基于OBE理念的沉積學(xué)野外實踐教學(xué)探索

趙俊峰，屈紅軍，李 瑋

（西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系大陸動力學(xué)國家重點實驗室，陜西 西安 710069）

沉積學(xué)（或廣義的沉積巖石學(xué)）是研究沉積巖或沉積物的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類（巖類學(xué)）和形成作用（巖理學(xué)），以及沉積環(huán)境分布規(guī)律（巖相學(xué)）的科學(xué)，是地質(zhì)學(xué)科的重要組成部分。沉積學(xué)研究對于了解地球演化歷史，認(rèn)識地球環(huán)境狀況，開發(fā)其中礦產(chǎn)資源等具有重要意義。沉積學(xué)是一門實踐性很強的地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科。其中有關(guān)巖石學(xué)方面的實踐教學(xué)主要通過室內(nèi)薄片觀察、手標(biāo)本鑒定及相關(guān)實驗來實現(xiàn)。關(guān)于巖相學(xué)的實踐教學(xué)，則主要通過野外剖面觀察完成。

工程專業(yè)國際認(rèn)證已成為我國高等教育質(zhì)量保障體系的重要組成部分。工程教育專業(yè)的核心是以成果（或產(chǎn)出）為導(dǎo)向的本科生培養(yǎng)理念（Outcome-based Education,OBE）。OBE作為一種先進(jìn)的教育理念，貫穿于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的始終，引領(lǐng)工程教育改革。這里所說的成果是學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)結(jié)果，是學(xué)生通過某一階段學(xué)習(xí)后所能達(dá)到的最大能力。OBE強調(diào)如下4個問題：我們想讓學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么；為什么要讓學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果；如何有效地幫助學(xué)生取得這些學(xué)習(xí)成果；如何知道學(xué)生已經(jīng)取得了這些學(xué)習(xí)成果。

我校資源勘查與工程專業(yè)于2018年通過工程教育專業(yè)認(rèn)證。近年來，筆者承擔(dān)地質(zhì)學(xué)專業(yè)“鄂爾多斯盆地-秦嶺造山帶野外地質(zhì)”（沉積學(xué)部分）、資源勘查工程專業(yè)“沉積環(huán)境與沉積相”、資源勘查工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)（沉積學(xué)部分）的教學(xué)任務(wù)。沉積學(xué)野外實踐教學(xué)內(nèi)容在上述三門課程中均占據(jù)重要地位，但各門課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容，既有相通之處，也各有側(cè)重。在教學(xué)過程中，結(jié)合筆者對OBE理念的理解，探索進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革，取得較好的成效。

一、圍繞各專業(yè)培養(yǎng)方向，設(shè)定野外教學(xué)目標(biāo)

要從各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和就業(yè)去向出發(fā)，立足學(xué)生的現(xiàn)有知識結(jié)構(gòu)，合理制定教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)，既要保持基礎(chǔ)理論與基本方法的共性，也要突出各課程的特點和相互的差異性。對于不同的專業(yè)，其教學(xué)目標(biāo)與側(cè)重點應(yīng)有所區(qū)別。

我校地質(zhì)學(xué)專業(yè)主要服務(wù)于基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)研究，并向能源礦產(chǎn)等應(yīng)用地質(zhì)方向輻射?！岸鯛柖嗨古璧?秦嶺造山帶野外地質(zhì)”是面向地質(zhì)學(xué)專業(yè)開設(shè)的國家精品課程，是多學(xué)科交叉與融會貫通的區(qū)域地質(zhì)綜合實踐教學(xué)。該實習(xí)跨越華北-秦嶺兩大構(gòu)造單元。該實習(xí)的目標(biāo)定位是，通過跨區(qū)域和不同大地構(gòu)造單元的路線地質(zhì)觀察，學(xué)會綜合運用各門主干專業(yè)知識，分析造山帶和沉積盆地的形成演化及其相互關(guān)系。因此在沉積學(xué)的野外教學(xué)過程中，不能只局限于對巖性、巖相及沉積體系的了解，還應(yīng)強調(diào)對沉積盆地分析、盆地與相鄰山脈源-匯響應(yīng)關(guān)系的理解。通過野外沉積學(xué)的實習(xí)，要讓學(xué)生明白如何通過系統(tǒng)的露頭觀察，解析鄂爾多斯（中生代）內(nèi)陸坳陷湖盆的沉積充填過程，并理解盆地沉積演化與周鄰山系的耦合-響應(yīng)關(guān)系。

