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摘要:矿山工程地质与水文地质作为矿业类学科的基础学科,其应用在矿山建设的各个方面。其内容涉及高等数学、流体力学、材料力学、地质学等多方面知识,具有理论性、综合性和实践性强的特点。目前课程教学出现教材资源落后、物资力量不足、实践教学匮乏以及数学建模困难等问题,建议在教学过程中深化数学建模课程学习,积极寻找实践地点,加深理论学习,开展多元化开放式教育,培养具有创新性、综合性与实践性的人才。
关键词:矿山;工程地质;水文地质;教学改革
0引言
矿山工程地质与水文地质是一门新兴的应用地质学科,它是地质学的一个重要的分支学科,也是一门地质学与采矿学紧密结合的边缘学科。运用地质学的视角和理论,其研究旨在调查矿山或矿井地区内详尽工程地质条件,并予以科学分析,对于有可能存在的工程地质问题,以及这些潜在问题对于建构筑物和周边地质环境的影响做出预测和评估,针对这些不良地质现象提出相应措施,为工程实践提供可靠地质科学依据,从而保证工程建设规划的合理以及建构筑物的正确设计,顺利施工和正常使用。学习矿山工程地质与水文地质,可以使学生正确理解岩体、地质构造以及水文地质条件;认识不良地质条件对矿山工程的危害;能够正确布置勘察任务,顺利阅读地质勘探报告;了解利用不同的地质条件又好又快的完成工程。
1教学内容
矿山工程地质与水文地质的教学目的是使学生在熟悉工程建设流程的前提之下,从地质学的角度了解工程建设中可能遇到的各种问题和一些主要的不良地质现象,并通过生动的举例,图示等方式认识到这些现象对于工程设计施工,乃至工程项目日后的运行和维护存在的危害和影响;准确分析并针对不同的地质问题或现象选择正确的应对处理方式,利用所学矿山工程与水文地质知识指导具体工程设计和施工,并掌握一定的实践内容,如地质勘查的流程,要求与方式等;熟练掌握工程地质勘察报告(包括相关图表)的阅读,并能合理利用勘察资料进行工程设计,解决设计中遇到的工程地质问题。矿山工程地质与水文地质的主要内容包括一般工程地质的研究对象、研究内容、研究任务、研究方法;矿物、岩体的认识;掌握地质年代表、地质构造的主要内容与地质图的基本知识;掌握一定边坡知识,以及滑坡的原理以及治理;了解关于地下水的基础知识,认识地下水的分类和各种性质,针对矿井充水及其治理进行重点学习。复习加深对于地质图件的认识和应用,并学习水文地质相关图件,使学生熟练使用工程地质资料,根据资料进行或改变工程设计。不仅要注重工程地质知识学习的全面,同时要突出重点,构成完善而专业的知识体系,此外还可以培养学生观察,分析和解决问题的能力,并提升逻辑思维能力,这也是本科生教学的核心内容。
一、地质工程专业的发展历史
地质工程作为一门应用学科,主要研究与地质体有关的工程问题,是在利用地球的自然环境、物质材料和自然资源的人类活动中,涉及地质体的评价、处理、改造和控制的科学技术。19世纪中期,国外地质工作者开始对工程地质条件进行研究,逐步形成工程地质学科体系。1949年之前,我国没有独立的地质工程学科,地质工程学科被包含在土木工程领域内。1952年,国家先成立长春地质学院和北京地质学院,又成立武汉地质学院、河北地质学院、西安地质学院、成都地质学院等,后来,冶金部、铁道部、水利部等所属高校视各校实际状况开设了水文地质与工程地质本科专业。国家教委在1993年颁布《普通高等学校本科专业目录和专业简介》,含“勘察工程”“水文地质和工程地质”等10多个工科类地质及相关专业。1998年,开始实行新专业目录,这次改革把“勘查技术与工程(080104)”和“资源勘查工程(080105)”两专业合并成“地质工程(080106)”,新的地质工程专业包含1998年专业调整前地质类所有的地质类工科专业。2004年9月,“教育部地矿学科教育指导委员会”第二次会议在武汉召开,建议增设“地质工程”专业,保留“资源勘查工程”专业,并新增“应用地球物理”专业。近年来,我国有28所高校开设了地质工程专业,28所高校以前隶属不同行业部委,与地质工程专业的培养方案和培养目标都有所不同,根据各个学校长期办学的积累和特色,形成了特定的专业内涵和定位。学校需求侧重面各不相同,因此,各校的课程设置及培养方式差异也较大。江西理工大学位于享有“稀土王国”“世界钨都”美誉的赣州,其前身江西冶金学院成立于1958年,当时设有采矿与地质系;1977年增设矿山地质专业,地质工程专业于2008年开始招生。根据社会发展需求,以服务地方经济建设为目标,确立复合型地质工程本科的办学方向;2014年,地质工程已有3届毕业生,由于办学定位准确,人才培养目标明确,毕业生以专业适用性高和“为人诚实、基础扎实、工作踏实”的特点而受用人单位欢迎。专业连续3年,就业率为100%,考研升学率达34.3%。
