構(gòu)造地質(zhì)學(xué)中“V 字型法則”的趣味教學(xué)應(yīng)用

陳青

（重慶科技學(xué)院 石油與天然氣工程學(xué)院，重慶）

一 引言

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的重要分支學(xué)科，其研究對象是地殼或巖石圈在構(gòu)造應(yīng)力作用下的各種變形現(xiàn)象，是一門空間性、系統(tǒng)性、抽象性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程[4-8]。然而，地質(zhì)構(gòu)造空間尺度變化大，時(shí)間跨度長，且賦存于地下、經(jīng)歷了漫長地質(zhì)歷史的地質(zhì)體的形成過程看不見、摸不著，其形成過程不可逆，也無法在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中重現(xiàn)[9]。因此，在該課程的學(xué)習(xí)中，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象能力及思辨能力。

“V 字型”法則的實(shí)質(zhì)是研究傾斜巖層的地質(zhì)界線與地形等高線在平面地質(zhì)圖上的相交規(guī)律[11]，并據(jù)此判斷巖層、斷層和礦體等的傾斜方向。該法則是構(gòu)造地質(zhì)學(xué)課程的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，在野外地質(zhì)填圖中被廣泛應(yīng)用。然而，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，學(xué)生對“V 字型”法則內(nèi)容極易混淆，且往往是通過死記硬背，學(xué)習(xí)過程過于被動(dòng)和枯燥乏味，致使實(shí)踐操作中存在較大困難，尤其當(dāng)面對復(fù)雜的野外地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)，完全無從下手。這就導(dǎo)致學(xué)生很難將所學(xué)知識(shí)與各種復(fù)雜的客觀構(gòu)造現(xiàn)象融會(huì)貫通，出現(xiàn)理論知識(shí)與野外實(shí)踐相脫節(jié)的現(xiàn)象。此外，教師通常采用野外實(shí)例講解來鞏固學(xué)生對“V 字型”法則的理解和實(shí)際應(yīng)用，但是在學(xué)生并未透徹理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行大量講解和練習(xí)，不僅無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，反而會(huì)使得學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒。在教學(xué)中，教師怎樣才能做到既能結(jié)合“V 字型”法則自身特點(diǎn)透徹講解，又能幫助學(xué)生輕松記憶并靈活運(yùn)用，消除學(xué)習(xí)中的畏難情緒，往往成為影響教學(xué)效果好壞的關(guān)鍵。因此，如何尋找更科學(xué)的教學(xué)方式、拓展學(xué)生的想象力、幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用“V字型”法則成為亟待解決的問題。

趣味性教學(xué)旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是通過寓教于樂的方式，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，以更加輕松和愉悅的心態(tài)來學(xué)習(xí)，愉悅地掌握知識(shí)點(diǎn)并靈活運(yùn)用[3]。趣味教學(xué)可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓思考變得更主動(dòng)、更高效[12]。本文即是將“V 字型”法則的具體內(nèi)容進(jìn)行了趣味性設(shè)計(jì)，目的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，并在實(shí)踐中能快速、準(zhǔn)確地使用。

二 “V 字型法則”教學(xué)中的難點(diǎn)

巖層產(chǎn)狀和地形之間的關(guān)系決定了巖層露頭的形態(tài)。傾斜巖層露頭界線復(fù)雜，通常呈彎曲形態(tài)，且與地形等高線呈交切關(guān)系，在經(jīng)過山脊和河谷時(shí)，巖層界線均呈“V”字形態(tài)展布。傾斜巖層露頭界線與地形等高線的彎曲形態(tài)所呈現(xiàn)出的這種規(guī)律性，即稱為“V 字型”法則。“V 字型”法則是野外地質(zhì)中進(jìn)行正確識(shí)圖、讀圖必備的基本知識(shí)，需要學(xué)生建立較好的空間思維能力，其具體內(nèi)容如下：

（1）相反相同：如果巖層傾向與地面坡向相反，在地形地質(zhì)圖上巖層界線與地形等高線的彎曲方向一致，且彎曲幅度小于地形等高線。

（2）相同相反：如果巖層傾向與地面坡向相同，且?guī)r層傾角大于地面坡角，則在地形地質(zhì)圖上巖層界線與地形等高線的彎曲方向相反。

（3）相同相同：如果巖層傾向與地面坡向相同，且?guī)r層傾角小于地面坡角，則在地形地質(zhì)圖上巖層界線的彎曲方向與地形等高線相同且彎曲幅大于地形等高線。

