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地质学的基本概念

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地质学的基本概念

地质学的基本概念范文第1篇

书本知识与实际应用脱节构造地质学的教学不同于英语、数学等基础课程,构造地质学是理论性、实践性都很强的课程。它是由理论课、实验课及野外实践三个环节构成,描述性的内容较多,而计算公式和复杂的推理较少。我校在构造地质学的教学安排中没有合理的分配这三个环节的教学时间,使得理论课与野外考查课间隔时间太长,不能将学习的理论知识及时有效地在实际的实践中得到应用,从而使得学生不能很好的理解所学的知识,影响学习效率和教学质量。

学校选择的教材较单一教材建设是实现教学目标的基础,选择一本好的教材是实现教学大纲、教学目标与内容的根本,也是学内容与保证教学质量的前提。由戴俊生老师主编的《构造地质学及大地构造》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,主要是针对地质学专业和资源勘查工程专业的本科教学而编写的。该书本着加强基础、培养能力、追踪学科前沿和突出石油特色的原则,系统地介绍了岩层产状、应力、褶皱、节理、断层等的基本概念、基本理论和基本研究方法。将基本地质理论与实践作为重点,有轻有重、层次分明、突出重点、强调特点,较好地保证了地质类专业的教学效果。我校的资源勘查工程专业及资源勘查技术等其他地质相关专业均采用该教材,但该教材在构造地质学分析与研究方法教学方面不能满足教学需求,因而对于提高学生实际工作能力有一定的局限。

目前,构造地质学的教学在学生、老师和学校各个环节都存在很多问题,致使构造地质学的教学质量没有得到显著提高。针对存在的这些问题,结合多年来科研和教学经验,本人提出一些看法和改革建议:

介绍专业应用领域和前景,激发学生的学习热情为了避免学生盲目学习,缺乏学习的积极性和主动性,这就要求我们在新生入学时或专业课开课前,尽量抽出一部分时间大致介绍一下专业的概况和本课程的应用领域和前景。可以邀请一些油田工作人员和专业课老师为学生举办一些介绍相关的专业背景知识的讲座,也可以从国际和国内能源发展状况来说明石油工业的重要性。石油作为一种战略物资,越来越受到各国的重视,其实质就是对石油能源的争夺。我国现在也高度重视石油工业的发展,把石油作为重要战略物资,放在优先发展地位。介绍我们所从事的地质勘探专业是石油工业的龙头专业,事关石油工业的突破和发展,这就更依靠年轻一代的大学生努力和拼搏。通过讲解,培养学生的专业理想,激发学生的专业兴趣,增强学生对所从事专业的自豪感和荣誉感。同时介绍一些学习专业课的方法,特别是对于构造地质学这种专业基础课,它不同于公共基础课,需要学生改变学习思维和方法。

建设优秀的教师队伍教学过程,即指教学活动的展开过程,是教师根据一定的社会要求和学生身心发展的特点,借助一定的教学条件,指导学生主要通过认识教学内容从而认识客观世界,并在此基础上发展自身的过程。对于年轻教师而言,通过组织培训交流来积累经验,还可以通过专家组的听课评审来不断提高实际的工作能力。教学过程作为一种特殊的认识过程,是促进学生全面发展的过程。年轻教师在教学过程中要明确有计划、有目的地引导学生进行认识的过程,要明确教什么、怎么教,并避免灌输式的教学,提倡参与式的教学,引起学生的求知欲;要避免结论型的过多而问题型的甚少;要避免教学设计过细,教学“弹性区间”较少。只有做到这些才能让学生过多的参与进来,变学生的适应性发展为创造性发展,变学生的被动学习为主动学习,从而免去了填鸭式的教学模式,能更多的开发学生的应用能力和智力。总之教师是课程实施的主体,教师的教学能力也关系到培养人才的质量。因此,提高教师的整体素质、强化教师的竞争意识和责任意识,有助于教学水平和科研水平的显著提高。

注重能力培养的实践教学构造地质学是理论性和实践性都很强的课程,除了良好的理论教学之外,构造地质学野外实习教学也是重要且必须得教学环节。学生通过老师的课堂讲授掌握教学大纲所要求的基本知识、基本理论。但学生在对于构造地质学这门课程的学习时,普遍觉得枯燥、难懂、难记,对于一些抽象的概念、术语更是束手无策。基于这种情况,我校在进行构造地质学的教学安排时,加大实验教学和野外考察的课时。为了培养和锻炼学生的动手能力和创新意识,培养学生的地质思维,实验课要以学生为主体,放手让学生尽量独立完成实验,教师仅就基本原理和要点进行讲解和辅导,锻炼学生的地质思维和文字表达能力。在做好实验课的同时还要强化野外实习,虽然通过理论课程和实验课的学习,学生对地质构造现象有一定的概念,但对相应的构造地质学内容了解还是比较少,不全面且抽象,加上实际地质构造现象的复杂性和多样性,使得学生不能将课堂学习的内容和实际构造现象完全融会贯通。所以野外实习对于构造地质学的教学来说是必要的教学环节。同时应合理安排理论课、实验课和野外实习的的教学日程。只有这样才能使学生做到理论与实际融会贯通,使抽象的概念描述转变成具体的地质现象。

地质学的基本概念范文第2篇

基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划项目(ncet-11- 0406)

作者简介:荣冠( 1971- ),男,武汉大学水利水电学院副教授,博士,主要从事岩体稳定性研究及工程地质教学工作,(e-mail)rg_mail@163.com。

摘要:工程地质是水利类本科生的一门重要专业基础课,课程教学内容和环节丰富,难点较多,实践性强。如何在课堂教学和野外实践教学中有效提高教学质量是一个值得探讨的问题。文章详细分析了水利工程课程中的难点及教学中存在的问题,从课堂教学、实践教学、英文教学及课程考核等方面全面介绍了课程教学经验及改革探索。提出课堂教学应注重理论紧密联系工程实际,实践教学应注重培养学生动手技能和发现、分析、解决工程地质问题的能力,开展英文教学是培养国际人才的必然趋势,考核机制应全面反映学生的综合能力等观点。

关键词:工程地质; 水利专业; 教学研究; 理论教学; 实践教学

中图分类号:tv135;g642421文献标志码:a文章编号:10052909(2013)05011007工程地质是研究工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学,是以地学学科的理论为基础,应用数学与力学理论和工程技术及方法解决与工程规划、设计、施工和运营有关的地质问题[1]。工程地质课程是水利类本科专业的一门重要专业基础课程。水利水电工程建设是人类在认识自然的基础上改造自然并为经济建设服务的活动,进行水利水电工程建设首先必须了解自然环境和工程条件,而环境地质条件是与水利水电工程关系最密切、最重要的自然条件。

当前,中国工科高等教育人才培养主要目标是:培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[2]。工程地质课程作为水利类专业中一门实践性强的课程在凸显人才培养目标方面,更加突出工程地质理论和实践教学的必要性与重要意义[3-4]。

工程地质课程的教学分为课堂理论教学部分与野外地质实习部分。课堂理论部分主要讲授矿物岩石、地质构造、地质作用、地下水、岩体工程特性,边坡、坝基、洞室围压稳定性评价,工程地质勘察等知识。野外地质实习部分主要进行岩石及地质构造认识,风化、卸荷及河流地质作用研究,地下水及其作用研究,水利枢纽工程地质条件与问题分析评价等。

