通过地质填图实习培养宏观思维

实践教学是大学本科专业教育的重要内容，在求学与就业之间起着承上启下的作用。在实践过程中，学生可以通过具体的案例和操作，或进行模拟训练，或尝试学以致用等方法，总之在进入工作岗位之前得到一次难得的训练机会。除此之外，实践教学还可以培养学生的宏观思维，这在未来的工作发展过程中起着至关重要的作用，而这种思维的培养不仅限于专业方向上的发展，还对未来人生格局上的规划发展也具有一定的启示价值。这样对于学生而言，无论从事什么样的工作，都将受益终身。我们以地质专业野外填图实习为例，通过系统的教学方法及课程本身的特点，建立宏观思维的培养模式，为高校教学领域的相关研究提供参考。一、“地质填图实习”简介“地质填图实习”属于地质学专业本科野外教学实习的一门重要课程，即通过查明工作区范围内的地层、构造及矿产资源等各种地质信息，确定地质体分布，绘制出工作区的地质图。地质填图的相关成果可以为国土规划、资源勘查及工程建设等提供第一手的地质资料，因此地质填图是一项非常重要的基础性地质工作，同时也是地质学专业学生必备的一项专业技能。“地质填图实习”的野外工作阶段包括地质踏勘、实测地质剖面以及路线填图三部分，然后在此基础上编制地质图等各类地质图件并提交一份调查报告。在完成“地质填图实习”的整个过程中，不但需要学生对工作区进行深入的调查分析、总结归纳，还需要学生之间通力配合、共同完成。因此，“地质填图实习”不但可以培养学生的专业素质，也可以培养学生的综合素质。中山大学地球科学与工程学院每年在云南玉溪市澄江开展本科二年级的地质填图实习，通过填图实习使学生具备基本的为调查区绘制地质图的专业技能。经过多年的填图实习训练，我们发现填图实习还有更高层次的教学效果，即从最基础的知识点观察记录到形成对整个填图区宏观的地质现象的认知这样一个过程，为构建系统的宏观思维培养模式，提供了非常优良的教学素材，因此我们在基本的教学目的的基础上，尝试探索培养学生的宏观思维模式。二、宏观思维构建步骤（一）构建结点在野外踏勘阶段，我们对野外地质教学过程中准备的每一个观测点或案例都要进行深入的解析。要把每一个案例讲全讲透，无论是从内容上还是从方法上，都应该做深入的讲解，让学生能够透彻地理解，留下深刻的印象，并以此构建一个重要的知识结点。“地质填图实习”中，我们首先带领学生观察指定的地质露头，观察工作区典型的地层特征及断裂特征。例如我们在梁王山地区的饮马池村第一个观察点是震旦系上统灯影组的地层。灯影组地层以白云岩为主，中间有黑色燧石条带。这些现象中含有一系列的知识点，需要我们在与学生互动过程中进行全面深入的解析。第一个知识点就是辨别是什么岩性，以及如何辨别岩性。对于地质专业的学生而言，可通过麻婆脸、刀砍纹等特征来辨别白云岩。在现场实习过程中，学生可能会发现白云岩中夹杂着黑色条带，并询问黑色条带的岩性。我们会解释道，这是燧石条带，是晶型不可见的隐晶质石英、硅质岩石。接着，我们会引导学生思考这样的问题：为什么燧石条带没有晶型，而野外却经常能够看到显晶质的石英脉，甚至伟晶岩？这时，我们道出第二个知识点，即燧石条带是在低温条件下形成的，其经历的时间和温度都不足以完成结晶，而石英脉往往是在中温条件下结晶形成的；伟晶岩是在高温条件下，成岩温度在600℃～800℃，由岩浆冷凝结晶形成的产物。例如在大别山变质岩地区大量出露石英脉，在广东的花岗岩地区经常出露伟晶岩脉。通过我们教师的讲解，学生能够轻而易举地理解眼前的地质现象，进而推测燧石条带形成于地下浅部，而石英脉相对较深一些，伟晶岩往往会形成于更深的部位。