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      地質學的基本概念

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      地質學的基本概念

      地質學的基本概念范文第1篇

      書本知識與實際應用脫節構造地質學的教學不同于英語、數學等基礎課程,構造地質學是理論性、實踐性都很強的課程。它是由理論課、實驗課及野外實踐三個環節構成,描述性的內容較多,而計算公式和復雜的推理較少。我校在構造地質學的教學安排中沒有合理的分配這三個環節的教學時間,使得理論課與野外考查課間隔時間太長,不能將學習的理論知識及時有效地在實際的實踐中得到應用,從而使得學生不能很好的理解所學的知識,影響學習效率和教學質量。

      學校選擇的教材較單一教材建設是實現教學目標的基礎,選擇一本好的教材是實現教學大綱、教學目標與內容的根本,也是學內容與保證教學質量的前提。由戴俊生老師主編的《構造地質學及大地構造》是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材,主要是針對地質學專業和資源勘查工程專業的本科教學而編寫的。該書本著加強基礎、培養能力、追蹤學科前沿和突出石油特色的原則,系統地介紹了巖層產狀、應力、褶皺、節理、斷層等的基本概念、基本理論和基本研究方法。將基本地質理論與實踐作為重點,有輕有重、層次分明、突出重點、強調特點,較好地保證了地質類專業的教學效果。我校的資源勘查工程專業及資源勘查技術等其他地質相關專業均采用該教材,但該教材在構造地質學分析與研究方法教學方面不能滿足教學需求,因而對于提高學生實際工作能力有一定的局限。

      目前,構造地質學的教學在學生、老師和學校各個環節都存在很多問題,致使構造地質學的教學質量沒有得到顯著提高。針對存在的這些問題,結合多年來科研和教學經驗,本人提出一些看法和改革建議:

      介紹專業應用領域和前景,激發學生的學習熱情為了避免學生盲目學習,缺乏學習的積極性和主動性,這就要求我們在新生入學時或專業課開課前,盡量抽出一部分時間大致介紹一下專業的概況和本課程的應用領域和前景。可以邀請一些油田工作人員和專業課老師為學生舉辦一些介紹相關的專業背景知識的講座,也可以從國際和國內能源發展狀況來說明石油工業的重要性。石油作為一種戰略物資,越來越受到各國的重視,其實質就是對石油能源的爭奪。我國現在也高度重視石油工業的發展,把石油作為重要戰略物資,放在優先發展地位。介紹我們所從事的地質勘探專業是石油工業的龍頭專業,事關石油工業的突破和發展,這就更依靠年輕一代的大學生努力和拼搏。通過講解,培養學生的專業理想,激發學生的專業興趣,增強學生對所從事專業的自豪感和榮譽感。同時介紹一些學習專業課的方法,特別是對于構造地質學這種專業基礎課,它不同于公共基礎課,需要學生改變學習思維和方法。

      建設優秀的教師隊伍教學過程,即指教學活動的展開過程,是教師根據一定的社會要求和學生身心發展的特點,借助一定的教學條件,指導學生主要通過認識教學內容從而認識客觀世界,并在此基礎上發展自身的過程。對于年輕教師而言,通過組織培訓交流來積累經驗,還可以通過專家組的聽課評審來不斷提高實際的工作能力。教學過程作為一種特殊的認識過程,是促進學生全面發展的過程。年輕教師在教學過程中要明確有計劃、有目的地引導學生進行認識的過程,要明確教什么、怎么教,并避免灌輸式的教學,提倡參與式的教學,引起學生的求知欲;要避免結論型的過多而問題型的甚少;要避免教學設計過細,教學“彈性區間”較少。只有做到這些才能讓學生過多的參與進來,變學生的適應性發展為創造性發展,變學生的被動學習為主動學習,從而免去了填鴨式的教學模式,能更多的開發學生的應用能力和智力。總之教師是課程實施的主體,教師的教學能力也關系到培養人才的質量。因此,提高教師的整體素質、強化教師的競爭意識和責任意識,有助于教學水平和科研水平的顯著提高。

      注重能力培養的實踐教學構造地質學是理論性和實踐性都很強的課程,除了良好的理論教學之外,構造地質學野外實習教學也是重要且必須得教學環節。學生通過老師的課堂講授掌握教學大綱所要求的基本知識、基本理論。但學生在對于構造地質學這門課程的學習時,普遍覺得枯燥、難懂、難記,對于一些抽象的概念、術語更是束手無策。基于這種情況,我校在進行構造地質學的教學安排時,加大實驗教學和野外考察的課時。為了培養和鍛煉學生的動手能力和創新意識,培養學生的地質思維,實驗課要以學生為主體,放手讓學生盡量獨立完成實驗,教師僅就基本原理和要點進行講解和輔導,鍛煉學生的地質思維和文字表達能力。在做好實驗課的同時還要強化野外實習,雖然通過理論課程和實驗課的學習,學生對地質構造現象有一定的概念,但對相應的構造地質學內容了解還是比較少,不全面且抽象,加上實際地質構造現象的復雜性和多樣性,使得學生不能將課堂學習的內容和實際構造現象完全融會貫通。所以野外實習對于構造地質學的教學來說是必要的教學環節。同時應合理安排理論課、實驗課和野外實習的的教學日程。只有這樣才能使學生做到理論與實際融會貫通,使抽象的概念描述轉變成具體的地質現象。

      地質學的基本概念范文第2篇

      基金項目:教育部新世紀優秀人才支持計劃項目(ncet-11- 0406)

      作者簡介:榮冠( 1971- ),男,武漢大學水利水電學院副教授,博士,主要從事巖體穩定性研究及工程地質教學工作,(e-mail)rg_mail@163.com。

      摘要:工程地質是水利類本科生的一門重要專業基礎課,課程教學內容和環節豐富,難點較多,實踐性強。如何在課堂教學和野外實踐教學中有效提高教學質量是一個值得探討的問題。文章詳細分析了水利工程課程中的難點及教學中存在的問題,從課堂教學、實踐教學、英文教學及課程考核等方面全面介紹了課程教學經驗及改革探索。提出課堂教學應注重理論緊密聯系工程實際,實踐教學應注重培養學生動手技能和發現、分析、解決工程地質問題的能力,開展英文教學是培養國際人才的必然趨勢,考核機制應全面反映學生的綜合能力等觀點。

      關鍵詞:工程地質; 水利專業; 教學研究; 理論教學; 實踐教學

      中圖分類號:tv135;g642421文獻標志碼:a文章編號:10052909(2013)05011007工程地質是研究工程建設活動與自然地質環境相互作用和相互影響的一門地質科學,是以地學學科的理論為基礎,應用數學與力學理論和工程技術及方法解決與工程規劃、設計、施工和運營有關的地質問題[1]。工程地質課程是水利類本科專業的一門重要專業基礎課程。水利水電工程建設是人類在認識自然的基礎上改造自然并為經濟建設服務的活動,進行水利水電工程建設首先必須了解自然環境和工程條件,而環境地質條件是與水利水電工程關系最密切、最重要的自然條件。

      當前,中國工科高等教育人才培養主要目標是:培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才[2]。工程地質課程作為水利類專業中一門實踐性強的課程在凸顯人才培養目標方面,更加突出工程地質理論和實踐教學的必要性與重要意義[3-4]。

