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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇地質學的研究意義,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】工程地質學;工程實踐;教學改革
【Abstract】Practical teaching will be reinforced in higher school.And cultivating practical talents will be the key direction.“Engineering geology”is just the course which needs reinforcing the practical teaching.According to the engineering case,this paper has analysed the importance of practical teaching of“Engineering geology”in the modern engineering construction field.And the thinking of practical teaching has been summarized.
【Key words】Engineering geology;Engineering practice;Educational reform
根據我國2010-2020年中長期教育改革和發展規劃綱要,全國高等學校結合專業和人才培養要求,加強實踐教學環節,向應用型人才的培養方向轉變。應用型本科人才培養的目標突出表現為培養具備繼續學習能力的高素質應用型、技術技能型、復合型人才。而《工程地質學》正是在這一背景下的需要加強實踐型教學的課程。在工程建設領域,無論是建筑工程、道路工程,還是水利水運工程和礦業工程,大量成功或失敗工程案例都表明只有充分重視建(構)筑物所處的地質環境,協調人、工程與環境的關系,才可能得到自然的尊重,創造人類歷史的文明。正是認識到這一點,各大院校中相關專業開設有《工程地質學》這門課程,也足以顯示了該課程的專業基礎性和重要性。
1 工程地質學在應用型本科教學中的定位
《工程地質學》是研究和解決與工程建設相關的地質問題,為工程建設服務的一門學科,是工程地質專業的一門重要專業課,也是巖土工程、礦業工程等其他非地質專業的專業基礎課[3],與工程建設活動緊密的結合在一起。各種大型工程活動都在一定的地質環境中才能進行,研究工程建設與地質環境之間的相互制約、相互影響就是工程地質學的主要內容。因此,《工程地質學》運用地質學理論和方法研究地質環境,查明地質災害的規律和防治對策,以確保工程建設安全、經濟和正常運行。工程地質學的主要內容包括多個方面,如巖土體的屬性、地殼的動力地質作用、工程穩定性等等。工程地質學的研究方法也是多種多樣的,有地質學方法、室內實驗和現場測試方法、計算和模擬方法等等。按照以“建設工程中的工程地質問題”為目標,課程所構建的框架和內容如圖1。
2 工程建設中的地質問題
《工程地質學》這門課程實踐性較強[4-5],涉及到的工程地質問題非常廣泛,如與生產建設緊密相關的建筑工程、采礦工程、水利水電工程、交通運輸工程等都與工程地質問題緊密聯系(圖2)。
發生的地質問題主要有區域穩定問題,如活斷層、地震、水庫誘發地震、砂土液化和地面沉降等等。搞清楚這些地質問題發育的規律性,對于工程建設選址具有重要意義。另外還有巖土體穩定性問題,如斜坡穩定、洞室穩定、地基巖土體穩定的成因、發展史和力學機制的分析等,這些用于具體場地穩定性評價具有重要意義。工程地質問題還包括與地下滲流有關的巖溶滲漏分析和滲透變形分析;與侵蝕堆積有關的河流侵蝕堆積和海湖邊岸磨蝕堆積等等問題。工程建設過程中工程地質問題時刻都在發生,影響和改變著我們的生活。下面以實例說明工程地質問題在生活中的體現。
甘肅舟曲縣于2010年8月突發特大泥石流災害,人員損失慘重。據地質專家分析此次災害的發生與該區的地理環境以及該區的氣候特點相關。該區地勢西北高、東南低,垂直高差大,氣候垂直變化顯著,而且災害發生前突降暴雨,正是這些地質條件的變化促發泥石流的發生。因此工程地質問題中斜坡穩定性問題的專項研究對于減少或預防地質災害具有指導意義。
日本于2011年3月發生9級地震,地震引發了大規模海嘯,造成重大人員傷亡。據美國地質勘探局分析,此次地震由太平洋板塊和北美板塊的運動所致。太平洋板塊每年相對于北美板塊向西運動數厘米,太平洋板塊在日本海溝俯沖入日本下方,并向西侵入歐亞板塊,此次大地震正是運動過程中積累的能量突然釋放導致的結果。因此工程地質問題中區域穩定性的活斷層問題的研究對于近些年頻發的地震問題具有一定的工程意義。
另外北京地區2012年7月份遭受雨之后,多處路面出現規模較大的天坑,嚴重影響到市民的出行,天坑的出現同樣屬于工程地質災害問題是本課程研究的內容之一。所以工程地質問題存在于人類建設的方方面面,當今學好《工程地質學》這門課程是解決此類問題的首要前提。
3 工程地質的教學實踐思路
3.1 工程地質教學中所存在的問題
1)重理論輕實踐方面。
2)按傳統教學和思路進行,過于強調單一的地質學,未能與工程地質相結合,(換句話就是現在的教學仍按地質學專業的要求去教學,未與工程結合,這會導致課時不夠,同時學生學的無趣)。
3)于課程的重視不夠,認為工程地質與專業關聯不大。
3.2 工程地質教學實踐思路
1)輕地質重工程地質,突出與工程的相關性。
2)實踐教學的實施。
針對周邊環境遭受破壞的影響,目前大多學校找到典型的地質剖面較難。除了常規的地質體和地質現象實習,還應結合當地建設的特點,有針對性地進行地質實習,如與建設單位相聯系,在揭開地表的時候看一些相關的地質現象;另一方面,與勘察單位相聯系,正確認識地質體和巖土體。
3.3 教、學相長
要成為合格的工程地質工作者,一方面要具備較強的專業知識,同時還要有創新的思想和靈活的頭腦[6],特別是在工程建設過程中,處理隨機出現的各種地質問題,不僅需要有工程地質知識的靈活運用,還要有多學科理論的融合與提升的能力,因此,在《工程地質學》這門課程的教學過程中要重點培養學生做好這樣幾點:首先,做到基礎地質知識要扎實;第二,是積累豐富的工程實踐經驗;第三,分析工程地質問題要思路周密,遇事沉穩且果斷。因此要培養出優秀的工程地質人員應該從教與學兩個方面入手:
1)教
(1)課堂
《工程地質學》是一門實踐性很強的學科,所以不能脫離實際案例而單純講授抽象的理論知識。如講授巖石的分類、結構和構造特征時,要結合實際現場講解當其作為建筑材料、地基、邊坡與洞室圍巖時對工程性質的不同要求等。在講授滑坡、崩塌、泥石流等現象對工程的影響時,更要結合實際案例進行具體的分析,讓授課不再是抽象而空洞的理論。
(2)實驗環節
學院為方便學生認識和鑒定常見造巖礦物及三大類巖石,投資購買全套的礦物和巖石標本,并全面開放實驗室。讓學生有較多機會接觸、認識、鑒定標本,學生之間相互交流討論實驗體會,對常見造巖礦物及巖石的主要特征熟記于心。
(3)實踐環節
工程地質實習地點選擇地層出露比較完全,地質現象比較豐富、與課堂內容結合緊密的基礎工程建設工地。通過實習使學生更加深入的理解課堂上講授的抽象理論,并學會結合實際分析工程建設與地質條件的關系,熟悉工程建設中常見的地質條件并給以正確的評價和合理的處理方法。
2)學
學生既是教學的載體,更是學習的主人,只有調動起學生學習的主動性,才會培養出優秀的工程地質工作者。
(1)培養一名優秀工程地質工作者是一個長期的過程,所以在學習過程中要有耐心和信心。每一個人的成功都是從點點滴滴累積的。
(2)大腦中知識的增長是累進的過程,工程地質學是一門綜合學科,因此與地質學科相關聯的以及與工程建設相關的學科都應該打好基礎,作為工程地質學課程的鋪墊。
(3)不能忽略實踐教學環節,讓學生們在實踐中加深對理論知識的理解。要意識到地質工作的復雜性和靈活多變性。
3)考核
本課程強調理論與實踐的結合,教師結合實際的工程地質問題,強調互動性和問題實質的理解。每位同學的成績由三部分綜合構成,即:
(1)期末考試卷面成績(50%);
(2)課堂討論及考勤(20%);
(3)案例分析作業成績(30%)。
成績分為五個等級:優秀(90分以上)、良好(80-89分)、中等(70-79分)、及格(60-69分)、不及格(60分以下)。
4 結語
《工程地質學》是非地質專業的專業基礎課程,本課程學時不多,但課程內容涵蓋廣、教學內容比較抽象,所以教學過程是一個不斷完成挑戰的過程。在教學過程中, 教師首先要培養學生具備工程地質的思維和創新的能力, 使學生學會工程地質思維方法, 讓學生們的創新能力得到充分的發展。同時也要保證足夠的工程地質實踐課時,參觀現場并搜集相關的工程地質案例,從而培養出具有綜合素質的高級工程技術人才。
【參考文獻】
[1]劉海燕,呂大煒,王東東,劉瑩,王平麗,田紅.多門課程融合的教學方法研究――以《煤地質學》課程為例[J].教育教學論壇,2016(4)16:171-173.
[2]呂大煒,王東東,李增學,等.“多學科一體化”地質教學模式及其應用――以“巖相古地理”教學為例[J].高等理科教育,2014(4):112-117.
[3]徐文杰.工程地質教學改革、創新與MOOC建設――以清華大學《工程地質》課程為例[J].工程地質學報,2015,S1.123.
[4]李增升,田磊.工程地質課程實踐性教學淺析[J].內江科技,2015(7):145-146.
[5]師偉,徐一灃,鮑國.《工程地質》課程實踐教學改革探討[J].新課程(教育學術),2011(1):39.
