地學野外綜合實踐教學體系的創建和探索

高淑貞，郭 巍，金錦花，鄭常青，杜曉娟，張梅生，王錫魁

吉林大學 教務處，吉林 長春 130012

地球系統科學的發展促使多學科的交叉、融合與滲透成為當代地球科學發展的必然趨勢和方向。這就要求地學本科人才培養體系以及教學內容應進行相應的深入改革，創建理念先進、內容豐富的野外綜合實踐教學體系。建設條件優越的實習教學基地，是提高地學人才實踐能力與創新能力的根本保證。

依托遼寧省興城地區獨特的野外教學資源，在建設“多學科綜合、數字化、國際化”的野外地學實習基地，培養地學類專業學生野外操作能力、創新能力、科學思維能力、多專業交叉融合分析研究能力的實踐中，針對以往實踐教學體系中存在的強調認知與方法的訓練、單科性和驗證性明顯、啟發學生自主思維不足等諸多問題，以及實習教學各專業自成體系、分區實施帶來的實習成效不好等不利因素，吉林大學把加強學生提出問題、分析問題、解決問題能力及創新思維的培養放在首位，突出內容的綜合性與方法手段的創新性，注重各專業實習教學互相交融，促進學生綜合研究能力的培養。

吉林大學地學教學基地位于遼寧省興城市。2003 年起，地學部4 個學院地質基礎教學實習及地質、勘查技術與工程（物探、化探、遙感、勘察工程、工程地質）、地球物理學、地理信息系統、測繪工程、土木工程、水文與水資源工程、地下水科學與工程等專業（方向）陸續在此開展專業實習和生產實習。依托基地，通過產學研結合、省部校共建，開發了優質教學資源，構建地學類各學科交叉融合的多層次實踐教學體系，初步實現本科專業交叉融合開展實踐教學的階段性目標。

一、教學體系構建基礎與目標

吉林大學興城教學基地位于遼寧省興城市東部釣魚臺海濱，東鄰錦州，北靠朝陽，西接秦皇島市山海關，南瀕渤海遼東灣。興城地區各地質時期地層發育齊全，出露情況良好，巖石類型豐富，構造—巖漿活動頻繁；礦產資源豐富，水系發育較好，海岸帶地質現象和地貌景觀奇特，水文、工程及環境地質條件復雜。獨特而豐富的野外教學資源，不僅可以滿足地學基礎、地球物理、地球化學、地理信息系統、測繪、工程地質與勘察工程、水文水資源等專業教學實習要求，而且為建設地學綜合實習基地、開展地學專業綜合實習奠定良好基礎，有利于培養學生野外工作能力、科學思維能力和創新能力，特別是多專業交叉融合的綜合研究能力。

地學野外綜合實踐教學體系的建設與實踐，以豐富的科研成果和教學研究成果為依托。科研成果包括中國地質調查局“遼寧1 ∶25 萬錦西市幅區調修測”、國家自然科學基金重點項目“大陸巖石圈天然流變典型區解剖研究”、國土資源部公益性行業科研專項“深部探測關鍵儀器裝備野外實驗與示范”等項目的研究成果。科研成果補充和完善了實習教學資源，比如開發建設了七里坡尖山中生代火山與火山巖教學路線，深化了臺里海濱深成侵入巖及韌性剪切帶的教學內容、為構造—巖漿演化提供了年代學證據，在東起菊花島、西至娘娘廟長100km、寬20km 的地質走廊帶內進行了大地電磁（MT）測量、高精度重力測量、磁總場磁梯度測量和地球物理測井工作，鉆取了4 口鉆井的高質量巖心，取得了豐富的構造、巖性等信息。教學體系建設吸納了“野外地學實踐教學基地建設項目”、“應用地球物理實習基地建設”、“興城全景數字野外地質網絡實習基地”、“測繪工程綜合實習基地建設”、“創新型地學人才實踐能力培養體系的研究與構建”、“工程地質專業三年級實踐性教學研究與創新能力的培養”等多項省級、校級教學成果的精髓。這些成果為實習教學和學生研究性學習、開展地質學、地球物理學、工程地質、水文地質、資源利用與評價等專題研究和跨學科綜合研究提供了珍貴的資料。

近10 年來，吉林大學整合地學部地質學、應用地球物理、地質工程、地下水科學與工程、水利工程等學科優勢，在教育部和國土資源部兩部共建的大力支持下，致力于“內容豐富，適應地質、物探、化探、遙感、勘察工程、工程地質、地球物理學、地理信息系統、測繪工程、土木工程、水文與水資源工程、地下水科學與工程等專業發展需求，特別是國家特色專業、省級特色專業、卓越工程師實驗班、李四光實驗班的培養要求，面向國內外地學及相關學科人才培養的數字化、綜合性、國際化的一流地學野外教學體系”的創建工作。

