引发式教学对地质思维的培养

摘要：地质学是一门基于观察的、实践性很强的学科，研究的对象具有时代久远、涉及面广、过程复杂且通常无法实证的特点。其研究问题的思维除了具有一般科学思维的共性之外，更具有其一套特有的思路。传统的“灌输式”的教学方式，仅适用于学生被动地对一些基本概念和基本技能方法的学习和掌握，但通常不能让学生留下深刻印象，也不利于地质思维的形成和培养。而合理采样引发式的教学方法，不但能引起学生的强烈兴趣、留下深刻印象，更重要的是可达到培养学生地质思维的目的。本文在简要介绍地质思维基本特征的基础上，通过几个教学实例，阐述了引发式教学在学生地质思维培养方面的积极作用，旨在起到抛砖引玉的作用。

关键词：地质教学；引发式教学；地质思维

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）11-0281-03

地质学是研究地球的物质组成及其时空演化的一门基础科学。与其他自然科学相比，地质学研究的对象具有演化时间跨度大、区域范围分布广、地质过程十分复杂的特点。正因如此，也决定了进行地质工作具有一套其特有的思路方法。

一、地质学及地质思维的基本特征

首先，地质过程演化的时间跨度大，地质时代动辄以“万年”、“百万年”计时。相对而言，不仅每个人乃至整个人类的历史相对于地质历史也仅是一个瞬间，这就决定了对于很多地质现象，人们不可能实际观测到其具体的、动态的发生过程；其留下的仅是一个经过漫长演化，叠置了诸多地质作用的一个静态的最终结果。地质工作则只能根据从最终现象中提取到的点滴资料，并结合现今正在发生的地质作用，去类比、推测、判断已发生过的地质作用，并恢复出其具体的演化过程。这也决定了地质思维具有逆向、定性及所得结论的相对性（孙士超，1996）。因此，地质教学首先应使学生建立由结果推断过程、由现在推断过去的“将今论古”的思路（physical geology），此或称为地质思维的“时间观”（王根厚，2004）。其次，由于地球的宏大、物质形式多样，使得地质学家无法对其进行宏观的整体把握，工作过程中只能根据获得的一些局部、零碎的信息，通过分析、推理而得出结论。也就是说地质工作中要学会由局部零散信息综合判断整体的“见微知著”的思想，否则只能如瞎子摸象一般得出不正确或不全面的认识，此或称为地质思维的“空间观”。另外，由于地质过程还具有的长期变动、多次叠加的特点，这势必造成了地质现象的复杂性和地质推理、认识中的“模糊性”（费祺，阮天建，1992）。模糊性亦是地学思维中最为显著的一个特点。任何一种地质现象或过程的表述均不能完全用数学公式的演算或严密的逻辑推理来演算出来，而且实际中很多地质作用还都可以有多种不同的成因模式来解释。很多地质现象也都显示出局部无序、宏观有序，局部复杂、宏观简单的“分形”特征（王根厚，2004）。

二、引发式教学在地质教学中的应用

相对于国外从中小学生就开始学习独立查阅资料，并编写读书报告的教育模式而言，我国目前的中小学教育仍多以“应试教育”为主（万天丰，2006）。这就使学生已经形成了被动学习的惯性，以至于进入大学之后，仍习惯于被动式的学习。当然，此种教学模式对于地质学中的一些基本概念和一些基本技能的掌握倒不无裨益。但对于地质思维而言，需要学生掌握的是认识、发现及解决地质问题过程中一般的思路方法，其需要很强的主观能动性和特有的思维方式。这对于已形成“应试教育”惯性的学生来说，若没有有意识地加以引导，则很难真正掌握。目前，地质教学尤其是野外现场教学中，常见的模式仍多是老师讲解现象，指出观察内容，然后介绍可能的地质过程或形成机理，学生则匆忙记录。但对于从观察到的地质现象，通过怎样的推断、分析而得出结论这一思路过程很少关注。这种模式不但无法引导学生掌握分析现象、提出认识的思维方法，甚至于有时连地质现象都可能没有真正看明白。相对应的，“启发式教学”则是培养学生主动思考问题的一个行之有效的方法。所谓“启发式教学”是指教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律，从学生的实际出发，采用多种方式，以启发学生的思维为核心，调动学生的学习主动性和积极性，促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。从这个定义中也可以看出，其是以启发学生的思维为核心的，若能正确地运用于地质教学中，自然也就可以启发学生掌握地质思维。本文以下即尝试通过几个相关的教学实例，对“启发式教学”在地质思维训练中的作用予以阐述。

1.“将今论古”及演化、类比思维的培养。对于地质学中“将今论古”这一基本思想的培养，除了课堂上讲解基本的概念以外，这一思维的建立和应用最好则是在具体的实习过程中。例如，在中国地质大学周口店实习中，对于太平山南坡和北坡出露的地层，在带领学生仔细观察其岩性变化并总结规律的基础上，教师不妨多引导学生进一步思考各段地层所形成环境。结合该区出露的炭质板岩、粉砂质泥岩、石英砂岩、豆腐块砾岩、三好砾岩等岩性，带领学生思考这些对应的岩性一般会发现于现代的什么环境中，使学生自发、自主地应用“将今论古”及类比的思维，推断出形成此处地层的滨浅海、三角洲及辫状河等古环境。当然，在此基础上，还可引领学生进一步思考这些沉积相带现今在平面和空间上是如何展布的，让学生通过类比，联想出地质历史时期当地的海陆分布及河流走向，以及沉积之后的几亿年中又经历了怎样的地质过程才使之呈现出当前的面貌。可想而知，如果经过这样的一个思维锻炼过程，学生所收获的就不再是一系列静态的、刻板的岩性描述的记录。经过对其形成过程与形成条件的思考，不但避免了学生对所做描述的死记硬背，可使学生的学习过程更具关联性，留下更为深刻且不易遗忘的印象。当然，最重要的还是在地质思维方面所得到的锻炼。其次，通过以上的分析及思考过程，还应让学生认识到，很多书本上学到的地质过程或确实已经发生了的地质历史，其原貌不可能再次重现或很多过程人类不可能具体观测到。地质学家只能依据现存的、静态的地质现象，去推测已经消失了的地质历史（雷援朝，1990）。