“V 字型”法則的三條內(nèi)容表述較為抽象。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要首先對直立、水平和傾斜巖層的空間形態(tài)有清晰的認(rèn)識(shí)，其次，學(xué)生應(yīng)具備對地形圖的基本分析能力，能夠在地形圖中對地形地勢特征與地形等高線之間的關(guān)系進(jìn)行分析。然而，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，對“V 字型”法則的認(rèn)識(shí)通常是借助簡易模型投影法、構(gòu)造模型展示法。課堂教學(xué)中側(cè)重于如何讓學(xué)生能更清晰地理解“V 字型”法則，缺乏有效的“立體”與“平面”聯(lián)動(dòng)，使得作為學(xué)習(xí)主體的學(xué)生接受度較差，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中存在較大困難[1-2]。

為了了解學(xué)生在傳統(tǒng)“V 字型”法則教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)認(rèn)知情況，筆者在近三年的教學(xué)中對我校勘查技術(shù)與工程專業(yè)三個(gè)教學(xué)班級(jí)（2017～2019 級(jí)）117 名學(xué)生進(jìn)行了調(diào)研。從調(diào)研情況來看，主要存在以下兩方面主要問題：

1）約近60% 的學(xué)生認(rèn)為該法則晦澀難懂。大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，缺乏主觀能動(dòng)性，不能積極參與學(xué)習(xí)過程，不易將巖層的立體空間形態(tài)轉(zhuǎn)化為巖層露頭界線與地形等高線的交切關(guān)系，導(dǎo)致理解不透徹；

2）約80%左右的學(xué)生易混淆、不能靈活運(yùn)用。這主要因?yàn)榇蠖鄬W(xué)生僅靠死記硬背的學(xué)習(xí)，致使在實(shí)踐中往往毫無頭緒，不知如何下手。尤其是在實(shí)際野外地質(zhì)填圖中，大多數(shù)學(xué)生很難快速使用“V 字型”法則將錯(cuò)綜復(fù)雜的地質(zhì)現(xiàn)象映射到平面地形地質(zhì)圖中；同時(shí)，也很難根據(jù)平面圖中的曲線彎曲形態(tài)推斷地質(zhì)構(gòu)造的空間形態(tài)。因此，導(dǎo)致所學(xué)理論知識(shí)與野外實(shí)踐相脫節(jié)，學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度也很低。

三 妙趣橫生的“V 字型”法則

“V 字型”法則的三條內(nèi)容需要學(xué)生記憶，但是單純靠死記硬背并不是科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。如果教師能夠根據(jù)法則內(nèi)容，采用趣味教學(xué)法，建立“立體”與“平面”之間的聯(lián)動(dòng)，則能幫助學(xué)生深入理解和吸收理論知識(shí)，并能快速靈活運(yùn)用，從而達(dá)到提高教師教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

筆者根據(jù)課堂教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，以提高學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力為出發(fā)點(diǎn)，優(yōu)化教學(xué)方法，對“V 字型”法則的課堂教學(xué)方法進(jìn)行了探索和改革，設(shè)計(jì)了一套簡單、易學(xué)的“V 字型”法則學(xué)習(xí)技巧，幫助學(xué)生理解、掌握，并快速應(yīng)用。

圖1為“V 字型”法則的立體模型投影圖和平面地形等高線與巖層彎曲對比圖。圖中，綠色虛線表示地形等高線，紅色實(shí)線表示巖層的地表出露線。通常的投影法教學(xué)中，常選擇巖層的特殊點(diǎn)進(jìn)行投影，分析巖層界線與地形等高線的彎曲關(guān)系。從圖1（a）-（c）的投影關(guān)系可以看出，三條法則的內(nèi)容呈現(xiàn)比較清晰。然而，大多學(xué)生容易將這一投影關(guān)系混淆，不能實(shí)現(xiàn)從“立體”到“平面”，再從“平面”到“立體”的快速思維轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致不能學(xué)以致用。