由于工程地质课程涉及的相关课程较多(矿物学、岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、水文地质学、材料力学、岩石力学、土力学等),且这些课程多为地质专业课程。同时,工程地质课程实践性很强,但学生又缺乏实践经验和实践机会。因此,在有限的理论教学和实践教学时间内,如何合理安排教学环节,使学生扎实掌握工程地质相关概念及基本原理,并使学生初步具备分析工程地质条件及解决工程地质问题的能力,是一个很值得探讨的问题。根据笔者多年从事工程地质教学的经验,针对水利类本科专业工程地质教学,首先介绍学校工程地质课程的设置,然后分析课程教学的重点及难点,再从课堂教学、实践教学、英文教学、考核方式4个部分探讨理论与实践教学的改革思路,以期在提高教学效果、培养学生分析工程地质条件和解决工程地质问题能力方面有所收获。

一、水利类工程地质课程介绍

(一)水利工程地质课程设置

武汉大学水利水电学院最早可追溯至1928年创建的国立武汉大学工学院土木系水利组,学院现已成为国内水利水电高级人才培养的摇篮和科学研究的重要基地。一直以来,工程地质课程为水利各专业(农田水利、水电工程、河流泥沙、水文水资源)的重要专业基础课程。工程地质课一般在第五学期或第六学期开设,包括48 学时课堂教学和1 周的野外实习。课堂教材主要使用天津大学主编的《水利工程地质》(第四版)[1],实验及野外实习采用武汉大学编写出版的实习教材[5]。

(二)水利工程地质课程内容

水利工程地质主要是研究水利水电工程建设中的工程地质问题。主要内容包括岩石及其工程性质,地质构造及区域稳定性,地表水流的地质作用及河谷地貌,地下水、岩溶及库坝区渗漏地质条件分析,岩体工程特性,坝基、边坡及洞室围岩稳定性分析,水利水电工程地质勘察等。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

荣冠,等水利类专业工程地质课程教学研究与改革探索

课程的教学分为课堂教学与实践教

两部分。课堂教学主要讲授地质学基础知识和水利三大类岩体(边坡、坝基及洞室围岩)稳定性分析基本理论。通过课堂教学力求使学生掌握工程地质学基本概念、工程地质分析基本原理和岩体稳定性评价基本方法。实践教学通过野外现场典型岩体、地质构造、地质作用等的直接观察和分析来增强感性认识、理解并深化工程地质理论知识,使学生初步具备分析工程地质条件和解决工程地质问题的能力。水利类工程地质课程教学基本内容可总结为地质学基础知识和岩体稳定性分析两方面,核心主线则是工程地质条件及工程地质问题的分析研究。课程室内外教学均是围绕该主线开展的。

二、水利工程地质课程中的难点及问题

(一)工程地质相关概念不易理解和掌握

对于水利专业的学生来说,工程地质课是他们第一次接触地质学知识。多数学生,尤其是来自平原地区的学生,缺少对地质现象的感性认识,这使他们更不易理解相关地质现象和地质作用。水利工程地质课程的开始部分主要讲述地质学基本概念,包括矿物和岩石的成因、成分及分类,内外力地质作用概念,产状、节理、断层、褶皱等地质构造,地层地史,地质图分析,区域稳定等。这些内容涉及矿物学、岩石学、地层古生物学、构造地质学等知识。这些概念和相关课程知识对于初学者来说完全是陌生的。例如:在分析沉积岩的石英砂岩与变质岩的石英岩区别时,一般学生很难从沉积作用和变质作用的成因角度深刻理解其矿物结晶程度、颗粒大小、矿物纯度、孔隙率等方面的差异。在现场分析褶皱构造时,不少学生容易把现代地形与褶皱形态混为一谈。实际上起伏的山脊为背斜,剥蚀的山谷为向斜往往是不对的,反过来,背斜核部易形成河谷低地,向斜核部则可能形成山脊。准确定位褶皱应根据现场垂直岩层走向观察结果,若有岩层按新老次序有规律地对称出现时,则可肯定有褶皱。然后根据岩层新老组合关系的分析确定褶皱的基本类型(背斜或向斜),进一步依据两翼岩层产状、轴面产状以及地层层序判断褶皱的剖面类型和平面类型。但现场地层及其年代的划分,对于水利专业初学者而言是难以掌握的,况且岩层的产状及地层的划分往往又具有隐蔽性,因此,地质学基础概念往往是水利工程地质课程开始阶段学习的难点。(二)工程地质条件难以全面和深刻理解

工程地质条件指的是与工程建设有关的地质因素的综合,是自然历史发展演变的产物。对大型水利工程而言主要包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、物理地质现象(滑坡、崩塌、泥石流、风化、卸荷、侵蚀、岩溶、地震等)及天然建筑材料等6个方面。工程地质条件直接影响工程建筑物的安全、经济和运营管理。兴建大型水利水电工程,首先都要查明枢纽及库区的工程地质条件。不同地区的地质环境差异及水工建筑物类型的不同,对水利工程的影响也不同。教学中发现,学生对工程地质条件的复杂性认识不足,难以全面理解工程地质条件的内涵,这样自然导致对工程地质问题的把握不准。例如:西南水电工程主要集中在川、藏、滇、青等省区河流的深切河谷地区。该区域的自然地质环境十分复杂,相应地在此建高坝大库的工程地质条件也十分复杂。深切河谷往往首选高拱坝方案,此时地形地貌就是关键的地质条件,将直接影响工程高边坡的稳定与安全,同时影响并制约水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且为深覆盖层坝区,从坝基防渗及挡水建筑物安全的角度考虑多采用当地材料坝型,坝体防渗多为混凝土面板而非粘土心墙方案,这主要就是从天然建筑材料经济合理的角度考虑。

(三)对工程地质问题缺乏认识和实践经验

工程地质问题指的是工程地质条件与工程建筑物之间存在的矛盾或问题。对大型水利工程而言主要包括坝基和坝肩抗滑稳定问题,坝基渗漏和渗透稳定问题,边坡稳定性问题,地下洞室围岩稳定性问题,水库渗漏、水库淤积、库周浸没、库岸再造,水库诱发地震等问题。工程地质学简单说就是分析工程地质条件,解决工程地质问题。因此,工程地质问题是课程的最终落脚点。不同水工建筑物由于对场地条件要求存在差别,其相应的工程地质问题也存在差异。实际工程中,全面揭示工程地质问题是有难度的,尤其是深层隐伏的地质问题,更是从浅表很难观察确认。目前对水利专业,工程地质课程一般在水工建筑物等专业课之前开设,许多学生对水工建筑物知之甚少,对水工建筑及枢

