在少学时“岩石学”教学中培养学生地质思维的思考

赵俊梅 田 兵

（内蒙古科技大学矿业与煤炭学院 内蒙古·包头 014010）

0 前言

“岩石学”是现代地球科学的基础课程，也是地质工程专业重要的专业基础课程和核心课程，“岩石学”包括岩浆岩岩石学、沉积岩岩石学和变质岩岩石学，我校该课程开设在大一学年春季学期，理论学时只有40。“岩石学”主要介绍岩石的基本概念和岩石的特点、岩石的产状、分类命名、岩石的成因等内容。该课程涉及的基本概念较多，需要理解的知识点繁杂，需要记忆的新名词也比较多。总体上看，“岩石学”是一门系统性较强的专业课程，在教学过程中如何做到内容高度浓缩和重点突出，授课教师面临严峻的挑战。在教学过程中如何将不同知识点串联起来，理清不同知识点的前后逻辑关系尤为重要。有关岩石学的教改论文比较多，[1-13]对从事岩石学教学的教师具有很大的启迪和帮助，这些论文大部分是从宏观层面做的介绍，笔者根据多年的岩石学从业经历，从微观的角度总结了岩石学的教学经验，希望对学时压缩背景下的“岩石学”教学有所启发。

岩浆岩、沉积岩和变质岩是内力和外力地质作用长期作用的产物，作用的过程绝大多数不能直接观察，往往也无法重演。因此，岩石学中的许多理论是依据对岩石的研究推测地质作用的过程，然后利用物理学、化学、天文学等相关学科经过检验而建立和发展起来。这种思维走向称为逆向思维。岩石具有的特征是地质作用过程的结果，理解岩石形成过程的原理，也就是岩理学是掌握岩石学的关键，因此在教学中讲透岩石的形成过程是重点，是实现在地质工程专业认证框架下岩石学教学大纲教学目标对应的毕业要求：能够应用数学、自然科学知识和工程科学基本原理，通过文献研究，识别、表达、分析复杂地质问题，并依据相关规范、规程等技术标准，获得有效结论的关键所在。岩石学教学承担着培养学生地质思维的重任。

1 岩浆岩教学中的地质思维

教学中首先利用多媒体放映火山喷发、泰山、华山、黄山等风景名胜视频或图片引出岩浆和岩浆岩的概念，岩浆指产生于上地幔或地壳深处含挥发成分的高温粘稠的主要成分为硅酸盐的熔融物质，地下冷凝或喷出地表后形成岩浆岩，因此掌握了岩浆在不同环境中的演化规律，岩浆岩的特征便不用死记硬背，在岩石的特征中，物质组成无疑是最重要的，岩浆的演化规律以鲍文反应序列作为重点进行介绍，而把鲍文反应序列的原理讲清讲透将帮助学生快速掌握大部分岩浆岩的矿物组合特征，并锻炼学生分析问题解决问题的能力，培养学生的地质思维，鲍文反应序列中无论是连续系列还是不连续系列硅酸盐矿物都是按照晶格能降低的顺序结晶的，为什么岩浆的演化遵循这样的规律？需要把晶格能的概念以及影响因素讲清楚，岩浆冷却的过程是能量降低的过程，形成矿物的晶格能降低就很好理解了，鲍文反应序列中硅酸盐矿物硅氧骨干演化的规律是从高温到低温分别形成岛状、链状、层状、架状结构，这样的规律正好是晶格能降低的顺序，也是岩浆中二氧化硅逐渐增加的顺序，因此，超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩中的矿物组合就很容易掌握。