二、教學體系的構建與創新

地學野外綜合實踐教學體系，包括野外實踐教學資源、內容體系、教學條件、教學手段與方法。

1.野外實踐教學資源的開發

地學基礎方面，開發建設了“臺里海濱、葫蘆島望海寺海濱、夾山、首山、茶棚庵采石場、臺山—龍王嘴子南山、上長茂、蓮花山—圓石山、牤牛山—牤牛山北溝、白廟子、上黑魚溝西山、楊家溝南山、龍王窯東山、龍回頭海濱、七里坡南尖山、角山長城、釣魚臺海濱、松樹卯露天礦”等18 條教學路線，開發“蓮花區（楊家杖子）、黑風山—羊安—鐵馬山—聞家、首山—夾山”三個主要填圖區域，其中包括100km2的數字填圖實驗示范區；編制了1 ∶20 萬、1 ∶5 萬實習區地質圖，1 ∶5 萬實習區地形圖，1 ∶2.5 萬、1 ∶1 萬填圖區地形圖等。取得1500～1700m 深的吉科1—4鉆井巖心。

應用地球物理方面，與國家一級重力基點聯測，在基地院內建立了吉林大學重力基點，在夾山測區建立了磁測基點；建立了興上屯和夾山兩個測區的地球物理異常數據庫，包括剖面和面積兩類數據和圖件，自編和購買了用于實習教學的地球物理數據分析和解釋的系列軟件。

應用地球化學方面，著眼于培養學生在普查和詳查階段土壤地球化學的勘查技能，分別建設了巖石地球化學測量剖面，水系沉積物地球化學測量實驗區段，建立了異常區或礦（化）實驗區段。

地理信息系統方面，選定了基礎地學空間數據采集實習路線，用于地理數據采集、地質數據采集、遙感信息采集和測量數據采集；建立了基礎地學空間數據庫，為學生完成GIS 支持下的地學空間數據綜合分析與信息提取提供基礎條件。

測繪工程方面，完成控制測量實習首級控制網選點、埋石、建標、觀測與解算，完成測區GPS測量實習控制網選點、埋石、建標、觀測與解算；建立實習駐地本部基礎控制網，布設GPS 國家C級點選點、埋石、觀測與解算；完成控制測量實習用國家一、二級導線網選點、埋石、觀測與解算；完成地形測繪與數字化測圖實習用首級控制網選點、埋石、觀測與解算；建立地形測繪與數字化測圖用圖根控制點近300 個；測繪完成1 ∶1000 比例尺數字化地形圖與模擬圖；實現國家二等水準網聯測；布設物化探測量實習用物化探測網。

水文地質與工程地質方面，建立10 條水文地質調查野外示范教學路線和65km2的水文與水文地質測繪填圖區域和工程地質調查與測繪的實習教學區。

2.教學內容體系構建

（1）構建地學類二年級基礎教學實習體系。

將地質基礎實習分為區域地質及地學野外工作方法教學、路線地質調查、實測地質剖面、綜合地質填圖、報告編寫訓練等五大板塊；地理信息地學基礎實習通過地理數據采集、地質數據采集、遙感地質信息采集、地質數據的數字化表達及數據庫建立，使學生掌握野外有關地學空間數據采集的操作方法和步驟。測繪基礎教學實習內容為測繪儀器操作、施測計算、地形圖測繪等，使學生掌握數字測圖的基本內容、過程及測圖的方法和技能。

（2）構建地學類三年級專業教學實習體系。

地質學專業實習內容包括區域地層序列、區域構造、巖漿巖等，以及野外綜合路線地質調查。主要任務是進行野外綜合地質學基礎研究基本能力訓練。通過專業實習，學生將地質學各專業學科課程室內教學內容與野外實際密切結合，加深對地質學基礎知識、基本理論、基本技能的理解，掌握地質數據的采集、處理、綜合研究和成果解釋等方面的技術和方法。勘查技術與工程（應用地球物理、應用地球化學方向）專業實習內容包括應用地球物理各種方法訓練，即利用重力、磁法、電法、測井等方法，在地質工作目標的整體設計基礎上進行地球物理方法論證、數據采集、數據處理與解釋、地質地球物理解釋訓練；固體礦產勘查地球化學測量、水系沉積物地球化學測量、土壤地球化學測量、環境地球化學調查等。測繪工程專業實習主要為控制測量實習及GPS 測量實習。工程地質實習包含工程地質測繪、不良工程地質現象與地質災害調查、監測與治理、土體原位測試與工程勘察。水文與水文地質專業實習包括野外水文與水文地質現象觀察和分析、水文與水文地質測繪填圖，野外水樣快速分析、水文與水文地質綜合試驗等內容。

