大类培养下“地质学基础”课程实践教学探索

宫伟 戴黎明 邢军辉

摘要“地质学基础”是地球信息科学与技术等本科专业的重要基础专业课程，而实践教学探索则是“六卓越一拔尖”计划2.0建设的重要内容。文章在分析中国海洋大学地球信息科学与技术专业“地质学基础”的教学现状基础上，提出以“地震研究”为切入点的实践教学思路，列举以“郯庐大地震”为例的诸多优势，并提出几点具体的实践教学实施步骤。

关键词 地球信息科学与技术；地质学基础；实践教学；地震研究

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.10.035

“地质学基础”是中国海洋大学针对地球信息科学与技术（地信）专业开设的必修课，其主要目的是让学生掌握地质学有关概念，尤其是构造地质学方面的相关词汇、基本理论和基本技能，掌握地质构造的组成、特征与成因，树立构造地质分析的时空观。

1实践教学是大类培养下地信专业“地质学基础”的必要环节

实践教学是高等学校课堂教学之外的教学活动，是实现人才培养目标的重要环节。通过教学，可以给学生提供理论与实践相结合的良好空间，加深对理论教学内容的理解，提高学生学习兴趣[1]。且相对于理论教学，实践教学过程具有教育方式的实践性、学生活动的相对自主性、教育因素的多元性、实践过程的探索性等特征，一方面有利于增强学生学习的自主性，发掘学生的主动学习过程，提高学生的动手能力及启发学生的创新意识，使学生对自己的学习负责[2]；另一方面有助于锤炼学生实事求是、脚踏实地的工作作风，培养与人相处的合作精神[3]。

2019年以来，教育部全面推动“六卓越一拔尖”计划2.0实施，坚持“以本为本、四个回归”，更是强调不断完善协同育人和实践教学机制。要求各高校持续深化教育教学改革，不断推进教育理念创新、教学内容更新和方法手段创新，以新理念、新形态、新方法引领带动新工科、新医科、新农科、新文科建设，而地信等地球物理专业正是“高地建设计划”中的建设学科之一。

响应学校“六卓越一拔尖”计划2.0的推动，中国海洋大学围绕地信专业发展、学生培养等方面已落实诸多工作，并在加强通识教育，推荐大类培养的教育方针下，为促进学生全面发展和专业综合素养的提高，针对地信专业，学校已开设地质学基础等地质类专业核心课程，强化地球物理学与地质学知识架构的结合。地信等地球物理专业作为地球科学的分支，强化自然科学五大基础学科之一的地质学知识是非常必要的。但地质学涵盖矿物与岩石学、地层与古生物学、构造地质学、地球化学等众多学科分支，在教师实际讲授过程中，则会遇到授课专业知识较多与学时不足的矛盾，相关知识只能是蜻蜓点水式讲授，很难激发学生的学习兴趣，也无法达到理想的学习效果，反过来，效果的不理想则会进一步削弱学生的学习兴趣。“地质学基础”是针对地信专业本科生开设的专业必修课，其以研究地壳或岩石圈地质构造的几何学、运动学和动力学的构造地质学为授课主体，该学科不仅有着地学理论综合理解上的要求，还需有立体几何空间想象力、物理力学解析能力等等，增加了学生掌握相关知识的难度。与此同时，对于地信等地球物理专业，因其学科自身学习要求高，又很难借鉴地质学专业开设诸多地学分支学科课程，让教师“掰开揉碎”来讲，使学生充分吸收。因此，实践教学是大类培养下地信专业“地质学基础”课程的必要环节。

2基于地震遗址考察、活动特征分析的实践教学切入点

针对“地质学基础”这门课程，本论文拟以“地震研究”为切入点，结合地震遗址实地考察，发挥地球物理专业优势，并通过GPS资料及台站记录波形、震中、震源机制资料，探究郯城地震带活动特征及形成的震源机制，接触自然地震研究这一地学难题。改变“以教师、教材和课堂为中心”的传统课堂教学模式，坚持“以学生为主体、以教师为主导”，让学生走入“大自然实验室”内，强化实践教学这一关键手段，旨在激发学生的学习兴趣、培养学生的动手能力与科研思维能力，切实将教学工作的焦点由教师转移到学习者身上[4]。

本文之所以选择地震研究作为实践教学的切入点，主要基于如下几点考虑：①地震研究是地质学与地球物理学交叉极为紧密的地学分支之一，以此为实践对象，既可以知悉地质学的复杂形变表征及动力过程，又可以发挥出地信专业对于地震波场、GPS等地球物理知识熟识及数据处理的优势，更加贴合专业内容，而这一点使其与地信专业大一、大二秋季学期以“掌握基础地质学知识架构”的地质认识、教学实习存在明显差异；②即便在21世纪的今天，大地震基本上还是“天灾”，大地震的爆发仍在人类的控制之外。地震的爆发及其引发海啸等灾害（如2004年印尼大海啸、2008年汶川地震、2011年日本福岛地震等）对我们的生产生活影响巨大，在带来人员、財产上损失的同时，甚至改变人类历史与文明进程，故以地震研究为切入点容易调动学生对地学学习的兴趣，而兴趣驱动下的学习也是最高效的学习，特别是将万年、亿年尺度的地质演变缩到百年尺度范围内，让学生“置身”于地质演变之中，充分感受、认识地质形变过程，让学生感觉到地学就在我们身边；③以Mallet针对1857年那不勒斯M6.9―7.0地震编制的等震线图为标志，地震学诞生以来，地震活动机制及其发震预测等方面始终困扰着地球科学家们[5]，本文拟以此为切入点，力求培养学生的科学逻辑思维，甚至为部分学生将来读研深造甚至从事地震、构造地球物理等研究奠定一定的基础。

