選擇案例的時候,要盡量選擇一些影響范圍廣、貼近學(xué)生生活、絕大多數(shù)學(xué)生都了解的近期發(fā)生的經(jīng)典案例,這樣更容易激發(fā)學(xué)生的興趣,提高案例分析的教學(xué)效果。例如,通過學(xué)生對美國墨西哥灣漏油事件和我國大連漏油事件的分析,更深刻地理解能源開發(fā)和運(yùn)輸中可能導(dǎo)致的生態(tài)和環(huán)境危機(jī),并且深入思考如何正確面對和處理這種生態(tài)危機(jī)。在講海洋公約中“海域”的定義時,可以對中日領(lǐng)海糾紛案例進(jìn)行分析,通過該案例的分析,不僅能夠讓學(xué)生更深刻地了解領(lǐng)?;€、專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)和大陸架等概念的真正含義,還可以讓學(xué)生認(rèn)識到聯(lián)合國海洋公約在解決領(lǐng)海糾紛方面的不足,同時提高學(xué)生的海洋意識。
6 結(jié)合科研動態(tài)和學(xué)科發(fā)展
環(huán)境地質(zhì)學(xué)也是一門應(yīng)用科學(xué),它應(yīng)用掌握的地質(zhì)信息來解決實際的問題,減少環(huán)境的惡化,增加人類利用和改造自然的有利條件[4]。但是,由于撰寫時間有限,大多數(shù)環(huán)境地質(zhì)學(xué)教材中的某些知識點存在明顯的滯后和不足,特別是關(guān)于各種環(huán)境地質(zhì)問題防治方法的相關(guān)內(nèi)容,而該部分內(nèi)容又是學(xué)生需要重點掌握的內(nèi)容。因此,非常有必要將與環(huán)境地質(zhì)學(xué)相關(guān)的最新科研動態(tài)、熱點研究問題和學(xué)科發(fā)展動態(tài)引入到課堂教學(xué)中。在此過程中,也可以將自己和學(xué)院其他教師與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的科研工作和科研成果介紹給學(xué)生。比如在講到土壤污染內(nèi)容時,大多數(shù)教材都沒有涉及如何治理和修復(fù)被污染土壤的內(nèi)容,這就需要教師在備課的時候查閱相關(guān)的書籍和文獻(xiàn),查找傳統(tǒng)和最新的土壤修復(fù)技術(shù),以及各個修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點和這些土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用情況。這樣,才能讓學(xué)生全面了解土壤污染和修復(fù)技術(shù),同時激發(fā)學(xué)生的科研興趣。
7 多媒體教學(xué)
環(huán)境地質(zhì)學(xué)中的許多內(nèi)容需要借助圖片、視頻等多媒體才能達(dá)到更好的教學(xué)目的和教學(xué)效果。圖片具有直觀明了的特性,可以根據(jù)教學(xué)目的進(jìn)行實時添加,比如在講解露天開采對地表的破壞的時候,很多學(xué)生對露天礦了解很少,僅僅用文字講述露天礦的占地面積等破壞程度,不能讓學(xué)生體會露天礦的巨大破壞性,如果將世界十大露天礦的圖片展示給學(xué)生,學(xué)生就能真正理解什么是“地球表面的巨大傷疤”了。
視頻也是環(huán)境地質(zhì)學(xué)非常重要的教學(xué)手段,視頻能更直觀、全面地展示環(huán)境地質(zhì)學(xué)內(nèi)容,但是比較占用課時,所以課前要對平時收集的教學(xué)視頻進(jìn)行精挑細(xì)選。教學(xué)視頻要畫質(zhì)清晰、客觀全面、貼近生活、震撼心靈、引人思考。教學(xué)視頻的畫質(zhì)清晰程度直接影響觀看者的情緒和興趣,高清晰的教學(xué)視頻能夠引起學(xué)生的觀看欲望,達(dá)到更好的教學(xué)效果;教學(xué)視頻的內(nèi)容必須客觀全面,否則容易誤導(dǎo)學(xué)生,因此必須對視頻內(nèi)容仔細(xì)篩選。介紹環(huán)境地質(zhì)問題的教學(xué)視頻,最好有思想碰撞,學(xué)生看后能夠震撼心靈,并且引發(fā)學(xué)生深層次的思考。比如中央電視臺制作的“垃圾圍城困局”視頻就可以作為關(guān)于城市垃圾的教學(xué)視頻,該視頻介紹北京在城市垃圾處理過程中遇到的現(xiàn)實問題,通過視頻可以了解不同立場人(包括主張和反對垃圾焚燒的學(xué)者、垃圾焚燒廠附近的居民和城市管理者)的觀點和思想,該視頻能夠讓學(xué)生深切體會到,城市垃圾處理既是一個刻不容緩的問題,又是一個很難解決的技術(shù)問題和管理問題,引發(fā)學(xué)生對城市垃圾問題的深入思考。
參考文獻(xiàn)
[1] 朱大奎,王穎,陳方.環(huán)境地質(zhì)學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2] 潘懋,李鐵峰.環(huán)境地質(zhì)學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2006.
