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关 键 词:幼儿体育;第一代认知科学;第二代认知科学
中图分类号:G610 文献标志码:A 文章编号:1006-7116(2015)06-0059-05
Abstract: In recent decades, first-generation cognitive science that bases its core on computed and disembodied information processing metaphor has transformed into second-generation cognitive science that emphasizes the body and embodiment. Second-generation (embodied) cognitive science focuses on the interaction between the body and environments, emphasizes mind or cognition shaping by the body, concerns the roles played by sense - movement process and coordination in high level cognition development, and stresses the coupling relationship between the body, the brain and environments (culture). Second-generation (embodied) cognitive science has important theoretical significance for us to understand baby movement education, and also brings many helpful inspirations to the practice of baby movement education.
Key words: baby sports;first-generation cognitive science;second-generation cognitive science
幼儿运动教育的研究是一个极富研究潜力和实际价值的领域,然而,长期以来,无论在教育科学领域还是体育科学领域,幼儿运动教育的研究都处于边缘地位。有些机缘巧合的是,最近二三十年来,表面上与幼儿运动教育似乎没有什么关联的认知科学研究领域出现了某些重大变化或范式的转变:以计算的、离身(disembodiment)的信息加工隐喻为核心的第一代认知科学转向强调身体的、具身的第二代认知科学。第二代(具身)认知科学关注身体与环境的交互作用,强调身体对心智或认知的塑形,关注感觉-运动过程(sensori-motor processes)及其协调在高水平认知发展中的作用,强调身体、大脑和环境(文化)的耦合关系。第二代认知科学的这些思想深刻地契合了幼儿运动教育的内涵。因此,如何深入探寻第二代或具身认知科学与幼儿运动教育理论的交集,不仅具有重要的理论意义,同时也将为幼儿运动教育实践带来了许多有益的启示。
1 第二代认知科学的兴起
毫无疑问,第二代认知科学这一概念是相对于第一代认知科学而言的。1999年,语言学家Lakoff和心理学家Johnson在他们的名著《肉身的哲学:具身心智及其对西方思想的挑战》(Philosophy in the Flesh: The Embodied mind and its challenge to Western thought)中首次将认知科学的发展划分为两代:第一代认知科学 (the First-generation Cognitive Science)和第二代认知科学(the Second-generation Cognitive Science)。