關鍵詞:工程地質 學科價值 科學發展 分析
工程地質的研究內容主要包括確定巖土成分、組織結構、性質等,同時研究分析特殊地質隊建筑工程穩定性的影響。對工程地質進行研究主要是為了對建筑工程所在地區的地質進行勘察,對可能存在的問題進行分析。這樣就可以為選擇合適的場地,解決建筑過程中可能面臨的問題做好準備。
一、工程地質學科的發展及其科學性
每一門學科都有存在的價值和意義,工程地質學科也不例外。人類要生存和發展就要進行建設。近些年來,建筑工程的規模不斷擴大,對工程地質的運用也越來越頻繁。在前期,工程地質的主要任務是對工程進行選址,對地質進行評價,以保證工程的安全。這個時候對工程地質的要求主要在于發現地質的規律及其對工程的作用以及適應性。
從工程地質學科的發展來看,主要分為以下三個階段:
傳統工程地質學階段。這一階段存在于50年代到70年代,在這一階段,工程地質的主要作用在于提供全面的資料和數據以便進行工程選址和設計。這一時期在理論、方法和實際操作中和世界地質工程學還是有較大差距的。人們也沒有認識到工程地質在社會發展中的作用。
傳統地質工程學到現代地質工程學的過渡階段。這一階段從70年代到80年代。在這一階段工程地質已經慢慢走上正軌,發展很順利。主要進行工程地質災害的評價和監測。這個時候逐漸引進了西方發達國家的先進理論和技術。
現代工程地質學階段。這一階段是80年代中后期,世界科學技術飛速發展,各國形勢也發生了很大變化。人口、資源以及環境等問題成為世界性的問題。隨著人口的逐漸增多,對資源的需求量越來越大、環境污染越來越嚴重。而地質問題與這三者息息相關。這個時候需要對工程地質的理論和技術進行研究,逐步實現科學現代化。
因為工程地質學的特殊性,很多人覺得這是一個技術性問題,忽視了它的科學性和理論性。事實上,工程地質學包括工程學、力學、地質學等多個方面。不僅幫助人們認識自然還可以改造自然。
二、工程地質學科的理論及發展
工程地質學科的基本理論形態包括“成因演化論”、“ 結構控制論”和“ 相互作用論”。
成因演化論。這一理論體系是從歐美引入的。強調的是地質體的成因決定工程地質的性質,而演化能改變性質。工程地質條件的形成是內外動力作用綜合的結果。主要任務是查清工程地質的條件以及形成的原因,以此為路徑解決工程地質問題。
結構控制論。結構控制論是由中國工程地質學家建立的,強調地質結構控制地質體力學行為。所有的活動包括人類活動都會改變地質體的結構,從而改變地質力學行為。所以我們要查行處地質結構,然后進行分析,以解決工程建設過程中可能出現的地質問題。
相互作用論。就像力的作用是相互的一樣,人類活動和地質之間也是相互作用的。一方面來說,地質環境的好壞與適合與否決定了人們對地質區域的選擇。人們會經過研究分析后對地質進行評價然后對工程環境進行選擇。而另一方面,人們的建設活動也在改造者地質環境。前后兩者之間是相互影響的,工程地質的作用就在于協調這兩者之間的關系,達到一定的平衡。
三、新時代工程地質存在問題的特點
近年來,我國經濟獲得高速發展,經濟發展時期一個重要的部分就是建設。隨著建設規模的不斷擴大,埋藏越來越深,地下的設施也越來越多。工程地質面臨著新的嚴峻的挑戰。
在大型水利工程建設過程中,存在著庫岸崩塌滑坡的現象、水庫誘發地震和動力學問題以及深巖體精密探測和隧道的提前預報等問題。
在能源開發工程中, 峽谷區岸坡(應力場)演化與山體卸荷變形成因, 大規模開挖中高儲能巖體變形破壞機理與過程, 地表水入滲非線性模型與各向異性巖體水力學規律, 大型土石混雜堆積體的結構、力學與水力學特性, 萬年尺度核廢料地質處置中水巖熱化耦合作用, 深層地熱開發利用等。
在鐵路、公路等交通網絡工程中, 含雜質碳酸鹽巖溶規律與隧洞巖溶塌陷和涌水, 峽谷區深厚松散層橋基及邊坡動力變形破壞機理, 高速鐵路軟基零沉降控制計算理論, 地下采空區地球物理特性與判別標準, 跨海通道高壓突水等工程地質問題。
也就是說,隨著工程規模的擴大,埋藏深度的增加,地震等作用的風險越來越高。人類工程活動頻繁的參與使得地質體成因等理論已經不能夠完全適應現在的狀況。巖體結構對工程地質過程的控制作用在常溫下和在高溫等特殊環境下也是不相同的。原來的經典理論在現在復雜的地質狀況下,面臨著挑戰。
四、工程地質科學發展分析
在現在復雜的情況下,對工程地質學的研究顯得尤為重要。在未來,我們主要對一下幾個方面進行研究:
首先是地質環境。主要是指動力學地質環境和災害地質環境。災害地質環境主要包括水文地質環境、風化、崩滑流破壞等物理地質作用環境。
其次是地質體工程性質研究。這個主要包括結構性質和力學性質。所謂結構性質研究就是對地質的非連續性、隨機性等進行研究。而物理學性質則是指對高溫、高壓等物理特性下的地質環境進行研究。大體上從80年代中期開始,中國工程地質學進入了現代工程地質學階段。這個階段的背景是:世界科學技術飛速發展,地球科學向著國際化和統一化方向迅速發展;全世界面臨人口、資源、環境三大課題;由于人類工程經濟活動的廣度和深度不斷擴大,環境的污染和破壞日益嚴重,使合理開發利用和保護、治理環境成為迫切需要解決的世界性重大課題,從而促進了環境科學學科體系的迅速形成和發展。工程地質學與人口、資源、環境這三大課題的研究都有著密切的關系。這就為工程地質學開辟了廣闊的發展前景。在這個階段,中國工程地質學的基本任務是通過引進和創新,加強基礎理論、方法和技術的研究,用先進的理論、方法和技術武裝自己,逐步實現學科現代化。這個階段最主要的標志是中國環境工程地質學的形成和發展。因此,可以把這個階段說成是“環境工程地質學”階段。
工程地質學是復雜的,交叉性強的一門學科。涉及到地質、工程、物理學等各個方面。所以在未來的研究中我們要積極的將這些技術相結合,利用各自的優勢作為分析和參考的依據。同時,研究學家們要將自己納入世界范圍之內,地質研究要與時俱進,與國外的先進團隊和機構進行交流探討,引進先進的理論和技術以為己用。
總而言之,隨著經濟的發展和建設現代化城市的需要,城市建設成為國家關注的重點。工程地質經過多年的發展,無論從技術上還是理論上,較之原來都有很大的提升。但是,隨著城市建設規模的擴大以及地下建設的深入,我們面臨的地質環境問題也越來越多。在新的時期,國家的建設依賴于工程地質科學的迅速發展。我們應該更多的關注工程地質科學,從而為國家的建設和發展做出應有的貢獻。
參考文獻:
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苦心志,勞筋骨
翟明國是地地道道的人大附中人,初中三年、高中三年都在那里度過,在中國人民大學附屬中學的幾年里,他深切地感受到學校就像他成長的搖籃。“人大附中的生活(我不用學習一詞)是一個人生的基礎訓練,對人大附中的感情無以言表,母校之母字是杰出的用詞,沒有其它詞可以替代”,如今回憶起當時的生活,翟院士仍掩飾不住激動之情。在校期間,他不僅成績優異還被發展成為黨員,但十年讓已經被保送的他與北京大學失之交臂。
期間,翟明國被選派到新疆軍馬場放馬,他并不因此氣餒。回憶那段歲月,他說:“惡劣的自然條件(冬天氣溫可達零下30℃至40℃)、艱苦的生活環境(幾乎吃不上新鮮蔬菜)、美麗的自然景觀、真誠的人際關系和半軍事化的管理與無私奉獻的工作實踐,讓我在遺憾失去及時深造機會的同時,也感謝這些對我精神和意志的錘煉。我知道,現在能夠理解這些感想的年輕人不多,但我堅信伊吾軍馬場是我的第一所大學”。這段苦其心志、勞其筋骨的日子鑄就了他堅強而執著的性格。
幸運之神還是在五年之后眷顧了翟明國,西北大學在期間開始恢復招收工農兵大學生,由于在人大附中打下的扎實基礎他順利考取西北大學地質系,而這也讓翟明國重拾了自己的大學生涯,最終以優異的成績留校任教。為了加深專業知識,翟明國于1979年考取中國科學院地質研究所巖石學專業研究生,師從我國著名地質學家趙宗浦先生和鄂莫蘭老師,中科院的學習為他后來的地質學研究打下了堅實的基礎。
奉獻為本,執著科研
在2014年6月舉辦的中國科學院第十七次院士大會、中國工程院第十二次院士大會上,在講話中談到:“長期以來,廣大院士胸懷報國為民的理想追求,發揚不懈創新的科學精神,秉持淡泊名利的品德風范,聚焦國家戰略需求,勇攀科學技術高峰,創造了舉世矚目的成就,為提高我國自主創新能力、增強我國綜合國力,為推動我國科技進步、經濟發展、人民生活水平提高、國防建設和優化國家決策作出了重大貢獻”。翟明國院士就是其中一位,他用對科研的執著詮釋著自己那顆赤誠的愛國之心。
多年來,翟明國針對早期陸殼的形成與增長、早期大陸殼的結構與成分、前寒武紀與顯生宙變質作用和大陸動力學機制的異同等前沿核心科學問題,集中研究華北陸塊以及相鄰地區,取得了系統的創新性成果。在華北他發現古老高壓麻粒巖-退變榴輝巖變質地體,對于理解地殼的早期形成和板塊構造機制具有重要意義;對華北條帶狀鐵建造的時代與構造環境的研究,在早前寒武紀的地質環境、大氣和海洋的氧化狀態方面提出新的看法;建立了華北早寒武紀下地殼剖面,提出華北東部大部分下地殼在中生代被置換,并引發了大規模金礦成礦作用;通過對華北克拉通早前寒武紀重大事件的厘定,提出了華北早前寒武紀陸殼經歷了由垂直到橫向轉變的三階段構造模式。
翟明國院士介紹,作為一門基礎、古老的學科,前寒武紀地質與變質地質學的研究成果,與地球化學、地球物理學、礦物學、巖石學、構造學、礦床學,以及與現代全球變化有關的第四紀地質學等,都會產生相互影響與學科交叉。在前寒武紀地質與變質地質學研究領域的研究中,他較多地集中在中國華北地區,因為該地區在前寒武紀地質與變質地質學上有著突出的意義。
近年來,翟院士又進行了更加深入的研究,并取得了斐然的成績:他提出了華北克拉通早期的陸殼生長是多期的,經歷了兩次克拉通化(穩定化);提出中國華北克拉通與其它克拉通在構造演化上有重大差別的巖石學和地球化學證據,以及前寒武紀重大地質事件劃分方案;他注意到在地球的中年期,即中元古代-晚元古代的華北克拉通曾有長達10億年的穩定期,從而對地球的整體演化的不可逆性,對板塊構造的起始與超大陸旋回提出了新的思考。他將基礎研究與應用基礎研究結合,致力于大陸成礦學的研究,提出了大陸的成礦作用是與大陸的周期性和前進式演化同步的,因此礦產種類、礦床類型、成礦方式都有時控性和不可重復性,將華北的成礦歸納為六大成礦系列,分別對應于重大的地質事件。翟院士還發現和報道了朝鮮半島印支期榴輝巖,討論了大別山-蘇魯造山帶在朝鮮半島的延伸狀態,為東北亞的構造演化奠定了基礎。求真務實、開拓創新是翟明國院士多年以來一直堅持的工作態度,他以不輟的努力與堅定的信念構筑著自己的事業王國,而他所做出的巨大貢獻也積極地推動了中國地質學科的發展。
碩果豐腴,繼續開拓
憑借著在地質研究領域的豐富經驗和扎實的功底,翟明國院士曾先后參加、主持過國家、中科院和國家基金委的多個重大、重點和面上的研究課題,主持和參加過與美國、英國、日本、俄羅斯、烏克蘭、朝鮮和韓國等國的多個國際合作項目。先后獲得國家自然科學二等獎一項,中國科學院自然科學一等獎一項、二等獎兩項,國土資源部科技創新一等獎兩項。擔任9個國家與部門的重點實驗室學術委員會主任、委員;6所大學的兼職教授和美國圣路易斯大學環境科學中心學術顧問;《巖石學報》主編和2個國際學術刊物和10個國內學術刊物的副主編、編委;2個國際學術組織的委員以及3個中國一級學會的理事、常務理事、副理事長。他筆耕不綴,被SCI收錄論文200余篇,SCI引用6000多次,專著與論文集29部,科研報告十余部。在2014年阿曼馬斯咯特舉行的發展中國家科學院(TWS)院士大會上,當選為TWS院士。
云南國土資源職業學院依托自身在地學方面多年以來積累的辦學優勢,率先在高職旅游管理專業開展旨在培養云南旅游業急需的高級應用性地學導游類人才的教學實踐。在該專業的人才培養計劃中,《地質學基礎》被認為是一門必修的主干課程。就同名稱或同性質的課程而言,綜合性大學地理專業,師范院校地理教育專業以及地礦、水利、測繪、農學等專業開設的本課程已有相對成熟的課程標準和實施模式。但對高職旅游管理專業(地學導游方向)擬開設的《地質學基礎》課程而言,在既無現成課程標準,又無合適教材的情況下,不論是課程目標和內容的確定,還是總課時數和課時的分配,都只能模仿和借鑒本科模式。但實施的結果表明:課程明顯脫離了學生的實際———學生學習這門課的過程相當吃力,學習成績不理想,未達到預期的課程目標。
一、降低和強化
