巖石學課程教學規(guī)律與實踐探析

李 壯

（中國石油大學<北京>，北京 102249）

1 國內高校巖石學課程的現(xiàn)狀

巖石學是地質學的一個重要分支[1]，亦是一個龐大的教學體系[2]，涵蓋了火成巖巖石學（或巖漿巖巖石學）沉積巖石學和變質巖石學[3]，是本科地質類專業(yè)的核心基礎課程[4]。國內辦學實力雄厚的綜合性大學、傳統(tǒng)地質類院校和石油類高校等在開設巖石學課程的名稱、學期和順序等有所不同[5]：（1）綜合性大學，以北京大學為例，其地質學專業(yè)將巖石學課程劃分為64學時的普通巖石學（一）和同樣學時的普通巖石學（二），分別置于第二學年上下學期開課，前者包括了晶體光學和火成巖巖石學，后者大致對應沉積巖石學和變質巖石學。與之不同的是，南京大學地質學將巖石學課程在第二學年下學期開設為80學時的沉積學和96學時的巖漿巖與變質巖石學；（2）傳統(tǒng)地質類院校，如中國地質大學（北京），其地質學、地球化學和資源勘查工程等專業(yè)學生均于第二學年下學期學習88學時的巖石學。而吉林大學地質學專業(yè)將巖石學課程劃分為84學時的巖石學AI和44學時的巖石學AII，分別置于第二學年上下兩學期開課，巖石學AI對應火成巖巖石學和沉積巖石學，巖石學AII為變質巖石學；（3）石油類高校，中國石油大學（華東）將巖石學課程劃分為40學時的巖漿巖與變質巖和64學時的沉積學，分別置于第二學年上下兩學期開課。中國石油大學（北京）地質學專業(yè)則將巖石學課程劃分為64學時的巖漿巖及變質巖石學和64學時的沉積巖石學，分別置于第二學年上下兩學期開課。雖然課程的開設順序以及學時多寡等問題受多方面因素制約，但是各高校均按照當前設定的課程計劃培養(yǎng)出優(yōu)秀的本科生，彰顯出學校及專業(yè)培養(yǎng)特色，值得注意的是，巖石學教學屬實存在一定的內部課程邏輯。

2 巖石學的課程邏輯

當今的地球科學逐漸發(fā)展成為地球系統(tǒng)科學，人類更關注全球變化與地球各圈層相互作用。巖漿巖、沉積巖和變質巖是當前巖石學三個主要的獨立分支，但三大類巖石彼此之間有著密切的關系[6]，可以相互轉化，但并不是簡單的地循環(huán)重復而是不斷變化的（見圖1）。三大類巖石雖然存在相互演變關系，但并不代表本科地質類專業(yè)開設巖石學課程可以任意排序，本文認為最優(yōu)選的順序為巖漿巖巖石學、沉積巖石學和變質巖石學，主要依據(jù)以下三點：（1）巖漿巖是巖漿冷卻固結后形成的，巖漿可以直接來源于地球深處的軟流圈地幔，也可以通過先存在的巖漿巖、沉積巖和變質巖在高溫條件下深熔重熔等作用形成（見圖1）。巖漿巖巖石學著重研究巖漿巖的組成、共生組合、產(chǎn)狀分布和成因機制等[4]。在巖漿巖巖石學本科教學中僅幾處涉及沉積巖和變質巖內容，如S形花崗巖等。此外，三大類巖石賦存的巖石圈以巖漿形式在地球早期的地核、地幔、地殼的分異過程中形成。某種意義上，可以說一切起源于巖漿。巖漿巖是最早出現(xiàn)的巖石，因此建議最先開設巖漿巖巖石學課程。

（2）沉積巖石學著重研究沉積物質的形成、運移、沉積和成巖作用等[4]。雖然沉積巖石學教學中會涉及物源區(qū)性質，但也僅在碎屑組分等部分有所涉及，尤其在巖屑砂巖實驗課中，巖屑類型多為巖漿巖，少量片巖和千枚巖，因此在巖漿巖巖石學授課之后開設沉積巖石學課程更為恰當，可以在巖漿巖巖石學課程末尾講授火山碎屑巖類，承上啟下，通過沉火山碎屑巖和火山碎屑沉積巖等引出沉積巖石學中的碎屑巖。

（3）變質巖石學著重研究變質巖的礦物組成、分布特征、巖石成因和原巖類型恢復等[4]。在變質巖原巖研究章節(jié)，需要大量用到巖漿巖和沉積巖石學的知識：如依據(jù)原巖形成作用，可大致分為巖漿凝結類型、火山碎屑類型、過渡型類型（如凝灰質砂巖）以及正常沉積類型；再如變質巖原巖研究的方法中巖相學標志，包括變余巖漿結構、變余沉積結構變余巖漿構造和變余沉積構造等組構標志。在變質巖原巖研究中的化學成分章節(jié)，需要按變質巖化學成分特點劃分為富鋁、長英質、碳酸鹽、鐵鎂質和超鐵鎂質五個系列，也會不可避免地用到巖漿巖和沉積巖的化學成分等內容，因此將變質巖石學置于巖石學課程最末開設可能較為合理。

圖1 三大巖類巖石相互演變關系圖解

3 巖石學的翻轉課堂式教學模式

在巖石學課程之前，學生已具備礦物學和結晶學等學科的基本知識[7]，為翻轉課堂式教學模式提供了重要的知識背景。教師引導學生通過自主學習，對于巖石學課程內容先有一定程度的理解和準備，課堂上對課程相關問題討論、辯論和答疑來完成翻轉課堂式教學，進而激發(fā)學生專業(yè)興趣[8]。巖石學教師需要精準地把握問題，難度適中的課程問題能促進學生深入思考及創(chuàng)新能力的提升[9]：巖漿巖中的輝長巖、閃長巖和花崗巖均含斜長石，如何區(qū)分不同類型巖石（基性巖至酸性巖）中的斜長石；沉積巖石學中，沉積物中的重礦物的組合特征對物源的指示意義；變質巖石學中，如何區(qū)分斑狀變晶結構的變質巖中的變斑晶與火山巖中斑晶等。