      工程地質課程的教學分為課堂理論教學部分與野外地質實習部分。課堂理論部分主要講授礦物巖石、地質構造、地質作用、地下水、巖體工程特性,邊坡、壩基、洞室圍壓穩定性評價,工程地質勘察等知識。野外地質實習部分主要進行巖石及地質構造認識,風化、卸荷及河流地質作用研究,地下水及其作用研究,水利樞紐工程地質條件與問題分析評價等。

      由于工程地質課程涉及的相關課程較多(礦物學、巖石學、構造地質學、地史學、地貌學、水文地質學、材料力學、巖石力學、土力學等),且這些課程多為地質專業課程。同時,工程地質課程實踐性很強,但學生又缺乏實踐經驗和實踐機會。因此,在有限的理論教學和實踐教學時間內,如何合理安排教學環節,使學生扎實掌握工程地質相關概念及基本原理,并使學生初步具備分析工程地質條件及解決工程地質問題的能力,是一個很值得探討的問題。根據筆者多年從事工程地質教學的經驗,針對水利類本科專業工程地質教學,首先介紹學校工程地質課程的設置,然后分析課程教學的重點及難點,再從課堂教學、實踐教學、英文教學、考核方式4個部分探討理論與實踐教學的改革思路,以期在提高教學效果、培養學生分析工程地質條件和解決工程地質問題能力方面有所收獲。

      一、水利類工程地質課程介紹

      (一)水利工程地質課程設置

      武漢大學水利水電學院最早可追溯至1928年創建的國立武漢大學工學院土木系水利組,學院現已成為國內水利水電高級人才培養的搖籃和科學研究的重要基地。一直以來,工程地質課程為水利各專業(農田水利、水電工程、河流泥沙、水文水資源)的重要專業基礎課程。工程地質課一般在第五學期或第六學期開設,包括48 學時課堂教學和1 周的野外實習。課堂教材主要使用天津大學主編的《水利工程地質》(第四版)[1],實驗及野外實習采用武漢大學編寫出版的實習教材[5]。

      (二)水利工程地質課程內容

      水利工程地質主要是研究水利水電工程建設中的工程地質問題。主要內容包括巖石及其工程性質,地質構造及區域穩定性,地表水流的地質作用及河谷地貌,地下水、巖溶及庫壩區滲漏地質條件分析,巖體工程特性,壩基、邊坡及洞室圍巖穩定性分析,水利水電工程地質勘察等。

      高等建筑教育2013年第22卷第5期

      榮冠,等水利類專業工程地質課程教學研究與改革探索

      課程的教學分為課堂教學與實踐教

      兩部分。課堂教學主要講授地質學基礎知識和水利三大類巖體(邊坡、壩基及洞室圍巖)穩定性分析基本理論。通過課堂教學力求使學生掌握工程地質學基本概念、工程地質分析基本原理和巖體穩定性評價基本方法。實踐教學通過野外現場典型巖體、地質構造、地質作用等的直接觀察和分析來增強感性認識、理解并深化工程地質理論知識,使學生初步具備分析工程地質條件和解決工程地質問題的能力。水利類工程地質課程教學基本內容可總結為地質學基礎知識和巖體穩定性分析兩方面,核心主線則是工程地質條件及工程地質問題的分析研究。課程室內外教學均是圍繞該主線開展的。

      二、水利工程地質課程中的難點及問題

      (一)工程地質相關概念不易理解和掌握

      對于水利專業的學生來說,工程地質課是他們第一次接觸地質學知識。多數學生,尤其是來自平原地區的學生,缺少對地質現象的感性認識,這使他們更不易理解相關地質現象和地質作用。水利工程地質課程的開始部分主要講述地質學基本概念,包括礦物和巖石的成因、成分及分類,內外力地質作用概念,產狀、節理、斷層、褶皺等地質構造,地層地史,地質圖分析,區域穩定等。這些內容涉及礦物學、巖石學、地層古生物學、構造地質學等知識。這些概念和相關課程知識對于初學者來說完全是陌生的。例如:在分析沉積巖的石英砂巖與變質巖的石英巖區別時,一般學生很難從沉積作用和變質作用的成因角度深刻理解其礦物結晶程度、顆粒大小、礦物純度、孔隙率等方面的差異。在現場分析褶皺構造時,不少學生容易把現代地形與褶皺形態混為一談。實際上起伏的山脊為背斜,剝蝕的山谷為向斜往往是不對的,反過來,背斜核部易形成河谷低地,向斜核部則可能形成山脊。準確定位褶皺應根據現場垂直巖層走向觀察結果,若有巖層按新老次序有規律地對稱出現時,則可肯定有褶皺。然后根據巖層新老組合關系的分析確定褶皺的基本類型(背斜或向斜),進一步依據兩翼巖層產狀、軸面產狀以及地層層序判斷褶皺的剖面類型和平面類型。但現場地層及其年代的劃分,對于水利專業初學者而言是難以掌握的,況且巖層的產狀及地層的劃分往往又具有隱蔽性,因此,地質學基礎概念往往是水利工程地質課程開始階段學習的難點。(二)工程地質條件難以全面和深刻理解

      工程地質條件指的是與工程建設有關的地質因素的綜合,是自然歷史發展演變的產物。對大型水利工程而言主要包括地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件、物理地質現象(滑坡、崩塌、泥石流、風化、卸荷、侵蝕、巖溶、地震等)及天然建筑材料等6個方面。工程地質條件直接影響工程建筑物的安全、經濟和運營管理。興建大型水利水電工程,首先都要查明樞紐及庫區的工程地質條件。不同地區的地質環境差異及水工建筑物類型的不同,對水利工程的影響也不同。教學中發現,學生對工程地質條件的復雜性認識不足,難以全面理解工程地質條件的內涵,這樣自然導致對工程地質問題的把握不準。例如:西南水電工程主要集中在川、藏、滇、青等省區河流的深切河谷地區。該區域的自然地質環境十分復雜,相應地在此建高壩大庫的工程地質條件也十分復雜。深切河谷往往首選高拱壩方案,此時地形地貌就是關鍵的地質條件,將直接影響工程高邊坡的穩定與安全,同時影響并制約水工建筑物的布置、施工安排等。在西南深切河谷且為深覆蓋層壩區,從壩基防滲及擋水建筑物安全的角度考慮多采用當地材料壩型,壩體防滲多為混凝土面板而非粘土心墻方案,這主要就是從天然建筑材料經濟合理的角度考慮。

      (三)對工程地質問題缺乏認識和實踐經驗

      工程地質問題指的是工程地質條件與工程建筑物之間存在的矛盾或問題。對大型水利工程而言主要包括壩基和壩肩抗滑穩定問題,壩基滲漏和滲透穩定問題,邊坡穩定性問題,地下洞室圍巖穩定性問題,水庫滲漏、水庫淤積、庫周浸沒、庫岸再造,水庫誘發地震等問題。工程地質學簡單說就是分析工程地質條件,解決工程地質問題。因此,工程地質問題是課程的最終落腳點。不同水工建筑物由于對場地條件要求存在差別,其相應的工程地質問題也存在差異。實際工程中,全面揭示工程地質問題是有難度的,尤其是深層隱伏的地質問題,更是從淺表很難觀察確認。目前對水利專業,工程地質課程一般在水工建筑物等專業課之前開設,許多學生對水工建筑物知之甚少,對水工建筑及樞

