大類培養下“地質學基礎”課程實踐教學探索

宮偉 戴黎明 邢軍輝

摘要“地質學基礎”是地球信息科學與技術等本科專業的重要基礎專業課程，而實踐教學探索則是“六卓越一拔尖”計劃2.0建設的重要內容。文章在分析中國海洋大學地球信息科學與技術專業“地質學基礎”的教學現狀基礎上，提出以“地震研究”為切入點的實踐教學思路，列舉以“郯廬大地震”為例的諸多優勢，并提出幾點具體的實踐教學實施步驟。

關鍵詞 地球信息科學與技術；地質學基礎；實踐教學；地震研究

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.10.035

“地質學基礎”是中國海洋大學針對地球信息科學與技術（地信）專業開設的必修課，其主要目的是讓學生掌握地質學有關概念，尤其是構造地質學方面的相關詞匯、基本理論和基本技能，掌握地質構造的組成、特征與成因，樹立構造地質分析的時空觀。

1實踐教學是大類培養下地信專業“地質學基礎”的必要環節

實踐教學是高等學校課堂教學之外的教學活動，是實現人才培養目標的重要環節。通過教學，可以給學生提供理論與實踐相結合的良好空間，加深對理論教學內容的理解，提高學生學習興趣[1]。且相對于理論教學，實踐教學過程具有教育方式的實踐性、學生活動的相對自主性、教育因素的多元性、實踐過程的探索性等特征，一方面有利于增強學生學習的自主性，發掘學生的主動學習過程，提高學生的動手能力及啟發學生的創新意識，使學生對自己的學習負責[2]；另一方面有助于錘煉學生實事求是、腳踏實地的工作作風，培養與人相處的合作精神[3]。

2019年以來，教育部全面推動“六卓越一拔尖”計劃2.0實施，堅持“以本為本、四個回歸”，更是強調不斷完善協同育人和實踐教學機制。要求各高校持續深化教育教學改革，不斷推進教育理念創新、教學內容更新和方法手段創新，以新理念、新形態、新方法引領帶動新工科、新醫科、新農科、新文科建設，而地信等地球物理專業正是“高地建設計劃”中的建設學科之一。

響應學?！傲吭揭话渭狻庇媱?.0的推動，中國海洋大學圍繞地信專業發展、學生培養等方面已落實諸多工作，并在加強通識教育，推薦大類培養的教育方針下，為促進學生全面發展和專業綜合素養的提高，針對地信專業，學校已開設地質學基礎等地質類專業核心課程，強化地球物理學與地質學知識架構的結合。地信等地球物理專業作為地球科學的分支，強化自然科學五大基礎學科之一的地質學知識是非常必要的。但地質學涵蓋礦物與巖石學、地層與古生物學、構造地質學、地球化學等眾多學科分支，在教師實際講授過程中，則會遇到授課專業知識較多與學時不足的矛盾，相關知識只能是蜻蜓點水式講授，很難激發學生的學習興趣，也無法達到理想的學習效果，反過來，效果的不理想則會進一步削弱學生的學習興趣?！暗刭|學基礎”是針對地信專業本科生開設的專業必修課，其以研究地殼或巖石圈地質構造的幾何學、運動學和動力學的構造地質學為授課主體，該學科不僅有著地學理論綜合理解上的要求，還需有立體幾何空間想象力、物理力學解析能力等等，增加了學生掌握相關知識的難度。與此同時，對于地信等地球物理專業，因其學科自身學習要求高，又很難借鑒地質學專業開設諸多地學分支學科課程，讓教師“掰開揉碎”來講，使學生充分吸收。因此，實踐教學是大類培養下地信專業“地質學基礎”課程的必要環節。