第一代认知科学又称为无身心智(disembodiment)的认知科学,在20世纪五六十年代兴起,其哲学基础是传统的英美分析哲学(形式主义学派和日常语言学派)和先验哲学。具体而言,第一代或传统认知科学以计算机科学、心理学、语言学、哲学等学科为中心学科,采用计算机隐喻,将认知或心智看作抽象的、无身的符号推理和计算的过程,人类心智的信息加工模型,乔姆斯基的转换生成语言学等等取得了极大的优势地位,第一代认知科学范式或“认知革命”风靡一时,人工智能似乎即将取代人类智能。然而,第一代认知科学的范式很快遇到了重大困难:“以人工智能完全模拟人的智能首先将遇到的难题是环境与背景知识的形式化。……人工智能却永远不能复制特定主体的具体心理过程,因为后者必然涉及此时心智活动的大量环境和背景知识,甚至与更宏大的社会文化环境和背景相联系。它们的多样性和特殊性几乎是无穷尽的,并且其中绝大部分是不能先行符号化然后再通过推理(计算)获得的。我们无法为它们提供形式化的理论,也无法为它们的变化找到确切的变换规则(程序)”[1]。第一代认知科学不仅无法解决环境与背景知识的形式化及其带来的指数爆炸问题,同时也没有从种系发生和个体发生的角度考虑问题。当然,更为根本的在于,第一代认知科学秉持笛卡尔的身心二元论,无身的观念占据了其话语主流,活生生的身体或肉身,包括感觉和运动甚至情感等等缺席了。
第二代认知科学是在20世纪70年代中后期兴起的,当时的认知科学开始了一次深刻的范式转变,即从基于计算隐喻和功能主义观念的“第一代认知科学”转向基于具身认知(embodied cognition)的“第二代认知科学”。尽管还存在许多争论,第二代认知科学的范式在认知科学领域乃至于相关学科领域逐渐取得认可,认知或心智不再被看做是一组逻辑或抽象的机能,“而是一个植根于身体经验,植根于与身体动作的相互连结,植根于其他个体相互作用的生物系统。从这种观点看,动作和表征不再根据经典的心-物二元来理解,而是相互密切联系的。在环境中的行动,与其中的物体和个体相互作用,表征环境、感知环境、分类环境和理解环境的重要性,也许不过是关系连接的不同水平,这些连接存在于有机体和他们操作、思考和生活的局部环境之间”[2]。
Lakoff和Johnson[3]系统阐述了第二代认知科学的主要观点:(1)概念结构源自感觉运动经验和神经结构。在我们的概念系统中,甚至于“结构”这样的观念也是由意象图式和动作图式来规定的。(2)由于心智结构是与我们的身体和我们的具身经验相联结,因此它在本质上是有意义的。它不可能被无意义的符号所规定。(3)存在“基本水平”的概念,这些概念部分源自我们的动作图式和我们完型知觉和意象形成的能力。(4)我们的大脑是按照适合从感觉运动区域向更高脑皮层区域投射的激活模式来组织的,这些激活模式构成了所谓的基本隐喻(primary metaphor)。这种投射允许我们在与身体直接联系的感觉运动过程中采用的推理模式基础上,形成抽象概念。(5)概念结构包括各种原型:典型事例、理想事例、社会刻板、突显样本、认知参照点等等。每种原型使用不同的推理。大多数概念不能用充分的和必要条件来规定。(6)理性是具身的, 我们推理的基本形式来自感觉运动和其它基于身体的推理形式。(7)理性是与想象有关的,基于身体的推理形式是被映射到通过隐喻推理的抽象模式的。(8)概念系统是多元而非单一的。抽象概念通常是由互相不一致的多重概念隐喻来界定的。
概括起来说,“‘第二代认知科学’倡导的认知观念是:认知是具身的(embodied)、情境的( situated)、发展的(developmental)和动力学的(dynamic)”[4]。更为重要的是,尽管两者的研究领域和指向并不相同,但第二代认知科学与运动教育具有共同的交集,即都涉及根本性的人类身体运动及感觉经验。
2 幼儿运动教育及其内涵