（3）開展跨專業綜合實踐。

改變單一學科實習的傳統，探索了地質、測量、水文與工程地質、地球物理方法結合的實習教學內容，如地球物理學和勘查技術與工程（應用地球物理）三年級生產實習，結合二年級的地質基礎教學實習路線選取測量區域，在地球物理方法實習之前根據研究區的地層、巖石和構造分布情況，設計地球物理測網。隨后學生進行測網的實際布設，應用測量儀器完成測地工作，開展重力、磁法和電法相關裝置的測量工作；開展地質調查與勘查技術方法的綜合技能訓練，如地質—地球物理—地球化學綜合解釋訓練、地質—水文地質—工程地質—鉆探技術綜合訓練以及大學生創新實驗研究。地質學專業實習，以地面地質為基礎，綜合物探數據、鉆井巖心資料，借助綜合實驗室條件，進行地質綜合研究訓練。在多年承擔興城實踐教學與基地建設的教師指導下，以興城基地為依托，不同專業本科生、研究生自主到基地進行研究和實驗。開展本科生創新性實驗項目20 項，其中國家級項目10 項。通過實習，學生受到了地質基礎、測量和地球物理等多方面知識綜合應用的訓練，工程素質和實踐能力得到了訓練和提高。

3.教學條件建設

學校制訂了17 個專業的多個版本二、三年級實習教學大綱，編寫了相應的實習指導書，公開出版《興城地學野外教學實習指導書》、《應用地球物理實習指導書》。編寫了一系列的輔助教材，編繪了一系列教學圖件。教學大綱與教學指導書，突出強化了工程性與規范化的工作訓練。

建設了野外實習綜合實驗室。還建設了計算機實驗室，建設了基地網站，購買Oasis Montaj地球物理數據處理、GMS 和Modflow 地下水模擬、數字化填圖系統等軟件，滿足師生查閱資料、開展數字地質填圖工作，利用基地網站資源處理各類專業數據、開展數字化教學。建設野外巖礦快速鑒定和水質快速分析實驗室，滿足野外薄片制備、快速鑒定巖礦薄片、水質快速分析等訓練需求；建設教學實習網站，學生可以隨時查閱興城地區地質資料、教學路線教學內容，并利用學校圖書館網絡資源進行自主學習；建設了容量400人的多媒體教室。

4.教學手段與方法改革

充分、恰當地應用多媒體課件、電子教案、視頻錄像、數字化地質填圖系統、計算機數據處理和虛擬實習等多種現代化的教學手段。虛擬實習采用三維可視化技術，實現了興城野外地質三維仿真，全景野外地質集成了120 多幅興城野外地質全景圖像，學生可以在實習期間自主在室內隨時查閱興城地區地質概況、教學路線地質內容和教學內容，解決了以往實驗教學方法單一的問題，拓展了實習教學內容，提高了教學實習效果。學校利用基地網站運行興城地質基礎虛擬實習系統及地質實習路線視頻資源。

二年級地質教學中自主考察路線教學引導學生自主考察；三年級生產實習中物探方法、化探方法、測量方法、水文地質調查、工程地質調查等實習內容，學生以小組為單位，獨立進行野外觀察、測量、記錄、數據處理與解釋，然后進行小組討論、組間交流、全班報告；指導教師作為觀察員與裁判員進行指導、點評與總結。自主式、伙伴式、討論式的實習方法，不僅極大地調動了學生的主觀能動性，激發了學習興趣，而且鍛煉了學生組織、歸納、表達等能力。

在考核方法改革方面，以有利于激發學生實習興趣和主觀能動性，提高學生野外工作技能和綜合分析問題能力為目的，按照教學實習大綱的要求，建立了一套多元化的實習考核辦法，改變了過去僅根據學生編寫的實習報告進行考核的單一考核辦法。新的教學實習考核注重實踐能力的形成性評價，采用了分階段考核計分的方法。二年級實習考核內容包括野外路線地質教學、剖面實測、地質填圖、實習報告編寫等各個實習環節中實踐能力的綜合考核，成績考核環節由平時成績（30%）、實踐技能和動手能力考核(40%)、實習報告編寫（含安全與保密）（30%）三部分構成，重點強調了對學生的野外工作基本技能和動手能力的考核。三年級專業實習考核實習設計、野外實測、儀器操作、實習日記、野外記錄、數據整理、小組討論、實習報告等，重點考核學生工程素質和專業綜合能力。

綜合性地學野外實習教學體系的建設實踐，經歷了近10 年的不斷探索，逐步改變了單一、驗證、基礎的實習內容與基本方法訓練的狀況，進行了接近行業野外工作內容的規范性、綜合性、拓展性訓練，探索了啟發式與自主性相結合的實踐教學模式，促進了學生解決實際地學問題的能力培養。但是，教學體系完善、教學效果提高的任務仍然十分艱巨；數字化與國際化基地建設工作的深入開展，將進一步豐富教學體系的內涵、提升資源品質、拓展綜合能力培養內容。

[1]張錦高.建設地球科學領域世界一流大學的思考[J].中國地質大學學報(社會科學版)，2010，(4)：1-5.

[2]江永宏.引領世紀的地球系統科學研究現狀[J].地質找礦論叢，2012，(4)：498-508.