圖1 “V 字型”法則趣味性設(shè)計(jì)圖解

本次設(shè)計(jì)中，將巖層假想為一個(gè)曬太陽的“小人兒”，紅色點(diǎn)代表“頭”，箭頭代表“腳”。將“V字型”法則的三條內(nèi)容進(jìn)行了形象化設(shè)計(jì)：

（1）相反相同：可以聯(lián)想為“悠閑的小人兒靠墻曬太陽，四仰八叉”。“靠墻曬太陽的小人兒”與地面坡向相反（即，巖層傾向與地面坡向相反），因此，在地形地質(zhì)圖上的投影中，“小人兒”很享受，“伸開的兩腳”朝向地形等高線以外。在地形地質(zhì)圖中體現(xiàn)為巖層界線與地形等高線的彎曲方向一致，且彎曲幅度小于地形等高線。

（2）相同相反：可以聯(lián)想為“勇敢的小人兒受到大山的壓迫，奮起反抗”。“小人兒”受大山壓迫，與山的坡向相同（即，巖層傾向與地面坡向相同），但仍未被壓倒（即，巖層傾角大于地面坡角），因此“奮起反抗”，在地形地質(zhì)圖中體現(xiàn)為巖層界線與地形等高線的彎曲方向相反。

（3）相同相同：可以聯(lián)想為“可憐的小人兒被大山壓倒，無處伸腳”。這種情況下，“小人兒”已被大山壓倒，且頭朝下（即，巖層傾向與地面坡向相同，且?guī)r層傾角大于地面坡角），因此“空有一身抱負(fù)，卻無處伸腳”，表現(xiàn)為“兩腳”朝向地形等高線以內(nèi)。在地形地質(zhì)圖中體現(xiàn)為巖層界線的彎曲方向與地形等高線相同，且彎曲幅大于地形等高線。

該設(shè)計(jì)中，將“V 字型”法則的三條內(nèi)容用三個(gè)“會(huì)說話的小人兒”形象化地表現(xiàn)出來，趣味性較強(qiáng)，且直觀易懂，方便記憶，使學(xué)生對“V 字型”法則的認(rèn)識(shí)更為深刻。

四 教學(xué)過程設(shè)計(jì)及效果分析

（一） 教學(xué)過程

（1）基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備：引導(dǎo)學(xué)生回顧巖層在三維空間的產(chǎn)出狀態(tài)，并檢查學(xué)生對地形等高線基本特征的理解。

（2）問題引入：引導(dǎo)學(xué)生想象巖層在空間上，除過水平、垂直的形態(tài)之外，傾斜狀態(tài)有哪幾種？不同的傾斜狀態(tài)與地面坡向之間呈現(xiàn)什么樣的空間關(guān)系？

（3）理論學(xué)習(xí)：根據(jù)巖層傾斜與地面坡向的三種不同狀態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生思考如何將三維空間中的接觸關(guān)系投影到平面圖中？要求學(xué)生選擇特征點(diǎn)，自己動(dòng)手進(jìn)行巖層露頭界線投影，并觀察平面圖中傾斜巖層露頭界線與地形等高線的交切關(guān)系，進(jìn)行總結(jié)。

（4）趣味教學(xué)：在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析“V 字型”法則三條內(nèi)容中傾斜巖層露頭界線與地形等高線的變化規(guī)律，并用三個(gè)“會(huì)說話的小人兒”對“V 字型”法則的三條內(nèi)容進(jìn)行趣味化講解，加深學(xué)生的理解和記憶。

（5）實(shí)踐應(yīng)用：在充分理解“V 字型”法則三條內(nèi)容的基礎(chǔ)上，鍛煉學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。一方面，通過傾斜巖層的野外露頭實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生由從“立體”到“平面”，利用三個(gè)“小人兒”快速判定傾斜巖層與地形等高線在平面上的交切關(guān)系；另一方面，以實(shí)習(xí)指導(dǎo)書中凌河地區(qū)地形地質(zhì)圖為例，展開系統(tǒng)分析，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)水平巖層、傾斜巖層在地形地質(zhì)圖上的特征，同時(shí)，根據(jù)巖層與地形等高線的交切關(guān)系，利用“V 字型”法則的三個(gè)“小人兒”快速推斷不同巖層的傾向，實(shí)現(xiàn)從“平面”到“立體”的思維轉(zhuǎn)換；在實(shí)踐中的應(yīng)用是檢驗(yàn)學(xué)生對“V 字型”法則掌握程度和靈活應(yīng)用的重要途徑，也是提高學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐操作技能的過程。