      紐區可能會出現哪些地質問題更是難知一二。

      例如:對水利工程三大壩型工程地質問題的分析。土石壩主要由粘土、碎石、塊石等散體堆積而成,壩體允許產生較大的變形,它對壩基工程地質的要求較低,可以在軟基和工程地質條件復雜的壩基上興建。由于壩基河床地質條件多變,易出現過大沉降引起壩體裂縫、壩基滲漏和滲透變形問題,以及粉細沙層震動液化等問題。重力壩主要依靠壩身自重與地基間摩阻力來保持穩定。重力壩對壩基要求高,一般要求修在弱風化下部的巖基上。該類壩型最主要的問題就是過大變形或不均勻變形導致壩體裂開,軟弱結構面組合形成深層滑移塊體。拱壩主要通過拱作用傳遞荷載到壩肩,所以拱壩對兩岸巖體的要求較高,而對河床壩基巖體要求相對要低。兩岸拱座巖體應新鮮完整、無大斷層,狹窄對稱的“v”字形河谷是首選地形條件。此時應特別關注順河向軟弱結構面切割形成的滑移塊體。由于學生在這一階段對水工建筑物不熟悉,同時缺乏對三大壩型的現場感性認識,導致他們較難在合理評價相應工程地質條件的基礎上深入分析潛在的工程地質問題。

      (四)工程地質分析方法不易理解和熟練運用

      由于工程巖體結構特征及力學特性的復雜性和不確定性,針對巖體變形與穩定性的工程地質分析方法主要是定性與定量結合,總體上是半經驗半理論性的。針對實際工程,在較大程度上是以現場經驗為前提,然后通過工程地質定性分析結合定量計算綜合確定。工程地質的分析方法主要有工程地質類比法、圖表法、室內外實驗方法、力學模型定量計算法等。各方法都有一定條件和適用范圍,即存在各自的優缺點。實際應用中宜將幾種方法結合,互相補充。針對不同的工程地質問題,剛學習課程的學生對怎樣合理選擇分析方法缺乏經驗,熟練掌握困難更大。

      現以巖質高邊坡穩定性評價為例,簡要討論工程邊坡穩定性評價的基本思路。總體上邊坡穩定性的影響因素包括地形地貌、巖體結構、地質構造、風化卸荷、水的作用、地震及構造運動和人類工程活動等。首先從經驗上判斷其穩定性主要從坡形坡高、巖體強度、坡體結構等直觀判斷,此時工程地質定性方法(如赤平投影)就是較好的方法。對于邊坡淺表的變形及破壞情況,則主要考慮巖體的風化和卸荷程度,及其卸荷裂隙等的組合情況。對于邊坡的整體及長期穩定性,則需通過詳細的地質勘探,確定潛在的破壞模式和滑移邊界,采用如三維極限平衡方法、有限元應力應變方法等計算其變形和穩定性。邊坡變形模式及邊界、結構面和巖體力學參數的確定是關鍵,同時還應合理考慮地下水及地震等因素的影響。所以對巖石邊坡采用工程地質方法合理評價其穩定性是一項較復雜的工作,對于初學者來說是不易全面和熟練掌握的。

      (五)工程地質實習和工程實踐時間不足

      工程地質教學來源于實踐并回歸于實踐,其最鮮明的特點就是實踐性強。教學實習和工程實踐是鞏固和加深地質理論知識的有效途徑,是理論聯系實際培養學生掌握科學方法和獨立能力的重要渠道。地質實踐教學的任務主要是讓學生親自接觸各種真實的地質現象及工程問題,用已學到的理論知識觀察分析現象,提出解決問題的方法與措施。例如:斷層是工程地質學中的基本概念,但學生要理解斷層的規模與工程特性、現場鑒別方法及其對工程的影響是較困難的。通過現場露頭可以較直觀地了解斷層的三種形態類型及其基本特征,對較大規模的斷層可引導學生從地形地貌不協調、地層的重復或缺失、伴生構造及構造巖、地表地下水的異常分布等方面來認識。在此基礎上分析斷層的級別、特征及其對工程的影響學生就容易理解和熟悉,然而由于教學時間及經費的限制,學生在實習和實踐方面的機會相對較少。在有限的實習和實踐時間內,如何合理安排教學實習路線及教學內容,讓學生能夠較好地掌握基本概念和原理,并初步具備分析和解決問題的能力,是目前水利工程地質實踐教學中的一大難題。

      三、水利工程地質課程改革探索

      (一)課堂教學改革 1.突出重點分解難點

      由于水利工程地質課程涉及較多概念和方法,同時關聯較多課程,是一門綜合性很強的課程。由于教學課時有限,要將所有內容都面面俱到地深入講解,顯然是不可取的。這就要求在講授時有的放矢,合理安排教學內容,做到突出重點、解剖難點,始終把握地質學基本概念和巖體穩定評價兩個主要內容,抓住工程地質條

      和工程地質問題兩條主線。這樣可以使學生從較多的概念和方法中理清思路,把握課程主體框架。例如:在地質構造部分,閱讀和分析平面地質圖是重點,同時也是難點。平面地質圖的閱讀要求熟悉地層年代、產狀、褶皺、斷裂、地史等理論知識,同時需要結合具體工程分析不利條件及可能存在的問題。為此需要結合教學圖件,詳細分析褶皺、斷裂等存在的依據,并討論作為壩基或洞室的地質條件可能存在的不良地質問題。這樣學生才能較快掌握地質圖的分析方法及工程應用。

      2. 理論聯系實際

      工程地質學的理論性較強,各種概念及分析方法較多。這些內容均源于地質作用和工程實踐,在講授課程時如只照本宣科,學生很難對一些抽象的概念及方法感興趣,這樣教與學的效果均較差。在教學過程中注重理論聯系實際將是提高教學效果、提高學生學習興趣的最好手段。例如:在講授巖石和地質構造內容之后,學生對三大類巖石的特性及現場鑒別、具體的斷層和褶皺構造的理解和分析仍是模糊的。筆者則以珞珈山為例,該地質體即為學生大學生活的環境,引導學生探尋珞珈山的巖石類型,以及是否存在斷裂和褶皺。幾乎所有學生都對此感興趣,并樂于了解校園的地質情況。由此對珞珈山地層巖性進行介紹,在此基礎上分析褶皺、逆斷層及平移斷層分布等。學生驚嘆常在身邊出露的巖石就是典型的石英砂巖,而校園內的櫻花大道竟是一條逆斷層。通過這個實例很好地將基本地質概念與周邊的實際環境聯系起來。

      3. 傳統與現代教學結合

      水利工程地質課程內容較多、實踐性強,而且課時有限,因此要求將傳統教學與現代教學相結合,這樣可以很好地發揮各自的優勢。重要的概念及分析方法以黑板演繹并詳細講解,使學生的注意力集中,有利于學生對重點難點內容的深入理解和掌握。例如:在介紹層狀巖層產狀時,宜采用教學圖件分步講解,使學生切實理解走向、傾向、傾角的真實含義及實際意義。在講解赤平投影原理時,則需按投影方法介紹點、線、面等的投影過程,使學生理解空間點、線、面與赤道平面投影的關系,這樣結構面的空間產狀與赤平投影圖間的關系也就清楚了,后續運用其分析邊坡穩定性也就簡單易懂。水利工程地質課程涉及許多地質作用、地質現象及工程實例。此時多媒體演示則顯示其優勢,多媒體課件可提供大量信息,形象生動地展現自然現象及復雜事物,其效果是口頭表達難以達到的,同時也可提高學生學習興趣,節省講解時間。課余時間鼓勵學生通過國內外各種網絡資源(特別是高校工程地質課教學資源)了解和學習相關工程地質知識,也可以用即時通訊方式解答學生的不同問題,利用現代網絡資源最大限度地開展教學互動,讓學生扎扎實實學好工程地質課程。