上述問題的出現和存在與學生高考成績居中,客觀上存在著學習目標不明確,學習動力不足,穩定性差和缺乏自我調控能力等弱點有直接關系。同時也應看到,雖然學生的邏輯思維智能優勢不突出,但是明顯具有應用性人才的智能優勢———思想活躍、參與熱情高,表現欲望明顯、社會活動能力強。顯然,如何注重學生多元智能的開發,使課程更適合開發同學們的優勢智能,調動同學們的學習積極性,使其主動參與學習,從而成為學習的主體等重要且基本的問題急待解決。一般來說,學術型、科研型和工程型人才由普通高等教育來培養,而技術型、技能型人才則由職業教育來造就。其中的技術型、高級技能型人才一般由高等職業教育來培養。因此,高等職業教育在類型上屬于技術應用型教育,而不是學科型、工程型教育。從這個意義上講,高職旅游管理專業(地學導游方向)開設《地質學基礎》課程的目的很明確,就是培養學生闡述地質景觀之科學內涵(亦即特征和成因)的能力。
但上述問題的出現和存在表明:在教學目標既定的前提下本課程究竟應該包括哪些內容———實際上還是一個有待研究的問題。經過學習和探索,提出了“降低和強化”的改革思路:“降低”即根據學生基礎相對比較薄弱的實際情況,適當降低對理論學習的系統性和完整性要求,以“必需和夠用”為度;“強化”即基于本專業“高級應用性地學導游類人才”的培養目標,強化室內實驗和野外實習等實踐性教學環節,以培養學生的專業能力。上述改革思路在2004級旅游管理專業(地學導游方向)的課程標準中得到了充分體現:過深、過難的內容被刪除,某些理論性極強的內容其課程目標由掌握降為理解、或由理解降為了解、或減少課時數;增加實驗項目,增加某些重要實驗的課時數。但在教學實施過程中發現,無論再怎么調整授課內容的多少,《地質學基礎》(地質類專業開設的這門課,雖然定位為入門課,但實質上偏重于地質學的二級學科———動力地質學;而其它非地質類相關專業開設的這門課,則是地質學主要二級學科核心內容的大綜合,這里指的是第二種情況)課程所依托的學科仍然是理論性的。顯然,將其設置為本科非地質類相關專業如地理、環境、鉆探工程、掘進工程、采礦工程、巖土工程等的專業基礎課,為培養寬泛職業能力或初步研究能力奠定專業基礎是可以的;但將其設置為高職旅游管理專業(地學導游方向)的專業基礎課,主觀上想培養學生闡述地質景觀之科學內涵的能力,事實上卻沒有也無法直接承擔培養這種特定職業能力的任務。
二、緊扣和淡化
在課程實施過程中還發現:進高職學院學習的學生首先和最關心的問題不是“我怎樣才能學好這門課?”,也不是“我學好這門課對我素質和能力的提高有沒有用?”而是“我學好這門課對我畢業時的就業和工作有沒有用?”。換句話說,他們的學習困難在很大程度上并不是因為其能力水平不足以支持課程的學習,而是因為他們普遍缺乏強烈的學習動機以及主動探索反思的學習習慣———學習興趣不濃厚,積極性不高。上第一節課之前,學生翻開《地質學基礎》教科書,從第一頁飛快地翻到最后一頁,結果發現連“旅游”二字都極少出現,頓生“學了究竟有何用?”等諸多疑惑———由此而引發“緊扣和淡化”的改革舉措:緊密結合旅游專業,淡化學科界限。遂在課程名稱上,去掉學科色彩過于濃厚的“學”字,加上專業屬性鮮明的“旅游”二字,定為《旅游地質》。上述改革思路在2005級旅游管理專業(地學導游方向)的課程標準中得到了充分體現:改革緒論課實施模式以激發學生的學習興趣,刪除某些與本專業關系不大的章節,每個重要知識點都與旅游結合起來。
現在的大部分教科書和《緒論》課實施模式是典型的“學科”模式,即講述這門學科的研究對象,研究內容,研究方法,與其它學科的關系,學科的歷史、現狀和未來,最多再加一點學習這門課程的意義。其實,這并不符合《教育心理學》的基本原理:學生對這門學科一無所知,特別是像《地質學基礎》這種跨專業的課程,剛開始就給學生講這些內容,學生怎么可能聽得懂,又怎么可能感興趣?遂摒棄了這種“學科”模式,代之以“課程”模式,即講三個問題,一是為什么學?二是學什么?三是怎樣學?而且著重講第一個問題,第二、第三個問題則簡明扼要地一筆帶過。結果,《緒論》課講完后,學生反映較好———大部分同學聽得繞有興致,在很大程度上激發了學生的學習興趣和積極性。但在課程實施過程中也同時發現:將《地質學基礎》與旅游真正結合起來,談何容易!地質學的理論體系和研究問題的基本思路已相當成熟,要結合只能通過舉例來結合,但舉的有關旅游的例子終就是為了將理論講透徹以幫助學生更好地理解理論本身,因為也可以舉礦床、地下水、土木工程、環境、災害、農業等方面的例子,這正是理論+實例的、被證明是行之有效的、以理論性學科為依托的課程實施模式。學生通過聽課和閱讀教科書后獲得的主要是一種觀察、分析地質現象的一般思路,而不是特定職業能力———地學導游能力所必需的那種觀察、分析和講解地質景觀科學內涵的一般思路。而這也只是針對那些刻苦努力、基礎又相對較好的學生而言,一般的學生獲得的僅是為了應付考試而不得不記的一些零散知識點而已———從期末考試的卷面上可明顯看出來:能考90分以上的學生基本屬于第一種類型,大部分學生特別是考分在80分以下的學生基本屬于后一種類型。#p#分頁標題#e#
三、校本式開發
僅僅“降低和強化”不行,在此基礎上“緊扣和淡化”也不夠———唯一的出路只有在本科課程標準和教材、與旅游結合起來、學生基礎相對比較薄弱這三者之間找到一個合適的“平衡點”———有意識地去開發一種既合高職生“胃口”,又基本能夠被消化并可以從中汲取特定職業能力所需“營養”的新產品———《旅游地質》(而不僅僅是名稱上的改變!)。在2006級旅游管理專業(地學導游方向)的課程建設中進行了這方面的初步嘗試。
1、對課程所依托的學科進行重新分析:《地質學》研究的是各種地質現象,沒有任何應用背景;而《旅游地質學》則研究的是各種地質景觀,有明確的應用背景;地質景觀肯定是地質現象,但地質現象未必都是地質景觀。理論性的《地質學》只有一門(當然,有學派之分),但應用性的《地質學》決不會只有《旅游地質學》這一門(其它如《災害地質學》、《工程地質學》等,但這跟學派之分沒有關系)。要懂《旅游地質學》必須得懂《地質學》;但懂《地質學》,未必真懂《旅游地質學》。《災害地質學》或《工程地質學》與《旅游地質學》之間肯定存在很大差別。顯然,高職旅游管理專業(地學導游方向)開設的《地質學基礎》課程所依托的學科應該是應用性的《旅游地質學》。
關鍵詞:巖土工程;工程地質;關系分析
前言:
現如今,巖土工程是一門迅速發展起來的新興邊緣學科,它是基于工程地質基礎之上,結合土木建筑,應用于城市建設項目實踐中的學科。技術人員對巖土工程的內涵持有不同的觀點,然而對巖土工程和工程地質的界限加以正確的區分,對于適應巖土工程教學、及科學生產活動有著重要的意義。
一、巖土工程和工程地質的概念區分
1.1 巖土工程
把巖土體作為建設環材料、環境和建筑物組成部分,并對其加以科學利用、整治和改造,我們稱之為巖土工程科學技術。而這項科學技術在我國只有較短的歷史。巖土工程的理論基礎包括工程地質學、力學、地基基礎工程學、巖石力學等,其作用在于解決所有與巖土體相關的技術問題,是一門結合工程和地質而發展形成的新專業學科。巖土工程貫穿工程建設全過程之中,包括場地調查、分析論證、施工治理、環境監控及信息反饋等。巖土工程在遵循有關技術規范、原則的前提下,結合實際經驗,借用新時代下各種信息技術和各種勘測技術準確反饋場地的工程地質條件等信息,以及反映其對巖土體性狀的影響,再結合工程設計、工程要求以及施工條件,找出巖土工程存在的問題及解決對策。巖土工程設計著眼于地基加固處理、樁基、排水、邊坡等得整體設計。治理方面有地基加固處理工程治理、地下工程的加固或防滲工程基坑、邊坡或岸坡的支護以及環境巖土工程問題治理。土木工程的建筑材料也是巖土工程的研究對象,而巖土工程的研究對象也是建筑環境的重要組成部分。巖土體在地質形成過程中,在經歷多種復雜的地質作用之后,其工程性質復雜化、多樣化。程地質的知識對于熟悉巖土體材料的結構具有重要作用,而土木工程知識對于處理好建筑物和巖土工程之間的關系也發揮著不可或缺的作用。
1.2 工程地質
國內外眾多學者認為工程地質學是用以研究和處理于工程地質體中發現的各類地質問題,這些地質問題和工程建設有很大的聯系,尤其是不良地質問題。工程地質學是地質學科的一個分支,我們把工程所涉及的巖土體和所在的地質環境成為工程地質體。應在同時研究自然因素作用以及人為因素作用前提下,在地質歷史時期和工程建設時期,研究其對巖土體性狀的影響。國內外工程地質界的相關研究中對于這一學術觀點有不同程度和深度的論證和闡述,并已被工程實踐證實。而“工程地質問題”是指工程地質條件與工程建筑之間存在的不符點,即相互排斥的矛盾。不相同的工程建筑物,鑒于工作方式和其對地質體所產生的負荷大不相同,會出現繁多的工程地質問題。例如,建筑場地穩定性和地基承載力及變形問題,地下工程和高層建筑深基坑開挖支護、降水、及土體回彈等,不良地質問題主要是指地震、崩塌、滑坡及泥石流等,這些都是在建筑工程中出現的主要工程地質問題。它們破壞著自然環境,而且成為地質災害嚴重威脅城鄉建設和人民生命財產安全。而工程地質的工作是通過工程勘察來實現的,具體就是了解工程地質的條件,解決工程地質相關問題,選擇場地,預測工程在完成后會對地質環境帶來的影響,最后提出防護措施和建議。
二、巖土工程與工程地質的關系
2.1 關系歸納概述:
對于巖土工程與工程地質之間關系的論述國內學者給予不少的關注和研究,其研究結構大體上可以歸納如下:
(1)巖土工程包含在在工程地質之內,是其一個單一分支;
(2)巖土工程是巖土力學在巖體工程的應用和其在土體工程上的應用的結合;
(3)巖土工程是把巖土體既作為建筑材料,用時也將其也作為地基、介質或者環境的結構工程,更為明確的表達是巖土工程是一種基礎工程和地下結構工程。
2.2 關系分析
(1)不難看出,這三種歸納觀點分別由工程地質專業人員、結構工程專業人員和巖土力學專業人員等研究提出,縱使上述觀點有其論證依據,但非全面,會給人帶來一種“專業偏見”、各居一方的感覺。到目前為止,國內外出現的眾多巖土工程實例中客觀反映出的事實表明以上對巖土工程的定義出現偏差、嚴重不符合實例反映。需要強調補充工程地質、巖土力學、結構工程之間的關系,而它們之間的關系既存在區別性又存在聯系性,即共性和個性的融合,而不是所謂的從屬關系;需要更為明確地指出巖土工程的學科范疇,其特點在于多種學科性是包括多種技術和方法的土木建筑工程。也就是說,巖土工程是一種綜合技術方法,融合多種技術和方法于其中。它是多門學科相互滲透、互相結合的一門邊緣學科,這就決定了巖土工程不可能被某單一學科主導。
(2)基于上述的《巖土工程勘察規范》中定義的基礎之上,在此嘗試給出巖土工程的補充解釋:巖土工程學科目的在于為某項專門目的工程提供服務所做的工作,工作內容主要包括工程地質勘察、基礎、基礎和地下結構施工和地下結構的方案選擇與設計等。而補充解釋中的“專門目的的工程”則是指和國民經濟建設相關的建筑工程項目。狹義地來說,也就是指單一具體項目,如工業與民用建筑工程、鐵道工程、礦山工程、市政工程等。相應巖土工程學則是巖土工程的學科群,它的構成部分主要包括工結構學科、程地質學科、巖土力學學科。從上述補充后的定義可以發現,工程地質學為巖土工程學提供了在地質方面的理論基礎,與巖土力學和結構學如鋼筋混凝土結構及砌體結構、鋼結構等二者之間既存在著區別性又相互緊密結合。之所以,巖土工程學作為工程地質學、巖土力學和結構學上述三門學科的一門邊緣學科,不能將其籠統地劃為工程地質學的一個分支。
(3)巖土體既同時是工程地質學和巖土工程學兩個學科的研究對象,并且作為巖土力學賴以存在的物質基礎,其特點有:研究對象,即巖土體的特殊性;地質環境因素、巖土工程設計的綜合性和人為因素的不確定性。而工程力學的特點包括:研究對象的單一性,即各向同性、連續性、均勻性特點;計算答案的唯一性。之所以,巖土力學與其它力學在學術范疇上存在著區別性,該學科不能直接引用工程力學的公式和結論,如彈性力學、理論力學、材料力學、結構力學、流體力學等的公式和結論,而應該依照學科自身的特點,結合工程地質調查、工程模擬試驗和計算,有選擇地利用這些相關力學的公式和結論。之所以,嚴格地來說,巖土力學是工程力學與地學學科相結合的一門邊緣學科,這也是該學科與工程力學學科最本質的區別所在。而現實中我們常說的“萬丈高樓平地起”是對于巖土工程地基、基礎、上部結構即各類建筑物或構筑物之間存在的聯系的生動寫照。顯而易見,地基與結構物是不同的,巖土工程并不等于結構工程。
結束語:總結來說,巖土工程學科具有多學科交叉性、互相滲透性的一門邊緣學科,而工程地質學科屬于巖土工程的地質理論基礎。正確區分巖土工程和工程地質的技術和學術界限是為了滿足巖土工程教學、科研和生產的需要。技術人員首先應當做到基于實踐,不斷地對自身的知識、技能結構體系加以完善,不斷發展巖土工程學科的建設工作,更多關注工程實踐。
參考文獻:
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[4]中國建筑工業出版社編著.《工程地質學》[M].中國建筑工業出版社,2007.