（二） 教學(xué)效果分析

筆者在近兩年的教學(xué)實(shí)踐中，將該方法用于課堂教學(xué)，收效甚好。在趣味性教學(xué)的環(huán)節(jié)中，學(xué)生興趣高昂，能積極思考，并熟練掌握“V 字型”法則的基本內(nèi)容。對兩個(gè)教學(xué)班級(jí)（2018～2019 級(jí)）69名學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了調(diào)研，超過80%的學(xué)生能夠更深刻地理解該法則的內(nèi)容，且超過90%的學(xué)生能夠利用三個(gè)“小人兒”在實(shí)踐中靈活運(yùn)用“V 字型”法則進(jìn)行判別。在課堂練習(xí)中，學(xué)生根據(jù)野外地質(zhì)實(shí)例，可輕松、快速地根據(jù)傾斜巖層的地質(zhì)分界線在地表的露頭勾畫出巖層與地形等高線的相關(guān)關(guān)系。同時(shí)，學(xué)生在讀地形地質(zhì)圖時(shí)，通過判斷“四仰八叉”“奮起反抗”“無處伸腳”的三個(gè)“小人兒”的狀態(tài)，也可以快速地判別傾斜巖層的空間產(chǎn)出狀態(tài)。通過這樣的趣味教學(xué)，學(xué)生可以輕松掌握晦澀難懂的理論知識(shí)，并能在實(shí)踐中靈活運(yùn)用，達(dá)到了課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求。同時(shí)，在室內(nèi)實(shí)習(xí)中，指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合“V 字型”法則趣味性教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，在實(shí)際地形地質(zhì)圖對巖層產(chǎn)狀進(jìn)行判別，培養(yǎng)學(xué)生對“V 字型”法則學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加其實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高“V 字型”法則的學(xué)習(xí)成效。此外，理論考試成績也體現(xiàn)出學(xué)生對“V 字型”法則的掌握程度明顯提高，提示該趣味教學(xué)法使學(xué)生對知識(shí)的理解更容易、記憶更深刻，在實(shí)踐操作中的動(dòng)手能力也更強(qiáng)。

與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，“V 字型”法則的趣味教學(xué)法通過形象化設(shè)計(jì)、情境帶入，以及反復(fù)實(shí)踐練習(xí)等方法，較全面地訓(xùn)練了學(xué)生的思維能力、想象能力、動(dòng)手能力，能夠達(dá)到對難懂且易混的新知識(shí)的理解和記憶，較好地培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提高了學(xué)生綜合素質(zhì)和實(shí)踐動(dòng)手能力[10]。

五 結(jié)語

課堂教學(xué)不僅僅是知識(shí)的傳授，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考、獲取知識(shí)的意識(shí)和方法。本文針對學(xué)生在“V 字型”法則學(xué)習(xí)中的困難，設(shè)計(jì)了一套趣味性教學(xué)方案，幫助學(xué)生更好地理解“V 字型”法則的三條內(nèi)容，并能學(xué)會(huì)快速、靈活地運(yùn)用。在“V 字型”法則的教學(xué)設(shè)計(jì)中，通過趣味式教學(xué)的引導(dǎo)，巧妙地利用三個(gè)“小人兒”的人生狀態(tài)融入課堂，一定程度上改善了以往填鴨式的教學(xué)方式，使學(xué)生由被動(dòng)接受到主動(dòng)學(xué)習(xí)，真正成為學(xué)習(xí)的主體。教學(xué)實(shí)踐表明，趣味教學(xué)法的應(yīng)用有效提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，也能快速將地形地質(zhì)圖上的巖層產(chǎn)狀特征與野外實(shí)際相聯(lián)系，靈活運(yùn)用的能力有了明顯的提高。