      (二)實踐教學改革

      實踐教學環節是保證和檢驗水利工程地質課程教學效果和質量的關鍵。要真正熟悉和掌握水利工程地質的知識及方法,各種不同類型的實習實踐教學是必不可少的。以下從室內實驗、校內現場教學及水利樞紐地質實習3個環節來介紹實踐教學。

      1.強化室內實驗教學

      武漢大學水利水電學院較早建成工程地質實驗室。實驗室主要有各種礦物、三大類巖石、古生物化石、構造模型、典型水利樞紐巖石、各種地質圖件及影像資料。同時還配有偏光顯微鏡、gps 、電子羅盤、gis等設備和工具軟件。目前實驗室可以滿足水利類專業本科教學要求。室內實驗教學主要安排造巖礦物、巖漿巖、沉積巖及變質巖的認識。同時還講授地質圖閱讀、羅盤及gps使用等教學內容。

      以三大巖石的認識為例,這對于學生來說是難點,僅通過課堂講解學生很難掌握巖石的特征和鑒別方法。在課堂講授造巖礦物及三大巖類后,需要進行三大巖類認識的室內實驗教學:學生按5人一組進行分組,每組學生提供三大類巖石標本各一盒。教師先復習巖石的成因、礦物組成、結構構造及分類等,然后以3種典型巖石為例分析礦物及結構特征,再分析其成因和類別。在此基礎上讓學生仔細觀察各種巖石標本,由各組學生相互討論以尋找鑒定礦物和巖石的規律和技巧。對學生的具體問題教師現場答疑,對相似礦物的鑒別、結構的理解等共性問題由教師總結分析。通過室內實驗課教學環節基本可以使學生掌握常見巖石特征和鑒別方法,對后續現場實習具有重要意義。

      2. 重視校內現場教學

      武漢大學地處東湖之濱,校園內有珞珈山和獅子山,存在不少良

      好的地質露頭、各類地質構造較豐富。為配合基本地質理論知識講授,筆者充分利用武漢大學校園內的珞珈山地區進行現場教學。該地區發育有志留系、泥盆系、石炭系、二疊系及第四系等沉積巖,地層呈有規律的東西向條帶狀分布,呈現節理、斷層、褶皺等地質構造。武漢大學水利水電學院從20世紀50年代開始,在珞珈山地區安排校內地質現場教學,實習路線從北向南橫跨珞珈山,要求學生現場觀察珞珈山地區巖石巖性、產狀、風化、卸荷、隱伏巖溶、地下水露頭、節理、斷層、褶皺等現象。通過現場地質調查,學生可以理解地層劃分及年代概念,熟悉產狀的概念及測量方法,節理、斷層及褶皺的鑒別和分析方法,最后獨立完成簡要的珞珈山地質調查報告。通過該單元的校內現場地質教學,可以進一步深化學生對基礎地質概念和理論理解,培養學生獨立分析和解決問題的能力。

      3. 完善野外地質實習

      (1) 水利樞紐地質實習目的與安排。工程地質野外教學實習是課程教學實踐的最重要環節,目的在于鞏固課堂所學的理論知識,使理論與實踐緊密結合。通過對水利樞紐區地層、巖性、地質構造、地下水及外動力地質作用等的調查研究,使學生初步掌握野外地質工作的一般方法,了解水利樞紐工程地質條件及主要工程地質問題,熟悉地質報告編寫及地質圖件繪制的方法。實習教學包括路線教學、專題調研、現場討論、內業整理等環節。通過現場調查、專題問題討論、面試考查、實習報告編寫等過程,培養學生野外地質工作能力和分析解決工程地質問題的能力。 (2) 野外實習區域及路線的選擇。良好的實習區域與路線是滿足工程地質野外實踐教學要求的基礎。實習區域應選擇巖石類型及地層較豐富,河流地貌及水文地質現象發育良好,具備地質構造發育和風化、卸荷及邊坡變形等外動力地質作用發育的地帶。同時應具備典型的水利樞紐工程以便進行水利水電專業工程問題的分析討論。在此基礎上根據地層巖性及地質構造、河流地貌與地下水、邊坡變形及穩定性分析、水利樞紐地質條件及工程問題等選擇4~5條典型路線作為教學單元。路線選擇注意地質現象的典型性及易識別性等特點,同時注意地質現象與工程實踐的密切聯系。

      以武漢大學為例,從20世紀50年代開始,陸續建立了陸水實習基地、丹江口實習基地、韶山灌區實習基地等。2010年三峽工程建成后,又建立了湖北秭歸三峽庫區實習基地,選擇茅坪至鏈子崖(郭家壩)、高家溪、泗溪、副壩大壩及永船等線路進行教學。三峽庫區具有大量典型意義的地質露頭,同時能夠結合具體的水利工程建筑物(如大壩、副壩、高邊坡等)進行工程地質條件與問題的分析。主要路線地層出露及地質構造較為齊全,風化、卸荷等動力地質作用和河流地質作用,以及地下水、巖溶等地質現象均有出露,能夠滿足水利類專業野外工程地質實習的要求。

      (3) 野外實習環節及質量控制。整個實習期間每個教學單元要求有明確的教學內容。總體上要求完成:①典型剖面地層野外觀察和描述,包括巖性、接觸關系、產狀及測量、巖漿巖和沉積巖及變質巖小構造觀察、風化作用、地形圖的使用等。②河流地貌及水文地質調查,包括河流侵蝕、堆積,河床、河漫灘及階地觀察,河谷邊坡卸荷及變形,潛水露頭,巖溶水,巖溶地貌等。③邊坡變形及穩定性分析,包括典型卸荷拉裂體、崩塌體、滑坡體的現場調查,變形及破壞特征,邊界條件,穩定性影響因素及評價,變形破壞成因,工程防護及治理方案等。④水利樞紐教學單元,主要側重水利樞紐主要建筑物的組成及功能,大壩、副壩、高邊坡、水工隧洞等主要工程地質問題分析。⑤資料整理及報告編寫,主要是對現場觀察的內容進行分析整理,按要求編寫實習報告。

      野外地質實習以小組為單位進行,實習過程要求分工明確、團結合作,現場特別強調紀律和安全。實習成績評定綜合考慮思想表現、組織紀律、操作技能、野外紀錄、面試討論及實習報告等。

      (三) 英文教學探索

      1. 工程地質英文教學意義

      英語教學或中英文雙語教學是目前本科教學改革的重要內容。基于高等學校培養具有國際視野和國際競爭力、面向未來的新型高素質人才的要求,高校對主要課程實行英文教學十分必要[6]。隨著中國基礎建設及能源等領域大規模工程的開展,在相應學科進行學術和業務交流已是基本要求。水利行業早已走出國門,承接或合作國際科研和工程項目。這就

      求學生不僅有較高專業造詣,而且需要具備較好的英文文獻閱讀能力、語言表達和交流能力。

      2. 工程地質課程英文教學實施

      (1) 選定英文教材。工程地質英語教學,首先應選擇合適的英文原版教材。國外出版的工程地質書籍較多,但適合國內水利專業使用的工程地質英文教材較少。這主要是國外很少有專門針對水利類的工程地質教材,多數教材是針對工程地質專業編寫的。考慮到初學及課時情況,筆者建議采用tony waltham編著的《foundations of engineering geology》 (third edition)[7],這本教材包括巖石、地質構造、物理地質作用、地下水、巖土力學特性、邊坡、隧洞及采空區等,內容簡潔,通俗易懂。其次,推薦f. g. bell編著的《engineering geology》(second edition)[8]作為主要參考書。這本教材內容較全面,包括巖石、地質構造、物理地質作用、地下水、巖土工程特性、地質勘查及洞室、邊坡、壩基等內容。在工程地質英文教學過程,建議學生使用網絡資源,國外知名大學有不少工程地質課程資料[9]可供參考,同時從《engineering geology》和《rock mechanics and rock engineering》等國際學術刊物學習有關論文及知識。由于專業需要,學生還需使用中文版的水利工程地質教材作為對照讀物。