由于“运动教育”概念的多义性和宽泛性,以及其来源的多元性和多样性,要十分清晰地梳理“运动教育”的概念和内涵十分困难,“精神运动学、运动教育学、运动教育,这3个概念在目前还十分混乱,没有明确的定义”[5]。同时,梳理“运动教育”的历史渊源和境脉也远远超出了本文的容量。总的来看,“运动教育”并不是一个新的概念,近代西方自然主义教育家如福禄贝尔、卢梭、蒙台梭利等都十分关注儿童在自然环境中的身体运动教育。较为系统的运动教育则是19世纪后期的事了。根据刘馨教授的解释,早在20世纪30年代左右,运动教育就是英国学校教育的一个重要组成部分。在20世纪50年代初期,北美的体育教学受到了这种来自英国的新的教育活动方案的冲击与挑战。到了20世纪60年代左右,运动教育便逐渐成为北美小学体育的一个组成部分,而且,它也逐渐影响到幼儿园中的体育教学活动。同时,运动教育的另一条路径来自德国的精神运动学,最早可以追溯到奥地利科学家、思想家和教育家鲁道夫・史代纳(Rudolf Steiner)创立的人智学(Anthroposophy),并受到蒙台梭利的感官教育、鲁道夫・拉班(Rudolf Laban)①的运动分析理论及奥尔夫音乐教育的影响。近年来,在雷娜特・齐默尔教授倡导下,幼儿精神运动学在德国得到长足发展,出版了多本幼儿精神运动学方面的专著,并陆续被译为中文,对我国幼儿运动教育产生了一定的影响。
对“运动教育”这一概念的解释与运用,不同的专家学者赋予它不同的具体含义,但总的来说,运动教育中包含了这样一些最基本的思想:(1)基础运动(basic movments);(2)教育性的体育(educational gymnastics);(3)创造性的运动(creative movement);(4)探索与发现(exploration and discovery)。实际上,“运动教育”有着更为丰富的内涵和实践层面的拓展价值,刘馨[6]171-172就指出,一个完整的、全面的运动教育所包含的内涵,远不止上述这几个方面。一般来讲,“运动教育”意指一个过程,(1)通过这一过程,可以获得对人的运动的功能以及表现形式的正确评价和认识;(2)通过这一过程,可以获得在有目的地控制人的运动方面的技能;(3)提供给个人各种机会,让他用自己独特的方式去运用自己已获得的运动知识;(4)提供以“拉班的基本运动思想”为基础的系列经验;(5)把认识到个体的差异性作为在教育环境方面的一个“有利的”因素,以引起新的概念和各种反应的产生。总之,“运动教育”是对儿童进行运动技能教学的一种发展适宜的、适合儿童个别需要的,有主题的和促进儿童发展的方法和课程,它把儿童看作是一个完整的个体,并且包含着比儿童身体方面更多的内容。因为“运动是人的一种重要的表现手段(介体),参与运动中的总是儿童的全部机能,并不只是某一部分,每个动作行为都涉及认知、动机以及情感方面,而且认知、动机以及情感也会受到运动行为的影响”[7]7。本研究采用“幼儿运动教育”这一概念,而放弃采用幼儿体育或学前儿童体育的提法,主要是考虑幼儿体育或学前儿童体育容易引起一种错觉,即“孤立地强调幼儿身体方面的发展,而忽视了幼儿的情感、社会性、认知以及创造性的发展”[6]171。采用运动教育,正是要改进这些不合理的现象,凸显运动教育的基础性、广泛性和整合性,为使幼儿成为一个健康的人、完整的人和个性充分发展的人奠基。有充分的理由认为,“运动教育中蕴含的教育基本原理和原则,是所有学科的领域的基础”[6]170。
幼儿运动教育的重要性和必要性也可以表述为运动教育在幼儿期的重要性和必要性。要全面、系统地回答这个问题必须充分认识到人首先是,最终也是自然的生物体。“人类往往有意或无意忘记自己是一种生物,忘记自己的身体,忘记自己的生物学属性。比如我们都耳熟能详这些判断:‘人是有意识的动物’,‘人是制造工具的动物’,‘人是游戏的动物’,‘人是符号的动物’等等,我们往往忽略了每一判断中宾词的涵义,即归根结底,人是动物,有着漫长的进化史,与生物界有无法割舍的联系”[8]。这是我们讨论幼儿运动教育问题的出发点和立足点。
