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        談地質(zhì)實(shí)習(xí)對學(xué)生地質(zhì)思維的培養(yǎng)—以貴州大學(xué)烏當(dāng)?shù)刭|(zhì)填圖實(shí)習(xí)為例

        2018-04-08 11:04:05璽,唐
        中國地質(zhì)教育 2018年1期
        關(guān)鍵詞:思維教學(xué)學(xué)生

        蔣 璽,唐 波

        貴州大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,貴州 貴陽 550025

        與廣博浩瀚的地球相比,人類的活動空間只是滄海一粟,在以“百萬年”為單位的地史長河中,人類所涉及的時間尺度更是微不足道。但漫長的地質(zhì)歷史中,地球的發(fā)展和演化歷程又通過不同尺度的各種地質(zhì)現(xiàn)象和構(gòu)造得以記錄和保存。地學(xué)者的任務(wù)就是通過這些地質(zhì)信息,追溯和反演地質(zhì)事件的發(fā)生、經(jīng)過和結(jié)果,總結(jié)其發(fā)展演化規(guī)律,這就是“將今論古”的傳統(tǒng)地質(zhì)思維方法。

        地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)是地質(zhì)類本科培養(yǎng)中綜合性和實(shí)踐性最強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié),是對前期礦物學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地層學(xué)、古生物學(xué)等基礎(chǔ)課程的綜合性檢閱和實(shí)踐提升,教學(xué)質(zhì)量直接決定學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知能力和綜合實(shí)踐能力。地球科學(xué)又是一門系統(tǒng)科學(xué),這些基礎(chǔ)課程本身就是學(xué)科體系中緊密聯(lián)系的組成部分,所以在地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)中,學(xué)生綜合地質(zhì)思維能力的培養(yǎng)成為課程教學(xué)的基礎(chǔ)和核心。本文圍繞貴州大學(xué)烏當(dāng)?shù)刭|(zhì)填圖實(shí)習(xí),結(jié)合實(shí)踐教學(xué)實(shí)例,對實(shí)習(xí)過程中學(xué)生地質(zhì)思維的培養(yǎng)和建立進(jìn)行探討。

        一、地質(zhì)思維的內(nèi)涵

        地質(zhì)思維是地質(zhì)現(xiàn)象在人腦中間接而概括的反映,包含了諸多地學(xué)研究中的科學(xué)思想和哲學(xué)觀點(diǎn),體現(xiàn)了人們對地質(zhì)現(xiàn)象從感官認(rèn)識到抽象概括,再到總結(jié)分析的思維過程[1-2]。從以“整體性和朦朧性”為特征的前地質(zhì)思維,到以“特征中心及線性方式”為代表的近代地質(zhì)思維,再到基于“平面模式”的經(jīng)典地質(zhì)學(xué)思維,最終發(fā)展到綜合“全方位和系統(tǒng)性”的當(dāng)代地質(zhì)學(xué)思維,地質(zhì)思維的發(fā)展史正代表了人類對地質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識史[3]。由于地學(xué)研究對象—地球系統(tǒng)的抽象性和復(fù)雜性,決定了地質(zhì)思維具有不同于其他學(xué)科思維的特殊性[3]。從辯證唯物主義出發(fā),地質(zhì)思維由物質(zhì)觀和時空觀組成,它們是認(rèn)識地質(zhì)現(xiàn)象形成、發(fā)展和演化的基礎(chǔ)[2]。從思維方式上,地質(zhì)思維又可分為理性地質(zhì)思維、非理性地質(zhì)思維和創(chuàng)造性地質(zhì)思維[5]。總之,研究對象“大、深、長、雜”的特點(diǎn),決定開展地學(xué)研究必須具有全球性、多層次性、活動性和疊加性的地質(zhì)思維[6]。