      (2) 英文課件及教學。英語課堂教學主要采用多媒體方式,可提高講授速度和效率。在制作英文教學ppt時,應盡量簡潔明了、圖文結合,英文一定要規范。對一些專業性強的知識(如專業術語)可適當加中文注釋。授課語言主要為英語,對不易理解的內容可用中文解釋。為了保證教學效率,要求學生課前進行適當預習。課堂上采取師生互動形式,提高學生英語表達能力。平時作業、小測驗及期末考核均要求采用英文進行。授課教師自身英文必須熟練,首先是專業概念及術語的準確表達,其次是發音的準確。

      (四) 課程考核方式

      為更好開展工程地質教學工作,其中一個重要環節是課程考核。課程考核目的是考察學生掌握知識的情況及分析問題的能力,科學有效的考核方式可以充分發揮學生的主動性和能動性,從而提高教學效果和質量。目前水利工程地質課程包括室內教學和野外實習兩個部分,一般是獨立考核。其中室內教學部分主要考察地質基本知識及水利工程相關巖體穩定性評價方法的掌握情況,成績主要由平時作業、課堂小測驗、專題討論及期末閉卷考試組成,要求學生以掌握地質知識和工程問題分析方法為主,鼓勵平時交流討論,避免考試突擊的學習方式。野外實習考核主要考察學生基本技能的掌握情況,側重考核問題的分析理解能力,從現場主動性、操作技能、綜合分析、面試討論、實習報告及組織紀律等方面綜合評定。

      文章總結筆者多年教學實踐經驗及課程改革探索供高校同行參考,以期在提高水利工程地質教學質量,提高學生學習積極性和培養學生創新能力方面發揮積極作用。

      參考文獻:

      [1]崔冠英, 朱濟祥. 水利工程地質[m]. 4版. 北京: 中國水利水電出版社, 2008[2]中華人民共和國教育部. 關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見(教高[2011]1號) [eb/ol].(2011-01-08).

      [3]王哲, 陳東瑞, 張勇. 土木工程專業工程地質課程實踐教學方法探討[j]. 高等建筑教育, 2010,19(4): 125-127.

      [4]程建軍, 王海娟. 水利類本科專業工程地質課程教學探索[j]. 高等建筑教育, 2012, 21(3): 98-100.

      [5]楊連生, 王濤, 李宏明. 水利水電工程地質實習指導書[m]. 北京: 中國水利水電出版社, 2008.

      [6]黃雨, 卞國強, 葉為民. 土木工程專業工程地質學雙語教學改革探討[j]. 高等建筑教育, 2009, 18(2): 97-101.

      [7]tony waltham. foundations of engineering geology[m]. third edition, spon press, 2009.

      [8]f g bell. engineering geology[m]. second edition, butterworth-heinemann press, 2007.

      [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.

      地質學的基本概念范文第3篇

      論文關鍵詞:環境地質學 專業特色 啟發式教學 案例教學

      論文摘 要:隨著環境地質學研究內容、研究方法和技術不斷發展,環境地質學的教學面臨許多新的挑戰。在環境地質學的教學過程中,通過對教學方法和教學理念的不斷探索,逐步形成了具有鮮明特色的教學模式。

      環境地質學是研究人類活動和地質環境相互作用的新興學科,是地質學的一個分支,也是環境科學的一個組成部分。環境地質學研究自然和人為引起的地質環境問題,以及人類工程建設和資源開發引起的地質環境問題[1]。環境地質學已經成為地質學、地理學、環境科學等專業的必修課或者選修課。環境地質學是一門綜合性的科學,內容涉及災害地質學、環境工程學、地球化學、地質工程學、城市環境地質學、礦山環境地質學、農業環境地質學、海洋地質學等多個學科。如何為不同專業、不同年級的學生更好地講授環境地質學課程,成為一個新的挑戰。筆者在環境地質學的教學過程中,結合環境地質學的課程特點、學生的知識結構和專業特色,積極探索教學方法改革,不斷總結經驗和心得,逐步形成了具有鮮明特色的教學方法,取得了良好的教學效果。

      1 強調人地和諧理念和可持續發展觀

      環境地質學課程最重要的目標之一,就是讓學生樹立人地和諧的理念和可持續發展觀。首先要認識到,地球是人類目前可以生存的唯一場所,地質環境容量是有限的,人類活動和地質環境是相互制約的,過度地索取必然會引起地質環境的惡化,甚至出現災難。要達到人地關系的和諧,必須以科學的人地觀為指導,培養全球性、長遠性和差異性的環境意識,珍視和充分利用環境質量與自凈能力,減少環境損失,防止環境污染和生態破壞;培養廣義性、有限性和稀缺性的資源意識,堅持節約利用、綜合利用和持續利用原則,充分發揮資源的多重功能,提高資源利用效率和水平;科學的人口意識、合理的生產意識、適宜的消費意識和正確的文化意識同樣非常重要[2]。另外,危害人類的自然災害始終存在,人類一定要充分認識這些自然災害(如洪水、滑坡、崩塌、泥石流、地震和火山活動),盡量避開或降低它們對人類生命財產造成的威脅。

      2 體現專業特色

      環境地質學涉及的內容非常廣泛,每個章節都可以單獨作為一門課程來講授。但由于課時的限制,不可能對每個章節都進行非常詳細、深入地講解,必須根據學生的專業特色和學校的特色,有選擇、有側重地講授環境地質學的各個章節。對于礦業類院校的地質工程專業學生,側重講解自然災害、礦產資源開發、能源開發和利用、表生地球化學異常與人體健康、環境地質調查等章節,用地質構造和地質演化的理論講解地震和火山的發生規律和分布特征,用礦床學理論講解礦產資源的成礦規律和礦石特征,用地球化學的理論講解地方病的發病機理和分布規律,將地質學的理論和方法融入到各章節的講解中。自然地理學專業要側重自然資源開發、土地利用、房地產開發等內容;人文地理專業側重城市規劃、旅游管理等章節。

      3 結合學生的知識體系

      環境地質學是一門拓展學生知識面、培養學生興趣點的課程,適宜安排在第一學年。但是,由于各種條件所限,環境地質學有可能被安排在許多專業課之后的第二學年或者第三學年。由于某些專業課的內容與環境地質學的部分章節或知識點相同,勢必會增加環境地質學的講授難度。因此,教師在講授環境地質學課程之前,必須考慮不同年級學生在知識結構上的差異,有針對性地調整各章節的內容和深度。遇到與前期專業課相同的知識點,教師既可以有針對性地溫習之前學過的重要知識點,補充新的教學內容,也可以在相同知識點上增加深度,激發學生的求知欲望。在為地質工程大三本科生上環境地質學時,環境地質學中的自然災害章節與學生前期學過地球科學概論中的知識點重復,此時,教師需要增加新的知識點,并增加難度。比如講到火山灰,不僅要講火山灰對人類和動植物的危害,對全球氣候的影響等基本知識點,還可以拓展到火山灰在層序地層學中的應用,火山灰具有延展性、瞬時性和等時性的特點,可以構成發育良好的區域等時面,許多含煤地層普遍發育火山灰,可以作為煤層對比的重要依據,能夠有效彌補生物帶法、常規標志層和沉積旋回法在煤層對比中的不足[3]。在講到河流類型的時候,可以與能源地質學中的煤炭沉積環境知識點結合起來,讓學生思考,哪種河流類型能夠形成巨厚型的煤田,還有哪些典型的河流地貌非常適宜煤炭的沉積等。只有緊密結合學生的知識體系,才能將環境地質學課程講得更生動,并且將課程內容的廣度和深度有機結合起來。