通过这么一个小的知识结点的深入讲解，学生会把以前理论课学的内容都串起来，然后发现地质学本身其实并不是死记硬背或者靠经验说话，它有明显的规律与层层递进的逻辑推理，值得思考玩味。（二）举一反三经过对每一个结点的构建，学生对结点知识有了深刻的认识。在此基础上，可以引导学生举一反三，自动生成更多的知识结点。也就是说，我们在详细深入地讲解某一观测点或实践案例的同时，配套准备一些类似的观测点或案例，供学生思考。学生在思考过程中如果能够做到举一反三，那么其掌握的知识结点就一下子扩展到数个，大大地提高了学习效率。我们仍然以上面一个知识点为例来阐述举一反三的过程。在上述知识结点中，我们讨论了震旦系灯影组内的燧石条带成因。那么，在梁王山地区二叠系玄武岩中发现的大量玛瑙是怎么形成的呢？结合前一个知识点，根据玛瑙的主要成分也是隐晶质石英这一特点，学生能够轻而易举地推测出玛瑙成因与燧石类似，即由于火山喷发后没有足够的时间及温度条件完成石英结晶使然。同理，在下寒武统渔户村组夹有的含磷硅质岩的成因是什么呢？在前面知识点不断延伸的基础上，可以进一步推测出它们的形成可能与当时海底火山活动有关［1］。在教学过程中通过一连串的知识点的深入延伸，顺利完成举一反三的目的，让学生对整个实习区的同类问题有了系统的认识与联系，并建立了相关知识的架构体系。在此基础上，我们鼓励有兴趣的学生对此再做一些学术探讨，阅读相关文献，开展更加前沿的研究。（三）融会贯通在类似知识结点相互扩展的基础上，将不同类别或差异比较大的知识结点进行联通，使得学生在更高的知识层面上完成知识互通，提高了技术水平。地质学专业学习强调对地质空间演变的构建，因此在培养学生空间宏观思维上具有独特的优势。地质填图实习的总体思想就是“追层找断、格架再现”。通过对地层的识别、追踪及圈定，进一步发现地层错断、重复或缺失，最终以此为线条基础确认整个空间构造格架，仿佛在画一幅线条画。当学生用脚丈量实习区的山山水水，绘出方圆百里的地质图，会恍然大悟，意识到这实际是一个背斜。在经历了“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”的阶段，学生最终会明白没有宏观观察，就会“不识庐山真面目”。再举一例，在实习区内，有一条沿对角线方向横穿实习区的F3断层。它是区内最长断层，切穿了从震旦系到晚古生界不同的地层。可以观察到在断层有些地方有大量断层角砾岩，有些地方被石膏充填，据此很难判定断层的性质。这时，就需要通过宏观角度，大范围搜索判别该断层性质的证据。在实习区东北角公路边可发现一处该断层出露，寒武系底部沿断层逆冲到震旦系之上，形成一个半遮挡的帽子盖在震旦系之上，这时学生就很容易理解并判断出F3断层是一条逆断层。（四）触类旁通在融会贯通的基础之上，学生往往会局限于某一个小领域，不能自拔。这个时候，我们的任务就是教会学生将知识领域进一步扩展。以现有知识领域为基础，以现有技术为手段，将知识点作跨领域延伸，熟练掌握更大量的专业知识。当学生把地质图及构造纲要图绘制完成之后，可能就会进一步地提出问题，梁王山实习区的褶皱及大量的北东向断裂是怎么形成的？这时我们需要提醒学生，跳出实习区，放眼四周。可以发现在大地构造位置上，实习区东临小江深大断裂西支，西邻普渡河断裂带，总体构造轮廓受东西两侧深大断裂的夹持，地层受压扭应力的影响，形成一系列北东向褶皱及断裂［2-3］。进而我们可以探讨梁王山实习区四周围绕的几个明珠——滇池、抚仙湖及阳宗海等形成原因。