關鍵詞:區域成礦學 找礦 新思路
Abstract: in recent years with the development of science and technology, also appeared a lot of exploration of the new theory, so we should pay attention to the new theory, new technology, new methods of utilization, in combination with the past many exploration method so as to improve the ability to find, achieve significant economic benefits.
Keywords: regional ore prospecting for learning new ideas
中圖分類號:TD167文獻標識碼:A 文章編號:
一、引言
利用單一找礦方法存在許多問題,有時甚至會給某個有望地區判處死刑,致使其他地質部門不再對其進行繼續查證工作,這對有限的礦產資源無非是一個巨大損失,因此希望能夠引起相關部門的高度重視和密切關注,建議在當今的找礦工作中,綜合多種勘查方法加以查證,以期取得更好的經濟效益。
二、區域成礦學的基本研究內容和研究方法
(一)區域成礦學的研究內容
區域成礦學的研究內容主要包括以下幾個方面。1.區域地層、構造、巖漿和變質作用及地質發展史;區域主要地質事件及其成礦意義;區域地球物理特征及巖石圈組成與結構。2.含礦巖石建造的種類、形成與分布;構造2成巖2成礦作用。3.區域地球化學特征:基巖、土壤、水系物質的成礦元素豐度,主要地質體的元素豐度,殼幔的主要元素豐度;作為成礦物質來源的地球化學塊體及其成礦意義。4.區域地質流體:古含礦流體的類型、來源、輸運和停積;區域尺度含礦流體的示蹤標志;構造-流體-成礦作用。5.已知礦種、礦床類型和成礦條件,主要礦床的成礦模式及成礦特征。6.區域的綜合地質異常(地質、物探、化探、遙感等),原生異常與后生異常, 各類異常間的關聯及其示礦意義。7.區內的成礦系統(一個或數個)及各成礦系統間的聯系;按區域構造演化和成礦繼承性建立區域成礦譜系。8.建立礦產信息庫,編制區域成礦規律和成礦預測圖。9.總結區域成礦規律,認識區域成礦特征,明確進一步研究的問題與方法。10.區域礦產資源潛力評價:明確區域內的主要礦種、主要礦床類型;預測礦產資源量和遠景區;研究重點礦床的找礦模型和區域普查找礦方向以及適用于本區的找礦方法和技術。
(二)研究方法
針對研究對象的復雜性, 宜采用多學科的綜合研究方法, 包括地質學、地球化學、地球物理學、地理學、氣象學、遙感學、水文學、生物學、經濟地質學、礦產勘查學等學科的交叉融合來探索區域成礦規律。
區域成礦學的研究方法主要有:1.區域地質、地球化學、地球物理的綜合信息制圖與研究;2.區域控礦因素分析;3.區域地球化學塊體分析;4.區域成礦系統分析(環-要素-過程-產物-演變) ;5.礦床形成-變化-保存研究法;6.區域成礦模式及成礦譜系研究法;7.區域成礦圖編制(二維、三維、四維) ;8.區域礦產信息庫的建立;9.區域礦產預測及預測圖的編制;10.區域礦產資源潛力評估法。
以上每一種方法都有其目標、任務、技術手段、工作程序和質量指標等,詳見《區域成礦學》及有關的工作方法指南。
三、區域成礦研究和找礦思路
在成礦區帶研究中如何運用當代區域成礦學的理論與方法,是大家關心的問題。作者建議以成礦系統分析為一根主線,以它為綱,進一步研究和審視有關找礦目標、找礦信息和找礦方法等問題。現提出幾點認識和思路供參考,希望能起到拋磚引玉的作用。
(一)區域找礦目標由單個礦床到礦床系列
在過去的找礦工作中,常以單個礦種和單個礦床類型為目標,如找尋金礦、鐵礦、銅礦等,找斑巖型銅礦、找構造2蝕變巖型金礦等。這種“單打一”的找礦對象,在計劃經濟時期和專門找礦工作中是常見的,也是無可厚非的,但這終究限制了找礦者的廣闊視野,也造成了有可能避免的浪費。
當今,我國的綜合性區域礦產調查和找礦預測工作正在全面展開,找礦的目標就不只是單個礦種和礦床類型,而應該是找尋該區存在的礦床組合或礦床系列,即由一定成礦系統產生的全部礦種和礦床類型。從另一個角度看,礦床分類過細,不利于在找礦中建立對區域成礦的整體認識。而加強對找礦目標的整體性、綜合性研究則有利于建立起找礦的戰略眼光。
(二)從礦化網絡入手逐步縮小靶區
在區域找礦中,一般先發現示礦異常,再據以追溯礦體。因此, 深入研究礦致異常, 應該成為區域成礦研究的一項基本內容。在成礦作用中產生的各類異常地質的、地球化學的、地球物理的異常,或直接由礦體因素引起,或由礦化蝕變巖石及含礦地層、巖體、構造等引起。它們或反映礦化的化學異常或物理異常,或反映礦化體的生物異常。這些異常在時間、空間和成因上是密切關聯的,由于礦致異常一般比礦體占有更大的空間,能顯示更多的有關成礦的信息,因此,常常是有效的找礦標志。應充分運用地質成礦理論,區分和篩選這些有關異常,一步步地縮小找礦靶區,以達到發現礦床的目的。
(三)全面研究礦床形成條件和保存條件“來龍去脈”找礦法
礦床是地質歷史的產物。區域成礦系統及其產物是一定的地質歷史作用的結果。礦床系列及異常系列在其形成后又進入一個新的歷史階段, 即這些產物經受后來地質作用的變化和被改造的階段。主要的地質改造作用有構造變形、流體溶蝕、變質作用和地表風化剝蝕、搬運和掩埋作用等。作為一個礦床, 其經受的后來變化有變形、變質、變位、變品位、變規模等, 其結局有幾種可能:①保存完好;②部分保存, 即礦床規模縮小;③轉變為其他類型;④消亡。目前,已知的地表和近地表的很多礦床都是經過眾多地質事件磨難后的“幸存者”。一個區域中的礦床“幸存者”越多, 找礦的潛力就越大。
正是利用了歷史分析的方法, 我們才注意到礦床和成礦系統的“來龍去脈”。對每一個礦床,都要問幾句:你經歷過哪些遭遇? 你是原狀,還是殘破狀? 你是原來的規模(儲量),還是剩余儲量? 你損失的儲量到哪里去了? ,它是一項并不亞于成礦條件研究的重要內容。在具體工作的地區, 還要研究一個成礦系統產生的礦床組合和異常系列的被改造過程和整體保存條件,包括哪些礦床類型被破壞了,哪些被保存下來, 保存在哪些地段? 等等,這對于區域礦產資源評價是十分必要的。
參考文獻:
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關鍵詞:水工環;現狀;問題,防治對策
中圖分類號:F470.1 文獻標識碼:A 文章編號:
1.水工環地質研究現狀概述
1.1水文地質研究現狀
隨著社會的額發展,水文地質學的發展速度也明顯加快。在現代的水文地質學研究中,所研究的對象十分廣泛且異常復雜。現代的水文地質學研究通常是對地下水進行研究,然后就地下水的實際情況進行總結,從而得出其是否能被人類所利用。在這一系列的工作中,雖然看似簡單,但是卻涉及到了各方面的知識。總而言之,隨著可續技術的進步,一些先進的新理論和新技術不斷產生,從而有效的促進了水文地質學的長足發展。
1.2工程地質研究現狀
就工程地質學發展的實際情況而言,工程地質學起初只是地質學中的一部分,指導90年前才從地質學中分離開來。而工程地質學經過了這90年的快速發展,其早已成為了一門獨立,并且具有豐富理論知識和研究內容的學科。隨著工程地質學學科的獨立,為促進現代工程地質研究工作起到了不可估量的作用。隨著我國經濟的快速發展,我國的工程地質學的發展速度也隨之加快。在我國工程地質學的發展過程中,不斷引進國外比較先進的工程地質研究理論,并且結合我國的實際情況,創造出了符合我國國情的工程地質研究新理論。
1.3環境地質研究現狀
隨著全球性生態環境的日益惡化和自然災害危害的不斷加大,人類的生存和發展受到了嚴重的威脅。世界各國都加強了環境保護和治理及自然災害的防治工作,以保護和改善人類賴以生存的地球環境。環境地質工作作為環境質量評價、環境變化趨勢預測、自然災害防治和減輕的基礎工作,在國土整治和規劃及環境保護中起著重要的作用。20世紀80年代以來,環境地質工作得到了迅速的發展。在國際地質工作大波動、大重組、大調整的過程中。各地區加強了環境地質工作,環境地質工作成為當前地質工作的主要任務和內容之一,環境地質學已成為現代地質學的中心或焦點,地質科學發展的希望和重要的生長點。
2.我國現階段水工環存在問題
2.1思想觀念落后
相關部門和水工環工作人員在進行抵制勘察工作的時候,對于水工環地質的內涵和可持續發展認識不夠,從而形成了工作中思想觀念存在著滯后性。基于這種工作觀念,容易引起工作人員單純的追求眼前經濟利益而忽略了與其相關的社會價值、生態價值以及科研價值的協調要求,造成長久利益受損和限制的弊端。
2.2工作人員素質不高
在一般情況下,水工環地質施工中施工單位并未曾建立科學、良好的思想道德素質的隊伍,使得這些工作人員普遍存在著觀念認識不高、研究能力不強、眼光短淺且人員分配不夠科學,這就導致了在工作中無法真正有效的發揮工作人員才能和應有的勞動力,使得工作沒有團結力與凝聚力。
2.3科研成果未曾得到落實
在通常情況下,我們在工作中往往對于前人工作研究成果沒能夠及時的得到落實,使得其對于社會經濟的發展而言不具備任何作用,以致于我們在工作中要想發揮科研工作應有的作用于效果也能夠得到有效的實施與發揮,還需要對其進一步的創新與優化。
2.4工作管理制度不科學
就目前有關部門工作管理制度分析而言,其中存在著諸多的缺陷與不足,主要表現在各種制度不健全或者是完善的管理制度得不到落實的情況。
3.水工環問題的防治對策
為了控制和防治水工環地質問題的發生、發展就必須對問題產生的原因進行全面系統的分析,深入了解,因地制宜提出具有針對性的防治對策:
3.1水文地質問題的防治對策