理解幼儿运动教育的重要性和必要性,首先必须深刻意识到当代儿童生活环境的空前变化,导致儿童身体运动和感觉经验的深刻变化,主要表现在以下方面:(1)由于城市化进程、居住方式的改变和学习压力等等的问题,满足儿童运动需求的机会极大减少;(2)儿童越来越多地通过媒体等间接经验而非游戏、运动等直接经验的方式来认识世界;(3)儿童的身体体验日益居于次要地位;(4)室内静坐活动占的比例越来越高,室外游戏、运动活动越来越少[7]117。这些问题和现象在急剧工业化、城市化而且城市儿童普遍为独生子女的中国尤其明显。
其次,由于运动教育(精神运动)的统合性,它可以极大地弥补或者改善幼儿园分科教学带来的问题。目前来看,我国幼儿园教学主要还是以分科教学为主,“当儿童进入到幼儿园或小学的时候,他们原有的混合学习的方式,很快就被分离的、孤立的和表面上毫无联系的学习与活动所代替,‘游戏’、‘作业’、‘学习’等活动被割裂开来,具有各自的目的;语言、数学、常识、音乐等学科孤立地进行教学――这种种现象和做法是不利于儿童发展的。对于儿童来说,每一个组成部分都是相互依赖、相互影响的,某一方面的发展,可以促使其他有关方面得到相应的加强与巩固”[6]171。
3 第二代认知科学对幼儿运动教育的启示
正如李其维[9]所言,“第二代认知科学的兴起将启发人们对身心关系、生理还原论、意识研究在心理学中的地位、人工智能对心智完全模拟的可能性等重大问题重新思考。”第二代认知科学对幼儿运动教育的理论建构和实践具有重大意义,对此进行梳理和思考,其实就是寻找第二代认知科学和幼儿运动教育之间的交集,在具身心智、具身认知理论的基础上,重新思考幼儿运动教育的价值和内涵。
首先,第二代认知科学告诉我们,感觉-运动活动在儿童早期发展中具有重要价值,感觉-运动活动必然带来感觉的发展以及经验的扩展。幼儿运动教育在整个幼儿教育中具有基础地位。“活生生的、整体意义上的身体活动(运动是其核心之一)是儿童早期教育的出发点”[8]。具身认知研究表明,婴幼儿的认知是感觉-运动性质的,他们的认知是无法与感觉-运动割裂开来的,感知和动作也是根本不可分离的,当然,他们的感觉-运动系统又是与环境高度交互的。皮亚杰、西伦等人的研究表明,感觉运动活动或协调在婴幼儿认知发展中具有极为重要的作用。“感觉运动协调是从婴儿到成人的发展过程中,最重要的作用程序之一,它构成了许多种学习的基础”[10]。皮亚杰的认知发展理论反复表达了这样的看法。皮亚杰认为,活动(必然是主体的身体活动)既是感知的源泉,又是儿童心理发展的基础。在感知运动阶段,通过感知和动作及其协调,儿童建构起复杂的动作图式或格式,在以后的发展过程中,随着动作的内化,形成更加高级的思维和运算。在“具身性假设背后的中心观点是:心智或智慧是在有机体与环境的互动中涌现出来的,是感觉运动活动的结果”[11]。
第二,从第二代认知科学角度看,幼儿运动教育可以为幼儿提供丰富的、情境化和动觉的实时刺激。
第二代认知科学“将认知主体视为自然的、生物的、活动于日常环境中的适应性的主体,认知就发生于这样的状况中”[4]。毋庸置疑,婴幼儿的认知是实时的,在线(on-line)的和情境化的认知。婴幼儿生活在一个具体的、真实的物理世界中,这个世界“充满了丰富的对知觉、行为乃至思维起组织作用的种种规则”[11]。婴幼儿的心智不仅存在于他们自身,同时也分布于物理世界、文化环境(包括语言和人工制品)的互动和经验之中,从根本上讲,身体或具身及其与环境的耦合关系不仅涉及婴幼儿认知发展的核心机制,也构成了高水平认知或抽象思维的基础。幼儿运动教育有助于为幼儿提供丰富的、情境化和动觉的实时刺激,因为运动必然带来感觉的发展以及经验的扩展,这恰恰是虚拟的电子游戏和符号化活动所无法提供的。
第三,幼儿运动教育的价值绝不限于运动和身体本身。人们往往把运动教育的作用仅仅理解为有助于幼儿身体健康,或者有助于神经系统的发育(这无疑是运动机能的重要方面),其实这是一种把运动教育简单化的观点。
第二代认知科学赋予了身体一种本体论的地位,“从发生学角度看,婴幼儿的心智在很大程度上是一种具身心智,或者说,婴幼儿心智天然地具有具身性”[8]。儿童最初的心智和认知是无疑是基于身体的,身体构成了婴幼儿自我的核心。达马西奥指出,“早期身体信号,无论是在进化还是发育过程中,都有助于形成自我的基本概念”[12]。依靠身体运动获得的身体信号为儿童早期心理发展特别是自我的形成提供了基本的背景。实际上,婴幼儿认知乃至整个心理活动都是建立在身体运动提供的感觉刺激和原始信息供大脑处理的基础上的。