纽区可能会出现哪些地质问题更是难知一二。

例如:对水利工程三大坝型工程地质问题的分析。土石坝主要由粘土、碎石、块石等散体堆积而成,坝体允许产生较大的变形,它对坝基工程地质的要求较低,可以在软基和工程地质条件复杂的坝基上兴建。由于坝基河床地质条件多变,易出现过大沉降引起坝体裂缝、坝基渗漏和渗透变形问题,以及粉细沙层震动液化等问题。重力坝主要依靠坝身自重与地基间摩阻力来保持稳定。重力坝对坝基要求高,一般要求修在弱风化下部的岩基上。该类坝型最主要的问题就是过大变形或不均匀变形导致坝体裂开,软弱结构面组合形成深层滑移块体。拱坝主要通过拱作用传递荷载到坝肩,所以拱坝对两岸岩体的要求较高,而对河床坝基岩体要求相对要低。两岸拱座岩体应新鲜完整、无大断层,狭窄对称的“v”字形河谷是首选地形条件。此时应特别关注顺河向软弱结构面切割形成的滑移块体。由于学生在这一阶段对水工建筑物不熟悉,同时缺乏对三大坝型的现场感性认识,导致他们较难在合理评价相应工程地质条件的基础上深入分析潜在的工程地质问题。

(四)工程地质分析方法不易理解和熟练运用

由于工程岩体结构特征及力学特性的复杂性和不确定性,针对岩体变形与稳定性的工程地质分析方法主要是定性与定量结合,总体上是半经验半理论性的。针对实际工程,在较大程度上是以现场经验为前提,然后通过工程地质定性分析结合定量计算综合确定。工程地质的分析方法主要有工程地质类比法、图表法、室内外实验方法、力学模型定量计算法等。各方法都有一定条件和适用范围,即存在各自的优缺点。实际应用中宜将几种方法结合,互相补充。针对不同的工程地质问题,刚学习课程的学生对怎样合理选择分析方法缺乏经验,熟练掌握困难更大。

现以岩质高边坡稳定性评价为例,简要讨论工程边坡稳定性评价的基本思路。总体上边坡稳定性的影响因素包括地形地貌、岩体结构、地质构造、风化卸荷、水的作用、地震及构造运动和人类工程活动等。首先从经验上判断其稳定性主要从坡形坡高、岩体强度、坡体结构等直观判断,此时工程地质定性方法(如赤平投影)就是较好的方法。对于边坡浅表的变形及破坏情况,则主要考虑岩体的风化和卸荷程度,及其卸荷裂隙等的组合情况。对于边坡的整体及长期稳定性,则需通过详细的地质勘探,确定潜在的破坏模式和滑移边界,采用如三维极限平衡方法、有限元应力应变方法等计算其变形和稳定性。边坡变形模式及边界、结构面和岩体力学参数的确定是关键,同时还应合理考虑地下水及地震等因素的影响。所以对岩石边坡采用工程地质方法合理评价其稳定性是一项较复杂的工作,对于初学者来说是不易全面和熟练掌握的。

(五)工程地质实习和工程实践时间不足

工程地质教学来源于实践并回归于实践,其最鲜明的特点就是实践性强。教学实习和工程实践是巩固和加深地质理论知识的有效途径,是理论联系实际培养学生掌握科学方法和独立能力的重要渠道。地质实践教学的任务主要是让学生亲自接触各种真实的地质现象及工程问题,用已学到的理论知识观察分析现象,提出解决问题的方法与措施。例如:断层是工程地质学中的基本概念,但学生要理解断层的规模与工程特性、现场鉴别方法及其对工程的影响是较困难的。通过现场露头可以较直观地了解断层的三种形态类型及其基本特征,对较大规模的断层可引导学生从地形地貌不协调、地层的重复或缺失、伴生构造及构造岩、地表地下水的异常分布等方面来认识。在此基础上分析断层的级别、特征及其对工程的影响学生就容易理解和熟悉,然而由于教学时间及经费的限制,学生在实习和实践方面的机会相对较少。在有限的实习和实践时间内,如何合理安排教学实习路线及教学内容,让学生能够较好地掌握基本概念和原理,并初步具备分析和解决问题的能力,是目前水利工程地质实践教学中的一大难题。

三、水利工程地质课程改革探索

(一)课堂教学改革 1.突出重点分解难点

由于水利工程地质课程涉及较多概念和方法,同时关联较多课程,是一门综合性很强的课程。由于教学课时有限,要将所有内容都面面俱到地深入讲解,显然是不可取的。这就要求在讲授时有的放矢,合理安排教学内容,做到突出重点、解剖难点,始终把握地质学基本概念和岩体稳定评价两个主要内容,抓住工程地质条

和工程地质问题两条主线。这样可以使学生从较多的概念和方法中理清思路,把握课程主体框架。例如:在地质构造部分,阅读和分析平面地质图是重点,同时也是难点。平面地质图的阅读要求熟悉地层年代、产状、褶皱、断裂、地史等理论知识,同时需要结合具体工程分析不利条件及可能存在的问题。为此需要结合教学图件,详细分析褶皱、断裂等存在的依据,并讨论作为坝基或洞室的地质条件可能存在的不良地质问题。这样学生才能较快掌握地质图的分析方法及工程应用。

2. 理论联系实际

工程地质学的理论性较强,各种概念及分析方法较多。这些内容均源于地质作用和工程实践,在讲授课程时如只照本宣科,学生很难对一些抽象的概念及方法感兴趣,这样教与学的效果均较差。在教学过程中注重理论联系实际将是提高教学效果、提高学生学习兴趣的最好手段。例如:在讲授岩石和地质构造内容之后,学生对三大类岩石的特性及现场鉴别、具体的断层和褶皱构造的理解和分析仍是模糊的。笔者则以珞珈山为例,该地质体即为学生大学生活的环境,引导学生探寻珞珈山的岩石类型,以及是否存在断裂和褶皱。几乎所有学生都对此感兴趣,并乐于了解校园的地质情况。由此对珞珈山地层岩性进行介绍,在此基础上分析褶皱、逆断层及平移断层分布等。学生惊叹常在身边出露的岩石就是典型的石英砂岩,而校园内的樱花大道竟是一条逆断层。通过这个实例很好地将基本地质概念与周边的实际环境联系起来。

3. 传统与现代教学结合

水利工程地质课程内容较多、实践性强,而且课时有限,因此要求将传统教学与现代教学相结合,这样可以很好地发挥各自的优势。重要的概念及分析方法以黑板演绎并详细讲解,使学生的注意力集中,有利于学生对重点难点内容的深入理解和掌握。例如:在介绍层状岩层产状时,宜采用教学图件分步讲解,使学生切实理解走向、倾向、倾角的真实含义及实际意义。在讲解赤平投影原理时,则需按投影方法介绍点、线、面等的投影过程,使学生理解空间点、线、面与赤道平面投影的关系,这样结构面的空间产状与赤平投影图间的关系也就清楚了,后续运用其分析边坡稳定性也就简单易懂。水利工程地质课程涉及许多地质作用、地质现象及工程实例。此时多媒体演示则显示其优势,多媒体课件可提供大量信息,形象生动地展现自然现象及复杂事物,其效果是口头表达难以达到的,同时也可提高学生学习兴趣,节省讲解时间。课余时间鼓励学生通过国内外各种网络资源(特别是高校工程地质课教学资源)了解和学习相关工程地质知识,也可以用即时通讯方式解答学生的不同问题,利用现代网络资源最大限度地开展教学互动,让学生扎扎实实学好工程地质课程。