我校資源勘查工程專業(yè)主要面向油氣行業(yè)，并向煤炭、固體礦產(chǎn)、地?zé)岬认嚓P(guān)行業(yè)輻射。沉積學(xué)知識對于該專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)要求支撐度高，就業(yè)應(yīng)用面較廣?！俺练e環(huán)境與沉積相”是該專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過野外實踐教學(xué)，旨在讓學(xué)生：學(xué)會根據(jù)不同的巖性特征、沉積組合、沉積構(gòu)造等，識別、劃分沉積相及亞相，恢復(fù)相序演變關(guān)系；熟悉沉積環(huán)境、沉積相分布與油氣資源聚集保存的內(nèi)在聯(lián)系；了解油氣儲層沉積地質(zhì)特征，熟悉主要的砂體構(gòu)型類型，隔夾層的分布與識別，奠定開發(fā)地質(zhì)的專業(yè)知識基礎(chǔ)。

生產(chǎn)實習(xí)是資源勘查工程專業(yè)三年級期末的綜合性實習(xí)。生產(chǎn)實習(xí)的內(nèi)容安排以采油廠實踐實訓(xùn)為主，野外地質(zhì)實習(xí)為輔。該實習(xí)野外教學(xué)主要針對鄂爾多斯盆地油氣田主力勘探開發(fā)層系，其目的是熟悉該盆地石油和天然氣的主要烴源巖、儲集層，明確其形成環(huán)境、儲集和保存特征，為在采油廠開展生產(chǎn)實習(xí)提供感性認(rèn)識和專業(yè)知識鋪墊。

二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出知識的系統(tǒng)性

在明確三門課程野外教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，便可有的放矢地進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的組織和優(yōu)化，使之更好地服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)，體現(xiàn)“以成果為導(dǎo)向”的工程教育培養(yǎng)理念。在觀察路線和觀察點的設(shè)置上，加強整體設(shè)計，突出每個觀察點的獨特性和代表性。結(jié)合兩個專業(yè)三門課程的教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行取舍優(yōu)化。選區(qū)典型路線，代表性露頭，由點及線，由線及面，盡可能達(dá)到即小見大、見微知著的學(xué)習(xí)效果。

地質(zhì)學(xué)專業(yè)的“鄂爾多斯盆地-秦嶺造山帶野外地質(zhì)”教學(xué)，選區(qū)了銅川金鎖關(guān)、宜川仕望河、延安西杏子河、富平趙老峪作為考察路線，時長6天，這幾條路線涵蓋了鄂爾多斯盆地古生界、中生界的主要地層序列，既有海相沉積也有陸相沉積。資源勘查工程專業(yè)的“沉積環(huán)境與沉積相”課程實習(xí)，選擇銅川金鎖關(guān)、宜川仕望河、延安西杏子河作為考察路線，時長3天，以中生界陸相組的河流、三角洲、湖泊等沉積相類型為主。資源勘查工程專業(yè)的生產(chǎn)實習(xí)，選擇延河剖面和富平趙老峪剖面作為考察路線，時長3天，主要圍繞該盆地石油、天然氣勘探開發(fā)層系三疊系和奧陶系沉積。不同的剖面和觀察點盡可能做到現(xiàn)象互補、知識點較為完備，且具有較好的系統(tǒng)性。