总之,身体运动(包括作为硬币另一方面的感觉)是儿童发展与学习的各个方面,包括情绪和社会性发展的基石。首先是人的自我和自我意识。“儿童的自我意识是与儿童的体验联系在一起的,而儿童早期的很多体验都是与身体运动联系在一起的,这些通过身体运动产生的体验构成了儿童自我意识发展的基础”[13]。身体运动有助于幼儿建构积极自我意象,形成良好的自我效能感和价值感。实际上,幼儿运动与自我概念和自我同一性的关系在精神运动学理论体系中具有核心地位。第二方面是人的认知,身体运动及其体验构成了儿童对自己能力意识的边界。“婴儿时期的爬行、抓,拿等运动有助于我们感知和认知能力的发育和成熟。”[14]8无疑,儿童的各种认知活动也是在运动中实现的,皮亚杰的感知运动智慧就是一个认知和运动密切关联的理论建构。第三方面是情感。“来自个体发生学和系统发生学的研究成果表明,运动神经元与我们的情感紧密相连,同时这种关联是由身体的运动表征进行组织的”[14]9。同时,运动身体运动还有助于儿童宣泄各种不良情绪。第四方面,儿童的社会能力特别是社会情绪能力乃至人格可以通过运动得到训练和培养,这是德国的精神运动学的一个核心观点。第五方面,身体运动具有发育诊断和矫正作用,这一点在德国的精神运动学中得到了大量的实践。
长期以来,运动教育,特别是幼儿运动教育在理论和实践上并未取得应有的地位。教育系统内部以至整个社会还远远没有意识到幼儿运动教育的价值。特别值得一提的是,在幼儿园教育活动中,“过分强调抽象符号系统的作用,特别是把抽象符号系统和学业学习在儿童早期发展中的作用置于一个极不恰当的位置”[8],从而忽视幼儿运动教育的做法仍然十分普遍。这些做法压缩了婴幼儿动作和感觉发展的空间,使他们远离感性经验和“物理实在”,同时也在“相当程度上剥夺了他们通过动作主动建构自身经验和通过运动与游戏宣泄和表达基本情绪的机会”[8]。另一方面,幼儿运动教育的理论建设和幼儿运动标准的建设更是几近空白。所有这些都严重妨碍了幼儿教育的健康发展。从第二代认知科学角度来思考幼儿运动教育,为幼儿运动教育乃至儿童健康发展寻求更为深刻和科学的理论基石,是一项具有极大价值的伟大事业,这项事业十分艰巨但已经起步。
注释:
① 鲁道夫・拉班. (1879―1958)――现代舞理论家、教育家、人体动律学和拉班舞谱的发明者、德国表现派舞蹈创始人之一。
参考文献:
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[4] 唐孝威. “语言与认知文库”总序[G]//李恒威. “生活世界”复杂性及其认知动力模式. 北京:中国社会科学出版社,2007.
[5] 雷娜特・齐默尔. 幼儿精神运动学手册[M]. 蒋丽等,译. 南京:南京师范大学出版社,2008.
[6] 刘馨. 学前儿童体育[M]. 北京:北京师范大学出版社,2009..
[7] 齐默尔. 幼儿精神运动学手册:精神运动学发展促进作用的理论及实践[M]. 杨沫,等译. 南京:南京师范大学出版社,2008:7.
[8] 杨宁. 儿童早期发展与教育中的身体问题――五论进化、发展与儿童早期教育[J]. 学前教育研究,2014(1):19-26.
[9] 李其维. “认知革命”与“第二代认知科学”刍议[J].心理学报,2008:12(9):1306-1327.
[10] Rolf Pfeifer. 身体的智能――智能科学新视角[M]. 俞文伟等,译. 北京:科学出版社,2009:87.
[11] Smith L B,Gasser M. The development of embodied cognition:Six lessons from babies[J]. Artificial Life,2005(11):13-30.
[12] 达马西奥. 笛卡尔的错误:情绪、推理和人脑[M]. 毛彩凤,译. 北京:教育科学出版社,2007:185.
