“构造地质学”课程教学方法的探索与实践

[摘 要] “构造地质学”是地质学的一门重要分支学科，也是地学类专业的基础课程。结合近年来在此门课程教学过程中的一些认识和总结，对“构造地质学”课程的教学方法进行了探索和实践，提出了从构建清晰的知识点逻辑结构、采用多媒体资料与实物教学相结合、加强空间思维能力的锻炼和培养、加强地质综合图件分析课堂练习和建立野外实践和理论教学的适时反馈这几个方面对课堂理论教学方法加以改革，帮助学生理解和掌握“构造地质学”的基本理论和方法，真正达到让学生利用“构造地质学”的基本技能解决专业相关问题的目的。

[关键词] 构造地质学;教学方法;空间思维;野外实践

[基金项目] 2018年度国家自然基金“长石矿物表面溶解及其与重金属元素相互作用机制研究”（41703108）

[作者简介] 唐翠华（1988—），女，湖南湘潭人，博士，长江大学资源与环境学院讲师，主要从事矿物表界面物理化学研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）29-0097-04   [收稿日期] 2021-03-09

“构造地质学”是地学类专业的一门基础课程，也是一门实践性很强的课程。课程主要研究组成地壳或岩石圈的岩层和岩体在内、外动力地质作用下发生的变形和变位而形成的各种地质构造。这门课程涉及包括岩石学、理论力学、材料力学、流变学等众多相关学科，而且研究对象时空变化大，需要很好的空间想象能力[1]。而学生普遍反映这门课程学习难度大，知识点多，不好学，学习兴趣不高等问题;也有部分学生在学习过程中死记硬背，知识点背熟了，记住了，可是在野外实践中仍然不能灵活运用。针对以上问题，笔者结合近年来在这门课程教学过程中的一些认识和实践，以及课后学生给予的教学意见反馈，在充分总结和反思的基础上，对“构造地质学”课程的教学方法进行了一些初步探索，从以下几个方面下功夫，旨在提高课堂的趣味性，提升学生对构造地质的学习热情，引导学生掌握“构造地质学”的学习方法，加强构造地质学相关概念和理论的理解和掌握，从而为后续专业知识的学习奠定坚实的基础。

一、构建清晰的知识点逻辑结构

“构造地质学”研究的主要内容为地质构造的几何学、运动学、动力学以及构造的演化历史，具体包括各种地质构造的形态、产状、规模、形成条件、机制、时间、演化规律及其动力来源等。该门课程涉及的内容繁多，知识点庞杂，这也是学生普遍反映课程难学的主要原因。因此，帮助学生构建起清晰合理的知识点逻辑结构是非常必要的。笔者承担的是水文与水资源工程本科专业的“构造地质学”课程教学，总课时为40课时（2021年培养方案调整后，课时调整为32课时），课时紧张，课程内容多。结合本专业特点，笔者对该门课程的教学内容进行了合理调整，针对重点章节做出如下课时安排：沉积岩层的原生构造及其产状分析（4课时）、褶皱（6课时）、节理（4课时）、断层（8课时）、劈理和线理（2课时）。尽管如此，课时少、知识点多仍然是突出的矛盾。笔者认为要解决以上矛盾，必须教会学生把握几条主线，构建合理的知识点逻辑结构，才能对本课程内容形成比较清晰的脉络，从而更好地开展本课程及其他相关课程的拓展学习。例如，在绪论课章节，可以给学生把整个课程的内容框架列出来。该门课程主要涵盖了三部分内容：（1）沉积岩层的构造研究;（2）岩浆岩体的构造研究;（3）变质岩区的构造研究。其中沉积岩层的构造研究是课程的重点，包括沉积岩层的原生构造研究（第二章）和次生构造研究，而沉积岩层的次生构造研究又包括褶皱（第四章）、节理（第五章）、断层（第六章）及劈理和线理（第七章）等几种具体的构造研究。次生构造指的是成岩后岩层在构造力的作用下形成的构造。因此，在介绍沉积岩层的次生构造前，需要对地质构造解析中的力学基础知识（第三章）有一定的认识。同样，关于岩浆岩体的构造研究（第八章）不仅包括构造解析中常见的产状分析、接触关系分析等，也包含了原生构造和次生构造的基本概念和基本理论。而变质岩区的构造研究（第九章）主要涵盖的是变质岩区的构造特征和构造解析内容。通过课程内容的整体呈现，学生从总体上对课程的层次性和时间性有了整体的了解，对学习进度也能有一定的把控，而且在课程学习和复习的过程中，也能一定程度地避免“一团乱麻厘不清”的局面。另外，帮助学生建立起知识点逻辑结构不容忽视。尽管学生对每一章内容以及章与章之间的联系有了比较清晰的认识，但是，每一章的知识点是繁多而细微的，如果不能将知识点串联起来理解，那么学习效率的提高也必然只是一场空。例如，在“褶皱的分类”这一章节介绍中，兰姆赛根据等倾斜线的型式不同，将褶皱分为顶厚褶皱和顶薄褶皱等一系列褶皱。顶厚褶皱形成的机理是纵弯褶皱作用的结果，具体来说，水平岩层在受到顺层挤压力作用发生弯曲变形形成褶皱，由于弯流作用，层内的物质从受压的翼部流向转折端，岩层在转折端部位不同程度地增厚，翼部相对减薄，形成顶厚褶皱。而顶薄褶皱的形成机制则完全不同，是水平岩层受到与层面垂直作用力形成的。由于岩层整体处于拉伸状态，层内的物质由顶部的转折端流向翼部，褶皱顶部受到拉伸而变薄，形成顶薄褶皱。将褶皱的几何形态、岩层内物质流动和岩层的受力情况等知识点串联起来，学生就能较容易地掌握褶皱的兰姆赛分类、不同褶皱作用的特点等知识点。此外，尽管在教学过程中，各种地质构造是分开描述和讲解的，但在实际自然界系统中，各种地质构造往往会伴生或共存在同一构造或同一区域中，如褶皱与断层、褶皱与劈理及断层与节理等。实际上这与地区岩石的力学性质、构造力的性质等因素是分不开的。因此，在每一种地质构造的学习过程中，将这些因素结合起来理解，那么在各种共存构造的构造解析中，就能作出比较准确且合理的解释了。