2 沉积岩教学中的地质思维

授课时首先利用多媒体放映张家界石英砂岩、甘肃张掖丹霞、云南石林等风景名胜引出沉积岩的概念和分布特征以及岩石特征，主要岩石类型，使学生在感性上对沉积岩形成初步认识，然后提出问题引入到沉积岩的学习，由此激发学生的学习兴趣和积极性。接着开始追溯沉积岩的形成过程，岩石的形成经历了漫长的地质作用，沉积岩的形成可以划分为风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩五个阶段，每个阶段都会在沉积岩中留下证据，如果面面俱到没有重点，学时根本不够，因此把讲授的重点放在母岩的风化作用，讲透母岩的风化特征对沉积岩的整体把握将会起到提纲挈领的作用，因为风化的特点决定了大部分沉积岩物质组成的特点。在课程设计中首先介绍风化的阶段性，从开始到终结依次是破碎阶段(碎屑阶段)；饱和硅铝阶段；酸性硅铝阶段(粘土型风化作用)；铝铁土阶段(红土型风化作用)；风化的阶段性反应了在风化过程中不论母岩是什么，母岩中的元素总是按照化学活泼性的大小依次从岩石中迁移出来，遵循在化学反应中最活泼的元素最先参与反应的普适规律，这个规律学生在中学就已经掌握，因此理解就没有障碍，而风化程度往往与气候有关，主要是温度和湿度，温度高湿度大有利于化学风化也是普适规律，因此沉积岩中的物质组成往往反应了不同的古气候条件和剥蚀速度，比如如果沉积岩中的物质组成以风化早期阶段的物质为主，代表沉积岩形成时处于气候干燥，剥蚀快的环境；母岩风化过程中矿物的稳定性顺序按照晶格能降低的顺序，与岩浆岩中矿物的结晶顺序正好相反，帮助学生从原理上理解在沉积岩中橄榄石、辉石、黑云母、基性斜长石这些在高温高压形成的矿物在地表常温常压环境中很少或没有而硅质矿物尤其是石英多的现象。介绍完风化的阶段性，风化产物自然就推理出来了，分别是母岩风化后稳定存在的组分：岩石碎屑或矿物碎屑，风化过程中形成的新矿物：主要是黏土矿物以及溶解物质，这些不同的风化产物便是沉积岩的主要来源，由于物理以及化学性质的差异在搬运沉积过程中必然会产生分异，岩石碎屑或矿物碎屑沉积成岩形成陆源碎屑岩；黏土矿物沉积成岩形成黏土岩；溶解物质沉积成岩形成化学岩。这样的梳理对提高学生的地质思维能力将起到事半功倍的效果。

3 变质岩教学中的地质思维

教学中首先展示我国变质岩分布地质图以及常见变质岩野外和手标本图片，引出变质岩和变质作用概念以及特征，因此在教学过程中主要围绕变质作用概念中所涉及到的知识点进行，用地壳内部温度与压力的关系图说明导致变质的因素是温度升高、压力增加及化学活动性流体参与，在这些因素的影响下，岩石存在的物理化学环境会打破而建立新的平衡，从而发生结晶作用、变形作用、交代作用这些变质方式，相应就会引起岩石矿物组成、化学组成、岩石结构与构造的变化，变化的趋势是温度升高导致岩石中矿物重结晶或形成新矿物；压力增加导致岩石中矿物发生定向排列并向体积减小的方向发展；化学活动性流体的参与导致岩石中交代现象发育，含水矿物增多，通过这样的梳理学生对变质岩的特征可以做到举一反三，融会贯通，并对变质岩的自学打下一定的基础，提高地质思维能力。

4 结语

由于“岩石学”课程的教学内容繁多、涉及知识庞杂而学时安排又很少，笔者认为在“岩石学”教学过程中要着重以下几点。首先，岩理学的内容比岩类学内容重要得多，也就是说要把岩石的成因作为重点进行介绍，尽可能地把岩理学部分的重要概念和原理讲清楚，虽然在大纲中规定岩石学的主要目标是通过学习，使学生认识和区分三大类岩石，掌握主要的岩石类型，岩石描述和鉴定方法，但只有知道因为然才能掌握所以然，在教学中根据三大类岩石的不同特征使学生理解和掌握岩石的成因，才能真正提高学生识别岩石的能力，提高分析问题、解决问题的能力，并逐步培养学生的地质思维能力。此外，要使用新型智慧教学解决方案雨课堂，将复杂的信息技术手段融入到PowerPoint 和微信，在课外预习与课堂教学间建立沟通桥梁，让课堂互动永不下线。另外，应该基于学生多方面的表现进行成绩评定，成绩包括课堂成绩、出勤、作业、笔记，还要提高期末考试试题的质量，使之能够很好地反映学生对重要概念和原理理解和掌握的情况，实现“岩石学”的教学目标。