2基于地震遺址考察、活動特征分析的實踐教學切入點

針對“地質學基礎”這門課程，本論文擬以“地震研究”為切入點，結合地震遺址實地考察，發揮地球物理專業優勢，并通過GPS資料及臺站記錄波形、震中、震源機制資料，探究郯城地震帶活動特征及形成的震源機制，接觸自然地震研究這一地學難題。改變“以教師、教材和課堂為中心”的傳統課堂教學模式，堅持“以學生為主體、以教師為主導”，讓學生走入“大自然實驗室”內，強化實踐教學這一關鍵手段，旨在激發學生的學習興趣、培養學生的動手能力與科研思維能力，切實將教學工作的焦點由教師轉移到學習者身上[4]。

本文之所以選擇地震研究作為實踐教學的切入點，主要基于如下幾點考慮：①地震研究是地質學與地球物理學交叉極為緊密的地學分支之一，以此為實踐對象，既可以知悉地質學的復雜形變表征及動力過程，又可以發揮出地信專業對于地震波場、GPS等地球物理知識熟識及數據處理的優勢，更加貼合專業內容，而這一點使其與地信專業大一、大二秋季學期以“掌握基礎地質學知識架構”的地質認識、教學實習存在明顯差異；②即便在21世紀的今天，大地震基本上還是“天災”，大地震的爆發仍在人類的控制之外。地震的爆發及其引發海嘯等災害（如2004年印尼大海嘯、2008年汶川地震、2011年日本福島地震等）對我們的生產生活影響巨大，在帶來人員、財產上損失的同時，甚至改變人類歷史與文明進程，故以地震研究為切入點容易調動學生對地學學習的興趣，而興趣驅動下的學習也是最高效的學習，特別是將萬年、億年尺度的地質演變縮到百年尺度范圍內，讓學生“置身”于地質演變之中，充分感受、認識地質形變過程，讓學生感覺到地學就在我們身邊；③以Mallet針對1857年那不勒斯M6.9―7.0地震編制的等震線圖為標志，地震學誕生以來，地震活動機制及其發震預測等方面始終困擾著地球科學家們[5]，本文擬以此為切入點，力求培養學生的科學邏輯思維，甚至為部分學生將來讀研深造甚至從事地震、構造地球物理等研究奠定一定的基礎。

本文擬以郯城地震帶為研究對象，則因其4點特殊之處：①地震震級大、構造現象顯著：歷史上郯城地震帶附近曾發生過公元前70年安丘M7地震和1688年郯城M81/2地震等，其中1688年郯城地震是我國大陸東部板塊內部最強烈的地震，地震活動強度超過汶川地震，其波及大半個中國，極震區烈度達Ⅻ級[6]，形成上百公里的地表破裂，地震水平最大形變量和垂直最大形變量分別達10m、3m[7]，也是迄今為止我國歷史上發生的震級最大的破壞性地震，地震活動表征極為豐富。在郯城縣麥坡村一帶出露南北長約2600m、寬60m的發震斷裂，涵蓋斷層陡坎、斷頭溝等地震活動遺跡[8]，而在華僑段甚至出露長約80m、高約2.5m的斷層陡坎，且陡坎兩側沖溝被右旋運動大規模錯斷[9]；即使在距郯城大震震中80km的熊耳山，受地震活動影響，山頂巖石開裂，山體崩塌，形成“山東僅有、全國罕見”的崩塌開裂地震遺址景觀[10]。上述遺跡皆為大地震留下的寶貴的自然遺產，對于開展構造運動及地震地質研究具有極高的科學價值，2006年麥坡村地震活動斷層遺址、熊耳山崩塌開裂地震遺址皆被中國地震局列為國家級典型地震遺址，能為學生提供極佳的實地考察“實驗室”平臺。