4 巖石學的課內實踐課

巖石學課程具有較強的實踐性，通過增加課內實踐課來激發(fā)學生專業(yè)興趣。其一，在巖石學課程期中，通過參觀中國地質博物館這類大型地質博物館讓學生觀察到門類齊全和特征典型的巖漿巖、沉積巖和變質巖手標本，學生在課下查閱相關資料，獲取巖石的礦物組成和成因等信息。典型現(xiàn)象可作為巖石學課程主題，由教師引導學生自主學習完成翻轉課堂式教學。其二，在巖石學課程期末，組織學生前往典型露頭進行野外地質實地考察，學生運用巖石學知識判別巖石的類型和討論巖石成因。需要重點關注室內巖石標本鑒定中難以觀察到的巖石產(chǎn)狀等宏觀特征。當學生發(fā)現(xiàn)感興趣的現(xiàn)象時，由教師提供巖石學資料，并引導學生積極探索并申請大學生創(chuàng)新訓練項目對其進入深入研究。該項目不僅鍛煉學生的自主學習和創(chuàng)新能力，采集的典型巖石樣品可以豐富巖石學實驗室樣品庫，對于完善野外地質實習路線的巖石學記錄有很大的幫助。

5 巖石學實驗中的定量取代定性

在巖石學實驗課的巖石薄片鑒定環(huán)節(jié)，學生通常會根據(jù)巖石的礦物組成、結構和構造等特征，結合粗略估計的礦物含量，進而命名巖石。學生對巖石中的礦物組成、結構和構造等特征描述大體一致，是偏光顯微鏡下基本功的體現(xiàn)，但學生對礦物含量的估計差別較大，嚴重影響巖石命名的準確性。巖漿巖中較為重要的分類圖解“QAP圖解”是依據(jù)石英、堿性長石和斜長石的相對含量，確定巖石的基本名稱。對于同一塊二長花崗巖樣品，學生根據(jù)目估含量得到的巖石名稱不盡相同。因此，很有必要在巖石學實驗課程上以定量取代定性，從而獲得巖石的準確名稱。本文僅介紹一種基于Photoshop的面積分析法，其操作簡單，并且有效地減小了誤差，提高了巖石薄片估算礦物含量的精度：選取典型視域，確定視域下所有礦物的名稱，采集顯微鏡下照片，照片導入Photoshop軟件，用彩色線條勾勒礦物輪廓，同種礦物標定為相同顏色，不同顏色區(qū)域的像素比即不同礦物的含量比，繼而獲得相對準確的礦物含量，有助于巖石的精準定名。

6 巖石學的課程思政構建

當代高等教育教學理念是以學生為中心，要求高校教師由灌輸知識轉換為促進學生主動構建知識框架，高校教師對學生的引導多基于自己的科學研究。在高校無教學，教師的職責如何體現(xiàn)？在高校無科研，又能教學生什么？科研支持教學，教學反哺科研。對學生的教育不是灌輸而是熏陶漸染，通過教師的研究成功的或者失敗的案例給予學生啟示，即最新的研究成果。在地質教育教學中落實立德樹人的根本任務，高校為誰培養(yǎng)人和培養(yǎng)什么樣的人是必須要回答的問題。實則高校就是為中華民族偉大復興而培養(yǎng)有報效祖國的滿腔熱情和敢擔時代大任的學子，突顯出課程思政的重要性和必要性，也是讓每一堂地質課深入人心的重要保證。本文在此以推進生態(tài)文明建設舉例說明，建設美麗中國就要踐行“綠水青山就是金山銀山”發(fā)展理念?！熬G水青山就是金山銀山”發(fā)展理念與地質類課程融合有一定的理論和現(xiàn)實意義?！熬G水青山”本質上是地質概念中地球的外部層圈和內部層圈，包括巖石圈、水圈和生物圈?！敖鹕姐y山”則是保護人類賴以生存的地殼，地殼如何形成、怎樣演化一直都是地球科學的熱點和前沿問題。讓當代大學生準確地詮釋“綠水青山就是金山銀山”理念的科學內涵和現(xiàn)實意義，有助于培養(yǎng)其愛護環(huán)境和保護自然的意識，立愛自然和愛環(huán)境的良好環(huán)境道德，并以身作則影響他人，帶動他人共同愛護環(huán)境、保護環(huán)境，喚起全社會對環(huán)境保護的關注。地質類專業(yè)大學生更需要在山水之間和課堂內外讀懂地質人的責任和義務，綠水青山是地球科學學科大學生親身實踐的天然實驗室?！熬G水青山就是金山銀山”發(fā)展理念下的課程建設有利于學生道德品質提升、邏輯思維能力提高和巖石學課程優(yōu)化。

7 結語

當代巖石學任課教師肩負了更多的責任，在注重課程邏輯的同時，激發(fā)學生學習的興趣、調動學習的主動性和調整教學方法是提高教學質量和優(yōu)化課程的關鍵。翻轉課堂式教學、課內實踐課和課程思政等均是當代巖石學任課教師的積極嘗試，目的是為地質類專業(yè)本科生打下堅實的巖石學基礎，并培養(yǎng)其創(chuàng)新思維、獨立思考能力和愛國情懷，使其成為可堪大用、能擔重任的新時代地質人，努力讓每一堂課深入人心。