昆士蘭大學(xué)《巖漿巖與變質(zhì)巖》地質(zhì)礦業(yè)課程教學(xué)特點與啟示

劉東娜，謝晉強(qiáng)，房曉紅，龍建輝

（太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院地球科學(xué)與工程系，山西 太原 030024）

地質(zhì)學(xué)及地質(zhì)學(xué)類專業(yè)基礎(chǔ)必修課，是專門研究地殼、地幔及其它星體的巖石、礦石成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、產(chǎn)狀、分類、命名、分布、成因、演化歷史及其與成礦作用的關(guān)系等方面的科學(xué)[1]。該課程下接結(jié)晶學(xué)、礦物學(xué)，上承礦床學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地史學(xué)、礦產(chǎn)勘查學(xué)等學(xué)科，同時滲入地球科學(xué)、資源勘查、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等眾多領(lǐng)域中。其目的在于使學(xué)生通過理論講授和實踐，掌握基本概念和原理，學(xué)習(xí)分析與研究的基本方法；培養(yǎng)獨立思考問題、分析問題以及動手解決問題的能力。

該課程具有闡述性和實踐性的特點，內(nèi)容體系復(fù)雜，涉及知識面廣，必須通過課前復(fù)習(xí)、課堂聽講輔以課后實踐的方法才能掌握。系列課程強(qiáng)調(diào)科學(xué)哲學(xué)和邏輯思維方法的形成，著意培養(yǎng)學(xué)生的想象力、觀察力、實踐能力、分析能力、推理能力、總結(jié)能力和寫作能力。簡而言之，它相當(dāng)于讀懂地球這部天書的摩斯密碼，通過認(rèn)識它可以了解地球及人類的生存環(huán)境。此外，認(rèn)識常見巖石、礦石類型，了解其特性對于礦業(yè)工程類本科生、研究生、學(xué)者及專業(yè)工作者也尤為重要。

地球科學(xué)專業(yè)是昆士蘭大學(xué)本科教育的尖端科學(xué)專業(yè)之一，非常受重視，加之昆士蘭大學(xué)為泰晤士報全球排名前60的高校，其課程體系相對科學(xué)完善。筆者現(xiàn)就職于太原理工大學(xué)地球科學(xué)與工程系，講授“巖石學(xué)A”課程，自畢業(yè)至今一直從事巖石學(xué)助教、巖石學(xué)B主講至巖石學(xué)A主講，對巖石學(xué)課程體系的認(rèn)識循序漸進(jìn)，熟悉課程內(nèi)容及課程體系；并且從本科至今經(jīng)歷了太原理工大學(xué)巖石學(xué)教學(xué)改革的一系列過程，非常了解其優(yōu)點和缺點所在。2017年以訪問學(xué)者身份在昆士蘭大學(xué)進(jìn)修學(xué)習(xí)，旁聽并跟蹤了巖漿巖與變質(zhì)巖課程的授課過程，認(rèn)為有些教學(xué)模式和教學(xué)方法非常值得借鑒。

基于以上認(rèn)識和經(jīng)歷，本文將介紹昆士蘭大學(xué)“巖漿巖與變質(zhì)巖”的教學(xué)模式、教學(xué)方法、課后實踐和野外實習(xí)等內(nèi)容，指出其課程體系的特點，旨在通過對比分析完善太原理工大學(xué)的巖石學(xué)教學(xué)改革，推動學(xué)科發(fā)展；也希望對國內(nèi)從事該課程教學(xué)同行予以啟示，促進(jìn)國內(nèi)地質(zhì)課程的改革與進(jìn)步。

1 地質(zhì)礦業(yè)課程教學(xué)特點

澳大利亞昆士蘭大學(xué)本科生把該課程的名稱為Igneous&Metamorphic Petrology，是本科二年級第二學(xué)期的必修課程。對于澳洲國內(nèi)學(xué)生，可以是全日制和非全日制兩種選擇，國際學(xué)生則必須為全日制。因為部分學(xué)生有工作經(jīng)歷，所以學(xué)生的整體平均年齡水平大于國內(nèi)。筆者通過課堂聽講，實踐練習(xí)跟蹤，認(rèn)為昆士蘭大學(xué)該課程具有以下特點。