②構造位置特殊：郯城地震帶為我國東部著名郯廬地震帶的一部分，其本質為郯廬斷裂帶的活動。郯廬斷裂帶起源于華南板塊與華北板塊的碰撞過程，是我國東部規模最大的斷裂，南起長江北岸的廣濟地區，沿NNE向經安徽、江蘇、山東，跨渤海，經東三省進入俄羅斯境內，僅在我國就長達2400多千米，切穿中國東部不同大地構造單元，是地殼斷塊差異運動的接合帶，也是地球物理場異常帶和深源巖漿活動帶[11]，國家在其周緣已開展中國大陸科學鉆探工程（CCSD-MH主孔鉆深達5158m）[12]、渤海灣地區海陸聯合地震深部結構探測[13]等科學計劃，以郯城地震帶為研究對象，可讓學生領略到超大尺度地質構造魅力的同時，有利于讓學生接觸到板塊構造研究前沿及相關熱點，拓展學科視野，提升專業素養。

③研究價值高：郯廬斷裂帶位于山東和江蘇境內的部分稱為沂沭斷裂帶，作為發震斷層，誘發郯城―安丘一帶多次歷史大地震的發生，預示著該處斷裂帶晚第四紀以來仍有著極強的活躍性[14]，而GPS地表運動表征及小地震的頻繁發生則意味郯城―莒縣―安丘一帶可能是我國東部地表行跡最明顯、地震危險性最高的地區，再加上其處于我國東部人口密集和經濟發達的地區，使其地震危險性一直備受關注。因此以郯城地震為研究對象，在為其地震危險性評價提供地質約束證據的同時，也能促進學生的學習興趣，培養學生的動手能力及科研思維能力。

3“地質學基礎”課程地震實踐教學的實施步驟

3.1地震活動機理介紹，鋪墊地震理論基礎

為激發學生學習興趣及啟迪科研思維，讓學生自由組隊，按照4―5人為一組，在教師指導下，開展郯城地震帶地震活動機制研究，以期充分調動學生的主觀能動性。野外考察前，安排一定學時開展地震活動機理方面的講解，并就勘查對象——郯城地震帶的區域地質概況進行介紹，為學生野外地震遺址考察奠定堅實的理論基礎，期望達到人人帶著“武器”奔赴野外的程度。

3.2郯城地震遺址實地考察，厘定地震活動表征

教師帶隊，以小組為單位赴郯城地震遺址一帶野外實地考察，觀察地震地表破裂帶分布（長度、寬度）、破裂類型、破裂性質及其組合特征，并完成典型地質現象拍照、描述及素描圖等工作。

3.3地震震中、震源機制等資料解析，探究地震活動機制

野外考察結束返校后，在教師指導下，學生以小組為單位，由GPS資料厘定地震帶區域地表活動特征，利用震中數據勾勒郯城地震帶水平域、垂直域展布規律，基于地震波形、震源機制資料探究發震機制?；谡n后自主探索性研究，綜合區域地質概況、地震遺址野外地質考察及GPS、地震資料解析，探究郯城地震活動構造背景及其動力機制，并鼓勵學生估算郯城周緣斷裂的活動速率、郯城大震震后應力場變化及大震的復發間隔周期，以此為約束，嘗試科學評價郯城地震帶潛在地震的危險性。

4結語

在“六卓越一拔尖”計劃2.0全面實施的背景下，通過學生對郯城近代地震活動規律、機制的探究，強化實踐教學，由書本到自然，讓學生“置身”于地震表現形式的地質演變過程之中，學會“將今論古”地運用地學思維，加深對斷裂活動的認識，促進其對構造地質學及地質學的整體認識，達到“以點帶面，點面結合”的學習效果。鼓勵學生圍繞所研究的問題課后主動查閱資料、自主探索性研究，鍛煉學生的總結歸納能力，并鼓勵大膽質疑，提出自身觀點，充分激發學生對地學研究的興趣和潛能，培養其科研素養。讓學生忙起來、讓教學活起來，促進專業的內涵式發展，力求全面提高地學人才的培養質量，切實鞏固人才培養的中心地位。

*通訊作者：戴黎明

基金項目：2021年度中國海洋大學本科教育教學研究項目“新泰-蒙陰地質教學實習基地構造教學內容優化研究”（2021JY030）。

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