隨著人口的快速增長以及工業活動的日趨頻繁,使用水量不斷上升的同時也在不斷遭受污染,水質惡化的后果不僅會影響到人們的身體健康,而且還會破壞地下水的平衡,從而引發一系列水文地質問題,所以必須做好防治工作。對于水源極度匱乏的地區,無法保證人們的生活用水,需要查明地下水的埋藏條件以及各類含水層的富水程度,并圈出具有集中供水前景的富水區范圍。計算與評價地下水資源,地下附屬區范圍內,根據《中華人民共和國地質礦產行業標準一地下水動態監鋇8規程》地下水可開采量的計算精度應該達ND級以上的儲量要求,并且論證開發利用的條件以及開采后對地質環境的影響預測,在開發利用是還要進行科學合理的規劃,在開采的過程中時刻了解地下水含量變化以及空間變化規律,并且堅持可持續發展的原則,防止過度開采底下水,造成水位下降導致含水層變千形成降落漏斗,對于已經形成降落漏斗的區域應該及時采取人工回灌等補救措施。
3.2工程地質問題的防治策略
工程地質問題具有隱蔽性強,危害性大等特點例如泥石流、地震、滑坡、巖溶以及崩塌等,這些都會對工程的安全和使用起到不同程度的影響,所以防治工作的關鍵就是要事先做好地質勘探工作。調查工作區域地質構造,特別是活動構造,地震活動等,對區域地殼的穩定性作出客觀評價。查明地貌形態特征以及外力地質象的分布規律,發育程度與規模,對區域地標穩定性機械能評價。查明各巖土體巖性、成因類型、地質時代、空間分布規律以及工程地質特征,劃分巖土體工程地質類型,分別對地基穩定性進行評價。主要的防治對策要圍繞預防為主,防治結合,綜合整治的原則,然后再根據不同的工程地質問題采取適宜的防治方法。
3.3環境地質問題的防治策略
近年來環境的不斷惡化以及自然災害的頻發,使得環境地質研究越來越受人們的關注。在進行防治時首先需要查明自然地質作用與人類工程經濟活動所引起的環境地質問題,進行綜合分析評價。初步調查天然建筑材料,旅游景觀資源的分布,對開發前景作出正確估價。對適宜于生活和工業固體廢物處置場地的地質條件進性客觀評價。另外對區域環境質量作出綜合評價與趨勢預測,對重點防護地區要進行環境地質調查以及脆弱性評價。例如河北曹妃旬濱海地區海岸帶環境地質調查評價,收集相關資料進行基礎性圖件編制,初步掌握曹妃甸新區地面沉降現狀速率以及成因,簡稱曹妃旬島區地面沉降分層標,補充完善已有的地面沉降監測網,并且與中科院。航遙中心合作開展地面沉降記錄研究,從區域上開展近岸潮流場、懸浮泥沙、海床沖淤等水動力環境數值模型,開展曹妃旬工業區建設工程布局與海洋水動力環境的影響評價,為保障重大供餐詮釋視以及曹妃旬的生態保護提供了重要依據。
4.結束語
在社會經濟高速發展的新時代,水工環研究工作除了保證我國經濟建設發展的需要,更為重要的是要保證人類社會的可持續發展。在水工環研究工作中,其應該與國民家經濟宏觀規劃精密聯系,且在研究工作中,要結合我國的實際情況和基本國情。從而合理進行相關的研究工作,從而有效解決我國人口、資源、環境可持續發展所面臨的重大課題,最大限度地緩解我國水資源短缺、地質災害頻發、生態環境惡化等重大問題,提高國土資源的調查和研究程度,實現水工環地質為全社會服務,在理論水平與技術水平方面進入先進國家行列。
參考文獻:
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中,涌現出了各種先進的技術手段和設備,從而為現代的提高現代水工環地質勘查工作的質量和效率打下了堅實的基礎。本通過對水工環地質勘查的研究,然后對當前水工環地質勘查中的技術及應用范圍進行了深入探析,并且對當前水工環地質勘查中的技術應用進行了詳細的闡述,以供同行探討。
關鍵詞:水工環 地質勘察 技術
1 水工環在地質研究的重要作用
對水文地質學研究的主要內容為:對地下水的起源、形成以及分布規律等進行研究,然后探索出如何能夠對其進行科學合理的開發利用;而對工程地質學研究的主要內容是:對巖土工程地地質的性質和工程動力地質作用以及工程地質勘查理論等方面進行研究;環境地質也即是水工環,對環境地質學研究的主要內容是:對自然摘花和環境地質問題以及全球地質變化等方面進行研究。雖然水工環研究工作中各個研究部分所研究的對象有所差異,但是這些研究對象卻互相關聯,并且對人類社會的生存發展能夠起到重要的作用。
就工程地質學發展的實際情況而言,工程地質學起初只是地質學中的一部分,直到90年前才從地質學中分離開來。而工程地質學經過了這90年的快速發展,其早已成為了一門獨立,并且具有豐富理論知識和研究內容的學科。隨著工程地質學學科的獨立,為促進現代工程地質研究工作起到了不可估量的作用。隨著我國經濟的快速發展,我國的工程地質學的發展速度也隨之加快。在我國工程地質學的發展過程中,不斷引進國外比較先進的工程地質研究理論,并且結合我國的實際情況,創造出了符合我國國情的工程地質研究新理論。
2 高科技手段不斷引入水工環領域
隨著科技水平的提高,應用高技術手段對提高水工環地質勘察工作效率具有重要的意義。縱觀國內外水工環地址勘察中的技術的發展,我們可以看到整個領域的進步令人振奮,國外的主要進展20世紀90年代后開始的,從GPS儀器引入到水工環領域就開始有了一些新發展。相繼推出了多態雷達系統、層析雷達系統。三維雷達技術具有明顯提高解決淺層地質問題的能力,但卻因耗時費力得不到普遍的應用。為此,FrankLehman等研制出空自動的組合地質雷達激光經緯儀系統。利用該系統,一人可在2h 內完成25m×25m 范圍的三維數據采集。三個方向上的定位精度為2.5cm。數據處理、成圖可在1h內完成,比傳統方法的效率提高5~10 倍。20世紀90年代我國引進了一批地質雷達儀器并將它用于工程和災害地質調查。近年來,國內地質雷達儀器的研制也取得了較大的進展,適用于礦山防爆要求的DVL 防爆型礦井雷達系列。原電子工業部第二十二研究所相繼研究成功了LT-1,2,3 型GPS。航天工業總公司愛迪爾國際探測技末公司推出了商品化的撂地雷達系列產品。國內外生產的多種類型的GPS 儀器,一般都具有較好的性能,可供不同探測目標選用。
3 跨學科、綜合性、系統化的應用范圍
當今的水文地質、環境地質與工程地質工作,已經發生了一系列重大變化。改革開發以來,以耗竭資源與損害生態環境為代價的掠奪自然的發展道路,危及了人類的生存與發展,促使人類對于自身行為進行反思,終于認識到,人與自然只有協調相處,才能共存共榮。全面、協調、可持續發展的科學發展觀,給水工環地質工作提出了新的要求。針對社會經濟發展和生態環境保護中不斷出現的實際問題,水工環新領域的調查工作越來越多如:環境水文地球化學與地方病和人體健康的研究、生物地球化學與土地資源利用規劃農業生態地質研究等。城市水工環地質研究需求增加。城市化是經濟發展的結果,城市化水平又是經濟發展的標志。城市由于人口高度集中和經濟活動的頻繁,資源環境問題也非常嚴峻。伴隨著全球城市化進程的不斷加快,城市建設和規劃中的地質調查評價工作也逐漸成為一項重要任務。其中城市環境污染防治和監測、土地利用規劃、工程地質災害調查和風險評價、垃圾填埋場地質調查等逐漸成為目前水工環地質研究的重要領域之一。地質―――生態學成地質學研究熱點。21 世紀地球科學發展的一個重要特點是學科的交叉、滲透和融合不斷加強,學科之問的界限逐漸被打破,代表新思想和新方向的邊緣學科和交叉學科不斷出現。地質學與生態學的交叉正是體現了跨學科、綜合性、系統化的研究格局。
4 水工環地質勘察中的技術應用
4.1 G PS衛星定位技術在水工環地質中的應用情況使得節省了時間提高了效率。(1)GPS技術的基本原理。GPS衛星定位的基本原理是將無線電信號發射臺從地面點搬到衛星上,組成一個衛星導航定位系統,應用無線電測距交會的原理,便可由三個以上地面已知點(控制站)交會出衛星的位置,反之利用三顆以上衛星的已知空間位置又可交會出地面未知點(用戶接收機)的位置。用戶使用GPS接收機在某一時刻同時接收三顆以上的GPS衛星信號, 并解算出該時刻GPS衛星的窄間坐標據此利用交會法解算出測站點的位置。實時動態測量的基本工作方法是在基準站上安置一臺GPS接收機,在流動站上,GPS接收機在接收GPS衛星信號的同時, 通過無線電接收設備, 接收基準站傳輸的觀測數據和轉換參數, 然后根據GPS相對定位的原理, 再通過預設的WGS一84 坐標系與地方坐標系的轉換參數, 實時地計算并顯示出用戶需要的三維坐標及精度;(2) 采用差分GPS位置差分、偽距差分、相位差分三類中的相位差分,這三類差分方式都是由基準站發送改正數, 由流動站接收并對其測量結果進行改正, 以獲得精確的定位結果。工作原理是將一臺接收機置于基準站上, 另一臺或幾臺接收機置于流動站上基準站和流動站同時接收同一時間,相同GPS衛星發射的信號,將基準站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較,得到GPS 差分改正值,然后將這個改正值及時地通過無線電數據鏈電臺傳送給流動站, 以求得流動站較準確的實時位置。流動站可處于靜止或運動狀態 。數據采集與處理GPS資料由單點采集過渡到連續采集使。GPS技術的應用向前邁了一大步。
實施步驟包括:原始資料編輯和歸類、采集波至、利用礦業局的地震層析軟件對資料進行層析成像處理繪制速度、衰減及波傲圖件以及圖像處理等。和數字模擬研究而對GPS 資料解釋研究不夠的現狀, 提出了與GPS資料解釋工作有關的基本理論和方法以及一些基本問題的求解。提出的基本問題:包括電磁波在地層中傳播的波阻抗她層分界面上電磁波場強的反射與透射系數她層中電磁波速度和反射波的相位以及GPS探測深度等。
4. 2 結合推進“三農”現代化進程建設的需求應開展以下農業地質調查研究工作:一是農業生態地質結構的研究, 即“農作物一生態地質環境系統”運行機制的研究;二是農業生態水文地質的研究,即“農作物水土資源生態地質環境系統”的最佳運行機制的研究;三是農業生態經濟地質的研究。通過開展以上工作,為耕地的合理開發利用、農作物的合理布局、名優果品或高效益經濟作物的開發、土壤的改良與旱、 澇等自然災害的綜臺治理以及為建立高技節水農業等提供地質資料和科學依據。
參考文獻
【關鍵詞】工程地質勘察;目的;主要因素;問題;對策
工程地質學早在20世紀30年代就已成為一門獨立學科,近期的研究成果更是高深至運用非線性科學研究其復雜性問題[1]。隨著測量、物探、鉆探、試驗等在儀器、設備、新技術、新方法、新手段方面的不斷進步,特別是新時代計算機技術的廣泛應用,工程地質有了新的革新,無論是外業資料的收集還是內業資料的整理,工作程序、方法、產品、質量標準等,與傳統的工程地質相比,均有了較大的進步。作為一種逐步深化、由淺入深的調查研究過程,我們有必要對工程地質勘察進行探討和研究。
