“普通地质学”实验教学改革与探讨

[摘要]“普通地质学”是一门实践性很强的专业基础课，实验教学是教学环节重要的组成部分。笔者根据实验课教学经验，结合南京大学历任“普通地质学”课程主讲教师的教学经验，从实验教学队伍、教学内容、教学方法、实验考核等方面进行教学改革。这些措施使得学生加深了对“普通地质学”专业理论的感性认识，提高了学生的专业综合素质，取得了较好的教学效果。
[关键词]普通地质学 实验教学 教学改革
“普通地质学”是刚进大学校门的地质专业与地质相关专业以及其他专业的本、专科生开设的一门专业基础课程，如矿物岩石矿床、地球化学、古生物与地层、构造地质、矿产普查与勘探、地质工程、地球物理、水文与水资源、珠宝鉴定与营销、城市规划、地理信息系统等专业。这门课程内容非常丰富，几乎涉及所有的地学知识。”普通地质学”是实践性很强的专业基础课，实验教学能够辅助和加深理论教学，了解和掌握常规地质工作方法。由此可见，“普通地质学”的实验教学是与理论教学同等重要的教学环节，一些含地学专业的高等学校已经认识到实验教学改革的重要性[1~5]。
笔者根据实验教学经验，结合南京大学历任主讲教师的宝贵教学经验，从以下几方面对“普通地质学”实验教学进行改革尝试，取得了较好的教学效果。
一、教学队伍
“普通地质学”为南京大学地学及相关专业本科必修课程，上课人数较多（150左右），是各专业课和专业基础课选修人数最多的课程，因而专门是成立了“普通地质学”教学小组，教学小组由主讲教师担任组长，小组成员（助手）为两名教师和1～2名研究生。教学小组在实验课开课之前集体讨论确定教学内容、实验课分班、实验标本和模型的整理和补充、课间实习路线踏勘等教学细节，为实验教学顺利进行做充分准备。
“普通地质学”实验教学改变以往大班“参观式”教学，采取小班实验教学，每个班30左右人，每个班再分成4个小组，配备4套标本，让每个同学都能仔细观察、检测每块岩石和矿物标本。理论课主讲教师负责1个班实验教学，每名助手和研究生负责1～2个班实验教学，助手也参与理论课教学，从而使得理论课和实验课教学相互补充，融为一个教学体系。
二、教学内容
通过历年实验教学积累，多次对实验教学内容修改、补充，目前“普通地质学”实验教学内容由以下三部分组成。
1.标本的观察和鉴定
该部分是实验课的主要内容，包括常见矿物和岩石标本观察。通过常见矿物标本的描述，加深理解矿物的物理性质和光学性质，并根据矿物特定性质，如单体形态、硬度等，学会鉴定矿物方法与步骤，要求掌握鉴定常见的矿物，如石英、长石、方解石等近30余种。之后，进行常见火成岩、沉积岩和变质岩的鉴定描述，对各类岩石结构、构造特征仔细观察，并结合理论课相关知识，理解各类岩石的形成环境，要求分别掌握各类常见岩石10余种。因而，学生共观察和描述了常见矿物和岩石60多种。
2.基本技能的训练
包含地质罗盘进行的使用、课间野外实习、地质图件制作。地质罗盘野外地质工作不可缺少的工具，是地质实习中传统三大件之一，要求学生掌握地质罗盘进行目标方位角的测定、测量岩石的产状（走向、倾向、倾角）等地质实习的基本技能。
而后，安排一天时间进行野外课间实习，课间实习前教学小组要进行野外路线踏勘，实习带队老师对各教学点的内容要大致统一，我们选取的是“南京栖霞山古生代地质剖面”，该剖面位于风景秀丽的栖霞山公园里面，剖面具有地层露头完好、构造丰富、化石较多、垂直地层走向等优点，是非常理想的教学基地。课间实习是非课堂教学，一方面学生不易集中思想，另一方面带队教师难以解答太多学生提问，因而增加课间实习带队教师数量，每个带队教师负责15～20左右学生。通过本次课间实习，同学们第一次以地质专业角度观察地球，同时也欣赏了优美的自然景观和风俗民情，给学生留下了深刻的影响，很多学生多年后对此次课间实习还记忆犹新。
地质图件制作是训练学生的综合能力，首先是指导学生进行地质图的判读，学习地质图的基本知识，掌握阅读地质图的方法。然后进行两幅地质图件制作训练，一是野外课间实习剖面图的制作，对自己所观察、测量到的地质现象进行整理、归纳，独立完成。另一个是根据给定相关地质资料，制作一张综合地层柱状图。
3.参观教学
为了扩大学生的专业知识范围，在实验教学后期安排适当时间，组织学生观看教学视频、地质模型、构造模拟实验、古生物标本、地质博物馆等。