三、重塑教學(xué)流程，創(chuàng)新野外教學(xué)方法

OBE理念特別強調(diào)學(xué)生學(xué)到了什么，而不是教師教了什么。因此，要針對野外沉積學(xué)教學(xué)實習(xí)場所、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生所修專業(yè)等實際情況，制定合理的教學(xué)流程，創(chuàng)新教學(xué)方式方法。

（一）強化“三段式”教學(xué)過程，著力培養(yǎng)沉積學(xué)研究的思維方式

野外典型剖面具有豐富的沉積學(xué)現(xiàn)象，對于初學(xué)者來說，如果不加以科學(xué)的引導(dǎo)，很可能迷惑于紛繁的表象而感到茫然，難以把握重點。因此，我們倡導(dǎo)采用“觀察（Observation）、描述（Description）、解釋（Interpretation）”三段式的教學(xué)方式，指導(dǎo)教師首先結(jié)合觀察點現(xiàn)象，進(jìn)行引導(dǎo)性介紹；然后給學(xué)生留出時間，進(jìn)行描述記錄、繪制素描圖，獲取露頭客觀信息；最后共同討論，對觀察現(xiàn)象進(jìn)行合理的沉積學(xué)解釋，教師進(jìn)行小結(jié)。先客觀，后主觀，由表及里，循序漸進(jìn)，尊重認(rèn)識事物的普遍規(guī)律。

具體而言，在野外沉積學(xué)的教學(xué)活動中，“觀察”和“描述”主要包括兩個方面：（1）巖性特征，包括巖石的顏色、物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、巖石類型及其組合、巖層的產(chǎn)狀、砂體形態(tài)和分布等；（2）古生物特征，包括古生物的種屬和古生態(tài)特征等。這些特征是相應(yīng)沉積環(huán)境的物質(zhì)記錄，構(gòu)成最主要的沉積相標(biāo)志。無論哪一種沉積類型，均要強調(diào)沉積環(huán)境與沉積產(chǎn)物的過程-響應(yīng)關(guān)系?！敖忉尅敝貜某练e相與沉積環(huán)境、相序組合與演變、砂體成因類型等方面進(jìn)行歸納總結(jié)。結(jié)合觀察到的沉積相標(biāo)志，引導(dǎo)學(xué)生分析這些相標(biāo)志對水動力條件、古氣候環(huán)境的指示意義。“觀察”和“描述”具有客觀性，而“解釋”具有主觀性。鑒于沉積地質(zhì)對象的特殊性，在不違背沉積學(xué)基本原理的前提下，允許存在多種解釋或理解，當(dāng)然證據(jù)最為充分的解釋更具合理性。要創(chuàng)造機會和氛圍，鼓勵學(xué)生積極思考，勇于提問交流，培養(yǎng)質(zhì)疑精神和地質(zhì)思維方式。

（二）注重基本技能的訓(xùn)練

野外沉積學(xué)實習(xí)每條考察路線跨越數(shù)十千米，中途一般設(shè)置10余個觀察點，在每個觀察點停留的時間是有限的。因此，要求學(xué)生要做到眼、腦、腿、手、口“五勤”。要做好每個觀察點的描述和記錄；對典型剖面建立地層柱狀剖面或素描沉積現(xiàn)象，并拍攝野外照片、采集典型樣品。選定關(guān)鍵典型地區(qū)和地質(zhì)現(xiàn)象點作為講授和討論的重點內(nèi)容。野外實習(xí)結(jié)束后，要編寫實習(xí)報告。將野外實習(xí)觀察現(xiàn)象與課堂理論學(xué)習(xí)、文獻(xiàn)查閱等有機結(jié)合起來，進(jìn)行歸納總結(jié)，形成較系統(tǒng)的認(rèn)識，并要求突出自身的理解。要通過野外實習(xí)，使學(xué)生掌握沉積相分析的基本思路和方法，能夠辨識主要的沉積相標(biāo)志，能夠結(jié)合沉積學(xué)原理，進(jìn)行典型沉積相的分析判斷，并且能夠獨立繪制沉積柱狀圖和剖面素描圖。