1工程地質勘察的目的
工程地質勘察是運用工程地質理論和各種勘察測試技術手段和方法,為解決工程建設中地質問題而進行的調查研究工作。工程地質勘察是工程建設的先行工作,其成果資料是工程項目決策、設計和施工等的重要依據。是為了獲取建筑場地及其有關地區的工程地質條件的原始材料和工程地質論證,為工程建設、規劃、設計、施工提供可靠的地質依據,以充分利用有利的自然和地質條件,避開或改造不利的地質因素,保證建筑物的安全和正常使用,而以坑探、鉆探、觸探、地球物理勘探等手段和方法,調查研究和分析,評價建筑場地和地基的工程地質條件,為設計和施工提供所需的工程地質資料。
2、決定勘察任務的主要因素
決定勘察任務的主要因素有三個方面,即建筑場地的復雜程度、工程所在的場地地質條件研究及當地建筑工程的經驗。根據建筑場地地形情況的不同,可以將建筑場地的復雜程度分成三個級別:復雜場地、中等場地和簡單場地。其對建筑的地基的影響程度一次遞減。如果是在陌生的區域,由于缺乏對當地地質條件的研究,因此會使勘察的工作量增加;反之,如果有工程施工的經驗,那么花費的時間和工作量就會相應的減少。因此,必須認識到工程地質勘察的絕對重要性。
3、工程地質勘察工作存在的問題
3.1對工程地質勘察的重要性和價值認識不夠
地質勘察主要有揭示地質構成和提供土體的力學指標兩個方面。地質構成決定了基礎的處理方案的選擇,而力學指標則對工程的造價上的有很大的影響。我們都知道,地下是無法看見或者摸到的,只能夠靠鉆探來勘察,而建設場地只能是唯一性的,所勘察出的結果也沒有任何的可比性,因此勘察單位專業是否技術夠強,操作是否足夠規范嚴謹,可以準確的提供出成果就變得尤為重要,這建筑的安全以及工程施工的順利進行都意義重大。
3.2工程地質勘察質量問題
在工程地質勘察的這個過程中,一般會出現較多以下問題:工程的概念不清楚,針對性也不強,手段落后,勘探側重點不明確,方法不當;工程地質分析工作中所選擇的理論、方法、計算公式等所適應的條件的物理意義混淆不清,與實際情況有很大差別;地質報告中的主要工程地質問題界定不夠準確或者提供的論證不夠充分充分,如果基本地質條件不是很清楚清楚,那么就會導致遺漏問題,甚至會出現結論性錯誤;有些地質報告根本就沒有做出地質結論,或者還沒有做多少地質工作就已經先下結論,工作態度及其不負責任。這些問題通常會造成階段性工程審查工作無法一次性通過,以致延誤開發時機;或者通過了審查,卻給工程留下了極大的隱患。
3.3勘探的方法不正確
一些勘察部門用其所謂的靜載荷,試驗壓裂探坑兩側土層為準來確定承載力,這種做法也是不科學的。
3.4工程地質勘察缺乏監管
這種問題主要存在兩種情況。第一種情況,工程地質勘察都是在工程的前期進行,而且是由建設單位自主的對勘察單位進行選擇,一般的建設單位缺乏相關方面的專業知識,對地質勘察重要性也缺乏認識,因此造成了對勘察單位要求不夠高,有成果即可,另外,鉆探費用上如果考慮多一點,相對的技術要求就輕了些。第二種情況,地質勘探是野外作業、土工試驗和資料整理,這一系列過程只是由勘探單位自己獨立完成,而沒有任何監督,所以到底鉆了多少孔,取了多少土樣,鉆了多深,土工試驗做了多少,等等,這些問題可能都存在很多漏洞。
4、工程地質勘察問題的解決對策和機遇
解決問題首先要分清責任。責任分清楚了,落實要有人來抓,所有問題雖然我們不敢說都能很好地得到全面解決,但至少可以前進一大步。[2]但是,如果人們都只是在討論其必要性或者重要性,卻沒有實際行動,那么也就只是紙上談兵,沒有意義。隨著勘測設計市場化進程的加快,新舊技術與管理上產生的沖突,新舊思想和思維上的交鋒,不僅是矛盾,也是改革前進的動力。因此,我們必須明確責任,確定負責人,精心指揮,追蹤落實。
高標準的要求就是勇于面臨挑戰和抓好機遇,人類社會的發展進步與進步,實際上也是一部人與自然互相協調與影響的壯史。人類社會的產業革命,都與工程建設有直接的聯系,而與地質環境也有直接或者間接的關系。當今社會上,工程地質工作正存在著這樣或者那樣的問題,工程地質學科也正在經歷著前所未有的挑戰,然而,對于我們來說,這更是一種機遇。抓住機遇,迎接挑戰,造福人類,是工程技術人員和地質學家的不可推卸的責任和艱巨任務。
5、結束語
工程地質勘察是工程建設過程中的一個十分重要環節,與工程造價和建筑物的安全都有著十分緊密的聯系。因此,工程地質勘察工作技術人員,一定要良好的職業道德和有高度的責任感。在專業水平上,要業務精通,并且努力做好工程地質勘探工作,爭取不斷提高地勘水平。掌握主要工程地質特征等關鍵因素,通過縝密的經濟與技術評價分析,為設計和施工提供出最為合理、最為優化的工程地質依據。
參考文獻
[關鍵詞]普通地質學;小組合作;實驗教學
[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2017)10-0028-04
普通地質學是地質類專業的入門基礎課,是地質類專業學生學習有關后續課程的基礎課程,而實驗課是普通地質學必不可少的組成部分,實驗課不但教授理論知識,也傳授實際技能,同時還是礦物學和巖石學等后續地質課程學習的主要環節,因此,其無論是教學方法還是考核方式都需要與時俱進。實驗課是普通地質學課程的重要組成部分,綜合了理論和實踐技能內容。普通地質學課程包括理論課、實驗課及野外實踐教學三個環節。由于地質學是一門實踐性很強的學科,實驗課就顯得尤為重要,是地質教學過程中不可缺少的實踐性教學環節。在教師的直接指導下,通過實驗課的實踐訓練,學生能獲得基本地質現象的感性認識,更好地掌握課堂所學的抽象理論知識,初步學會基本的地質工作方法,還能學會如何去思考,如何去理解、掌握地質現象,最重要的是培養對地質專業的興趣,學會科學的推理方法。[1][2]因此,重視實驗教學不僅可以幫助學生更好地掌握本門課程的知識,還能培養學生的動手能力以及綜合分析、解決問題的能力。普通地質學實驗課有四部分,分別是常見礦物鑒定、常見巖漿巖鑒定、常見沉積巖鑒定和常見變質巖鑒定,主要以礦物、巖石的肉眼鑒定實習為主。[3]
中國石油大學(北京)作為油氣地質及環境科學領域重要的人才培養基地、科學研究基地和學術交流基地,一直非常重視普通地質學課程的教學及學科建設工作,對學生的培養要求夯實基礎、提高動手能力;在教學學時緊張的情況下,要求保證實驗課程保障教學質量,為學生后續發展打下堅實的基礎。目前,中國石油大學(北京)為地球科學學院、石油工程學院和地球信息科學學院學生開設了普通地質學課程,學時均為48學時,其中實驗課程根據不同專業需要設置為10~12學時。
一、普通地質學實驗課教學現狀及存在問題
目前中國石油大學(北京)普通地質學教學存在以下問題:
(一)實驗課目前為大班教學,師生間溝通時間有限
作為我校的專業基礎課,普通地質學主要教授學生地質學基本概念以及野外實際工作技能。現在每學期石油工程專業普通地質學課程學習人數大約為180~200人,由于師生比例較低,現在課程理論教學采取大班教學方式,集中講授理論知識。實驗課是對理論課所講知識的重要實踐環節,要求授課教師與學生“面對面”進行指導,而大班實驗課教學只能提供有限的機會讓學生和實驗課教師單獨交流。為了適應實驗課師資力量不足、實驗室空間有限的情況(容納30~40人),建議開展實驗課小組合作的教學模式,從而增加師生互動以及學生之間交流。
(二)實驗課以教師講授為主,學生以記憶學習為主
由于實驗課時間、空間有限,實驗課課堂教學以教師講授為主,學生以記憶學生為主。2014年初我們收集了關于普通地質學課程的學生反饋意見。相關調查反饋結果顯示,學生希望在實驗課能夠由教師引導自學,并且能夠得到教師的指導與幫助,最不喜歡的是需要在短短的實驗時間內完成太多理論學習,缺少實踐鍛煉。
(三)實驗課成績考核評價缺乏科學性
在傳統實驗課考核方式下,評價學生學習程度的唯一標準是作業成績,而對學生綜合素質、實踐應用能力和創新能力的評價十分缺乏。因此,學生在實驗課學習過程中普遍存在厭學現象,學生學習沒有動力,對課程缺乏學習興趣,逃課現象比較嚴重;并且學生作業存在抄襲現象,實驗課作業成績不能全面反映學生掌握知識的程度。這對于教學效果的實現是非常不利的。
高校基礎類課程是學生進行后續專業課程學習的基礎,在學生學習過程中起著舉足輕重的作用,特別是實驗課程,可以起到培養學生動手能力、加深鞏固課堂學習效果的作用。[4]但隨著教育理念和技術的不斷發展,高校教學也在不斷變化,實驗課程教學在新的環境下受到了很大的沖擊,學生不重視、課時量減少等因素都會導致實驗教學質量不斷下滑。在這種背景下,教師應該根據學科和學生的特點及時調整實驗教學內容和方法,借鑒國外課堂教學的先進理念和方法,提高教學效果。筆者根據自己的實際教學經驗,對中國石油大學(北京)普通地質學實驗課程教學改革做了一些探討與思考,啟動教改項目來研究如何重建該課程,主要目標是改進實驗課的教學方法,采用“小組合作學習”的形式,鼓勵學生積極學習,提高教學質量。
二、采用“小組合作學習”方法的實驗課教學改革探索
(一)“小組合作學習”的理論基礎
“小組合作學習”興起于20世紀70年代初的美國,是目前被許多國家普遍采用的一種富有創意和實效的教學理論與策略體系,它具有區別于傳統班級教學的顯著特征。“小組合作學習”是以合作學習小組為基本形式,以小組成員合作性活動為主體,以小組目標達成為標準,以小組總體成績為評價和獎勵依據的教學策略體系。[5]“小組合作學習”包括以下幾個內容:(1)合作學習是以學習小組為基本形式的一種教學活動。合作學習并不排斥班級教學,但其特色在于小組活動的科學組織與展開。(2)它是以教學動態因素的互動合作為動力資源的一種教學活動,其中教學動態因素主要是指教師與學生。(3)它是一種目標導向的教學活動。所有的合作學習活動都是圍繞所要達成的特定的共同目標而展開的。(4)它是以團體成績為獎勵依據的一種教學活動。合作學習通常不是以個人成績為評價的依據,而是以各個小組在達成目標過程中的總體成績作為評價與獎勵的標準。這種機制可以把學生個人之間的競爭轉化為小組之間的競爭,從而促進小組內部的合作,使學生在各自的小組中各盡其能,得到最大限度的發展。[6] (二)“小組合作學習”的基本策略