1.1 課程內(nèi)容設(shè)置

（1）課程及課時安排。該課程設(shè)置與太原理工大學(xué)2000版教學(xué)大綱類似，將學(xué)科分成兩門課程，“沉積、地層及古環(huán)境Sedimentology,Stratigraphy and Palaeo-environments”列 為 一 門課，要在本科二年級第一學(xué)期先修，該課程安排在第二學(xué)期。教學(xué)大綱列出學(xué)習(xí)該課程要先修“行星地球”Planet Earth The Big Picture或“地球進(jìn)展和工程地質(zhì)材料”Earth Processes&Geological Materials for Engineers和礦物學(xué)Mineralogy這兩門課程，或者與這兩門內(nèi)容類似的課程均可。這樣安排課程的原因在于獲得自然科學(xué)專業(yè)的本科學(xué)位，要修滿64學(xué)分，有些課程是必修的，有些課程是選修的，其選修的含義是每個學(xué)生可以自由選擇課程來學(xué)習(xí)，而不是全班選修。

課程安排是13周（含野外實習(xí)），2個學(xué)分;每周兩節(jié)理論課，三節(jié)實踐課（一周因為節(jié)假日沒有安排實驗），同時單獨安排一天春溪公園野外巖石認(rèn)識實踐。為保證教學(xué)質(zhì)量，主講必配備1個助教；本科生班級容量較國內(nèi)小，偶有旁聽生，固定學(xué)生一般在16-20人之間，但仍配備助教，協(xié)助學(xué)生進(jìn)行疑難解答。此外，每個學(xué)期安排四次科學(xué)論文討論。

（2）課堂講授內(nèi)容及參考教材。與國內(nèi)的授課內(nèi)容自成體系不同，昆士蘭大學(xué)該課程內(nèi)容主要分幾個部分：起源與性質(zhì)，分異作用，結(jié)構(gòu)與侵位模式，地球化學(xué)，不同構(gòu)造環(huán)境下的巖漿作用；變質(zhì)作用機(jī)制與變質(zhì)作用類型，變質(zhì)巖結(jié)構(gòu)與成因，變質(zhì)巖相，變質(zhì)反應(yīng)平衡及溫度-壓力-時間P-T-t路徑等，這些內(nèi)容基本上都是按知識點講授，課程銜接與過渡不及國內(nèi)明顯。

因此在參考教材方面也進(jìn)行分類推薦，分別列出教科書、參考書和拓展讀物等書目，這些書目的內(nèi)容在講課和實踐過程中都會涉及，學(xué)生只有真正的讀過，才能很好的完成作業(yè)和考試。2017第二學(xué)期推薦的教科書是Winter(2014)“火成巖與變質(zhì)巖基本原理”[2]和Raith（2012）的“顯微鏡薄片鑒定手冊”[3]。參考書為 Nesse（2013）“光性礦物學(xué)[4]和 Klein（2008）“礦物學(xué)手冊”[5]。拓展讀物則為昆士蘭大學(xué)的圖書館資源。教師在課程教學(xué)中非常注重原理，所以圖的內(nèi)容占用了較多課時。

1.2 課程教學(xué)方法

教學(xué)方法上基本和國內(nèi)相差不多，理論與實踐相結(jié)合，每周兩節(jié)理論課三節(jié)實驗課（12個實驗），實踐課時多于理論課時，其中理論課以多媒體PPT為主，輔以板書；實踐課主要包括課堂實驗與野外實習(xí)，實驗緊跟理論內(nèi)容，每節(jié)實驗課前講授實驗內(nèi)容、注意事項和觀察重點，實驗課配對相應(yīng)的理論課，隨講課進(jìn)度推進(jìn)。課程結(jié)束后會單獨安排一天春溪公園野外巖石認(rèn)識實踐，野外實習(xí)報告將作為成績考核的一部分內(nèi)容。課程學(xué)習(xí)中間會安排兩次課堂測驗，一次為顯微鏡學(xué)課堂測驗，一次為巖漿巖與變質(zhì)巖課堂測驗，測驗成績也按比例入總成績中。