關(guān)鍵詞 同位素水文學(xué) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 實踐教學(xué)
中圖分類號:G613 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
同位素水文學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科,特別是現(xiàn)代人類正在面臨著空前的水危機(jī)與環(huán)境危機(jī),同位素水文學(xué)的發(fā)展負(fù)有重大的時代使命,推動著傳統(tǒng)水文學(xué)在概念與方法上的深度變革。環(huán)境同位素在微觀上進(jìn)入了元素的原子核結(jié)構(gòu),在宏觀上進(jìn)入了流域的三維空間,在時間上進(jìn)入了歷史時期和地質(zhì)時期,因此成為推動水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)工作開展的重要研究工具,極具生命力,應(yīng)用前景廣闊。同位素水文學(xué)已逐漸成為我校培養(yǎng)以地學(xué)為特色、具有市場力和競爭力的水文與水資源工程、環(huán)境科學(xué)與工程、地下水科學(xué)與工程專業(yè)本科生與研究生的一門重要專業(yè)課程。然而,同位素水文學(xué)是一門實驗科學(xué),無論是同位素分餾的理論基礎(chǔ),還是同位素技術(shù)的應(yīng)用研究,都處在一個不斷發(fā)展與完善的階段。因此,如何合理地設(shè)置教學(xué)內(nèi)容,集經(jīng)典、先進(jìn)和全面于一體,如何在教與學(xué)中貫徹地學(xué)的演繹思維與地球化學(xué)見微知著的思維,如何培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識分析和解決專業(yè)問題的能力,實現(xiàn)學(xué)以致用的教學(xué)效果,是同位素水文學(xué)教學(xué)過程中需要認(rèn)真思考和亟待解決的核心問題。
1重視專業(yè)思想的教學(xué)理念
高等教育階段既是學(xué)生知識與技能提高的重要環(huán)節(jié),也是學(xué)生向社會轉(zhuǎn)型的重要階段。適應(yīng)社會發(fā)展需求的高級地學(xué)人才,不僅僅要具備過硬的專業(yè)知識與技能,更重要的是要具備良好的專業(yè)思想和學(xué)術(shù)道德。因此需要將同位素水文學(xué)的專業(yè)思想貫穿在整個課程的教學(xué)過程中,教育學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)與工作中正確認(rèn)識、理解、對待和處理同位素數(shù)據(jù)所隱含的重要信息,特別是在以同位素數(shù)據(jù)說明和解釋實際問題時,注重基礎(chǔ)理論與實踐積累的結(jié)合,尊重地球本身復(fù)雜性所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)的多解性,合理解釋、解決實際問題。
2融合經(jīng)典、全面和先進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容
同位素水文學(xué)主要依托于同位素地球化學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、水文學(xué)、水文地球化學(xué)等學(xué)科的專業(yè)知識,著重于分析與解決水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)問題,其課程性質(zhì)決定課程內(nèi)容既要科學(xué)地回答“是什么”、“為什么”,又要技術(shù)地回答“做什么”、“怎么做”。因此教學(xué)內(nèi)容既要闡述同位素水文學(xué)的基礎(chǔ)理論,討論自然界別是各類水體中環(huán)境同位素的組成、分布特征和演化規(guī)律,又要論述同位素在水文與環(huán)境基礎(chǔ)研究與前沿研究中的應(yīng)用,包括樣品采集方法、測試技術(shù)和數(shù)據(jù)解譯等。
國內(nèi)現(xiàn)有的教材主要是上世紀(jì)八九十年代出版的,如張人權(quán)的《同位素方法在水文地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用》(1983),劉存富和王恒純的《環(huán)境同位素水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)》(1984),張之淦的《環(huán)境同位素水文地質(zhì)概論》(1984),尹觀的《同位素水文地球化學(xué)》《1988》,王恒純主編的《同位素水文地質(zhì)概論》(1991)。