大型走滑断裂造就了深水湖泊的形成，如抚仙湖是我国蓄水量最大的深水型淡水湖泊，最大水深为158.9米，占云南九大高原湖泊总蓄水量的72.8%［4-5］。最后，我们可以研究断层的活动性，如在2018年云南玉溪市通海县发生的5.0级地震，说明周边断裂带至今仍在活动。这些都与实习区所见到的断裂密切相关，遥相呼应。因此，当我们把学习内容放到更大的尺度上看的时候，通过不同事物、不同领域之间的联系与对比，我们会发现对学习内容理解得更加透彻。反之，当从所熟悉的专业角度，看待更大尺度的事物的时候，结合对手上资料的深入理解，使得我们对宏观事物也具有了独特的见解。（五）团结协作知识方法都掌握了，那么团结协作是必不可少的，因为每个人的知识、精力以及能力都是有限的，要想做成更大更难的事情，就必须有大家的团结协作。能认识到人的作用，对于构建宏观思维，可谓是又上了一个新台阶。我们在实践教学过程中，有许多案例需要学生组队完成，这与平时理论学习不同，团结意识、协调能力都会得到锻炼。例如实测地质剖面，就需要学生以组为单位进行，一般需要6人，分别担当前测手、后测手、疏导及联络员、记录员、分层员、标本采集及产状测量员［6］。各小组成员的角色和作用都是非常重要的，只有大家团结协作才能保证野外实测剖面的工作质量。还有在路线填图的时候，学生也是分组进行的，为保证工作质量及提高工作效率，学生也要按照野外工作的实际情况进行角色分配，包括产状测量、地层分层、标本采集以及照相描述等。除此之外，学生在野外也需要互相帮助、相互理解，才能保证安全并顺利完成野外工作。因此，“地质填图实习”是大学本科教育中非常强调团队精神的一门课程，它对培养学生的协作精神、提高对团队的认识都起到了特别重要的作用。随着现代社会知识爆炸性的增加，发明创造越来越高端复杂，团队攻关越发必不可少。因此，学会与他人协作，甚至能够领导团队高速运转，是学生在未来发展的必经之路。因此地质填图实习为初出茅庐的本科生提供了一次非常好的训练机会。（六）着眼未来当实践教学接近尾声的时候，学生都会觉得意犹未尽。而在这时，学生更需要思考一个问题，实习实践的目的是什么，未来该如何在专业上走出康庄大道？许多学生可能在就业前夕才思考这个问题，甚至有些人可能人到中年还没搞清楚这个问题。因此，我们在实践教学的过程中，就应该培养这种超前思维。以现有知识架构为基础，以行业发展方向为依托，结合人力和物力，构建未来发展蓝图。这也是宏观思维的一部分，不但在空间上、人力上，在时间上也要放大思维格局，构建更大更完整的宏观思维体系。而最后这一点恰恰是最容易被忽略的。地质填图的重要目的之一就是为矿产勘查、大型工程、高层建筑以及防灾减灾等提供第一手的地质资料，这在现代生活中发挥着重要的作用。对此，我们实习过程中参观了云南省地矿局地质大数据中心，了解到将地质资料等多种信息与大数据技术相结合之后，地质研究为国土、资源、农业、交通及环保等多领域业务提供了强有力的支撑作用。另外，在梁王山填图实习区附近的玉溪市红塔区小石桥乡，2020年前后发现了世界级锂矿［7］。在当今新能源发展的风口之上，这个世界级锂矿对我国新能源产业发展及云南经济发展都将发挥重要作用。放眼“有锂走遍天下、走遍天下找锂”的当今世界，未来发展的大格局对年轻人而言，机遇与挑战并存。因此，小小的地质填图实习不仅让学生看到了更大的世界，而且还培养了宏观思维。结语地质填图实习为宏观思维培养提供了良好的实践机会。地质填图过程就好比盲人摸象，通过不断的知识积累、团队协作，最终发现地质构造的本来面目