(二)实践教学改革

实践教学环节是保证和检验水利工程地质课程教学效果和质量的关键。要真正熟悉和掌握水利工程地质的知识及方法,各种不同类型的实习实践教学是必不可少的。以下从室内实验、校内现场教学及水利枢纽地质实习3个环节来介绍实践教学。

1.强化室内实验教学

武汉大学水利水电学院较早建成工程地质实验室。实验室主要有各种矿物、三大类岩石、古生物化石、构造模型、典型水利枢纽岩石、各种地质图件及影像资料。同时还配有偏光显微镜、gps 、电子罗盘、gis等设备和工具软件。目前实验室可以满足水利类专业本科教学要求。室内实验教学主要安排造岩矿物、岩浆岩、沉积岩及变质岩的认识。同时还讲授地质图阅读、罗盘及gps使用等教学内容。

以三大岩石的认识为例,这对于学生来说是难点,仅通过课堂讲解学生很难掌握岩石的特征和鉴别方法。在课堂讲授造岩矿物及三大岩类后,需要进行三大岩类认识的室内实验教学:学生按5人一组进行分组,每组学生提供三大类岩石标本各一盒。教师先复习岩石的成因、矿物组成、结构构造及分类等,然后以3种典型岩石为例分析矿物及结构特征,再分析其成因和类别。在此基础上让学生仔细观察各种岩石标本,由各组学生相互讨论以寻找鉴定矿物和岩石的规律和技巧。对学生的具体问题教师现场答疑,对相似矿物的鉴别、结构的理解等共性问题由教师总结分析。通过室内实验课教学环节基本可以使学生掌握常见岩石特征和鉴别方法,对后续现场实习具有重要意义。

2. 重视校内现场教学

武汉大学地处东湖之滨,校园内有珞珈山和狮子山,存在不少良

好的地质露头、各类地质构造较丰富。为配合基本地质理论知识讲授,笔者充分利用武汉大学校园内的珞珈山地区进行现场教学。该地区发育有志留系、泥盆系、石炭系、二叠系及第四系等沉积岩,地层呈有规律的东西向条带状分布,呈现节理、断层、褶皱等地质构造。武汉大学水利水电学院从20世纪50年代开始,在珞珈山地区安排校内地质现场教学,实习路线从北向南横跨珞珈山,要求学生现场观察珞珈山地区岩石岩性、产状、风化、卸荷、隐伏岩溶、地下水露头、节理、断层、褶皱等现象。通过现场地质调查,学生可以理解地层划分及年代概念,熟悉产状的概念及测量方法,节理、断层及褶皱的鉴别和分析方法,最后独立完成简要的珞珈山地质调查报告。通过该单元的校内现场地质教学,可以进一步深化学生对基础地质概念和理论理解,培养学生独立分析和解决问题的能力。

3. 完善野外地质实习

(1) 水利枢纽地质实习目的与安排。工程地质野外教学实习是课程教学实践的最重要环节,目的在于巩固课堂所学的理论知识,使理论与实践紧密结合。通过对水利枢纽区地层、岩性、地质构造、地下水及外动力地质作用等的调查研究,使学生初步掌握野外地质工作的一般方法,了解水利枢纽工程地质条件及主要工程地质问题,熟悉地质报告编写及地质图件绘制的方法。实习教学包括路线教学、专题调研、现场讨论、内业整理等环节。通过现场调查、专题问题讨论、面试考查、实习报告编写等过程,培养学生野外地质工作能力和分析解决工程地质问题的能力。 (2) 野外实习区域及路线的选择。良好的实习区域与路线是满足工程地质野外实践教学要求的基础。实习区域应选择岩石类型及地层较丰富,河流地貌及水文地质现象发育良好,具备地质构造发育和风化、卸荷及边坡变形等外动力地质作用发育的地带。同时应具备典型的水利枢纽工程以便进行水利水电专业工程问题的分析讨论。在此基础上根据地层岩性及地质构造、河流地貌与地下水、边坡变形及稳定性分析、水利枢纽地质条件及工程问题等选择4~5条典型路线作为教学单元。路线选择注意地质现象的典型性及易识别性等特点,同时注意地质现象与工程实践的密切联系。

以武汉大学为例,从20世纪50年代开始,陆续建立了陆水实习基地、丹江口实习基地、韶山灌区实习基地等。2010年三峡工程建成后,又建立了湖北秭归三峡库区实习基地,选择茅坪至链子崖(郭家坝)、高家溪、泗溪、副坝大坝及永船等线路进行教学。三峡库区具有大量典型意义的地质露头,同时能够结合具体的水利工程建筑物(如大坝、副坝、高边坡等)进行工程地质条件与问题的分析。主要路线地层出露及地质构造较为齐全,风化、卸荷等动力地质作用和河流地质作用,以及地下水、岩溶等地质现象均有出露,能够满足水利类专业野外工程地质实习的要求。

(3) 野外实习环节及质量控制。整个实习期间每个教学单元要求有明确的教学内容。总体上要求完成:①典型剖面地层野外观察和描述,包括岩性、接触关系、产状及测量、岩浆岩和沉积岩及变质岩小构造观察、风化作用、地形图的使用等。②河流地貌及水文地质调查,包括河流侵蚀、堆积,河床、河漫滩及阶地观察,河谷边坡卸荷及变形,潜水露头,岩溶水,岩溶地貌等。③边坡变形及稳定性分析,包括典型卸荷拉裂体、崩塌体、滑坡体的现场调查,变形及破坏特征,边界条件,稳定性影响因素及评价,变形破坏成因,工程防护及治理方案等。④水利枢纽教学单元,主要侧重水利枢纽主要建筑物的组成及功能,大坝、副坝、高边坡、水工隧洞等主要工程地质问题分析。⑤资料整理及报告编写,主要是对现场观察的内容进行分析整理,按要求编写实习报告。

野外地质实习以小组为单位进行,实习过程要求分工明确、团结合作,现场特别强调纪律和安全。实习成绩评定综合考虑思想表现、组织纪律、操作技能、野外纪录、面试讨论及实习报告等。

(三) 英文教学探索

1. 工程地质英文教学意义

英语教学或中英文双语教学是目前本科教学改革的重要内容。基于高等学校培养具有国际视野和国际竞争力、面向未来的新型高素质人才的要求,高校对主要课程实行英文教学十分必要[6]。随着中国基础建设及能源等领域大规模工程的开展,在相应学科进行学术和业务交流已是基本要求。水利行业早已走出国门,承接或合作国际科研和工程项目。这就

求学生不仅有较高专业造诣,而且需要具备较好的英文文献阅读能力、语言表达和交流能力。

2. 工程地质课程英文教学实施

(1) 选定英文教材。工程地质英语教学,首先应选择合适的英文原版教材。国外出版的工程地质书籍较多,但适合国内水利专业使用的工程地质英文教材较少。这主要是国外很少有专门针对水利类的工程地质教材,多数教材是针对工程地质专业编写的。考虑到初学及课时情况,笔者建议采用tony waltham编著的《foundations of engineering geology》 (third edition)[7],这本教材包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土力学特性、边坡、隧洞及采空区等,内容简洁,通俗易懂。其次,推荐f. g. bell编著的《engineering geology》(second edition)[8]作为主要参考书。这本教材内容较全面,包括岩石、地质构造、物理地质作用、地下水、岩土工程特性、地质勘查及洞室、边坡、坝基等内容。在工程地质英文教学过程,建议学生使用网络资源,国外知名大学有不少工程地质课程资料[9]可供参考,同时从《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等国际学术刊物学习有关论文及知识。由于专业需要,学生还需使用中文版的水利工程地质教材作为对照读物。