二、地质工程专业复合型人才的素质要求
(一)社会对地质工程专业人才的需求
地质工程专业可服务于国民经济建设的多领域。毕业生的就业环境好,就业门路宽。从2004年开始,国民经济持续稳定发展,岩土工程勘察、地基基础工程、地质灾害防治与地质调查、矿产资源的普查勘探等工作日渐重要,为地质工程毕业生创造了很好的就业环境。据调查,从2004年至2014年,国内各高校地质工程专业学生供应量与市场需求量之间的比例一般在1∶5到1∶6之间,有的甚至达到1∶10。随着城市化进程的发展,岩土工程勘察、工程钻探、基础工程施工及地质灾害防治等工作对地质工程人才的需求量也较大。近年来,由于国家政策变化、产业结构调整,矿产资源的需求量减少,矿山企业对地质工程专业毕业生的需求量随之减少。而近年,各校地质工程专业的毕业生逐年增多,用人单位人员饱和,对地质工程专业毕业生的要求也不断提高。以江西理工大学为例,与前几年相比,2014年10月学校大型招聘会招地质工程专业毕业生的单位及需求量减少,不及前几年岗位数的三分之一。随着国民经济的高速发展,今后社会对地质工程专业人才需求将由技术型需求转向素质型需求,计划经济体制下“专才”模式将很难适应社会发展。
(二)社会对复合型人才培养的素质要求
1医学地质学的概念
美国于1965年曾提出“医学地质学”一词,经过几十年的科学研究和实践,医学地质学越来越多地为人类的生存环境、健康状况提供更加合理、更加科学的理论依据。关于医学地质学的概念,不同的学者都给出不同的定义,但实质都是人类健康和疾病的成因与地质环境的关系。概括地讲医学地质学是研究地质材料和地质过程对动物和人类健康影响的学科,是处理自然地质因素和地质环境与生态环境间关系的学科,是认识人类健康与疾病的地理分布及其成因的学科,是介于医学与地质学之间的交叉学科。
2医学地质学研究的主要内容
人类是在地球发展过程中,生物进化达到高等阶段的产物,人的出现有赖于适宜的自然环境,他们相互依存和制约,经过长期的发展,自然环境达到了适宜人类生存的相对稳定的生态平衡,如果其中任何一种因素发生重大变化,这种平衡将遭到破坏,就有可能使环境不利于人类。医学地质学就是以与人类和动物有关的有益的有害的物质为研究对象,地球上的无机物和有机物对人类、动物、植物的作用和影响正是医学地质学研究的领域。医学地质学研究内容主要包括:地质环境和人类健康的关系、地质环境与流行病学的调查、地质环境与地方病的调查及防治措施的研究、地质环境与药物。
2.1地质环境与人类健康的关系
人类的身体健康与自然环境密切相关。2000多年前的《黄帝内经》出自战国到东汉数代医家之手集体著作,书内对于机体与外界环境的关联、对于疾病发生的空间分布做了全面的阐述,倡导“人与天地相应”,指出了机体与环境应建立同步关系,并强调在辨证论治过程中应考虑地理环境因素,强调了人体与自然地质环境相互依存又相互制约的关系。地质环境中的微量元素通过土壤-水-植物-食物-人体这个食物链进入人体,如果维持人体正常发育所需的微量元素供量不足或过剩,人体正常的发育生长及代谢都会受到影响。如人体严重缺硒会导致克山病,硒过剩会引起硒中毒,导致“碱毒病和蹒跚病”等。随着现代社会工业化的高度发展和人民生活水平的不断提高,人类生存的环境污染程度日趋严重,生态环境遭到不同程度的破坏,人类健康面临的威胁越来越大。
【摘要】岩石学是本科地质类专业的核心基础课程,其教学工作关乎学生地球科学思维能力的培养。文章以教学规律与实践为基础,调研了国内高校岩石学课程的现状,从岩石学的课程逻辑、理论课翻转课堂式教学法、课内实践课、实验课中定量取代定性以及课程思政等方面提出改革建议,以提高岩石学的教学质量和效果。
【关键词】岩石学;教学规律;教学实践;课程思政
1国内高校岩石学课程的现状