        二、填圖實(shí)習(xí)中的地質(zhì)思維

        1.“由點(diǎn)到空間”的地質(zhì)時空觀

        地質(zhì)填圖是“由點(diǎn)到空間”的系統(tǒng)地質(zhì)思維過程。填圖工作設(shè)計從區(qū)域地質(zhì)空間開始,然后由面上規(guī)劃展開,設(shè)計地質(zhì)路線,再具體到工作點(diǎn)。而填圖實(shí)施過程則恰好相反,首先以地質(zhì)點(diǎn)為基礎(chǔ),然后地質(zhì)點(diǎn)連接成地質(zhì)界線,再由地質(zhì)界線組合為平面地質(zhì)圖,最終形成具空間效果的綜合地質(zhì)圖。所以,填圖實(shí)習(xí)中培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生“由點(diǎn)到空間”的地質(zhì)時空觀尤為關(guān)鍵。

        實(shí)習(xí)第一階段為地層剖面實(shí)測,通過實(shí)測剖面線上的地質(zhì)觀測和分析,訓(xùn)練學(xué)生根據(jù)沉積巖組合了解實(shí)習(xí)區(qū)的沉積史。但由于填圖實(shí)習(xí)是本科階段第一次綜合性實(shí)踐教學(xué),所以開始大部分學(xué)生只能局限于對觀測點(diǎn)和工作路線的地質(zhì)現(xiàn)象認(rèn)識,難以對工作區(qū)形成準(zhǔn)確的空間構(gòu)架。因此,剖面實(shí)測結(jié)束后建立實(shí)習(xí)區(qū)地層層序就顯得尤為重要。通過建立地層層序,可將平面上出露于實(shí)習(xí)區(qū)的地層形象地“疊起來”,讓學(xué)生直觀了解實(shí)習(xí)區(qū)地層的沉積順序和形成時代,以及相同沉積時期不同區(qū)域的沉積變化。這樣,結(jié)合實(shí)測地層剖面在實(shí)習(xí)區(qū)域的平面分布,學(xué)生能對實(shí)習(xí)區(qū)的地層系統(tǒng)及大致空間展布特征形成初步認(rèn)識。

        2.“整體和部分”對立統(tǒng)一的思維

        “整體和部分”的對立統(tǒng)一是唯物辯證法的重要內(nèi)容。在地質(zhì)實(shí)習(xí)中也必須培養(yǎng)學(xué)生“整體和部分”結(jié)合的地質(zhì)思維。首先,部分組成整體,整體分成不同部分。填圖實(shí)習(xí)工作范圍一般幾十平方千米,而野外單個地質(zhì)點(diǎn)觀測范圍不過鄰近幾十米,所以填圖整體成果是通過不同區(qū)域的部分成果有機(jī)組合形成。例如,從填圖“部分”上看,烏當(dāng)背斜翼部均為單斜地層,但由西向東,產(chǎn)狀傾向顯現(xiàn)由南—南東—東—北東向連續(xù)變化,“整體”上則由此顯示出烏當(dāng)背斜的存在及其北東東的展布方向(圖1)。再者,部分從屬于整體,整體包含部分但不是部分的簡單疊加。在實(shí)習(xí)剖面實(shí)測中,地層總體產(chǎn)狀為南傾,但軟弱巖層(如泥質(zhì)巖等)或小型構(gòu)造的存在,會因形變、滑動、崩落等導(dǎo)致局部產(chǎn)狀多變。所以在實(shí)測剖面計算時,若不把握巖層總體特征,以簡單的疊加組合方式利用產(chǎn)狀,計算結(jié)果會出現(xiàn)較大誤差。因此,剖面測制中必須培養(yǎng)學(xué)生樹立整體性思維,即從“整體”地層剖面的宏觀特征出發(fā),合理選擇實(shí)測產(chǎn)狀,并從“部分”上作好剖面局部的素描和描述,力求真實(shí)客觀反映剖面特征。

