“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中數(shù)字化技能的培養(yǎng)

鞠瑋++姜波++汪吉林++屈爭輝++李明

摘要： 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的主要分支學(xué)科，是地學(xué)類專業(yè)的基礎(chǔ)課程。近些年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到飛速發(fā)展，不斷地在不同領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其結(jié)果不僅便捷了各領(lǐng)域內(nèi)的研究，而且極大地提高了效率。因此，在實(shí)踐性較強(qiáng)的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，極有必要進(jìn)行構(gòu)造地質(zhì)數(shù)字化操作技能的鍛煉與培養(yǎng)，并不斷探索和完善其模式。此舉可以提升學(xué)生對構(gòu)造地質(zhì)學(xué)習(xí)的興趣，提高構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，培育專業(yè)人才。

Abstract： The structural geology is a major sub-branch of geology， and is also a fundamental course for geological students. During the past several years， the computer of technology was developing rapidly and used widely in different fields. The results can not only facilitate the study in different fields， but also increase the efficiency. Therefore， it is extremely necessary to include the training and cultivation of digital operation ability in the experiment teaching of structural geology， and perfect its mode. This action can enhance the learning interests of structural geology， improve the teaching quality and cultivate professional students.

關(guān)鍵詞： 實(shí)驗(yàn)教學(xué)；構(gòu)造地質(zhì)學(xué)；數(shù)字化操作技能；培養(yǎng)

Key words： experiment teaching；structural geology；digital operation ability；cultivation

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0253-02

0 引言

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的主要分支學(xué)科，是進(jìn)行地球科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)，其主要內(nèi)容是研究組成地殼的巖石、巖層和巖體在巖石圈中力的作用下變形所形成的各種現(xiàn)象（構(gòu)造）（朱志澄和宋鴻林，1990；曾佐勛和樊光明，2008）。

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是中國礦業(yè)大學(xué)地質(zhì)類專業(yè)的專業(yè)必修課，其開設(shè)目的主要是通過該課程的教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的構(gòu)造地質(zhì)思維（鞠瑋和姜波，2015）以及綜合運(yùn)用構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的知識解決相關(guān)問題的能力。

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以鞏固理論知識并鍛煉實(shí)際操作能力（李祖兵等，2012）。

目前，在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中多采用傳統(tǒng)的手工繪圖方式編繪相關(guān)的地質(zhì)圖件，沒有開設(shè)運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行構(gòu)造圖件編制的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。筆者認(rèn)為，學(xué)生手工繪圖，對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力固然重要，但培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化操作技能也不能忽視。

在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)數(shù)字化操作技能培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，軟件不要過于復(fù)雜，只要求學(xué)生掌握基本的原理，并能制作出一些基本的圖件即可。本文以構(gòu)造地質(zhì)軟件StrucKit和Suffer為例，闡述在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中數(shù)字化操作技能的鍛煉與培養(yǎng)。

1 StrucKit操作技能培養(yǎng)

在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)“編繪節(jié)理走向玫瑰花圖”的實(shí)驗(yàn)中，手工操作時(shí)，一般按照“變換-統(tǒng)計(jì)-連圖-修飾”進(jìn)行，具體流程如下（曾佐勛和樊光明，2008）：

①轉(zhuǎn)換節(jié)理走向方位，換算成NE或者NW方位；

②按照節(jié)理的走向，每隔10°劃分為一組，采用前開后閉區(qū)間；

③求出每組的節(jié)理?xiàng)l數(shù)和平均的走向方位，并制作表格；

④建立坐標(biāo)系（順時(shí)針，從0°到360°）和比例尺（一般以節(jié)理?xiàng)l數(shù)最多的那組節(jié)理?xiàng)l數(shù)作為半徑）；

⑤按照順序標(biāo)記坐標(biāo)點(diǎn)；

⑥連線構(gòu)成花瓣圖；

⑦標(biāo)記圖名、比例尺等信息，完善圖件。

整個(gè)手工編繪過程較為繁瑣，制圖前的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作耗時(shí)長、工作量大，而且極易出錯(cuò)，準(zhǔn)確性不高。

StrucKit軟件集成了節(jié)理玫瑰花圖繪制、巖層正厚度計(jì)算、褶皺圖解、能干層褶皺流變參數(shù)估算、三點(diǎn)法求巖層產(chǎn)狀、有限應(yīng)變測量等12項(xiàng)功能（周繼彬等，2003），可簡易實(shí)現(xiàn)節(jié)理走向玫瑰花圖的編繪。其具體流程如下：

①準(zhǔn)備節(jié)理走向數(shù)據(jù)；

②將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入StrucKit軟件的節(jié)理玫瑰花圖編繪模塊中，選擇走向玫瑰花圖，即可得到結(jié)果。

2 Suffer操作技能培訓(xùn)

在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)“編繪構(gòu)造等值線圖”的實(shí)驗(yàn)中，手工操作時(shí)主要是采用“三點(diǎn)法”，計(jì)算相鄰3個(gè)點(diǎn)的位置高程，將相同高程的點(diǎn)用光滑曲線連接起來形成等高線。Suffer軟件可以滿足讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)等值線的繪制、三維模型的展示等。

編繪構(gòu)造等值線的數(shù)字化操作，通過Suffer軟件實(shí)現(xiàn)的流程如下：

①準(zhǔn)備原始數(shù)據(jù)，將點(diǎn)位數(shù)據(jù)（x和y）和高程數(shù)據(jù)（z）放置在Excel中；

②通過Suffer軟件，將Excel中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成grid格式；

③在Suffer中，導(dǎo)入grid數(shù)據(jù)，編繪構(gòu)造等高線圖。另外，在Suffer軟件中編繪構(gòu)造等高線圖，不僅準(zhǔn)確性較高、線條圓滑，而且還可以將其填充，圖件更為美觀。

總體上，通過各種簡易的構(gòu)造地質(zhì)軟件，可準(zhǔn)確快捷的實(shí)現(xiàn)各種圖件的編繪，工作量小且難度低。數(shù)字化操作技能的培養(yǎng)，不僅可以提高實(shí)際操作能力，還可以提升工作效率和研究準(zhǔn)確性和精度。另外，通過數(shù)字化操作技能的鍛煉與培養(yǎng)，還可以培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)軟件學(xué)習(xí)和使用的興趣，提高專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，為將來畢業(yè)走上工作崗位后在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)工作環(huán)境和順利獨(dú)立完成工作任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

通過構(gòu)造地質(zhì)學(xué)數(shù)字化操作技能的培訓(xùn)，充分鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。把“培養(yǎng)學(xué)生的構(gòu)造地質(zhì)思維和實(shí)踐技能”作為立足點(diǎn)，不斷完善數(shù)字化操作技能訓(xùn)練的內(nèi)容和模式，提高構(gòu)造地質(zhì)學(xué)教學(xué)質(zhì)量，培育專業(yè)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]鞠瑋，姜波.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)教學(xué)中空間思維能力的鍛煉與培養(yǎng)[J].中國地質(zhì)教育，2015，24（3）：54-56.

[2]李祖兵，劉洋，羅忍.Suffer軟件在《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].地理空間信息，2012，10（5）：177-178.

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[4]周繼彬，曾佐勛，袁金榮.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)軟件包——StrucKit的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，33（3）：276-281.

[5]朱志澄，宋鴻林.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[M].武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1990：331.