然而同位素水文學(xué)在近三十年內(nèi)經(jīng)歷了迅猛的發(fā)展,現(xiàn)有的教材雖然經(jīng)典,但已不能反映學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的最新科研成果。因此,課程教學(xué)內(nèi)容需以“融經(jīng)典性、全面性和先進(jìn)性于一體”為原則,積極吸收借鑒國內(nèi)外的精選教材,系統(tǒng)建立多學(xué)科交叉的理論知識框架,結(jié)合水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)的重大問題,篩選豐富而有張力的教學(xué)案例,將學(xué)科領(lǐng)域的新技術(shù)與新方法及其應(yīng)用的前沿動態(tài)引入課堂教學(xué),使得教學(xué)內(nèi)容既突出經(jīng)典,又體現(xiàn)前沿創(chuàng)新,既保證科學(xué)性與權(quán)威性,又保證完整性與前瞻性。
3以學(xué)生為中心的啟發(fā)式教學(xué)方法
環(huán)境同位素課程具有很強(qiáng)的理論性和廣泛的應(yīng)用性,是利用數(shù)字、公式和理論來說明、論證地學(xué)、水文、環(huán)境領(lǐng)域中的問題,其求證與研究方式完全不同于數(shù)理化, 也不同于其他的基礎(chǔ)專業(yè)課程,更注重的是結(jié)合地質(zhì)原理解譯同位素地球化學(xué)數(shù)據(jù),以見微知著、將古論今的地學(xué)思維方式探索自然、認(rèn)識自然。課程教學(xué)的目的不是簡單地傳授知識,而是培養(yǎng)學(xué)生靈活綜合運(yùn)用基礎(chǔ)課程知識來解決專業(yè)問題的能力。因此,教學(xué)方式要以教師為中心向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變,教學(xué)方法由灌輸式向啟發(fā)式、引導(dǎo)式轉(zhuǎn)變,講課強(qiáng)調(diào)基本概念原理的運(yùn)用與實際問題的分析。
4實踐教學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)與規(guī)范
樣品的采集與測試是同位素水文學(xué)研究中的重要環(huán)節(jié)之一,將科學(xué)的采集方法與先進(jìn)的測試技術(shù)引入到課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中是非常必要的。采樣方法的可靠性與測試方法的精確性直接關(guān)系到第一手原始數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞,樣品缺乏代表性、采樣和測試的誤差可導(dǎo)致得出錯誤的結(jié)論。因此實踐教學(xué)不僅是為了培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用同位素從事研究調(diào)查工作的基本技能,更應(yīng)該重視的是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與思維和規(guī)范精細(xì)的操作習(xí)慣。另一方面,同位素實驗設(shè)備昂貴,測試技術(shù)先進(jìn),實驗步驟復(fù)雜等因素使同位素測試實驗教學(xué)與其它課程的實驗教學(xué)相比具有特殊性,課程實踐教學(xué)的規(guī)范性是其順利開展的前提。
參考文獻(xiàn)
[關(guān)鍵詞]地震資料解釋 構(gòu)造解釋 巖性解釋 教學(xué)實踐
[中圖分類號] G942 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)17-0141-03
地震勘探主要由采集、處理和解釋三大環(huán)節(jié)組成,其中地震資料解釋是地震勘探工程的最終環(huán)節(jié)。隨著地震勘探技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及成像技術(shù)的飛速發(fā)展,地震資料解釋的內(nèi)容也日益豐富和深化。目前,地震資料解釋主要包括盆地分析、構(gòu)造、地層、沉積以及油氣勘探等多方面內(nèi)容,成為盆地基礎(chǔ)地質(zhì)研究和油氣勘探活動中不可缺少的重要方法。地震數(shù)據(jù)采集、處理、解釋一體化、全三維解釋、虛擬現(xiàn)實技術(shù),使地震解釋技術(shù)更加復(fù)雜、深入、有效。為了滿足石油勘探過程中地震資料解釋的要求,必須做好該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的設(shè)計。
一、地震資料解釋的任務(wù)