岩石学是地质学的一个重要分支[1],亦是一个庞大的教学体系[2],涵盖了火成岩岩石学(或岩浆岩岩石学)沉积岩石学和变质岩石学[3],是本科地质类专业的核心基础课程[4]。国内办学实力雄厚的综合性大学、传统地质类院校和石油类高校等在开设岩石学课程的名称、学期和顺序等有所不同[5]:(1)综合性大学,以北京大学为例,其地质学专业将岩石学课程划分为64学时的普通岩石学(一)和同样学时的普通岩石学(二),分别置于第二学年上下学期开课,前者包括了晶体光学和火成岩岩石学,后者大致对应沉积岩石学和变质岩石学。与之不同的是,南京大学地质学将岩石学课程在第二学年下学期开设为80学时的沉积学和96学时的岩浆岩与变质岩石学;(2)传统地质类院校,如中国地质大学(北京),其地质学、地球化学和资源勘查工程等专业学生均于第二学年下学期学习88学时的岩石学。而吉林大学地质学专业将岩石学课程划分为84学时的岩石学AI和44学时的岩石学AII,分别置于第二学年上下两学期开课,岩石学AI对应火成岩岩石学和沉积岩石学,岩石学AII为变质岩石学;(3)石油类高校,中国石油大学(华东)将岩石学课程划分为40学时的岩浆岩与变质岩和64学时的沉积学,分别置于第二学年上下两学期开课。中国石油大学(北京)地质学专业则将岩石学课程划分为64学时的岩浆岩及变质岩石学和64学时的沉积岩石学,分别置于第二学年上下两学期开课。虽然课程的开设顺序以及学时多寡等问题受多方面因素制约,但是各高校均按照当前设定的课程计划培养出优秀的本科生,彰显出学校及专业培养特色,值得注意的是,岩石学教学属实存在一定的内部课程逻辑。
2岩石学的课程逻辑
当今的地球科学逐渐发展成为地球系统科学,人类更关注全球变化与地球各圈层相互作用。岩浆岩、沉积岩和变质岩是当前岩石学三个主要的独立分支,但三大类岩石彼此之间有着密切的关系[6],可以相互转化,但并不是简单的地循环重复而是不断变化的(见图1)。三大类岩石虽然存在相互演变关系,但并不代表本科地质类专业开设岩石学课程可以任意排序,本文认为最优选的顺序为岩浆岩岩石学、沉积岩石学和变质岩石学,主要依据以下三点:(1)岩浆岩是岩浆冷却固结后形成的,岩浆可以直接来源于地球深处的软流圈地幔,也可以通过先存在的岩浆岩、沉积岩和变质岩在高温条件下深熔重熔等作用形成(见图1)。岩浆岩岩石学着重研究岩浆岩的组成、共生组合、产状分布和成因机制等[4]。在岩浆岩岩石学本科教学中仅几处涉及沉积岩和变质岩内容,如S形花岗岩等。此外,三大类岩石赋存的岩石圈以岩浆形式在地球早期的地核、地幔、地壳的分异过程中形成。某种意义上,可以说一切起源于岩浆。岩浆岩是最早出现的岩石,因此建议最先开设岩浆岩岩石学课程。(2)沉积岩石学着重研究沉积物质的形成、运移、沉积和成岩作用等[4]。虽然沉积岩石学教学中会涉及物源区性质,但也仅在碎屑组分等部分有所涉及,尤其在岩屑砂岩实验课中,岩屑类型多为岩浆岩,少量片岩和千枚岩,因此在岩浆岩岩石学授课之后开设沉积岩石学课程更为恰当,可以在岩浆岩岩石学课程末尾讲授火山碎屑岩类,承上启下,通过沉火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩等引出沉积岩石学中的碎屑岩。(3)变质岩石学着重研究变质岩的矿物组成、分布特征、岩石成因和原岩类型恢复等[4]。在变质岩原岩研究章节,需要大量用到岩浆岩和沉积岩石学的知识:如依据原岩形成作用,可大致分为岩浆凝结类型、火山碎屑类型、过渡型类型(如凝灰质砂岩)以及正常沉积类型;再如变质岩原岩研究的方法中岩相学标志,包括变余岩浆结构、变余沉积结构变余岩浆构造和变余沉积构造等组构标志。在变质岩原岩研究中的化学成分章节,需要按变质岩化学成分特点划分为富铝、长英质、碳酸盐、铁镁质和超铁镁质五个系列,也会不可避免地用到岩浆岩和沉积岩的化学成分等内容,因此将变质岩石学置于岩石学课程最末开设可能较为合理。
摘要:矿产地质勘探技术属于我国地质学领域的一项主要技术。当前,我国对于矿产资源的需求量正在不断增大,因此,找矿工作便开始变得非常重要,想要使找矿效果能够得到提高,使其准确性能够得到保证,就必须要应用一系列的地质勘探技术。主要分析的便是有关地质勘探技术的问题,希望能够为地质学领域提供参考。
关键词:地质勘探;矿产;勘探技术;找矿
我国地大物博,不同的地区其矿产的出量以及类型都存在差别,而想要保证矿产资源能够被有效的开采,就必须要确定每一地区矿产资源的含量,同时还要确定这一地区矿产资源的种类,这是提高开采效率以及开采效果的基础性保证。针对这一问题,将地质勘探技术应用到具体找矿过程中十分必要,这能够使一个地区的矿产资源的含量、所处位置以及类型均能够被确定,因此对于地质学领域以及社会与矿产有关的行业的发展都能够起到重要的作用。
1地质勘探概述
所谓的地质勘探工作主要指的便是通过对一系列技术的应用,去对一个地区有关地质方面的一系列内容进行勘察与探测的工作,其勘探的内容具体包括岩石以及水文等很多方面的内容,对上述内容的勘察能够有效的提高找矿工作的效果,同时也能够提高找矿的效率,因此,在地质学领域,地质勘探技术一直被广泛的认可与应用。
2对成矿理论的分析