        圖1 烏當(dāng)實(shí)習(xí)區(qū)地質(zhì)簡圖

        3.“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的思維

        地質(zhì)現(xiàn)象紛繁多樣,記錄了區(qū)域的地質(zhì)演化史。野外實(shí)習(xí)中必須建立通過地質(zhì)現(xiàn)象的觀測研究,追溯其發(fā)展演化本質(zhì)的思維。例如,在烏當(dāng)實(shí)習(xí)區(qū)石炭系地層底部,常分布厚度不等的灰白色鋁土質(zhì)泥(頁)巖。實(shí)習(xí)中要求學(xué)生能從該層泥(頁)巖的成因和分布規(guī)律,掌握在石炭系地層全面沉積之前,區(qū)域上存在一個剝蝕期,且剝蝕面具有明顯的巖溶特征。并由此進(jìn)一步對比分析,了解到黔中地區(qū)覆于寒武系地層之上的大規(guī)模鋁土礦層的古風(fēng)化殼成因。又如圖1中,平面上顯示斷層 F1、F3、F4、F5、F6、F7、F8具有相似的南傾和近東西走向特征,且野外觀測發(fā)現(xiàn)斷層斷距由北向南逐漸減小。學(xué)生需要從斷層組合特征分析,認(rèn)識由這些斷層組合而成的一套逆沖推覆構(gòu)造,并分析其形成時由南向北的構(gòu)造應(yīng)力作用(圖2)。

        圖2 實(shí)習(xí)區(qū)逆沖推覆構(gòu)造示意圖[7]

        所以,“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的核心就是培養(yǎng)學(xué)生通過地質(zhì)現(xiàn)象的觀測和分析,建立能夠從現(xiàn)象反推一定時間域“發(fā)生了什么”及“為何會這樣”的思維。

        4.“聯(lián)系和發(fā)展”的地質(zhì)思維

        “普遍聯(lián)系”和“永恒發(fā)展”是唯物辯證法的基本特征,也是指導(dǎo)地學(xué)研究的基本地質(zhì)思維。地質(zhì)現(xiàn)象的形成不是一蹴而就,而是經(jīng)過各種“質(zhì)量互變”規(guī)律發(fā)展而來。野外實(shí)習(xí)中,學(xué)生對地層形成的發(fā)展性易于理解,但對構(gòu)造尤其是斷層的形成常缺乏運(yùn)動和發(fā)展性認(rèn)識。所以,實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)在充分的地質(zhì)觀測基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生建立地質(zhì)構(gòu)造的“聯(lián)系和發(fā)展”地質(zhì)思維。如通過實(shí)習(xí)區(qū)F1斷層面(帶)上明顯的多期次、多方向擦痕及斷層角礫,可向?qū)W生展示斷裂構(gòu)造的多次運(yùn)動特征。不僅如此,發(fā)展特性也是地質(zhì)構(gòu)造的主要研究內(nèi)容,它可以從構(gòu)造形跡中得以佐證。如圖1中,斷層F2南端止于志留系地層,表明該斷裂構(gòu)造大規(guī)?;顒咏K止于泥盆紀(jì)之前,但從其北端上覆白堊系地層中發(fā)育的小型次級正斷層分析,該斷層在喜山期有明顯的小范圍復(fù)活滑動[8]。

        所以在野外實(shí)習(xí)中,學(xué)生不僅要掌握地質(zhì)現(xiàn)象的形貌特征分析,更要善于理解地質(zhì)現(xiàn)象的“生命特征”,即利用“聯(lián)系和發(fā)展”的地質(zhì)思維認(rèn)識和研究地質(zhì)現(xiàn)象。