本文拟以郯城地震带为研究对象，则因其4点特殊之处：①地震震级大、构造现象显著：历史上郯城地震带附近曾发生过公元前70年安丘M7地震和1688年郯城M81/2地震等，其中1688年郯城地震是我国大陆东部板块内部最强烈的地震，地震活动强度超过汶川地震，其波及大半个中国，极震区烈度达Ⅻ级[6]，形成上百公里的地表破裂，地震水平最大形变量和垂直最大形变量分别达10m、3m[7]，也是迄今为止我国历史上发生的震级最大的破坏性地震，地震活动表征极为丰富。在郯城县麦坡村一带出露南北长约2600m、宽60m的发震断裂，涵盖断层陡坎、断头沟等地震活动遗迹[8]，而在华侨段甚至出露长约80m、高约2.5m的断层陡坎，且陡坎两侧冲沟被右旋运动大规模错断[9]；即使在距郯城大震震中80km的熊耳山，受地震活动影响，山顶岩石开裂，山体崩塌，形成“山东仅有、全国罕见”的崩塌开裂地震遗址景观[10]。上述遗迹皆为大地震留下的宝贵的自然遗产，对于开展构造运动及地震地质研究具有极高的科学价值，2006年麦坡村地震活动断层遗址、熊耳山崩塌开裂地震遗址皆被中国地震局列为国家级典型地震遗址，能为学生提供极佳的实地考察“实验室”平台。

②构造位置特殊：郯城地震带为我国东部著名郯庐地震带的一部分，其本质为郯庐断裂带的活动。郯庐断裂带起源于华南板块与华北板块的碰撞过程，是我国东部规模最大的断裂，南起长江北岸的广济地区，沿NNE向经安徽、江苏、山东，跨渤海，经东三省进入俄罗斯境内，仅在我国就长达2400多千米，切穿中国东部不同大地构造单元，是地壳断块差异运动的接合带，也是地球物理场异常带和深源岩浆活动带[11]，国家在其周缘已开展中国大陆科学钻探工程（CCSD-MH主孔钻深達5158m）[12]、渤海湾地区海陆联合地震深部结构探测[13]等科学计划，以郯城地震带为研究对象，可让学生领略到超大尺度地质构造魅力的同时，有利于让学生接触到板块构造研究前沿及相关热点，拓展学科视野，提升专业素养。

③研究价值高：郯庐断裂带位于山东和江苏境内的部分称为沂沭断裂带，作为发震断层，诱发郯城―安丘一带多次历史大地震的发生，预示着该处断裂带晚第四纪以来仍有着极强的活跃性[14]，而GPS地表运动表征及小地震的频繁发生则意味郯城―莒县―安丘一带可能是我国东部地表行迹最明显、地震危险性最高的地区，再加上其处于我国东部人口密集和经济发达的地区，使其地震危险性一直备受关注。因此以郯城地震为研究对象，在为其地震危险性评价提供地质约束证据的同时，也能促进学生的学习兴趣，培养学生的动手能力及科研思维能力。

3“地质学基础”课程地震实践教学的实施步骤

3.1地震活动机理介绍，铺垫地震理论基础

为激发学生学习兴趣及启迪科研思维，让学生自由组队，按照4―5人为一组，在教师指导下，开展郯城地震带地震活动机制研究，以期充分调动学生的主观能动性。野外考察前，安排一定学时开展地震活动机理方面的讲解，并就勘查对象——郯城地震带的区域地质概况进行介绍，为学生野外地震遗址考察奠定坚实的理论基础，期望达到人人带着“武器”奔赴野外的程度。

3.2郯城地震遗址实地考察，厘定地震活动表征

教师带队，以小组为单位赴郯城地震遗址一带野外实地考察，观察地震地表破裂带分布（长度、宽度）、破裂类型、破裂性质及其组合特征，并完成典型地质现象拍照、描述及素描图等工作。

3.3地震震中、震源机制等资料解析，探究地震活动机制

野外考察结束返校后，在教师指导下，学生以小组为单位，由GPS资料厘定地震带区域地表活动特征，利用震中数据勾勒郯城地震带水平域、垂直域展布规律，基于地震波形、震源机制资料探究发震机制。基于课后自主探索性研究，综合区域地质概况、地震遗址野外地质考察及GPS、地震资料解析，探究郯城地震活动构造背景及其动力机制，并鼓励学生估算郯城周缘断裂的活动速率、郯城大震震后应力场变化及大震的复发间隔周期，以此为约束，尝试科学评价郯城地震带潜在地震的危险性。

4结语

在“六卓越一拔尖”计划2.0全面实施的背景下，通过学生对郯城近代地震活动规律、机制的探究，强化实践教学，由书本到自然，让学生“置身”于地震表现形式的地质演变过程之中，学会“将今论古”地运用地学思维，加深对断裂活动的认识，促进其对构造地质学及地质学的整体认识，达到“以点带面，点面结合”的学习效果。鼓励学生围绕所研究的问题课后主动查阅资料、自主探索性研究，锻炼学生的总结归纳能力，并鼓励大胆质疑，提出自身观点，充分激发学生对地学研究的兴趣和潜能，培养其科研素养。让学生忙起来、让教学活起来，促进专业的内涵式发展，力求全面提高地学人才的培养质量，切实巩固人才培养的中心地位。

*通讯作者：戴黎明

基金项目：2021年度中国海洋大学本科教育教学研究项目“新泰-蒙阴地质教学实习基地构造教学内容优化研究”（2021JY030）。

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