【关键词】普通地质学 教学思想和方法 大地质 地质思维
【基金项目】桂林理工大学博士启动基金项目。
【中图分类号】P5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2012)12-0005-01
普通地质学是一门具有自己独立体系的地质专业基础课,它承担着对学生进行地质专业启蒙教育和专业基础教育的任务。通过教学,将逐步引导学生步入地质科学的殿堂,并将成为国家急需的专业人才。随着地质专业在不同领域的应用,地质学已经从单一的找矿地质发展到水文地质、工程地质、灾害地质、环境地质等领域,形成了一个庞大的学科门类,形成了“大地质大服务”的形势。普通地质学几乎涵盖“地球科学”全部内容,尝试以地球的动力学为纲,有机地将传统地质学中相互孤立而纷杂的内容系统地连结起来。具体讲,在教学环节中,力求在理论部分尽可能实现“新”和“深”的突破,在实践性教学部分最大程度地加强和提高学生对地质学基本技能的掌握,以与后续课程密切衔接。同时普通地质学又是一门实践性比较强的专业基础课程,它不仅仅需要课堂讲授、实验课程,而且需要进行地质教学实习等多种教学环节和教学方法,才能获得一些真知。
以下从教学指导思想、教学方法两个方面进行总结。
一、教学指导思想
1.强调基本理论、基本知识和基本技能的“三基”教学环节,并贯穿教学始终,为后续各科的学习奠定坚实的基础和创造良好条件。
2.强调实践教学环节,地质学是实践性强的科学,没有实践就没有地质学。培养学生勇于实践,顽强拼搏和无私奉献精神。
3.不失时机地注重该学科的前沿领域和发展动态,随时更新课程结构、教学体系和教学内容。注意新方法、新技术的广泛应用和相关科学的互相渗透。
4.通过不同环节的教学,在注重学生专业成绩的基础上,有目的地培养学生的团队能力、动手能力、综合思维能力以及创新能力,加强合作精神的培养、为高新尖人才的脱颖而出创造条件。
5.在教学环节中,自始至终突出“以人为本”的教学思想和“学贵恒进”的学习方法。在重视知识传授的同时,强化素质教育,使应试能力逐步向实践能力转化,培养学生的创造性、独立性。
二、教学方法和手段
普通地质学是地学类大学生入校后接触的第一门专业基础课,该课程的成功与否直接影响着他们对地球科学的兴趣,乃至以后的专业道路。因此,这门课必须上得生动有趣,激发他们热爱地球科学,立志研究地球科学的兴趣。因此,符合教育规律的教学方法对教学效果非常重要。
1.利用多媒体加大教学信息量
多媒体表现力丰富,具有图文并茂,可以使用声音、视频等特点,还可用动画形式演示洋陆转换的过程以及大洋演化的威尔逊旋回;也可截取goole earth遥感图片或直接用软件演示实例并讲解。从而使教学内容变得形象、生动有趣,并加大了教学信息量,解决教学难点并能突出重点,让学生从感性上验证难以理解的抽象理论。大量精美的矿物照片,让学生感叹自然的神奇,利用录像播放野外地质现象,使学生足不出户便能观察到大量的地质现象,加强对书本知识的理解与记忆;领略大自然神奇的魅力,激发学习兴趣。授课教师通过制作多媒体课件,也可突出特色和重点,增强学生感性认识,提高学生学习兴趣,弥补课堂语言和文字理论教学的不足。
2.室内教学和野外教学相结合
在室内学习相关知识基础上,带领学生进行野外实践教学。充分利用桂林地区得天独厚的喀斯特地貌的自然优势,可以观察石灰岩的沉积构造和化石,以及临近地区出露有大量地质现象,尤其是碳酸盐岩形成的溶芽、溶洞、钟乳石、石笋等喀斯特地貌特征;通过不同高度的溶洞,揭示地壳抬升的地质背景;还可以带学生沿漓江观察河流的搬运、沉积等外动力作用,如此等等,尽可能地多安排野外教学实践,让学生亲身观察、体会,使学习过程变得轻松愉快,不但可以让同学们领略祖国的大好河山,还能激发并增强其爱国主义情操。
3.在教学中始终贯穿唯物辨证的地质思维方式