西安石油大學(xué)是以石油勘探與開發(fā)為主的工科院校,是培養(yǎng)未來石油工程師的搖籃。馬在田院士認(rèn)為“當(dāng)前最缺少的是知識全面,系統(tǒng)掌握地震理論、方法,有相當(dāng)石油地質(zhì)知識水平的能夠解決實踐問題的領(lǐng)軍型人才”。地震資料解釋課程作為地球探測與信息技術(shù)專業(yè)的必修課程,幾乎涉及所有基礎(chǔ)地質(zhì)和石油地質(zhì)研究領(lǐng)域。在學(xué)生修完地震勘探原理、地震資料處理、測井原理與解釋、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、沉積學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)等相關(guān)專業(yè)課基礎(chǔ)上開設(shè)本課程。目前,在油氣勘探領(lǐng)域,地震資料解釋是結(jié)合鉆、測井資料以及計算機(jī)成像技術(shù)將地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地質(zhì)術(shù)語,根據(jù)地震資料確定地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)和空間位置,分析層間接觸關(guān)系,推測地層的沉積環(huán)境、巖性和厚度,預(yù)測地層的含油氣性,進(jìn)行有利區(qū)評價和井位部署。在油氣勘探過程中,地震資料是內(nèi)容最為豐富、綜合分辨率最高的鉆前原始信息源。地震資料解釋為地質(zhì)家提供分析地下地質(zhì)現(xiàn)象的“眼睛”。在開發(fā)過程中由于其突出的平面空間分辨率而具有重要意義。地震資料解釋貫穿油氣勘探開發(fā)的所有環(huán)節(jié):盆地評價、含油氣系統(tǒng)評價、成藏組合帶評價、有利目標(biāo)評價、開發(fā)方案的確立以及開發(fā)后期方案的調(diào)整。
許多重要的地質(zhì)理論都離不開地震資料解釋的發(fā)展,地震資料解釋已成為一些新興邊緣學(xué)科的重要生長點。盆地分析的一些基本原理建立于早期對二維地震剖面解釋的基礎(chǔ)之上。地震地層學(xué)和層序地層學(xué)這2門學(xué)科也是建立在對沉積盆地地震解釋的基礎(chǔ)之上。[1]隨著三維地震采集、處理、解釋以及計算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高,研究人員可以利用三維地震的解釋技術(shù)刻畫沉積盆地的地形特征、沉積體系的三維幾何形態(tài)及其沉積演化過程,從而誕生了新的學(xué)科――地震沉積學(xué)、地震地貌學(xué)。[2][3]
二、地震資料解釋的內(nèi)容
高等學(xué)校既是教學(xué)中心又是科研中心,教學(xué)與科研應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)展??蒲惺墙虒W(xué)的基礎(chǔ),是提高師資隊伍素質(zhì)和培養(yǎng)高素質(zhì)人才的必由之路。教學(xué)的內(nèi)容與教師的知識結(jié)構(gòu),必須及時更新,這樣才能跟上時代的步伐。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)根據(jù)科學(xué)研究的進(jìn)展、實際情況的變化不斷進(jìn)行修訂,將眾多優(yōu)秀的科研成果吸收進(jìn)去。
(一)與地震資料解釋相關(guān)的地震勘探原理
地震資料解釋是地震勘探3大基本生產(chǎn)環(huán)節(jié)(采集、處理和解釋)的最后環(huán)節(jié)。采集和處理環(huán)節(jié)需對野外采集的地震資料進(jìn)行預(yù)處理、濾波、反褶積、速度分析、動-靜校正、疊加和偏移等過程,為解釋人員提供真實反映地下地質(zhì)構(gòu)造、地層、沉積環(huán)境的剖面或數(shù)據(jù)體。因此,為了做好地震資料解釋,必須討論地震記錄的形成、褶積模型、有效波識別的主要標(biāo)志、地震剖面特點、地震勘探分辨率等與地震資料解釋關(guān)系密切的基本概念和理論問題。
(二)地震構(gòu)造解釋
20世紀(jì)70年代之前,由于地震資料和計算機(jī)技術(shù)的限制,地震資料主要用于構(gòu)造解釋為主,即利用地震資料提供的反射波旅行時、速度信息,查明地下地層的構(gòu)造形態(tài)、埋藏深度和接觸關(guān)系等。地震構(gòu)造解釋是地震資料解釋的最初的,也是最基本的研究內(nèi)容。因此,必須使學(xué)生掌握相關(guān)的基本概念和基本原理、基本方法。相關(guān)的概念、原理和方法如下:合成記錄標(biāo)定原理及方法,地震同相軸對比方法,斷層剖面和平面識別方法、技術(shù)、解釋方法及平面組合(如相干體技術(shù)、切片技術(shù)等),T0圖的繪制、時深轉(zhuǎn)換方法及構(gòu)造圖的繪制,拉張、擠壓、剪切以及底辟構(gòu)造背景下的典型構(gòu)造樣式的地震識別,地震剖面上的構(gòu)造活動時期分析方法。
(三)地震巖性解釋