(2) 英文课件及教学。英语课堂教学主要采用多媒体方式,可提高讲授速度和效率。在制作英文教学ppt时,应尽量简洁明了、图文结合,英文一定要规范。对一些专业性强的知识(如专业术语)可适当加中文注释。授课语言主要为英语,对不易理解的内容可用中文解释。为了保证教学效率,要求学生课前进行适当预习。课堂上采取师生互动形式,提高学生英语表达能力。平时作业、小测验及期末考核均要求采用英文进行。授课教师自身英文必须熟练,首先是专业概念及术语的准确表达,其次是发音的准确。

(四) 课程考核方式

为更好开展工程地质教学工作,其中一个重要环节是课程考核。课程考核目的是考察学生掌握知识的情况及分析问题的能力,科学有效的考核方式可以充分发挥学生的主动性和能动性,从而提高教学效果和质量。目前水利工程地质课程包括室内教学和野外实习两个部分,一般是独立考核。其中室内教学部分主要考察地质基本知识及水利工程相关岩体稳定性评价方法的掌握情况,成绩主要由平时作业、课堂小测验、专题讨论及期末闭卷考试组成,要求学生以掌握地质知识和工程问题分析方法为主,鼓励平时交流讨论,避免考试突击的学习方式。野外实习考核主要考察学生基本技能的掌握情况,侧重考核问题的分析理解能力,从现场主动性、操作技能、综合分析、面试讨论、实习报告及组织纪律等方面综合评定。

文章总结笔者多年教学实践经验及课程改革探索供高校同行参考,以期在提高水利工程地质教学质量,提高学生学习积极性和培养学生创新能力方面发挥积极作用。

参考文献:

[1]崔冠英, 朱济祥. 水利工程地质[m]. 4版. 北京: 中国水利水电出版社, 2008[2]中华人民共和国教育部. 关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见(教高[2011]1号) [eb/ol].(2011-01-08).

[3]王哲, 陈东瑞, 张勇. 土木工程专业工程地质课程实践教学方法探讨[j]. 高等建筑教育, 2010,19(4): 125-127.

[4]程建军, 王海娟. 水利类本科专业工程地质课程教学探索[j]. 高等建筑教育, 2012, 21(3): 98-100.

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[9]missouri university of science and technology courses[eb/ol]. http://web.mst.edu/~rogersda/

research and reform exploration on teaching methods of engineering

geology for water conservancy specialty

rong guan, zhou chuangbing, chen yifeng

(school of water resources and hydropower, wuhan uni

iversity, wuhan 430072, p. r. china)

abstract: engineering geology, with rich teaching content and strong practicality, is one of the fundamental courses for students majoring in water conservancy. it is worthy to be deeply discussed on how to effectively improve the quality of teaching in the classroom and the field geological practice. difficulties of the course and practical problems in teaching were analyzed in detail. meanwhile, teaching experience and reform exploration were comprehensively introduced from the point view of classroom teaching, practical teaching, bilingual teaching and course assessment, respectively. it is proposed that in classroom teaching, theory should be closely tied to the engineering practice. in practical teaching, the ability of students on how to discover, analyze and solve engineering geological problems should be emphasized. carrying out bilingual teaching is an inevitable trend to train international talent and students’ comprehensive ability should be fully disclosed in assessment system.

地质学的基本概念范文第3篇

论文关键词:环境地质学 专业特色 启发式教学 案例教学

论文摘 要:随着环境地质学研究内容、研究方法和技术不断发展,环境地质学的教学面临许多新的挑战。在环境地质学的教学过程中,通过对教学方法和教学理念的不断探索,逐步形成了具有鲜明特色的教学模式。

环境地质学是研究人类活动和地质环境相互作用的新兴学科,是地质学的一个分支,也是环境科学的一个组成部分。环境地质学研究自然和人为引起的地质环境问题,以及人类工程建设和资源开发引起的地质环境问题[1]。环境地质学已经成为地质学、地理学、环境科学等专业的必修课或者选修课。环境地质学是一门综合性的科学,内容涉及灾害地质学、环境工程学、地球化学、地质工程学、城市环境地质学、矿山环境地质学、农业环境地质学、海洋地质学等多个学科。如何为不同专业、不同年级的学生更好地讲授环境地质学课程,成为一个新的挑战。笔者在环境地质学的教学过程中,结合环境地质学的课程特点、学生的知识结构和专业特色,积极探索教学方法改革,不断总结经验和心得,逐步形成了具有鲜明特色的教学方法,取得了良好的教学效果。

1 强调人地和谐理念和可持续发展观

环境地质学课程最重要的目标之一,就是让学生树立人地和谐的理念和可持续发展观。首先要认识到,地球是人类目前可以生存的唯一场所,地质环境容量是有限的,人类活动和地质环境是相互制约的,过度地索取必然会引起地质环境的恶化,甚至出现灾难。要达到人地关系的和谐,必须以科学的人地观为指导,培养全球性、长远性和差异性的环境意识,珍视和充分利用环境质量与自净能力,减少环境损失,防止环境污染和生态破坏;培养广义性、有限性和稀缺性的资源意识,坚持节约利用、综合利用和持续利用原则,充分发挥资源的多重功能,提高资源利用效率和水平;科学的人口意识、合理的生产意识、适宜的消费意识和正确的文化意识同样非常重要[2]。另外,危害人类的自然灾害始终存在,人类一定要充分认识这些自然灾害(如洪水、滑坡、崩塌、泥石流、地震和火山活动),尽量避开或降低它们对人类生命财产造成的威胁。

2 体现专业特色

环境地质学涉及的内容非常广泛,每个章节都可以单独作为一门课程来讲授。但由于课时的限制,不可能对每个章节都进行非常详细、深入地讲解,必须根据学生的专业特色和学校的特色,有选择、有侧重地讲授环境地质学的各个章节。对于矿业类院校的地质工程专业学生,侧重讲解自然灾害、矿产资源开发、能源开发和利用、表生地球化学异常与人体健康、环境地质调查等章节,用地质构造和地质演化的理论讲解地震和火山的发生规律和分布特征,用矿床学理论讲解矿产资源的成矿规律和矿石特征,用地球化学的理论讲解地方病的发病机理和分布规律,将地质学的理论和方法融入到各章节的讲解中。自然地理学专业要侧重自然资源开发、土地利用、房地产开发等内容;人文地理专业侧重城市规划、旅游管理等章节。