地质思维是地质工作者必备的思维能力,辨证的地质思维是地质思维的重要方面,其本质是对地质过程的理解与认识。地质学是以地球为研究对象,是一门自然科学,对地球的诞生、生物的进化、地壳的运动等等的认识过程,无不体现着唯物主义的世界观和唯物辩证法的思想。在普通地质学的教学过程中需要始终强调“地质思维的时空观”,才能真正的理解认识地质现象形成与演化的过程。比如“将今论古”原理、“类比法”原理均体现着认识世界辨证的地质思维时空观,还可用碳元素可以形成金刚石和石墨两种截然不同的矿物,是因为碳原子的结构不同,如果我们学生的知识结构不同会形成两类不同的人生,这样可以启迪和激发学生的学习积极性;唯物辩证思想的观点:“沧海桑田”、“海枯石烂”并不只是一个文学词汇也不只是浪漫故事,其中蕴含着地质演化的复杂过程。内动力作用地壳抬升与外动力风化剥蚀作用形成地貌上的“大地回春与准平原化”的现象、“背斜为谷,向斜为山”也均体现了唯物辩证统一的观点,体现了内动力地质作用与外动力地质作用的相互关系和意义。因此,在普通地质学教学过程中始终坚持地质思维时空观的培养,可以快速培养初学者的空间思维、时间与空间相对应的能力,对于学生理解和洞察地质现象背后的地质作用过程非常有益。
参考文献:
[1]李叔达.动力地质学原理[M].北京,地质出版社,1994:1-250
[2]魏刚锋,许安东,杜福元,屈茂稳,高凤亮.西安周边地区地球科学野外实习指导书[M].西安:陕西科学技术出版社.2006:73-78
[3]许洪才,谷永昌,姚宝刚,赵永利.地质思维的物质观和时空观[J].河北地质学学报.1995,18(6):618-622
关键词: 玄武岩板块
一、晚泥盆地、晚石炭世岩浆岩时代的确定
玄武岩为中上泥盆统大民山组之夹层,时代置于晚泥盆世;英云闪长岩侵入中上泥盆统大民山组,而下石炭统角高山组的砾岩中见有英云闪长岩之砾石,因此,时代置于晚泥盆世;石英闪长岩获得单颗粒锆石206Pb/238U表面年龄310.3±1.6Ma,黑云二长花岗岩获得单颗粒锆石206Pb/238U表面年龄303.5±1.4Ma;花岗闪长岩侵入上泥盆统大民山组,综上认为,石英闪长岩、石英二长闪长岩、花岗闪长岩、二长花岗岩形成时代为晚石炭世。
二、晚古生代岩浆岩地球动力学环境的分析研究
(一)晚泥盆世玄武岩板块构造环境
玄武岩主要岩石化学、微量元素含量(Wt)及有关参数见表1。在Rb-Y+Nb图(图略),样点落入火山弧区,采用Mullen的TiO2-10MnO-10P2O5图解(图略),玄武岩落入钙碱性岩区,Rb/Sr比值为0.05,K/Rb比值为333,显示为大陆钙碱性系列,与Mullen的图解一致,反映为板块边缘压应力环境下的岛弧或活动陆缘火山岩,TFeO/MgO=1.15<2.0,K2O/Na2O=0.55<0.6,两比值显示玄武岩具岛弧特征。稀土总量低,为41.58×10-6, LREE/HREE为1.41,δEu为1.11;综上认为玄武岩指示的板块构造环境为岛弧发育成熟-大陆边缘早期环境。
(二)、晚石炭世石英闪长岩――二长花岗岩构造环境
1.主要岩石化学、微量元素含量(Wt)及有关参数见表2;SiΟ2含量=59.5%~73.6%, Al2Ο3含量=13.0%~16.5%,总体偏低, K2Ο+Na2Ο含量=5.4%~9.6%,K2Ο总体偏高;σ值变化为1.78~3.96<4,属于钙碱性系列,在SiΟ2(%)-Na2Ο+K2Ο(%)图解(图1)上样品点落入亚碱性岩区,在K2Ο(%)- SiΟ2(%)图解(图2)上样品投入高钾钙碱性系列区;A/NKC(分子比)值=0.79~1.07<1.1,NK/A(分子比)值=0.43~0.85<1.0,刚玉标准矿物分子含量小于1.24%,矿物组成为中性斜长石+普通角闪石+黑云母±榍石±褐帘石组合,副矿物组合为磁铁矿±榍石+锆石+磷灰石型,有钛铁矿,但磁铁矿>> 钛铁矿;总体属高钾偏铝的“I”型花岗岩。