二、采用多媒体资料与实物教学相结合

“构造地质学”的研究对象是三维空间中的地质构造，涉及其位态、机制和演化等复杂的时空问题，如何采用清晰、易懂的方式把各个地质构造解析清楚，对于每位“构造地质学”的教师而言都是值得思考的问题。而且，地质构造的形成过程是一个动态的过程，某些比较抽象的概念，仅靠文字描述和图片展示来讲解，学生往往很难理解和掌握。因此，在教学过程中，对于一些比较难理解的概念、理论，尽可能地采用立体—平面图形结合、分步动画、视频等多媒体资料给学生展示讲解。例如，在讲授“V”字形法则时，部分学生对于岩层的露头界线形态、岩层产状、地面坡向和坡度不能建立很好的空间构型，从而不能很好地理解掌握“V”字形法则规律。通过立体—平面图相结合的方法，在立体图中用不同颜色标注出不同岩层，建立起清晰倾斜岩层产状、地面坡度坡向的空间构型，通过讲解后，逐步岩层、地形等投射到平面圖上，并建立起对应的简易模式图，最后在整体理解的基础上，用4～5个字概括出每一条法则，以此帮助学生在课堂上就能比较轻松地理解和掌握“V”字形法则这一知识点。通过学生的学习成果考核发现，较之前传统的“教师讲、学生记”的方式，这种方式效果较好。此外，一些常见的物体也可常被选做教学模具。例如，上课用的书本常被当作原始的沉积岩层，通过改变作用力的方向，模拟岩层在受到顺层挤压、向上隆拱等不同作用机制形成褶皱的过程。同理，剪切褶皱是岩层沿着一系列与层面不平行的密集劈理面发生差异滑动而形成的“褶皱”，这种褶皱并非岩层面真正发生了弯曲变形。一部分学生对这一概念很难理解，但是在课堂上利用一副扑克牌或者卡片模拟整个剪切作用形成“褶皱”的过程，问题就迎刃而解了。以一张张扑克牌或卡片的接触面模拟劈理面，顺着接触面推动扑克牌或卡片，使其形成弯曲的“褶皱”。通过这样的演示，学生就能很好地理解“褶皱”的形成并不是岩层弯曲的结果，而是密集劈理面差异滑动造成的，而且也不容易将这一概念混淆和遗忘了。