教學(xué)過程中比較特別的是四次科學(xué)論文討論課，學(xué)生組隊分工制作PPT，團(tuán)隊報告，每個學(xué)生針對論文不同方面內(nèi)容做現(xiàn)場陳述和自由問答。第一次便討論Keith（2017）的新作，“火山口下：巖漿的存儲與噴發(fā)機(jī)理”[6]。源于教育理念的差異性，昆大本科生的PPT制作水平已經(jīng)比較專業(yè)，表達(dá)能力也很強(qiáng)，非常自信而且勇于表現(xiàn)。

此外，為了讓學(xué)生更好的掌握專業(yè)知識，昆士蘭大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)學(xué)院配備了充足的學(xué)習(xí)資源，多個計算機(jī)中心開放使用，內(nèi)含SPSS,Matlab,GIS（ESRI ArcGIS products），PAST,Geochemist Workbench and MapInfo，ERDAS Imagine;ENVI/IDL;Trimble Def i niens等地理、地球化學(xué)和制圖軟件，同時提供論文、報告寫作和圖形編輯在線指導(dǎo)教程。實驗課也基本是每個學(xué)生均單獨配備一臺蔡司高級顯微鏡和電腦，用于巖石學(xué)顯微礦物組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造觀察，另配兩臺掃描電子顯微鏡及便攜式熒光儀器等用于簡單的地球化學(xué)分析。

在教學(xué)方法上，昆士蘭大學(xué)的教學(xué)模式與方法完全達(dá)到了理論與實踐、傳統(tǒng)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，師生完美互動的良好效果。

1.3 成績評定

昆士蘭大學(xué)本科課程體系的成績評定都采用多元化標(biāo)準(zhǔn)，不同課程略有差異。巖漿巖與變質(zhì)巖課程中的最終成績比重分布如下：課堂論文討論占10%；實驗報告和課后作業(yè)占15%，課堂測驗占5%（第一次顯微鏡占2%，第二次理論知識占3%），野外實習(xí)占10%，實驗考試占20%，期末考試40%?？荚嚂r間120分鐘，試卷題型包括多選題、名詞解釋、簡述題和論述題，題目范圍涉及課堂理論、實驗和野外實習(xí)，其中論述題部分特別標(biāo)明會考察野外露頭、手標(biāo)本或薄片素描。最終成績被分為7等級，1-3級為不及格，分?jǐn)?shù)分別為1-24,25-44,45-49;4-7級分別為及格、中等、良好和優(yōu)秀，分?jǐn)?shù)分別為50-64，65-74，75-84和＞85。

2 課程教學(xué)思考與啟發(fā)

通過對比分析，雖然從教學(xué)模式和教學(xué)方法上我校與昆士蘭大學(xué)存在若干差異，但其考慮整體教學(xué)資源背景的原因（昆士蘭大學(xué)全球排名前60），亦不能刻意求新。昆士蘭大學(xué)該課程教學(xué)方法的傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合、期末考核內(nèi)容的多樣化是非常值得借鑒的，如穿插的科學(xué)論文討論內(nèi)容，既學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)理論知識，又掌握了科學(xué)前沿；實驗過程中既掌握了最基本的光學(xué)顯微鏡用法，也了解了較為先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)手段；期末成績的考核方法既有利于學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，鍛煉學(xué)生不同方面的學(xué)習(xí)能力，也能幫助學(xué)生提前了解今后從事本專業(yè)要涉及的工作內(nèi)容。

在本校講授巖石學(xué)課程期間，筆者本人也多次感覺課程結(jié)束在即，卻如哽咽在喉，缺少一個環(huán)節(jié)來完善理論內(nèi)容，雖然課程安排上，繼大三上學(xué)期為期6周野外地質(zhì)填圖之后還要進(jìn)行1周的巖礦鑒定課程設(shè)計，但因不能實時總結(jié)，效果大打折扣，個人認(rèn)為增加一天的野外巖石認(rèn)識實踐非常必要，既可以作為實踐課，也可以復(fù)習(xí)總結(jié)?？傮w而言，昆士蘭大學(xué)巖漿巖與變質(zhì)巖課程設(shè)置在考查學(xué)生學(xué)習(xí)能力方面優(yōu)勢明顯，值得借鑒，國內(nèi)地質(zhì)類院?？梢越Y(jié)合自身實際情況進(jìn)行參考，多元化改革，推動我國礦業(yè)類工科院校地質(zhì)教育的發(fā)展。