（三）比較沉積學(xué)的靈活應(yīng)用

英國地質(zhì)學(xué)家萊伊爾等學(xué)者曾說過，現(xiàn)在是認(rèn)識過去的鑰匙（簡稱為“將今論古”）。這句話對沉積學(xué)尤為貼切適用。大多數(shù)地質(zhì)時期發(fā)生的沉積作用，在現(xiàn)今地球表面均有正在發(fā)生的可類比的對象或現(xiàn)象，故將今論古是沉積學(xué)的一大優(yōu)勢。沉積學(xué)的野外教學(xué)觀察對象主要為億萬年前地質(zhì)歷史時期形成的巖石記錄，要破解其形成環(huán)境，一方面是提取巖石記錄中的沉積相標(biāo)志；另一方面，則是充分利用現(xiàn)代沉積開展類比分析，有助于理解地質(zhì)時期發(fā)生的同類型沉積作用。例如，對現(xiàn)代洛河、延河曲流河段的河道、河漫灘等沉積單元及形態(tài)分析，有助于理解實習(xí)中遇到的延安組和延長組巖石記錄中的河流沉積序列和側(cè)向侵蝕、側(cè)向加積等河流沉積現(xiàn)象（見圖1）。對宜川黃河壺口瀑布的考察，則有利于理解大型河流下切侵蝕、流速變化與沉積物搬運-沉積的轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系。渭北地區(qū)和秦嶺北麓的第四系山麓堆積物，對于理解地質(zhì)歷史時期沖積扇的形成條件、沉積產(chǎn)物特征等，具有直接的指示意義。

圖1 沉積學(xué)教學(xué)實例：曲流河的比較

（四）適度擴展，將沉積學(xué)研究進(jìn)展融入野外教學(xué)過程

對于本科生來說，最主要的是理解和掌握沉積學(xué)的基礎(chǔ)知識、基本原理和基本技能，培養(yǎng)基本的沉積相分析能力。但考慮到學(xué)生后續(xù)研究深造和參加工作的需要，應(yīng)該對野外教學(xué)進(jìn)行適當(dāng)拓展，將國際前沿的相關(guān)理論、學(xué)術(shù)熱點、新的概念、術(shù)語等，適度進(jìn)行介紹。比如，針對地質(zhì)學(xué)專業(yè)的實習(xí)，應(yīng)該簡要介紹“源-匯系統(tǒng)”的概念；在對不同陸相沉積類型進(jìn)行考察時，可簡要介紹沉積學(xué)界對淺水三角洲、深水重力流沉積的研究進(jìn)展、存在的主要爭議，以及不同沉積環(huán)境下形成的砂體在油氣勘探開發(fā)中的實際意義。

結(jié)語

沉積學(xué)是一門實踐性很強的地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科，對于了解地球演化歷史，認(rèn)識地球環(huán)境狀況，開發(fā)其中礦產(chǎn)資源等具有重要意義。野外實踐教學(xué)是沉積學(xué)教學(xué)必不可少的組成部分。以成果（或產(chǎn)出）為導(dǎo)向的本科生培養(yǎng)理念是工程教育的核心。在筆者近年來承擔(dān)的三門沉積學(xué)有關(guān)的野外實踐教學(xué)課程中，探索了基于OBE理念的沉積學(xué)野外實踐教學(xué)改革。首先要圍繞各專業(yè)培養(yǎng)方向，設(shè)定差異化的野外教學(xué)目標(biāo)；有的放矢地進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的組織和優(yōu)化，使之更好地服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)，體現(xiàn)“以成果為導(dǎo)向”的工程教育培養(yǎng)理念。在教學(xué)過程中強化“三段式”教學(xué)方法，注重地質(zhì)思維方式和基本技能的訓(xùn)練，靈活應(yīng)用比較沉積學(xué)，適度將沉積學(xué)研究進(jìn)展融入野外教學(xué)。以上教學(xué)改革探索取得了良好的教學(xué)效果。