      4 啟發式教學

      環境地質學不僅普及知識、讓學生記住一些基本概念和知識點,更重要的是要培養學生獨立思考、全面思考以及應用所學知識解決問題的能力。隨著世界人口劇增、城市化不斷推進,各種環境地質問題不斷出現,這些環境地質問題的解決方法往往沒有標準答案,需要學生主動思考,積極查找相關資料,對問題不斷探索。比如許多化學合成殺蟲劑(如DDT)在害蟲殺滅、糧食增產和瘧疾預防等方面功不可沒,但同樣導致了嚴重的生態危機,危害人類健康,并毒死了大量鳥類、魚類和益蟲。現代農業到底能否離開化學合成殺蟲劑?化學合成殺蟲劑到底是毒藥還是仙丹?這些問題的答案都需要學生發揮獨立思考的精神去探索。

      河流具有強大的侵蝕和搬運作用,能夠導致河流上游不同程度的水土流失,但我們不能就此否定河流的侵蝕和搬運作用。因為河流攜帶的泥沙會在下游形成三角洲和沖積平原,造福人類,入海口堆積的泥沙還能有效抵御海水入侵。因此,要通過教師的講解啟發和培養學生全面思考的能力。 轉貼于

      5 案例分析

      20世紀初,美國哈佛大學法學院創造了經典的案例教學法,之后在法學、企業管理、醫學等學科的教學中得到廣泛應用。環境地質學中也有很多經典的人地危機和人地和諧的案例,也可以借鑒這種成功的教學方式。從實際案例出發,提出問題、分析問題、解決問題,通過師生的共同努力使學生做到融會貫通,能舉一反三,理論聯系實際,從而增強知識,提高能力和水平。在選擇案例的時候,要盡量選擇一些影響范圍廣、貼近學生生活、絕大多數學生都了解的近期發生的經典案例,這樣更容易激發學生的興趣,提高案例分析的教學效果。例如,通過學生對美國墨西哥灣漏油事件和我國大連漏油事件的分析,更深刻地理解能源開發和運輸中可能導致的生態和環境危機,并且深入思考如何正確面對和處理這種生態危機。在講海洋公約中“海域”的定義時,可以對中日領海糾紛案例進行分析,通過該案例的分析,不僅能夠讓學生更深刻地了解領海基線、專屬經濟區和大陸架等概念的真正含義,還可以讓學生認識到聯合國海洋公約在解決領海糾紛方面的不足,同時提高學生的海洋意識。

      6 結合科研動態和學科發展

      環境地質學也是一門應用科學,它應用掌握的地質信息來解決實際的問題,減少環境的惡化,增加人類利用和改造自然的有利條件[4]。但是,由于撰寫時間有限,大多數環境地質學教材中的某些知識點存在明顯的滯后和不足,特別是關于各種環境地質問題防治方法的相關內容,而該部分內容又是學生需要重點掌握的內容。因此,非常有必要將與環境地質學相關的最新科研動態、熱點研究問題和學科發展動態引入到課堂教學中。在此過程中,也可以將自己和學院其他教師與教學內容相關的科研工作和科研成果介紹給學生。比如在講到土壤污染內容時,大多數教材都沒有涉及如何治理和修復被污染土壤的內容,這就需要教師在備課的時候查閱相關的書籍和文獻,查找傳統和最新的土壤修復技術,以及各個修復技術的優缺點和這些土壤修復技術的應用情況。這樣,才能讓學生全面了解土壤污染和修復技術,同時激發學生的科研興趣。

      7 多媒體教學

      環境地質學中的許多內容需要借助圖片、視頻等多媒體才能達到更好的教學目的和教學效果。圖片具有直觀明了的特性,可以根據教學目的進行實時添加,比如在講解露天開采對地表的破壞的時候,很多學生對露天礦了解很少,僅僅用文字講述露天礦的占地面積等破壞程度,不能讓學生體會露天礦的巨大破壞性,如果將世界十大露天礦的圖片展示給學生,學生就能真正理解什么是“地球表面的巨大傷疤”了。

      視頻也是環境地質學非常重要的教學手段,視頻能更直觀、全面地展示環境地質學內容,但是比較占用課時,所以課前要對平時收集的教學視頻進行精挑細選。教學視頻要畫質清晰、客觀全面、貼近生活、震撼心靈、引人思考。教學視頻的畫質清晰程度直接影響觀看者的情緒和興趣,高清晰的教學視頻能夠引起學生的觀看欲望,達到更好的教學效果;教學視頻的內容必須客觀全面,否則容易誤導學生,因此必須對視頻內容仔細篩選。介紹環境地質問題的教學視頻,最好有思想碰撞,學生看后能夠震撼心靈,并且引發學生深層次的思考。比如中央電視臺制作的“垃圾圍城困局”視頻就可以作為關于城市垃圾的教學視頻,該視頻介紹北京在城市垃圾處理過程中遇到的現實問題,通過視頻可以了解不同立場人(包括主張和反對垃圾焚燒的學者、垃圾焚燒廠附近的居民和城市管理者)的觀點和思想,該視頻能夠讓學生深切體會到,城市垃圾處理既是一個刻不容緩的問題,又是一個很難解決的技術問題和管理問題,引發學生對城市垃圾問題的深入思考。

      參考文獻

      [1] 朱大奎,王穎,陳方.環境地質學[M].北京:高等教育出版社,2001.

      [2] 潘懋,李鐵峰.環境地質學[M].北京:高等教育出版社,2006.

      地質學的基本概念范文第4篇

      關鍵詞 同位素水文學 教學內容 教學方法 實踐教學

      中圖分類號:G613 文獻標識碼:A

      同位素水文學是一門新興的交叉學科,特別是現代人類正在面臨著空前的水危機與環境危機,同位素水文學的發展負有重大的時代使命,推動著傳統水文學在概念與方法上的深度變革。環境同位素在微觀上進入了元素的原子核結構,在宏觀上進入了流域的三維空間,在時間上進入了歷史時期和地質時期,因此成為推動水文地質與環境地質工作開展的重要研究工具,極具生命力,應用前景廣闊。同位素水文學已逐漸成為我校培養以地學為特色、具有市場力和競爭力的水文與水資源工程、環境科學與工程、地下水科學與工程專業本科生與研究生的一門重要專業課程。然而,同位素水文學是一門實驗科學,無論是同位素分餾的理論基礎,還是同位素技術的應用研究,都處在一個不斷發展與完善的階段。因此,如何合理地設置教學內容,集經典、先進和全面于一體,如何在教與學中貫徹地學的演繹思維與地球化學見微知著的思維,如何培養學生綜合運用知識分析和解決專業問題的能力,實現學以致用的教學效果,是同位素水文學教學過程中需要認真思考和亟待解決的核心問題。