1.小組活動學習
課堂上的小組活動主要包括小組討論、合作創作和合作演示三種形式,每種活動都有特定的目標。小組合作活動將教學變成了一種教師與學生、學生與學生之間的多向型互動,這種互動能夠有效調動所有參與者的積極投入,充分發揮每個人的聰明才智,激發高度的求異思維。[7]學生在這種多變互動與協作的群體活動中,能夠積極主動地學習和思考,通過小組討論集思廣益,學習新概念、加深理解,或者是遇到問題并尋找解決方案,提高學習自主性;通過小組成員分工合作,查找課程相關資料,針對授課教師布置的問題進行構思,設計學習思路和進行任務分配;最后通過合作演示的方式將自己的小組的研究成果展示出來,在交流信息、探討問題、分享成果的過程中,增長知識、提升能力、培養合作精神。
2.切塊拼接法
美國大學課堂上的切塊拼接式學習是通過伙伴教學的形式進行的學習活動,它是在斯拉溫的切塊拼接式學習的基礎上產生并發展而來的。切塊拼接式學習改變了傳統的“教師講、學生聽”的授課式課文講解模式,教師將課文切塊,由學生分組閱讀、合作備課、互教互學。[7]切塊拼接式教學強調的是學生自主學習的“主體地位”,授課教師自始至終都參與到學生的自主學習當中,給予必要的指導和幫助,創造一個動態的學習氛圍。每個小組不僅是學習小組,更是教研組,組中每個學生輪流擔任組長,以培養學生的責任感與集體榮譽感。組長與組員討論共同制定小組學習方案,小組成員在互教互學中學習知識,并且通過組員間的互助行為培養合作精神和領導力。
3.團隊研究式學習
研究式學習是模擬科學探究過程完成課題研究的一種情景式教學模式。美國大學課堂普遍采用團隊研究方式,一般由教師根據教學內容制訂一個研究主題和一系列子課題,每個小組選擇一個子課題,分工協作,用一定時間尋找問題答案,完成研究報告,并且向全班報告和演示研究成果。[7]研究性學習能夠激發學生學習的主動性。同時,教師主張學生積極運用發散思維去思考問題,而不是用書本知識進行知識灌輸。授課教師與學生之間、小組成員之間的互動,能夠激發起學生的創造精神、增強主體意識,學習體驗科學研究的過程,在這個過程當中學會收集篩選信息,并且提高人際交往能力。每個學生在自己的小組當中承擔一部分的研究任務,隨著課程學習的深入,學生的自身潛能能夠充分發揮,小組成員間的關系也會從剛開始的磨合階段進入到默契配合階段,這樣學生不僅能夠學習到新知識,也提高了多方面的能力。
4.小組調查法
小組調查法(GI)是最成功的一種任務專門化的小組合作學習策略,其代表人物是以色列特拉維夫大學的沙倫夫婦。在小組調查法中,學生在設計他們將要學什么和怎樣學的問題上具有重要作用。首先,他們按照對某一論題的共同興趣來組成合作學習小組,小組所有成員都積極參與設計如何研究他們的問題;然后,將任務進行分工,每一個小組成員都承擔一部分調查任務;最后,小組綜合和總結他們的工作,并向全班展示或匯報他們的研究結果。小組調查法適合于把獲得、綜合、分析信息融為一體的探究性問題的教學,如歷史、文學等學科的教學。[8]
(三)“小組合作學習”在普通地質學實驗課教學中的實施——以沉積構造和顏色實驗課為例
第一,合理異質分組。以石油工程專業普通地質學課程為例,實驗課一般安排在學期中旬。在學期期中考試結束后,授課教師根據期中考試成績并結合調查問卷對全班學生的學習興趣、特長愛好以及對普通地質學的掌握程度,充分了解學生的基本情況,然后按照異質原則,根據實際情況合理進行分組,以4~5人的規模組建學習小組。為了更好地利用小組成員的特長,使小組合作學習能夠順利進行,在進行分組時應考慮以下幾個因素:(1)組員的性別。合作學習小組中不同性別的組員組合可以豐富小組考慮問題、解決問題的思路,而不同思維互相補充促進可以使認識更加充分,也可以充分發揮男女學生各自的性格特點及特長。(2)組員的能力。根據期中考試的成績可以大概了解班級學生對課程的掌握程度,從而選取掌握程度相對優秀的學生帶動掌握程度稍微欠缺的學生,起到很好的幫扶效果。(3)組員的性格。如果同一學習小組內有的學生善于表達,樂于分享自己的觀點,有的學生性格相對內斂,前者可以帶動后者參與到小組討論當中來。
同時,由小組全體成員共同協商輪流擔任小組長的順序,小組長負責組織團隊活動,分配每次的學習任務、協調成員間的關系。這樣有助于提高每一位組員的責任心和領導力,也敦促小組中每個成員都遵守紀律,積極參與到小組活動當中來。
第二,教師教學引導。課前授課教師根據該節實驗內容設計出能夠綜合運用普通地質學基本知識的若干問題,問題可以由淺入深,有一定的思考價值和發散意義。實驗課程前,教師要利用一定時間簡要介紹實驗相關內容,向學生說明該節課程的基本要求及相關實驗課習題,并且引出該節實驗的作業及問題。隨后,讓學生以小組為單位自行設計學習方案和問題的解答思路。
在沉積構造和顏色實驗課當中,需要觀察并掌握層理構造、層面構造、化學成因的構造、生物成因的構造、變形構造、沉積巖的顏色六方面內容,這些內容在理論課學習中都已經講授過,授課教師需要帶著學生進行簡單的課程回顧,同時講述觀察描述的重點,隨后引出課程相關問題和探討。
第三,小組合作自學。每個小組要根據授課教師講授的重點內容及問題進行討論,小組長最終制定出學習方案并在課上進行自學;在完成作業時采取自愿優先、組長分配任務的形式使每位小組成員都有明確的分工,如搜集材料、問題分配、PPT制作等。分工完成學習任務并根據需要在圖書館或上網查找相關資料,如果遇到疑問隨時請授課教師進行指導,從而達到對知識有深入理解和準確把握的目的。之后,授課教師把學生自學時遇到的問題以及答疑過的問題進行集中整理。上課期間,教師要觀察記錄每個學生在小組討論時的表現,并隨時了解各小組學習的進展情況和遇到的各種問題,并且有針對性地與學生進行交流。 第四,學習成果展示。小組成員在自學和小組討論的基礎上,共同完成教師布置的問題及作業,以PPT報告和紙質作業的形式提交學習成果。每組小組長走上講臺,借助PPT進行報告,向全班展示其小組學習成果,其余報告人擔任評審成員進行打分。學生可針對其他小組做的報告提出相關問題,借鑒學習其他小組的優點。
第五,教師總結點評。教師在聽取每個小組合作學習成果報告之后,結合學生在進行小組討論時的表現和評審小組的評分情況,用一定的課時對各小組的合作學習情況進行評述,指點迷津,必要時進行補充講解,對學生存在疑問的內容給予指導,確保問題的解決。在最后的評價階段,教師一般以表揚和激勵為主,同時對于個別學生在學習過程中暴露出來的問題要及時進行批評和糾正。[5]
三、小組合作學習法的應用效果
(一)激發學生學習興趣,培養學生資助探索能力
“小組合作學習”能夠充分激發學生的學習興趣,并確立了以學生為中心的教學模式。學生通過查找資料自學或小組內討論獲得的知識是經過自己的思考和再創造而主動獲取的,他們對所學知識的理解會更加深刻、運用也更加靈活,學習自覺并且富有興趣,不容易走神分心。學習過程中唱主角的始終是學生,整個課堂氣氛生動有趣,極大地激發了學生學習和訓練的積極性,使學生最大限度地獲取并且記憶相關知識。
(二)提升學習的合作能力,有助于培養學生領導能力
對于傳統學習方式的“單兵作戰”法,在“小組合作學習”中,學習小組是一個整體,組員之間必須同心合力,才能配合默契,達到最好的學習效果。在合作學習過程中出現了問題,掌握程度好的學生要學會照顧掌握程度稍欠缺的學生,先完成的學生要照顧速度慢的學生,否則小組的整體利益將無法保障。要采取輪流當組長的方式,讓每個人都有機會成為組長;組長制定學習計劃和方案,分配給組內每個學生不同的任務,有助于培養學生學習的邏輯性和領導能力。
(三)發掘學生自身的潛能,提高學生學習邏輯能力
“小組合作學習”能夠激發學生學習的主動性,讓學生學會思考,能夠積極主動地提出學習過程中出現的問題。同時,在小組合作學習中,教師不是把書本上的觀點強加給學生,而是主張學生積極運用發散思維,引導學生能夠按照學習的邏輯先后順序進行自學,同時鼓勵學生能夠提出不同的觀點和疑問,以自己獨特的視角來發現問題并且通過教師引導從而解決問題。在小組共同學習討論當中,學生只要言之有理、言之有據,教師就可以對其進行鼓勵并將問題和學生觀點分享給全班同學,這樣不僅可以使“小組合作學習”的效果得以實現,同時可以提升整個班級的學習氛圍,使學生的自學能力得到充分發掘。
(四)改變了傳統的考核方式,教師可以更全面地了解學生
在“小組合作學習”中,每個學生都是被評價者,同時也是評價的參與者,學生可以找出自己的優點和不足,對比其他小組完成情況找到自己小組存在的不足;學習其他小組的優點,找到自己小組今后的努力方向,從而達到共同進步的目的。任課教師不僅可以從卷面作業完成情況考核每個小組的成績,并且能夠將時間和精力更多地投入到學生在完成作業過程中的表現上,可以更全面深入地了解每一個學生,從而從不同的角度進行全面評價,目的主要是通過激勵性評價,給予不同學生個性化的指導,讓每個學生的長處都能在小組中發揮出作用,并且給予一個合理的平時表現分數。
四、結語
根據學生的反饋以及實際的教學效果來看,普通地質學實驗課“小組合作學習”取得了一定成效,學生的學習熱情明顯提高了,課堂參與重心也從授課教師向學生轉移。在普通地質學實驗課中,我們將繼續使用這種“小組合作學習”教學形式。“小組合作學習”可以增加學生積極主動學習和思考的能力,挖掘學生的自學潛力,拓展學生思維。授課教師在教學方面需要做更充分的準備工作,才能引導學生更深入地思考,提升教學質量,提高教學效果。如何更好地設置問題并吸引研究生參與到課程助教工作中,是我們下一步努力的方向。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 王家生,謝樹成,龔一鳴.普通地質學野外和室內實踐教學改革與體會[J].中國地質教育,2009(2):79-82.
[2] 周鼎武,賴紹聰,張成立,等.地質學實踐教學新體系[J]. 中國地質教育,2006(4):47-53.
[3] 舒良樹,解國愛,王博,等.新形勢下普通地質學教學內容和課程體系建設的思考[J].高等理科教育,2012(4):143-147.
[4] 劉學鋒,張偉偉.理工基礎類課程教學改革探索——以力學課程為例[J].大學教育,2017(1):6-8.