        5.物質(zhì)觀與時空觀統(tǒng)一的綜合地質(zhì)思維

        礦物、巖石主要體現(xiàn)地質(zhì)體的物質(zhì)性,地層和構(gòu)造則更多表現(xiàn)地質(zhì)現(xiàn)象的時空性。野外工作中,地質(zhì)現(xiàn)象的物質(zhì)性和時空性并不孤立,而是緊密聯(lián)系的。所以地質(zhì)實(shí)習(xí)中,更應(yīng)該通過教學(xué)實(shí)例,讓學(xué)生建立物質(zhì)觀與時空觀統(tǒng)一的綜合地質(zhì)思維。例如對實(shí)習(xí)區(qū)黃花沖的地層接觸關(guān)系分析就很好地反映了地質(zhì)現(xiàn)象物質(zhì)性和時空性的統(tǒng)一。如圖3,該地出露下奧陶統(tǒng)生物灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r,中上奧陶統(tǒng)生物灰?guī)r、泥晶灰?guī)r,下志留統(tǒng)鈣質(zhì)泥巖、砂巖,上白堊統(tǒng)礫巖、粉砂巖。地層通過整合、平行不整合、角度不整合三種接觸關(guān)系,從時空性上反映了地層連續(xù)沉積、垂直抬升間斷沉積、垂直抬升加水平運(yùn)動間斷沉積的沉積發(fā)展過程。物質(zhì)性上,上白堊統(tǒng)礫巖繼承了下伏各地層中的灰?guī)r、砂巖、硅質(zhì)巖等作為礫石,以及砂、粉砂質(zhì)填隙物,同時平行不整合界面上的溶蝕作用,又直觀展現(xiàn)了奧陶系碳酸鹽巖的可溶性。

        圖3 實(shí)習(xí)區(qū)黃花沖地層接觸示意圖

        地質(zhì)研究中,物質(zhì)性是地質(zhì)現(xiàn)象的研究載體,時空性反映認(rèn)知水平。地質(zhì)思維時空觀的形成必須以準(zhǔn)確的物質(zhì)觀為基礎(chǔ),物質(zhì)觀的發(fā)展又以量變到質(zhì)變的方式推進(jìn)時空觀完成提升。所以,地質(zhì)教學(xué)中地質(zhì)思維物質(zhì)觀和時空觀的培養(yǎng)并不是孤立進(jìn)行的,而是相輔相成、有機(jī)結(jié)合,共同推動學(xué)生地質(zhì)認(rèn)知能力的綜合提升。

        三、結(jié)論

        地質(zhì)實(shí)習(xí)是綜合性實(shí)踐教學(xué),但受時間和空間條件限制,學(xué)生能親歷和實(shí)踐的地質(zhì)現(xiàn)象必定有限。所以,利用實(shí)習(xí)區(qū)有限的地質(zhì)資源,培養(yǎng)學(xué)生的地質(zhì)思維能力成為實(shí)習(xí)教學(xué)的基礎(chǔ)和核心。要使學(xué)生在地質(zhì)填圖實(shí)習(xí)中建立和提高地質(zhì)思維,可通過教學(xué)實(shí)例,逐步培養(yǎng)學(xué)生“由點(diǎn)到空間”的立體思維,以及“整體和部分”結(jié)合的聯(lián)系思維,同時,以深入細(xì)致的野外觀測為基礎(chǔ),訓(xùn)練學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì),并以“聯(lián)系和發(fā)展”的辯證思想認(rèn)識和分析地質(zhì)現(xiàn)象,最終通過地質(zhì)物質(zhì)觀和時空觀的統(tǒng)一形成系統(tǒng)的地質(zhì)思維。換言之,就是要培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中勤動手、善動腦,學(xué)會以一種客觀的、全面的、立體的、動態(tài)的、系統(tǒng)的眼光觀察和認(rèn)識地質(zhì)現(xiàn)象,并通過實(shí)踐、認(rèn)識、再實(shí)踐、再認(rèn)識的往復(fù)循環(huán)過程,達(dá)到地質(zhì)現(xiàn)象認(rèn)識和分析能力的提升。

        參考文獻(xiàn):

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