      1重視專業思想的教學理念

      高等教育階段既是學生知識與技能提高的重要環節,也是學生向社會轉型的重要階段。適應社會發展需求的高級地學人才,不僅僅要具備過硬的專業知識與技能,更重要的是要具備良好的專業思想和學術道德。因此需要將同位素水文學的專業思想貫穿在整個課程的教學過程中,教育學生在今后的學習與工作中正確認識、理解、對待和處理同位素數據所隱含的重要信息,特別是在以同位素數據說明和解釋實際問題時,注重基礎理論與實踐積累的結合,尊重地球本身復雜性所導致的數據的多解性,合理解釋、解決實際問題。

      2融合經典、全面和先進的教學內容

      同位素水文學主要依托于同位素地球化學、水文地質學、水文學、水文地球化學等學科的專業知識,著重于分析與解決水文地質環境地質問題,其課程性質決定課程內容既要科學地回答“是什么”、“為什么”,又要技術地回答“做什么”、“怎么做”。因此教學內容既要闡述同位素水文學的基礎理論,討論自然界別是各類水體中環境同位素的組成、分布特征和演化規律,又要論述同位素在水文與環境基礎研究與前沿研究中的應用,包括樣品采集方法、測試技術和數據解譯等。

      國內現有的教材主要是上世紀八九十年代出版的,如張人權的《同位素方法在水文地質學中的應用》(1983),劉存富和王恒純的《環境同位素水文地質學基礎》(1984),張之淦的《環境同位素水文地質概論》(1984),尹觀的《同位素水文地球化學》《1988》,王恒純主編的《同位素水文地質概論》(1991)。然而同位素水文學在近三十年內經歷了迅猛的發展,現有的教材雖然經典,但已不能反映學科領域內的最新科研成果。因此,課程教學內容需以“融經典性、全面性和先進性于一體”為原則,積極吸收借鑒國內外的精選教材,系統建立多學科交叉的理論知識框架,結合水文地質環境地質的重大問題,篩選豐富而有張力的教學案例,將學科領域的新技術與新方法及其應用的前沿動態引入課堂教學,使得教學內容既突出經典,又體現前沿創新,既保證科學性與權威性,又保證完整性與前瞻性。

      3以學生為中心的啟發式教學方法

      環境同位素課程具有很強的理論性和廣泛的應用性,是利用數字、公式和理論來說明、論證地學、水文、環境領域中的問題,其求證與研究方式完全不同于數理化, 也不同于其他的基礎專業課程,更注重的是結合地質原理解譯同位素地球化學數據,以見微知著、將古論今的地學思維方式探索自然、認識自然。課程教學的目的不是簡單地傳授知識,而是培養學生靈活綜合運用基礎課程知識來解決專業問題的能力。因此,教學方式要以教師為中心向以學生為中心轉變,教學方法由灌輸式向啟發式、引導式轉變,講課強調基本概念原理的運用與實際問題的分析。

      4實踐教學嚴謹與規范

      樣品的采集與測試是同位素水文學研究中的重要環節之一,將科學的采集方法與先進的測試技術引入到課程實踐教學環節中是非常必要的。采樣方法的可靠性與測試方法的精確性直接關系到第一手原始數據質量的好壞,樣品缺乏代表性、采樣和測試的誤差可導致得出錯誤的結論。因此實踐教學不僅是為了培養學生應用同位素從事研究調查工作的基本技能,更應該重視的是培養學生嚴謹的科學態度與思維和規范精細的操作習慣。另一方面,同位素實驗設備昂貴,測試技術先進,實驗步驟復雜等因素使同位素測試實驗教學與其它課程的實驗教學相比具有特殊性,課程實踐教學的規范性是其順利開展的前提。

      參考文獻

      地質學的基本概念范文第5篇

      [關鍵詞]地震資料解釋 構造解釋 巖性解釋 教學實踐

      [中圖分類號] G942 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2013)17-0141-03

      地震勘探主要由采集、處理和解釋三大環節組成,其中地震資料解釋是地震勘探工程的最終環節。隨著地震勘探技術、計算機技術以及成像技術的飛速發展,地震資料解釋的內容也日益豐富和深化。目前,地震資料解釋主要包括盆地分析、構造、地層、沉積以及油氣勘探等多方面內容,成為盆地基礎地質研究和油氣勘探活動中不可缺少的重要方法。地震數據采集、處理、解釋一體化、全三維解釋、虛擬現實技術,使地震解釋技術更加復雜、深入、有效。為了滿足石油勘探過程中地震資料解釋的要求,必須做好該課程的教學內容和教學方法的設計。

      一、地震資料解釋的任務

      西安石油大學是以石油勘探與開發為主的工科院校,是培養未來石油工程師的搖籃。馬在田院士認為“當前最缺少的是知識全面,系統掌握地震理論、方法,有相當石油地質知識水平的能夠解決實踐問題的領軍型人才”。地震資料解釋課程作為地球探測與信息技術專業的必修課程,幾乎涉及所有基礎地質和石油地質研究領域。在學生修完地震勘探原理、地震資料處理、測井原理與解釋、構造地質學、沉積學、石油地質學等相關專業課基礎上開設本課程。目前,在油氣勘探領域,地震資料解釋是結合鉆、測井資料以及計算機成像技術將地震數據轉化為地質術語,根據地震資料確定地質構造形態和空間位置,分析層間接觸關系,推測地層的沉積環境、巖性和厚度,預測地層的含油氣性,進行有利區評價和井位部署。在油氣勘探過程中,地震資料是內容最為豐富、綜合分辨率最高的鉆前原始信息源。地震資料解釋為地質家提供分析地下地質現象的“眼睛”。在開發過程中由于其突出的平面空間分辨率而具有重要意義。地震資料解釋貫穿油氣勘探開發的所有環節:盆地評價、含油氣系統評價、成藏組合帶評價、有利目標評價、開發方案的確立以及開發后期方案的調整。

      許多重要的地質理論都離不開地震資料解釋的發展,地震資料解釋已成為一些新興邊緣學科的重要生長點。盆地分析的一些基本原理建立于早期對二維地震剖面解釋的基礎之上。地震地層學和層序地層學這2門學科也是建立在對沉積盆地地震解釋的基礎之上。[1]隨著三維地震采集、處理、解釋以及計算機技術水平的不斷提高,研究人員可以利用三維地震的解釋技術刻畫沉積盆地的地形特征、沉積體系的三維幾何形態及其沉積演化過程,從而誕生了新的學科――地震沉積學、地震地貌學。[2][3]

      二、地震資料解釋的內容

      高等學校既是教學中心又是科研中心,教學與科研應協調發展。科研是教學的基礎,是提高師資隊伍素質和培養高素質人才的必由之路。教學的內容與教師的知識結構,必須及時更新,這樣才能跟上時代的步伐。教學內容應根據科學研究的進展、實際情況的變化不斷進行修訂,將眾多優秀的科研成果吸收進去。

      (一)與地震資料解釋相關的地震勘探原理

      地震資料解釋是地震勘探3大基本生產環節(采集、處理和解釋)的最后環節。采集和處理環節需對野外采集的地震資料進行預處理、濾波、反褶積、速度分析、動-靜校正、疊加和偏移等過程,為解釋人員提供真實反映地下地質構造、地層、沉積環境的剖面或數據體。因此,為了做好地震資料解釋,必須討論地震記錄的形成、褶積模型、有效波識別的主要標志、地震剖面特點、地震勘探分辨率等與地震資料解釋關系密切的基本概念和理論問題。

