岩石学课程教学规律与实践浅析

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【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。

3岩石学的翻转课堂式教学模式

在岩石学课程之前，学生已具备矿物学和结晶学等学科的基本知识[7]，为翻转课堂式教学模式提供了重要的知识背景。教师引导学生通过自主学习，对于岩石学课程内容先有一定程度的理解和准备，课堂上对课程相关问题讨论、辩论和答疑来完成翻转课堂式教学，进而激发学生专业兴趣[8]。岩石学教师需要精准地把握问题，难度适中的课程问题能促进学生深入思考及创新能力的提升[9]：岩浆岩中的辉长岩、闪长岩和花岗岩均含斜长石，如何区分不同类型岩石（基性岩至酸性岩）中的斜长石；沉积岩石学中，沉积物中的重矿物的组合特征对物源的指示意义；变质岩石学中，如何区分斑状变晶结构的变质岩中的变斑晶与火山岩中斑晶等。

4岩石学的课内实践课

岩石学课程具有较强的实践性，通过增加课内实践课来激发学生专业兴趣。其一，在岩石学课程期中，通过参观中国地质博物馆这类大型地质博物馆让学生观察到门类齐全和特征典型的岩浆岩、沉积岩和变质岩手标本，学生在课下查阅相关资料，获取岩石的矿物组成和成因等信息。典型现象可作为岩石学课程主题，由教师引导学生自主学习完成翻转课堂式教学。其二，在岩石学课程期末，组织学生前往典型露头进行野外地质实地考察，学生运用岩石学知识判别岩石的类型和讨论岩石成因。需要重点关注室内岩石标本鉴定中难以观察到的岩石产状等宏观特征。当学生发现感兴趣的现象时，由教师提供岩石学资料，并引导学生积极探索并申请大学生创新训练项目对其进入深入研究。该项目不仅锻炼学生的自主学习和创新能力，采集的典型岩石样品可以丰富岩石学实验室样品库，对于完善野外地质实习路线的岩石学记录有很大的帮助。

5岩石学实验中的定量取代定性

在岩石学实验课的岩石薄片鉴定环节，学生通常会根据岩石的矿物组成、结构和构造等特征，结合粗略估计的矿物含量，进而命名岩石。学生对岩石中的矿物组成、结构和构造等特征描述大体一致，是偏光显微镜下基本功的体现，但学生对矿物含量的估计差别较大，严重影响岩石命名的准确性。岩浆岩中较为重要的分类图解“QAP图解”是依据石英、碱性长石和斜长石的相对含量，确定岩石的基本名称。对于同一块二长花岗岩样品，学生根据目估含量得到的岩石名称不尽相同。因此，很有必要在岩石学实验课程上以定量取代定性，从而获得岩石的准确名称。本文仅介绍一种基于Photoshop的面积分析法，其操作简单，并且有效地减小了误差，提高了岩石薄片估算矿物含量的精度：选取典型视域，确定视域下所有矿物的名称，采集显微镜下照片，照片导入Photoshop软件，用彩色线条勾勒矿物轮廓，同种矿物标定为相同颜色，不同颜色区域的像素比即不同矿物的含量比，继而获得相对准确的矿物含量，有助于岩石的精准定名。

6岩石学的课程思政构建

当代高等教育教学理念是以学生为中心，要求高教学实践教学实践校教师由灌输知识转换为促进学生主动构建知识框架，高校教师对学生的引导多基于自己的科学研究。在高校无教学，教师的职责如何体现？在高校无科研，又能教学生什么？科研支持教学，教学反哺科研。对学生的教育不是灌输而是熏陶渐染，通过教师的研究成功的或者失败的案例给予学生启示，即最新的研究成果。在地质教育教学中落实立德树人的根本任务，高校为谁培养人和培养什么样的人是必须要回答的问题。实则高校就是为中华民族伟大复兴而培养有报效祖国的满腔热情和敢担时代大任的学子，突显出课程思政的重要性和必要性，也是让每一堂地质课深入人心的重要保证。本文在此以推进生态文明建设举例说明，建设美丽中国就要践行“绿水青山就是金山银山”发展理念。“绿水青山就是金山银山”发展理念与地质类课程融合有一定的理论和现实意义。“绿水青山”本质上是地质概念中地球的外部层圈和内部层圈，包括岩石圈、水圈和生物圈。“金山银山”则是保护人类赖以生存的地壳，地壳如何形成、怎样演化一直都是地球科学的热点和前沿问题。让当代大学生准确地诠释“绿水青山就是金山银山”理念的科学内涵和现实意义，有助于培养其爱护环境和保护自然的意识，立爱自然和爱环境的良好环境道德，并以身作则影响他人，带动他人共同爱护环境、保护环境，唤起全社会对环境保护的关注。地质类专业大学生更需要在山水之间和课堂内外读懂地质人的责任和义务，绿水青山是地球科学学科大学生亲身实践的天然实验室。“绿水青山就是金山银山”发展理念下的课程建设有利于学生道德品质提升、逻辑思维能力提高和岩石学课程优化。

7结语

当代岩石学任课教师肩负了更多的责任，在注重课程逻辑的同时，激发学生学习的兴趣、调动学习的主动性和调整教学方法是提高教学质量和优化课程的关键。翻转课堂式教学、课内实践课和课程思政等均是当代岩石学任课教师的积极尝试，目的是为地质类专业本科生打下坚实的岩石学基础，并培养其创新思维、独立思考能力和爱国情怀，使其成为可堪大用、能担重任的新时代地质人，努力让每一堂课深入人心。

作者:李壮 单位:中国石油大学