参观教学一般由被参观场所的教师指导和讲解，要求学生围绕参观内容收集有关资料，质疑问难，做好记录，参观结束后，整理参观笔记，写出书面参观报告，将感性认识升华为理性知识。参观教学法可使学生巩固已学的理论知识，掌握最新的前沿知识。
三、教学方法
实验教学的目标是加深理解理论课上的基本概念、培养学生动手能力和创新能力，传统的实验教学方法是利用板书、地质挂图、胶片、幻灯片等手段，由教师讲解实验目的要求、观察内容，学生按照实验指导书的要求观察标本，填写实验表格,再由指导教师评阅，常出现学生不重视预习、上课不愿动手、课后不认真思考这些弊端。针对不同的实验内容，进行了如下一些改革。

1.直观演示的标本观察
传统的教学方法在视觉方面和时空方面具有很大的局限性，如教师在讲解各种矿物和岩石特征所用的标本，由于个体较小，距离老师较远的学生根本看不清其特征，从而影响实验效果。随着社会的发展，地质学的内容也在丰富，许多新内容我们也无法再沿用老的教学方法。
为了改变这种学生被动学习的局面，我们采用小班化分组教学的模式，让每个学生都能够近距离接触标本，教师使用计算机和多媒体辅助教学设备制作课件，用数码摄像机将各种岩石、矿物、构造特征和各类地质现象进行摄像后投影放大到屏幕上,边讲解边演示，学生也可以用这些设备进行摄像，然后在计算机下进行处理。对于某些特殊的现象，教师将学生集中起来演示，如讲解蛭石加热膨胀性质时，教师取上一小块蛭石放在火上加热，观察颗粒体积膨胀变化情况。每节课经过15～20分钟左右的直观的演示讲解后，教师提出本次实验目的要求和问题，学生分组逐块进行标本观察，将观察内容记录到实验报告上，教师对有疑问的学生进行单独辅导，实验报告经过教师批改后再集中和单独纠正错误之处。
这样使一些抽象的实验教学内容更加具体、形象、生动,而且具有很强的表现力和感染力,吸引学生的注意力,大大激发了学生对实验课的兴趣。同时也可以将实验结果直接输入计算机进行处理,培养了学生将计算机技术应用于科学实验的能力。
2.独立思考式的技能训练
技能训练是培养学生独立思考、综合已学专业知识，因而实验教学中学生是主角，教师负责答疑、纠错，如使用罗盘测量岩层产状，学生独立测量地层产状三要素，思考真倾角的测量技巧、走向和倾向换算关系等问题。野外课间实习要求学生制作观察剖面，需要思考剖面线起始点位置、比例尺、地层分层界线、各分层岩性和所含化石、构造现象等，学生通过记录野外老师讲课、岩性鉴定、产状测量等原始资料，剖面终点独立编制信手剖面，缺少的要素及时回到观察点补充，便于室内编制完整的地质剖面图。
通过独立的技能训练，增强了每个学生的动手能力和对所学知识的综合，让学生体会到所学专业知识能够解决实际问题，将来可以为创造社会财富。
3.启发讨论式的参观教学
参观教学是为了扩大学生的专业知识范围，了解地质相关专业最新前沿，激发学生热爱自己所学专业，因而以讨论式教学为主，对参观内容不要求全面掌握和理解，参观结束后对自己感兴趣或有疑惑的观点分组讨论或写参观感想。如对参观地质博物馆中恐龙化石后，可以讨论恐龙灭绝的原因；参观模拟实验室后，启发学生讨论构造运动与地震关系等。
四、实验考核
为了客观评定学生的学习成绩和学习效果，对实验课考核做了一些改革和调整，实验课占“普通地质学”总成绩的30%，其中平时实验成绩（包括作业、考勤、提问）占10%，实验考试成绩占20%。
实验考试之前给学生一周复习时间，由各班班长负责，安排时间去标本室自主复习。实验考试内容是让学生现场对10块不同矿物和岩石标本进行肉眼鉴定，标本上没有标签，仅有编号，学生按照闭卷考试要求，独立对每块标本进行鉴定，写出矿物或岩石名称，并按照矿物或岩石鉴定标准对其进行综合描述。这样的实验考核制度更加规范、更加科学，能比较全面地评价学生的实际能力，从而进一步提高了“普通地质学”实验教学效果。
总之，通过近年来“普通地质学”实验教学改革的实施，提高了学生的学习兴趣，学生在实验中的主观能动性大大加强。不仅在实验中加强了对学生的标本鉴别能力和基本技能训练，而且在野外实习中培养了学生独立思考、综合分析和科学思维的能力，提高了学生的综合素质，为以后各门专业课学习奠定坚实的基础。
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（作者单位：南京大学地球科学与工程学院 南京）