3 结合学生的知识体系

环境地质学是一门拓展学生知识面、培养学生兴趣点的课程,适宜安排在第一学年。但是,由于各种条件所限,环境地质学有可能被安排在许多专业课之后的第二学年或者第三学年。由于某些专业课的内容与环境地质学的部分章节或知识点相同,势必会增加环境地质学的讲授难度。因此,教师在讲授环境地质学课程之前,必须考虑不同年级学生在知识结构上的差异,有针对性地调整各章节的内容和深度。遇到与前期专业课相同的知识点,教师既可以有针对性地温习之前学过的重要知识点,补充新的教学内容,也可以在相同知识点上增加深度,激发学生的求知欲望。在为地质工程大三本科生上环境地质学时,环境地质学中的自然灾害章节与学生前期学过地球科学概论中的知识点重复,此时,教师需要增加新的知识点,并增加难度。比如讲到火山灰,不仅要讲火山灰对人类和动植物的危害,对全球气候的影响等基本知识点,还可以拓展到火山灰在层序地层学中的应用,火山灰具有延展性、瞬时性和等时性的特点,可以构成发育良好的区域等时面,许多含煤地层普遍发育火山灰,可以作为煤层对比的重要依据,能够有效弥补生物带法、常规标志层和沉积旋回法在煤层对比中的不足[3]。在讲到河流类型的时候,可以与能源地质学中的煤炭沉积环境知识点结合起来,让学生思考,哪种河流类型能够形成巨厚型的煤田,还有哪些典型的河流地貌非常适宜煤炭的沉积等。只有紧密结合学生的知识体系,才能将环境地质学课程讲得更生动,并且将课程内容的广度和深度有机结合起来。

4 启发式教学

环境地质学不仅普及知识、让学生记住一些基本概念和知识点,更重要的是要培养学生独立思考、全面思考以及应用所学知识解决问题的能力。随着世界人口剧增、城市化不断推进,各种环境地质问题不断出现,这些环境地质问题的解决方法往往没有标准答案,需要学生主动思考,积极查找相关资料,对问题不断探索。比如许多化学合成杀虫剂(如DDT)在害虫杀灭、粮食增产和疟疾预防等方面功不可没,但同样导致了严重的生态危机,危害人类健康,并毒死了大量鸟类、鱼类和益虫。现代农业到底能否离开化学合成杀虫剂?化学合成杀虫剂到底是毒药还是仙丹?这些问题的答案都需要学生发挥独立思考的精神去探索。

河流具有强大的侵蚀和搬运作用,能够导致河流上游不同程度的水土流失,但我们不能就此否定河流的侵蚀和搬运作用。因为河流携带的泥沙会在下游形成三角洲和冲积平原,造福人类,入海口堆积的泥沙还能有效抵御海水入侵。因此,要通过教师的讲解启发和培养学生全面思考的能力。 转贴于

5 案例分析

20世纪初,美国哈佛大学法学院创造了经典的案例教学法,之后在法学、企业管理、医学等学科的教学中得到广泛应用。环境地质学中也有很多经典的人地危机和人地和谐的案例,也可以借鉴这种成功的教学方式。从实际案例出发,提出问题、分析问题、解决问题,通过师生的共同努力使学生做到融会贯通,能举一反三,理论联系实际,从而增强知识,提高能力和水平。在选择案例的时候,要尽量选择一些影响范围广、贴近学生生活、绝大多数学生都了解的近期发生的经典案例,这样更容易激发学生的兴趣,提高案例分析的教学效果。例如,通过学生对美国墨西哥湾漏油事件和我国大连漏油事件的分析,更深刻地理解能源开发和运输中可能导致的生态和环境危机,并且深入思考如何正确面对和处理这种生态危机。在讲海洋公约中“海域”的定义时,可以对中日领海纠纷案例进行分析,通过该案例的分析,不仅能够让学生更深刻地了解领海基线、专属经济区和大陆架等概念的真正含义,还可以让学生认识到联合国海洋公约在解决领海纠纷方面的不足,同时提高学生的海洋意识。

6 结合科研动态和学科发展

环境地质学也是一门应用科学,它应用掌握的地质信息来解决实际的问题,减少环境的恶化,增加人类利用和改造自然的有利条件[4]。但是,由于撰写时间有限,大多数环境地质学教材中的某些知识点存在明显的滞后和不足,特别是关于各种环境地质问题防治方法的相关内容,而该部分内容又是学生需要重点掌握的内容。因此,非常有必要将与环境地质学相关的最新科研动态、热点研究问题和学科发展动态引入到课堂教学中。在此过程中,也可以将自己和学院其他教师与教学内容相关的科研工作和科研成果介绍给学生。比如在讲到土壤污染内容时,大多数教材都没有涉及如何治理和修复被污染土壤的内容,这就需要教师在备课的时候查阅相关的书籍和文献,查找传统和最新的土壤修复技术,以及各个修复技术的优缺点和这些土壤修复技术的应用情况。这样,才能让学生全面了解土壤污染和修复技术,同时激发学生的科研兴趣。

7 多媒体教学

环境地质学中的许多内容需要借助图片、视频等多媒体才能达到更好的教学目的和教学效果。图片具有直观明了的特性,可以根据教学目的进行实时添加,比如在讲解露天开采对地表的破坏的时候,很多学生对露天矿了解很少,仅仅用文字讲述露天矿的占地面积等破坏程度,不能让学生体会露天矿的巨大破坏性,如果将世界十大露天矿的图片展示给学生,学生就能真正理解什么是“地球表面的巨大伤疤”了。

视频也是环境地质学非常重要的教学手段,视频能更直观、全面地展示环境地质学内容,但是比较占用课时,所以课前要对平时收集的教学视频进行精挑细选。教学视频要画质清晰、客观全面、贴近生活、震撼心灵、引人思考。教学视频的画质清晰程度直接影响观看者的情绪和兴趣,高清晰的教学视频能够引起学生的观看欲望,达到更好的教学效果;教学视频的内容必须客观全面,否则容易误导学生,因此必须对视频内容仔细筛选。介绍环境地质问题的教学视频,最好有思想碰撞,学生看后能够震撼心灵,并且引发学生深层次的思考。比如中央电视台制作的“垃圾围城困局”视频就可以作为关于城市垃圾的教学视频,该视频介绍北京在城市垃圾处理过程中遇到的现实问题,通过视频可以了解不同立场人(包括主张和反对垃圾焚烧的学者、垃圾焚烧厂附近的居民和城市管理者)的观点和思想,该视频能够让学生深切体会到,城市垃圾处理既是一个刻不容缓的问题,又是一个很难解决的技术问题和管理问题,引发学生对城市垃圾问题的深入思考。

参考文献

[1] 朱大奎,王颖,陈方.环境地质学[M].北京:高等教育出版社,2001.

[2] 潘懋,李铁峰.环境地质学[M].北京:高等教育出版社,2006.