關鍵詞:天然氣地質學;天然氣特征
天然氣是現代三大能源支柱中最潔凈又最有發展潛力的一種能源。天然氣的發現和利用比石油有更為悠久的歷史,我國是世界上最早開發和利用天然氣的國家。早在晉代,四川就有了“火并沉熒于幽泉,高焰飛煽于天垂”的記載。到明末清初時期,在四川就已出現氣田地質專業隊伍,專門從事勘探定井位,研究井下地質情況,判斷“氣、鹵(水)”,分析“通腔”(井間連通)關系,劃分連通系統,并進行鉆井和采氣的地質監督等方面的工作。
世界油氣勘探實踐證明,天然氣最初依附于石油,處于從屬地位。石油、天然氣均屬流體礦產,但在勘探、開發實踐中人們發現,天然氣的物理化學特性與石油有許多不同點,隨著天然氣工業的興起和發展,針對天然氣的特性不斷進行研究、總結和提高,逐漸形成了《天然氣地質學》這門獨立的學科,并在實踐中不斷發展和完善,成為指導天然氣勘探開發的理論和應用學科。
一、天然氣與石油的差異
石油和天然氣都是流體礦藏,雖然在形成機理和分布特征上具有相似性,但也存在許多差異。認識這種差異,對于更深入地認識天然氣生成、運移、聚集的機理,劃分和鑒別天然氣藏與氣田的類型,分析和總結天然氣藏的形成條件及時空分布規律,具有重要的理論意義和實用價值。
1.在物質來源、生成方式等方面,天然氣比石油廣泛得多。天然氣的形成具有多源性和多階段性。多源性一方面體現在既有有機成因的天然氣,也有無機成因的天然氣;另一方面還體現在各種類型的有機質都能形成天然氣,既有油型氣,又有煤成氣。而石油主要是由腐泥型和腐殖—腐泥型有機質生成的。煤及煤系有機質可以提供形成大型氣田的氣源,但對于石油生成并不重要。因此,天然氣不僅與石油共生,也往往與煤系共生,聚油盆地和聚煤盆地都可以尋找天然氣。
有機成因天然氣的生成具有多階段性。有機質演化成烴的各個階段都伴隨有天然氣的生成。在成巖作用早期,有機質的未熟階段,可由生物化學作用形成生物氣(細菌氣);在石油生成的成熟和高成熟階段,可形成熱解氣;在過成熟階段,可形成高溫裂解氣。而石油則大量生成于一定埋藏深度的“液態窗”范圍內,具有明顯的階段性和局限性。雖然目前在世界各地發現了許多具有工業價值的未熟或低熟油,但絕大多數石油仍然是有機質處于成熟階段,即所謂“生油窗”階段的產物。因此,石油形成于特定的時間和空間范圍,生油的時空范圍遠比生氣的時空范圍小得多。
2.天然氣的分子直徑小,其密度和粘度比石油低幾百倍到幾千倍,因此,天然氣易擴散、易運移、易滲漏,難保存,氣藏對儲層的要求低,對蓋層的要求高。就勘探而言,天然氣可以運移更遠,成藏更為復雜,勘探領域更大。對開發而言,氣藏評價的物性下限更低,許多不能產油的儲層可以是很好的氣層。
3.天然氣藏形成具有多源、多階連續的特點,在氣藏形成過程中往往是多種來源天然氣的復合,單一圈閉中聚集的天然氣可能是來自不同烴源巖、不同成因氣體的混合物。天然氣藏形成的多源復合現象具有普遍性,是天然氣成藏的一大特色。
4.氣藏形成始終處于聚和散的動平衡中,成藏期晚有利于氣藏的保存。與石油相比,天然氣的聚集效率要小得多,天然氣聚集系數一般在1%以下,個別情況才會超過1%;而石油主要為滲濾損失,聚集系數較大,一般大于10%。
5.氣藏與油藏在空間分布上存在較大的差異,天然氣的分布遠比石油廣泛得多,凡是發現石油的地方,都分布有一定數量的天然氣,“有油必有氣”,但“有氣不一定有油”。在氣源巖有機質演化程度很低或很高兩種極端情況下,這種現象表現得尤為突出。
6.天然氣的壓縮性強,膨脹系數大。氣藏儲量的確定、可采儲量的評價,都與地層壓力、溫度系統息息相關。對凝析油含量不同的這類特殊氣藏,氣藏壓力、溫度更是決定地下流體是以氣態存在還是液態出現的關鍵。因此,氣藏流體組分、原始壓力、地溫梯度的確定比原油更有意義。
7.氣液兩相的流度比差異大,天然氣與水的親和力小,具有天然的親水特性。氣藏一旦水淹,將對氣體滲流帶來極大的阻力,受儲層毛細管力的作用,將使大量的天然氣封閉在孔隙中難以采出,導致采收率降低。因此,天然氣一般采用枯竭式開采,而且盡量避開水的危害。
8.天然氣運輸儲藏困難,這使得天然氣的生產直接與用戶相關。對于一個新區,氣藏往往在投入開發前只能用少量的井和資料確定氣藏開發規模,用以指導和決策下游市場投資和建設。由于下游市場投資比重和份額巨大,對上游約為7:1~10:1的關系,因此,資源的落實和可靠程度對下游至關重要,使得對氣藏早期的資源評價和對構造儲層的描述就需要特別謹慎,對各類預測技術的發展更為敏感。
二、能源發展的需要
天然氣作為潔凈的能源,尤其是現代低碳經濟的要求,越來越受到人們的重視,作為廉價的化工原料,用途也越來越廣泛。從世界天然氣產量在油氣產量和能源結構中所占比重的增長趨勢來看,天然氣的產量和消費量將繼續保持增長勢頭,隨著天然氣在能源結構中的比重不斷增加,天然氣可能在不久的將來取代石油,成為主要能源,因此,二十一世紀將是一個天然氣的時代。
我國天然氣資源較為豐富,常規天然氣資源量近60×1012m3,非常規天然氣資源潛力超過150×1012m3,對天然氣資源的勘探開發和綜合利用,不斷提高資源勘探開發效益,是我國可持續快速發展的重要保證。盡管我國天然氣增長近年已進入快車道,而且增長速度排在世界前列,但和俄羅斯、美國等發達國家相比差距甚大。目前,在我國一次性能源消費結構中,天然氣只占4%,俄羅斯聯邦天然氣占能源結構的比例是53.9%,美國27.2%,顯然我國天然氣在整個能源消費結構中所占比例較低,仍是煤炭為主。全球天然氣人均占有量508m3,中國人均占有量60m3,與全球平均水平相差9倍。其主要原因之一就是我國天然氣的勘探工作相對滯后。
自上世紀80年代以來,我國雖然通過幾輪國家天然氣攻關,天然氣工業有了長足發展,找到和開發了一批大中型氣田,增加了天然氣儲量和開發已有的氣田來加快天然氣勘探和開發步伐,以保障能源安全和推動節能減排。但勘探實踐證明,我國氣藏的主要特點是氣藏類型眾多,地質條件復雜,埋藏深且跨度大,儲量多集中在深層,儲量規模較小的氣田居多,隨著國民經濟的快速發展,我國對能源的需求量越來越大,天然氣供求矛盾已經嚴重威脅到國家的經濟發展和戰略安全,這就要求大量的從事天然氣研究和勘探開發的專門技術人員,因此,在石油高校設置《天然氣地質學》就是為了適應新世紀新形勢能源發展的需要,無疑具有重要的理論和現實意義。
三、教學內容
在我們居住的地球上,生長著絢麗多彩的生物。它們種類繁多、形態各異,但都有生命,即有生殖、發育、遺傳、變異的能力。這些形形的生物是怎樣來的呢?人們對這個問題的認識,經歷了漫長的歲月。
基督教的《圣經》上說:全能的上帝用六天時間創造了天地和萬物,之后又按照自己的形象創造了人。這就是所謂的“神創論”。“神創論”的個別說法雖然也有某些合理的因素,如認為創造的順序是先有天地(宇宙和地球),后有植物、動物和人類等,但總的來說,是屬于唯心主義的妄說。在很長一段時期里,“神創論”被人們奉為經典,占據統治地位。
隨著歷史的發展,人們在實踐中不斷認識真理。很早以前,不論在中國和外國,都有人提出生物是可變的,各種不同的生物源于一個祖先。希臘人阿那克西曼德(公元前610—540)認為,人是由魚變來的。1759年,德國人沃爾弗(1733—1794)提出,生物體內各種組織和器官都是在胚胎發育中從原始的組織發展而來的。這些都是生物進化思想的萌芽。真正提出比較系統的進化論觀點的,是法國的生物學家拉馬克(1744一1829)。拉馬克根據他對地質學、古生物學和現代生物的初步研究,認為,①生物有適應自然環境的能力,在發展過程中,經常使用的器官就發達,不經常使用的器官就退化,這種“用進廢退”的變異是可以遺傳的;②生物有適應環境的能力,生長在不同自然條件下的同一物種,會產生不同的體質形態和生理機能,環境的多變性決定了物種的多樣性;③因此,生物是在漫長的地質歷史時期內,由簡單到復雜,由水生到陸生進化而來的。進化論象一個晴天霹靂,從“神創論”緊緊控制的堡壘中沖開了一個缺口。但是,在拉馬克時代,科學還遠沒有掌握充分的材料,還不能對物種起源問題作出完整的科學答案。因此,他的學說還有許多不足之處,例如過分強調了外因的作用,錯誤地提出動物器官的變異是由于動物本身有一種向上發展的欲望,他的一些假說得不到科學試驗的證明等。
拉馬克學說發表后,立即受到了當時法國著名古生物學家居維葉(1769—1832)的激烈反對。居維葉研究過巴黎郊區保存有哺乳動物化石標本的地層。他已經看到:在不同的地質年代的地層里,埋藏著種類不同的化石;地層的年代越早,保存的化石的類型就越原始而低等;地層的年代越晚,保存的化石類型就越進步而高等。但是,他所研究的巴黎郊區地層,有過沉積的間斷,即地質學上所說的一種不整合現象。這只是地質變化的一種情況。由于他是一個虔誠的基督教徒,頭腦被“神創論”象纏頭布一樣束縛著,因此他認為,這種巖層的沉積間斷表明整個地球上發生過災變;各個不同的地質年代的地層里所以有不同類型的化石,是因為地球上曾經發生過多次大災變;每次災變后,上帝又重新創造新的類型生物;物種是不變的,上帝創造過多少,現在就有多少。這就是所謂的“災變論”。“災變論”是根據局部的客觀事實作出的錯誤推論。但是,居維葉是生物學中比較解剖學和古脊椎動物學的創立者。他對脊椎動物的器官的形態、結構進行了解剖研究,從多方面闡明了脊椎動物各
個類別間的系統進化關系,并指出器官的構造同生活條件的關系。居維葉的這一研究成果是正確的,實際上為生物進化論提供了有力的論據。盡管如此,當時的歐洲,自然科學還牢牢地被禁錮在唯心論的“神創論”的枷鎖之中,不僅居維葉沒有看到他的“災變論”與自己的解剖學研究成果有矛盾,而且許多生物學工作者也都相信居維葉的“災變論”。拉馬克的進化論沒有得到普遍的承認。
過了二十多年,英國著名地質學家賴爾(1797—1875),研究了大量的地質現象,他根據新的觀察材料指出,地球是持續不斷地緩慢地變化著,現在看到的地球表面的狀況,是逐步變化而來的,并不是經過災變后,上帝再創造的。他還指出:災變論的錯誤在于把一千年作為一百年看待,或者把幾百萬年誤認為幾千年。賴爾把萬物皆變的進化觀點帶進了無機自然界,把進化論帶進了地質學,給了“災變論”致命的打擊。起初,賴爾把有機自然界和無機自然界割裂開來,認為只有無機界受自然規律支配,而有機界受超自然的力量一一上帝的控制。因此不同意物種是變化的。后來,他又深入研究了地層中的生物遺體和遺跡——化石,承認有機自然界也是逐漸變化的,生物是在漫長的歲月中逐漸進化的。恩格斯說,只有賴爾才第一次把理性帶進了地質學中,因為他以地球的緩慢變化這樣一個漸進作用,代替了由于造物主一時興發所引起的突然革命。
在自然科學史上建立了完整的進化論思想體系的,是英國的生物學家達爾文(1808—1882)。達爾文生活的時代,正是英國資本主義迅速發展的時期。當時,在農業和畜牧業中,已經進行了廣泛的培育優良品種的活動,這為生物學研究提供了實踐基礎;同時,在植物學和動物學領域內,都積累了大量的觀察材料。達爾文結束了大學生活之后,跟隨“貝格爾”號軍艦進行了五年環球旅行,收集了大量生物標本,進行了多方面的觀察,又經過多年潛心研究,于1859年發表了有劃時代意義的偉大著作《物種起源》。在這本書中,達爾文通過解剖學、胚胎學、生物的地理分布、化石等方面,全面論證了生物是進化的觀點,并且闡明了“自然選擇”是生物進化的主導力量。達爾文指出,生物經常發生的細致的不定變異,通過累代的選擇作用,比較適合當時外界環境的個體可以生存,并且逐漸積累有利的變異,發展成為新種;比較不適合的就不能生存或不能傳種。盡管達爾文主義還有不足之處,如受了馬爾薩斯人口論的影響,錯誤地認為生存競爭是生物進化的決定性因素。但它畢竟是為生物進化論奠定了科學的理論基礎。因此,不僅在科學界,而且在整個思想界起了巨大的反響。馬克思和恩格斯對達爾文給予了高度的評價。馬克思寫信給恩格斯說,達爾文的《物種起源》為我們的觀點提供了自然史的基礎。恩格斯在馬克思的墓前演說中,把達爾文發現生物界的發展規律和馬克思發現人類社會的規律相媲美。當然,進化論思想還要繼續發展。恩格斯指出,進化論本身還很年輕,進一步的探討將會大大修正現在的關于物種進化過程的觀念。
從進化論的發展過程,我們可以看到:一種科學的理論決不是一蹴而就的。起初,科學的假說僅僅是以有限數量的事實和觀察為基礎的。隨著新的觀察材料的不斷發現,使這些假說逐漸純化,取消一些,修正一些,直到構成比較完整的科學定律和體系。因此,每一種科學理論,每一個科學家的認識,都要受到時展進程所提供的認識條件的限制。即使是一個偉大科學家提出的正確理論,有一些錯誤的結論夾雜其中,也是難免的。英國科學家、唯物主義創始人培根曾經說過:“要認識真理,先要認識真理的條件。”因此,我們后人在研究和評價每一個科學家——自然科學家和社會科學家的理論時,不僅要研究分析他的結論,而且要認真地歷史地研究分析他們所以會得出這些結論的客觀條件。只有這樣,才能吸取其真理性認識,拋棄其錯誤,并作出科學的評價。我們青年在學習科學——不論是自然科學或革命理論中,都應該學會運用這種歷史的分析方法。