2.空间思维与立体思维的培养。其实，前述太平山南坡、北坡综合分析推断沉积相对空间配置的例子中，已包含了空间思维的锻炼。其目的就在于教会学生对于一些地质现象，不要将其孤立的予以分析，而是要将其与附近乃至周边的一系列现象尽量地多联系起来一起考虑，将它们结合起来综合分析，反而更容易得出正确认识。空间思维另一个很重要的作用，还在于通过整体与局部的统一，达到“见微知著”的作用。有时由于某些区域性大尺度的地质现象无法进行整体观察（如某系区域性构造活动的展布及方向），则需要通过多个局部的现象观察分析来推断出整体的特征。如周口店车厂路线中，通过带领学生对一系列δ碎斑、书斜式构造及平移断层的观察、测量，引导学生对所得测量结果进行总结，发现其方向分布的规律性，最后推断出该区域古应力场的方向。空间思维当然还包括立体思维，鉴于课堂教学及教科书学习过程中，图示多以二维平面、剖面图为主，因此初到野外时学生也通常会缺乏立体思维。例如周口店车厂路线对脆性走滑断层的观测，岩体中深色的包体被断层错开，即使野外露头展示给学生的也是平面特征。但若进一步仔细观测还会发现，断层两侧包体的宽度并不一致，也就是说通过复位不能使断层两侧的包体很好的拼合到一起。此时，就可进一步引导学生思考产生这一现象的原因，发挥其空间想象力，让学生认识到走滑断层并不一定都是在一个平面上左右运动，而是在左右运动的同时也包含着上下错动的分量。其次，再叠加上包体本身不规则的形状，在被错断后经过剥蚀，使包体的不同深度呈现在同一个平面上，这样就形成了最终断层两侧包体宽度不一致的现象。

3.模糊思维的培养。地质思维中的模糊性除了包含地质事件的多解性和地质记录的不完备性以外，还包括地质过程自身所具有的复杂性，即地质过程多是非线性的过程，很多现象或过程具有局部无序、宏观有序，局部复杂、宏观简单的分形特征（王根厚，2004）。如周口店教学实习时，黄院路线下中寒武统地层的观察过程中，徐庄组和张夏组地层的岩性均为千枚状板岩、粉砂质板岩夹中厚层的鲕状灰岩、结晶灰岩、泥质灰岩构成。单就这些岩性在局部的复杂变化进行观察的话，因其没有很明显的线性变化规律（水体单向变深或变浅），势必会让学生产生混乱、摸不着头脑的认识。所谓“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，此处即可作为锻炼学生模糊思维或分形思维的一个合适素材。在自下而上进行岩性观察的过程中，教师可吩咐学生同时对反复出现的灰岩厚度、鲕粒的大小以及灰岩出现的频率进行测量和统计，最后带领学生对所观测到的结果进行总结。引导学生得出自下而上灰岩层逐渐增多、灰岩厚度逐渐增厚、鲕粒逐渐增大的认识。最后再告诉学生这整体上是一个海平面不断下降、水体逐渐变浅、水动力逐渐增强的过程。同时，还要让学生认识到无论整体上海平面上升还是下降，都不会是一个平稳的线性过程，而是在总体趋势一定的情况下存在着次一级的反复波动。通过这样的引导学习，在让学生认识到地质过程复杂性的同时，重要的是锻炼其从不同角度分析问题的思路。

总之，鉴于地质学特有的学科特点和研究思路，教师在地质教学的过程中，除了基本概念、技能方法的传授之外，更加不能忽视学生对分析地质问题思路方法的锻炼和学习。唯有这样才能让学生更为深入地理解地质规律，在一系列错综复杂的地质现象面前抓住本质，同时培养出对地质科学进行积极探索的兴趣。

参考文献：

[1]王根厚.周口店野外地质教学中地质思维的培养[J].中国地质教育，2004，（4）：49-51.

[2]费祺，阮天建.地学思维札记[J].地球科学——中国地质大学学报，1992，（17）（增刊）：47-50.

[3]孙士超.地质思维的基本特征与方法[J].中南冶金地质，1996，（2）：112-119.

[4]万天丰.关于“地球科学概论”的教学指导思想[J].中国地质教育，2006，（2）：47-52.

[5]孙士超.地质思维的基本特征与方法[J].中南冶金地质，1996，（2）：112-119.

[6]雷援朝.关于地质理论中的思维因素[J].西北大学学报，1990，20（1）：99-104.

基金项目：中央高校基金项目（CUGL120253），中国地质大学（武汉）优秀青年教师资助项目（CUGQNL0826）资助

作者简介：刘占红（1977-），男，河北新乐市人，讲师，博士，从事能源地质及古海洋教学与研究工作。

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