地质学的基本概念范文第4篇

关键词 同位素水文学 教学内容 教学方法 实践教学

中图分类号:G613 文献标识码:A

同位素水文学是一门新兴的交叉学科,特别是现代人类正在面临着空前的水危机与环境危机,同位素水文学的发展负有重大的时代使命,推动着传统水文学在概念与方法上的深度变革。环境同位素在微观上进入了元素的原子核结构,在宏观上进入了流域的三维空间,在时间上进入了历史时期和地质时期,因此成为推动水文地质与环境地质工作开展的重要研究工具,极具生命力,应用前景广阔。同位素水文学已逐渐成为我校培养以地学为特色、具有市场力和竞争力的水文与水资源工程、环境科学与工程、地下水科学与工程专业本科生与研究生的一门重要专业课程。然而,同位素水文学是一门实验科学,无论是同位素分馏的理论基础,还是同位素技术的应用研究,都处在一个不断发展与完善的阶段。因此,如何合理地设置教学内容,集经典、先进和全面于一体,如何在教与学中贯彻地学的演绎思维与地球化学见微知著的思维,如何培养学生综合运用知识分析和解决专业问题的能力,实现学以致用的教学效果,是同位素水文学教学过程中需要认真思考和亟待解决的核心问题。

1重视专业思想的教学理念

高等教育阶段既是学生知识与技能提高的重要环节,也是学生向社会转型的重要阶段。适应社会发展需求的高级地学人才,不仅仅要具备过硬的专业知识与技能,更重要的是要具备良好的专业思想和学术道德。因此需要将同位素水文学的专业思想贯穿在整个课程的教学过程中,教育学生在今后的学习与工作中正确认识、理解、对待和处理同位素数据所隐含的重要信息,特别是在以同位素数据说明和解释实际问题时,注重基础理论与实践积累的结合,尊重地球本身复杂性所导致的数据的多解性,合理解释、解决实际问题。

2融合经典、全面和先进的教学内容

同位素水文学主要依托于同位素地球化学、水文地质学、水文学、水文地球化学等学科的专业知识,着重于分析与解决水文地质环境地质问题,其课程性质决定课程内容既要科学地回答“是什么”、“为什么”,又要技术地回答“做什么”、“怎么做”。因此教学内容既要阐述同位素水文学的基础理论,讨论自然界别是各类水体中环境同位素的组成、分布特征和演化规律,又要论述同位素在水文与环境基础研究与前沿研究中的应用,包括样品采集方法、测试技术和数据解译等。

国内现有的教材主要是上世纪八九十年代出版的,如张人权的《同位素方法在水文地质学中的应用》(1983),刘存富和王恒纯的《环境同位素水文地质学基础》(1984),张之淦的《环境同位素水文地质概论》(1984),尹观的《同位素水文地球化学》《1988》,王恒纯主编的《同位素水文地质概论》(1991)。然而同位素水文学在近三十年内经历了迅猛的发展,现有的教材虽然经典,但已不能反映学科领域内的最新科研成果。因此,课程教学内容需以“融经典性、全面性和先进性于一体”为原则,积极吸收借鉴国内外的精选教材,系统建立多学科交叉的理论知识框架,结合水文地质环境地质的重大问题,筛选丰富而有张力的教学案例,将学科领域的新技术与新方法及其应用的前沿动态引入课堂教学,使得教学内容既突出经典,又体现前沿创新,既保证科学性与权威性,又保证完整性与前瞻性。

3以学生为中心的启发式教学方法

环境同位素课程具有很强的理论性和广泛的应用性,是利用数字、公式和理论来说明、论证地学、水文、环境领域中的问题,其求证与研究方式完全不同于数理化, 也不同于其他的基础专业课程,更注重的是结合地质原理解译同位素地球化学数据,以见微知著、将古论今的地学思维方式探索自然、认识自然。课程教学的目的不是简单地传授知识,而是培养学生灵活综合运用基础课程知识来解决专业问题的能力。因此,教学方式要以教师为中心向以学生为中心转变,教学方法由灌输式向启发式、引导式转变,讲课强调基本概念原理的运用与实际问题的分析。

4实践教学严谨与规范

样品的采集与测试是同位素水文学研究中的重要环节之一,将科学的采集方法与先进的测试技术引入到课程实践教学环节中是非常必要的。采样方法的可靠性与测试方法的精确性直接关系到第一手原始数据质量的好坏,样品缺乏代表性、采样和测试的误差可导致得出错误的结论。因此实践教学不仅是为了培养学生应用同位素从事研究调查工作的基本技能,更应该重视的是培养学生严谨的科学态度与思维和规范精细的操作习惯。另一方面,同位素实验设备昂贵,测试技术先进,实验步骤复杂等因素使同位素测试实验教学与其它课程的实验教学相比具有特殊性,课程实践教学的规范性是其顺利开展的前提。

参考文献

地质学的基本概念范文第5篇

[关键词]地震资料解释 构造解释 岩性解释 教学实践

[中图分类号] G942 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)17-0141-03

地震勘探主要由采集、处理和解释三大环节组成,其中地震资料解释是地震勘探工程的最终环节。随着地震勘探技术、计算机技术以及成像技术的飞速发展,地震资料解释的内容也日益丰富和深化。目前,地震资料解释主要包括盆地分析、构造、地层、沉积以及油气勘探等多方面内容,成为盆地基础地质研究和油气勘探活动中不可缺少的重要方法。地震数据采集、处理、解释一体化、全三维解释、虚拟现实技术,使地震解释技术更加复杂、深入、有效。为了满足石油勘探过程中地震资料解释的要求,必须做好该课程的教学内容和教学方法的设计。

一、地震资料解释的任务

西安石油大学是以石油勘探与开发为主的工科院校,是培养未来石油工程师的摇篮。马在田院士认为“当前最缺少的是知识全面,系统掌握地震理论、方法,有相当石油地质知识水平的能够解决实践问题的领军型人才”。地震资料解释课程作为地球探测与信息技术专业的必修课程,几乎涉及所有基础地质和石油地质研究领域。在学生修完地震勘探原理、地震资料处理、测井原理与解释、构造地质学、沉积学、石油地质学等相关专业课基础上开设本课程。目前,在油气勘探领域,地震资料解释是结合钻、测井资料以及计算机成像技术将地震数据转化为地质术语,根据地震资料确定地质构造形态和空间位置,分析层间接触关系,推测地层的沉积环境、岩性和厚度,预测地层的含油气性,进行有利区评价和井位部署。在油气勘探过程中,地震资料是内容最为丰富、综合分辨率最高的钻前原始信息源。地震资料解释为地质家提供分析地下地质现象的“眼睛”。在开发过程中由于其突出的平面空间分辨率而具有重要意义。地震资料解释贯穿油气勘探开发的所有环节:盆地评价、含油气系统评价、成藏组合带评价、有利目标评价、开发方案的确立以及开发后期方案的调整。

许多重要的地质理论都离不开地震资料解释的发展,地震资料解释已成为一些新兴边缘学科的重要生长点。盆地分析的一些基本原理建立于早期对二维地震剖面解释的基础之上。地震地层学和层序地层学这2门学科也是建立在对沉积盆地地震解释的基础之上。[1]随着三维地震采集、处理、解释以及计算机技术水平的不断提高,研究人员可以利用三维地震的解释技术刻画沉积盆地的地形特征、沉积体系的三维几何形态及其沉积演化过程,从而诞生了新的学科――地震沉积学、地震地貌学。[2][3]

二、地震资料解释的内容

高等学校既是教学中心又是科研中心,教学与科研应协调发展。科研是教学的基础,是提高师资队伍素质和培养高素质人才的必由之路。教学的内容与教师的知识结构,必须及时更新,这样才能跟上时代的步伐。教学内容应根据科学研究的进展、实际情况的变化不断进行修订,将众多优秀的科研成果吸收进去。