由于構(gòu)造油氣藏的日益成熟,油氣勘探與開發(fā)目標(biāo)逐漸由構(gòu)造油氣藏轉(zhuǎn)移到非構(gòu)造油氣藏。隨著地震資料采集、處理以及計算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展,20世紀(jì)70年代末,地震資料解釋內(nèi)容日益豐富,開始了地震資料巖性解釋。地震巖性解釋主要包括地震地層學(xué)、地震相分析和巖性預(yù)測三方面的內(nèi)容。
1.地震地層學(xué)解釋
地震地層學(xué)是以反射地震資料為基礎(chǔ),把地層學(xué)和沉積學(xué)特別是巖性、巖相的研究成果,運(yùn)用到地震解釋工作中,進(jìn)行地層劃分對比、判斷沉積環(huán)境、預(yù)測巖相巖性的地層學(xué)分支學(xué)科。地震地層解釋需要向?qū)W生講授地震反射界面的類型和對比方法,地質(zhì)界面的類型,地震反射界面的地質(zhì)成因,各種地震反射界面的區(qū)分,地震反射界面的年代地層學(xué)意義和地震地層單元,地震層序劃分的原則、級別、方法,地震界面與地質(zhì)界面的橋式對比方法等基本原理、基本方法。
2.地震相分析
地震資料為勘探階段提供極其重要的鉆前原始信息,除了包含豐富的構(gòu)造信息,還包含了豐富的地層和沉積信息。地震相分析是指根據(jù)地震反射的面貌特征進(jìn)行沉積相的解釋和推斷。為了使學(xué)生掌握地震相分析技術(shù),必須向?qū)W生講授地震相的概念,主要的地震相參數(shù),反射結(jié)構(gòu)的類型及地質(zhì)意義,幾何外形的類型及地質(zhì)意義,地震相劃分與編圖過程,地震相模式的概念,典型沉積體的地震識別,地震相向沉積相轉(zhuǎn)換的思路、方法、原則、步驟。
3.巖性預(yù)測及流體識別
目前,巖性預(yù)測和流體識別屬于儲層預(yù)測技術(shù)主要研究內(nèi)容,也是地震地質(zhì)綜合解釋的重要內(nèi)容。地震資料解釋課程主要讓學(xué)生了解利用速度信息和振幅信息解釋巖性的一般原理、方法和步驟,并介紹目前國內(nèi)外油氣預(yù)測常用的烴類直接檢測指數(shù)(DHI),如AVO、亮點、平點技術(shù)等。
(四)開發(fā)地震解釋
開發(fā)地震技術(shù)是因油氣田開發(fā)的需要而興起,是勘探地震技術(shù)向油田開發(fā)階段的延伸。隨著油氣田開發(fā)程度的提高,開發(fā)地震的重要性將更多地顯現(xiàn)出來。開發(fā)地震技術(shù)總體上仍處于發(fā)展階段,現(xiàn)有的一些方法,或因成像處理及解釋手段不夠完善,或因信噪比、分辨率及精確度不夠高,只能應(yīng)用于油氣田早期開發(fā)。[4]開發(fā)地震學(xué)需要以高信噪比、高分辨率、高保真度資料(即所謂“三高”地震資料)為基礎(chǔ),地震資料處理、解釋和研究一體化是開發(fā)地震學(xué)發(fā)展的重要方向,[5]開發(fā)階段地震技術(shù)主要用于提高分辨率、提高儲層描述和烴類檢測精度、建立精細(xì)三維油氣藏模型。[6]
三、教學(xué)手段與方法
地震資料解釋既有復(fù)雜及系統(tǒng)的理論性,又有很強(qiáng)的實踐性,既是一門科學(xué),也是一門藝術(shù)和技術(shù)。[7][8]針對該課程具有專業(yè)面廣、知識點多以及實踐性強(qiáng)的特點,該課程的教學(xué)應(yīng)理論和實踐并重。注重培養(yǎng)學(xué)生的基本理論和動手能力,為社會培養(yǎng)受用人單位歡迎的物探專業(yè)人才。
(一)課堂教學(xué)
在教學(xué)中,可采用板書和多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式,向?qū)W生講授地震資料解釋相關(guān)的基本原理、基本方法和技能。板書總結(jié)重要知識點,起到提綱挈領(lǐng)的作用。多媒體可以在整個教學(xué)中引入大量地震剖面、平面圖實例,更好地吸引學(xué)生的注意力,幫助學(xué)生迅速而準(zhǔn)確地理解重要知識點。多媒體在一堂課中可以大容量地豐富當(dāng)堂內(nèi)容,擴(kuò)大學(xué)生知識面,而板書把大量內(nèi)容的精髓展示到黑板上,以突出本節(jié)的重點,也能讓學(xué)生在復(fù)習(xí)時有據(jù)可依。
(二)實踐教學(xué)
知識、能力和技能的培養(yǎng)均來自于實踐。各種實踐教學(xué)環(huán)節(jié)對于地球探測與信息技術(shù)專業(yè)的學(xué)生成長至關(guān)重要,有利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。要培養(yǎng)高素質(zhì)人才,就必須重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。地震資料解釋課程的實踐應(yīng)從課堂實踐和課程設(shè)計兩個方面入手。