      (二)地震構造解釋

      20世紀70年代之前,由于地震資料和計算機技術的限制,地震資料主要用于構造解釋為主,即利用地震資料提供的反射波旅行時、速度信息,查明地下地層的構造形態、埋藏深度和接觸關系等。地震構造解釋是地震資料解釋的最初的,也是最基本的研究內容。因此,必須使學生掌握相關的基本概念和基本原理、基本方法。相關的概念、原理和方法如下:合成記錄標定原理及方法,地震同相軸對比方法,斷層剖面和平面識別方法、技術、解釋方法及平面組合(如相干體技術、切片技術等),T0圖的繪制、時深轉換方法及構造圖的繪制,拉張、擠壓、剪切以及底辟構造背景下的典型構造樣式的地震識別,地震剖面上的構造活動時期分析方法。

      (三)地震巖性解釋

      由于構造油氣藏的日益成熟,油氣勘探與開發目標逐漸由構造油氣藏轉移到非構造油氣藏。隨著地震資料采集、處理以及計算機技術不斷發展,20世紀70年代末,地震資料解釋內容日益豐富,開始了地震資料巖性解釋。地震巖性解釋主要包括地震地層學、地震相分析和巖性預測三方面的內容。

      1.地震地層學解釋

      地震地層學是以反射地震資料為基礎,把地層學和沉積學特別是巖性、巖相的研究成果,運用到地震解釋工作中,進行地層劃分對比、判斷沉積環境、預測巖相巖性的地層學分支學科。地震地層解釋需要向學生講授地震反射界面的類型和對比方法,地質界面的類型,地震反射界面的地質成因,各種地震反射界面的區分,地震反射界面的年代地層學意義和地震地層單元,地震層序劃分的原則、級別、方法,地震界面與地質界面的橋式對比方法等基本原理、基本方法。

      2.地震相分析

      地震資料為勘探階段提供極其重要的鉆前原始信息,除了包含豐富的構造信息,還包含了豐富的地層和沉積信息。地震相分析是指根據地震反射的面貌特征進行沉積相的解釋和推斷。為了使學生掌握地震相分析技術,必須向學生講授地震相的概念,主要的地震相參數,反射結構的類型及地質意義,幾何外形的類型及地質意義,地震相劃分與編圖過程,地震相模式的概念,典型沉積體的地震識別,地震相向沉積相轉換的思路、方法、原則、步驟。

      3.巖性預測及流體識別

      目前,巖性預測和流體識別屬于儲層預測技術主要研究內容,也是地震地質綜合解釋的重要內容。地震資料解釋課程主要讓學生了解利用速度信息和振幅信息解釋巖性的一般原理、方法和步驟,并介紹目前國內外油氣預測常用的烴類直接檢測指數(DHI),如AVO、亮點、平點技術等。

      (四)開發地震解釋

      開發地震技術是因油氣田開發的需要而興起,是勘探地震技術向油田開發階段的延伸。隨著油氣田開發程度的提高,開發地震的重要性將更多地顯現出來。開發地震技術總體上仍處于發展階段,現有的一些方法,或因成像處理及解釋手段不夠完善,或因信噪比、分辨率及精確度不夠高,只能應用于油氣田早期開發。[4]開發地震學需要以高信噪比、高分辨率、高保真度資料(即所謂“三高”地震資料)為基礎,地震資料處理、解釋和研究一體化是開發地震學發展的重要方向,[5]開發階段地震技術主要用于提高分辨率、提高儲層描述和烴類檢測精度、建立精細三維油氣藏模型。[6]

      三、教學手段與方法

      地震資料解釋既有復雜及系統的理論性,又有很強的實踐性,既是一門科學,也是一門藝術和技術。[7][8]針對該課程具有專業面廣、知識點多以及實踐性強的特點,該課程的教學應理論和實踐并重。注重培養學生的基本理論和動手能力,為社會培養受用人單位歡迎的物探專業人才。

      (一)課堂教學

      在教學中,可采用板書和多媒體教學相結合的方式,向學生講授地震資料解釋相關的基本原理、基本方法和技能。板書總結重要知識點,起到提綱挈領的作用。多媒體可以在整個教學中引入大量地震剖面、平面圖實例,更好地吸引學生的注意力,幫助學生迅速而準確地理解重要知識點。多媒體在一堂課中可以大容量地豐富當堂內容,擴大學生知識面,而板書把大量內容的精髓展示到黑板上,以突出本節的重點,也能讓學生在復習時有據可依。

      (二)實踐教學

      知識、能力和技能的培養均來自于實踐。各種實踐教學環節對于地球探測與信息技術專業的學生成長至關重要,有利于培養學生的實踐能力和創新能力。要培養高素質人才,就必須重視實踐教學環節。地震資料解釋課程的實踐應從課堂實踐和課程設計兩個方面入手。

      1.在課堂教學中,給學生一定測網的、能涵蓋構造、地震層序、地震相等重要知識點的地震紙剖面,做好課堂知識點講授和實踐。利用大量實例引導學生實現新舊知識的銜接,引導學生在對學過知識進行復習的同時聯系新的知識點投入學習,通過互動增強學生的對地震資料解釋的感性。對于一些重要的概念結合實際地震資料,讓學生自己分析、自己解決,培養學生的動手實踐能力和創新思維意識。

      2.地震資料課程設計是本課程的重要實踐環節。力求使學生能夠理解地震資料解釋的基本原理和概念,掌握合成記錄標定、斷層剖面解釋、層位閉合解釋、斷層組合、等T0圖編制、時深轉換、構造圖的編制、地震相剖面分析、地震相平面圖的編圖、地震相轉化沉積相的基本方法原理以及沉積相圖的繪制等基本地震解釋技能,初步具備利用地震資料獨立開展含油氣盆地地質分析的能力。

      近年來,隨著采集、處理以及計算機技術的不斷發展,地震資料品質和分辨率不斷提高,以及油氣勘探與開發程度提高,地震資料解釋所涉及的研究內容日益豐富,其研究內容從最初的構造解釋到層序地層分析、地震相分析,然后再到巖性預測、物性參數預測、烴類檢測。地震資料解釋數據由疊后數據轉到疊前數據。要求地震資料解釋人員既要具備扎實的地球物理基礎,又要掌握相應的石油地質知識。地震資料解釋專業課程的教學應加強學生的基礎理論、實踐能力和創新能力的培養,提高教學質量,為社會培養受用人單位歡迎的物探專業人才。因此,必須結合地球探測與信息技術專業培養目標及當前和今后油氣勘探實際需求,積極引入地震資料解釋的科技發展新成果,合理規劃教學內容。與生產實際緊密聯系,注重從實踐中找問題,從專業知識中找答案,帶領學生從書本走向實踐,以實踐充實教學。

      [ 參 考 文 獻 ]

      [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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      [3] Zeng H L, Hentz T F. High-frequency sequence stratigraphy from seismic sedimentology: applied to Miocene Vermilion Block 50 tiger shoal area offshore Louisiana[J]. AAPG Bulletin, 2004, 88(2): 153-174.

      [4] 許衛平.關于開發地震技術發展的幾點思考[J].石油物探,2002(1):11-14.

      [5] 馬在田.關于油氣開發地震學的思考[J].天然氣工業,2004(6):43-46.

      [6] 劉振武,撒利明,張昕等.中國石油開發地震技術應用現狀和未來發展建議[J].石油學報,2009(5):711-721.

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