(一)与地震资料解释相关的地震勘探原理

地震资料解释是地震勘探3大基本生产环节(采集、处理和解释)的最后环节。采集和处理环节需对野外采集的地震资料进行预处理、滤波、反褶积、速度分析、动-静校正、叠加和偏移等过程,为解释人员提供真实反映地下地质构造、地层、沉积环境的剖面或数据体。因此,为了做好地震资料解释,必须讨论地震记录的形成、褶积模型、有效波识别的主要标志、地震剖面特点、地震勘探分辨率等与地震资料解释关系密切的基本概念和理论问题。

(二)地震构造解释

20世纪70年代之前,由于地震资料和计算机技术的限制,地震资料主要用于构造解释为主,即利用地震资料提供的反射波旅行时、速度信息,查明地下地层的构造形态、埋藏深度和接触关系等。地震构造解释是地震资料解释的最初的,也是最基本的研究内容。因此,必须使学生掌握相关的基本概念和基本原理、基本方法。相关的概念、原理和方法如下:合成记录标定原理及方法,地震同相轴对比方法,断层剖面和平面识别方法、技术、解释方法及平面组合(如相干体技术、切片技术等),T0图的绘制、时深转换方法及构造图的绘制,拉张、挤压、剪切以及底辟构造背景下的典型构造样式的地震识别,地震剖面上的构造活动时期分析方法。

(三)地震岩性解释

由于构造油气藏的日益成熟,油气勘探与开发目标逐渐由构造油气藏转移到非构造油气藏。随着地震资料采集、处理以及计算机技术不断发展,20世纪70年代末,地震资料解释内容日益丰富,开始了地震资料岩性解释。地震岩性解释主要包括地震地层学、地震相分析和岩性预测三方面的内容。

1.地震地层学解释

地震地层学是以反射地震资料为基础,把地层学和沉积学特别是岩性、岩相的研究成果,运用到地震解释工作中,进行地层划分对比、判断沉积环境、预测岩相岩性的地层学分支学科。地震地层解释需要向学生讲授地震反射界面的类型和对比方法,地质界面的类型,地震反射界面的地质成因,各种地震反射界面的区分,地震反射界面的年代地层学意义和地震地层单元,地震层序划分的原则、级别、方法,地震界面与地质界面的桥式对比方法等基本原理、基本方法。

2.地震相分析

地震资料为勘探阶段提供极其重要的钻前原始信息,除了包含丰富的构造信息,还包含了丰富的地层和沉积信息。地震相分析是指根据地震反射的面貌特征进行沉积相的解释和推断。为了使学生掌握地震相分析技术,必须向学生讲授地震相的概念,主要的地震相参数,反射结构的类型及地质意义,几何外形的类型及地质意义,地震相划分与编图过程,地震相模式的概念,典型沉积体的地震识别,地震相向沉积相转换的思路、方法、原则、步骤。

3.岩性预测及流体识别

目前,岩性预测和流体识别属于储层预测技术主要研究内容,也是地震地质综合解释的重要内容。地震资料解释课程主要让学生了解利用速度信息和振幅信息解释岩性的一般原理、方法和步骤,并介绍目前国内外油气预测常用的烃类直接检测指数(DHI),如AVO、亮点、平点技术等。

(四)开发地震解释

开发地震技术是因油气田开发的需要而兴起,是勘探地震技术向油田开发阶段的延伸。随着油气田开发程度的提高,开发地震的重要性将更多地显现出来。开发地震技术总体上仍处于发展阶段,现有的一些方法,或因成像处理及解释手段不够完善,或因信噪比、分辨率及精确度不够高,只能应用于油气田早期开发。[4]开发地震学需要以高信噪比、高分辨率、高保真度资料(即所谓“三高”地震资料)为基础,地震资料处理、解释和研究一体化是开发地震学发展的重要方向,[5]开发阶段地震技术主要用于提高分辨率、提高储层描述和烃类检测精度、建立精细三维油气藏模型。[6]

三、教学手段与方法

地震资料解释既有复杂及系统的理论性,又有很强的实践性,既是一门科学,也是一门艺术和技术。[7][8]针对该课程具有专业面广、知识点多以及实践性强的特点,该课程的教学应理论和实践并重。注重培养学生的基本理论和动手能力,为社会培养受用人单位欢迎的物探专业人才。

(一)课堂教学

在教学中,可采用板书和多媒体教学相结合的方式,向学生讲授地震资料解释相关的基本原理、基本方法和技能。板书总结重要知识点,起到提纲挈领的作用。多媒体可以在整个教学中引入大量地震剖面、平面图实例,更好地吸引学生的注意力,帮助学生迅速而准确地理解重要知识点。多媒体在一堂课中可以大容量地丰富当堂内容,扩大学生知识面,而板书把大量内容的精髓展示到黑板上,以突出本节的重点,也能让学生在复习时有据可依。

(二)实践教学

知识、能力和技能的培养均来自于实践。各种实践教学环节对于地球探测与信息技术专业的学生成长至关重要,有利于培养学生的实践能力和创新能力。要培养高素质人才,就必须重视实践教学环节。地震资料解释课程的实践应从课堂实践和课程设计两个方面入手。

1.在课堂教学中,给学生一定测网的、能涵盖构造、地震层序、地震相等重要知识点的地震纸剖面,做好课堂知识点讲授和实践。利用大量实例引导学生实现新旧知识的衔接,引导学生在对学过知识进行复习的同时联系新的知识点投入学习,通过互动增强学生的对地震资料解释的感性。对于一些重要的概念结合实际地震资料,让学生自己分析、自己解决,培养学生的动手实践能力和创新思维意识。

2.地震资料课程设计是本课程的重要实践环节。力求使学生能够理解地震资料解释的基本原理和概念,掌握合成记录标定、断层剖面解释、层位闭合解释、断层组合、等T0图编制、时深转换、构造图的编制、地震相剖面分析、地震相平面图的编图、地震相转化沉积相的基本方法原理以及沉积相图的绘制等基本地震解释技能,初步具备利用地震资料独立开展含油气盆地地质分析的能力。

近年来,随着采集、处理以及计算机技术的不断发展,地震资料品质和分辨率不断提高,以及油气勘探与开发程度提高,地震资料解释所涉及的研究内容日益丰富,其研究内容从最初的构造解释到层序地层分析、地震相分析,然后再到岩性预测、物性参数预测、烃类检测。地震资料解释数据由叠后数据转到叠前数据。要求地震资料解释人员既要具备扎实的地球物理基础,又要掌握相应的石油地质知识。地震资料解释专业课程的教学应加强学生的基础理论、实践能力和创新能力的培养,提高教学质量,为社会培养受用人单位欢迎的物探专业人才。因此,必须结合地球探测与信息技术专业培养目标及当前和今后油气勘探实际需求,积极引入地震资料解释的科技发展新成果,合理规划教学内容。与生产实际紧密联系,注重从实践中找问题,从专业知识中找答案,带领学生从书本走向实践,以实践充实教学。

[ 参 考 文 献 ]

[1] Vail P R, Mitchum R M, Jr et al. Seismic stratigraphy and global changes in sea level, Parts 1-11[M]: AAPG Memoir, 1977, 26: 51-212.

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