1.在課堂教學(xué)中,給學(xué)生一定測網(wǎng)的、能涵蓋構(gòu)造、地震層序、地震相等重要知識點的地震紙剖面,做好課堂知識點講授和實踐。利用大量實例引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)新舊知識的銜接,引導(dǎo)學(xué)生在對學(xué)過知識進(jìn)行復(fù)習(xí)的同時聯(lián)系新的知識點投入學(xué)習(xí),通過互動增強(qiáng)學(xué)生的對地震資料解釋的感性。對于一些重要的概念結(jié)合實際地震資料,讓學(xué)生自己分析、自己解決,培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新思維意識。
2.地震資料課程設(shè)計是本課程的重要實踐環(huán)節(jié)。力求使學(xué)生能夠理解地震資料解釋的基本原理和概念,掌握合成記錄標(biāo)定、斷層剖面解釋、層位閉合解釋、斷層組合、等T0圖編制、時深轉(zhuǎn)換、構(gòu)造圖的編制、地震相剖面分析、地震相平面圖的編圖、地震相轉(zhuǎn)化沉積相的基本方法原理以及沉積相圖的繪制等基本地震解釋技能,初步具備利用地震資料獨立開展含油氣盆地地質(zhì)分析的能力。
近年來,隨著采集、處理以及計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,地震資料品質(zhì)和分辨率不斷提高,以及油氣勘探與開發(fā)程度提高,地震資料解釋所涉及的研究內(nèi)容日益豐富,其研究內(nèi)容從最初的構(gòu)造解釋到層序地層分析、地震相分析,然后再到巖性預(yù)測、物性參數(shù)預(yù)測、烴類檢測。地震資料解釋數(shù)據(jù)由疊后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到疊前數(shù)據(jù)。要求地震資料解釋人員既要具備扎實的地球物理基礎(chǔ),又要掌握相應(yīng)的石油地質(zhì)知識。地震資料解釋專業(yè)課程的教學(xué)應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)理論、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),提高教學(xué)質(zhì)量,為社會培養(yǎng)受用人單位歡迎的物探專業(yè)人才。因此,必須結(jié)合地球探測與信息技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及當(dāng)前和今后油氣勘探實際需求,積極引入地震資料解釋的科技發(fā)展新成果,合理規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容。與生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系,注重從實踐中找問題,從專業(yè)知識中找答案,帶領(lǐng)學(xué)生從書本走向?qū)嵺`,以實踐充實教學(xué)。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] Vail P R, Mitchum R M, Jr et al. Seismic stratigraphy and global changes in sea level, Parts 1-11[M]: AAPG Memoir, 1977, 26: 51-212.
[2] Posamentier H W. Seismic geomorphology and depositional systems of deep water environments: observations from offshore Nigeria,Gulf of Mexico,and Indonesia (abs.)[M]. AAPG Annual Convention Program, 2001, 10:160.
[3] Zeng H L, Hentz T F. High-frequency sequence stratigraphy from seismic sedimentology: applied to Miocene Vermilion Block 50 tiger shoal area offshore Louisiana[J]. AAPG Bulletin, 2004, 88(2): 153-174.
[4] 許衛(wèi)平.關(guān)于開發(fā)地震技術(shù)發(fā)展的幾點思考[J].石油物探,2002(1):11-14.
[5] 馬在田.關(guān)于油氣開發(fā)地震學(xué)的思考[J].天然氣工業(yè),2004(6):43-46.
[6] 劉振武,撒利明,張昕等.中國石油開發(fā)地震技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和未來發(fā)展建議[J].石油學(xué)報,2009(5):711-721.
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