2.稀土元素ΣREE含量中等,变化为106.1×10-6~203.2×10-6,LREE/HREE变化为7.4~10.2,二长花岗岩为岩浆演化晚期产物,δEu为0.49,岩浆演化早期岩石δEu为0.70~0.94>0.7,表明该岩石成因与板块有关;微量元素比值:Rb/Sr=0.10~1.20,K/Rb=205~318,显示为同熔型;岩石中暗色闪长质包体的产出意味着岩浆形成时有另一种岩浆源存在;综上认为岩浆来源为壳幔混源型。
3.在Rb-Y+Nb判断图解中(图3),样品点落入火山弧花岗岩区,在里特曼-戈蒂里图中(图4)样品投影点均落入造山带火山岩区(B区),说明岩石形成造山带(岛弧及活动大陆边缘)背景。
4.采用 Maniar和Piccoli(1989)的五组图解判别构造环境的方法,在FeΟ(T)/[FeO(T)+MgΟ]-SiΟ2二元图解、(Al2Ο3-Na2Ο-K2Ο)-FeΟ(T)-MgΟ三元图解、(Al2Ο3- Na2Ο-K2Ο)-[FeΟ(T)+MgΟ]-CaΟ三元图解(图5、6、7)中,样品在三组图中主要落入IAG+CAG+CCG区域内,结合它的岩石化学特征、矿物学特征及岩性,判定为大陆弧花岗岩类(CAG型),即指大洋板块俯冲在大陆板块之下在大陆上形成的岩浆弧岩石。
综上所述,石英闪长岩-二长花岗岩是地幔成分为主的混合源,是大陆弧花岗岩,形成于活动大陆边缘造山带背景,俯冲作用地球动力学环境,是大洋板块俯冲在大陆板块之下在大陆上形成的岩浆弧岩石。
[关键词]高师地理教育 地质与地貌学 教学 焦点问题
[中图分类号] G652 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)06-0073-02
地质学和地貌学是地理科学专业的重要课程,二者的侧重点有所不同,但其课程均有综合性、复杂性、实践性等特点,课程的基本知识、基本理论和野外工作的某些基本技能、方法有着密切的因果关系。笔者根据长期从事地质学与地貌学教学的经验,针对目前该课程所面临的一些焦点问题进行了研讨。
一、地质学与地貌学课程教学中面临的焦点问题
(一)地质学与地貌学课程在地理专业中的地位不断弱化
地质学与地貌学在研究和解决自然环境与人类密切相关的现实问题过程中,其独特视角和研究方法是其他学科无可替代的,作为应用学科其实用价值日益彰显。[1]
但是,目前地理科学明显存在重人文地理、轻自然地理的倾向,同时地理科学专业为了开设新兴课程和选修课程,将原本非常必要的基础理论教育和基础课程大量消减,地质、地貌学课程自然不能幸免,直接表现就是课时量大减,经费投入不足,其地位和重要性不断弱化。[2]
(二)地质学与地貌学课程的实践环节亟待加强
地质学与地貌学课程是研究地球的自然科学,研究对象具有鲜明的地域性特点,这就要求课程除了室内理论教学之外,还要有实践教学。地质学与地貌学课程的实践教学包括实验室实习、野外实习和社会实践等环节。目前,我国地理科学专业的教育和研究中,存在着重室内、轻野外,重建模、轻实践,重理论、轻应用,重、轻成果转化等令人担忧的倾向。因此,高校地理科学的实践教学亟待加强。
地质学与地貌学课程的难点是在讲述地球的物质组成、地壳的构造变动、地理环境变迁、地貌形成与演化时需要学生建立起一定的空间感,这是实验室实习解决不了的。因此学习地质、地貌知识的学生还需有一定的野外实习经历。但由于经费问题、课时问题、安全问题、学生问题、师资问题等诸多因素的制约,目前许多师范院校的野外实习环节被大大地打了折扣,原来的短途实习取消,野外实习被压缩,大多数院校的野外实习压缩成一周的时间,而实习效果令人不敢恭维。
(三)地质学与地貌学基础理论的教育和研究不断削弱
笔者在研究上世纪初叶至30年行的《地学杂志》中发现,这一中国最早的地球科学刊物登载了许多有关地球科学基础理论的学术文章,辩证地论述了人地关系,地球上内外力地质作用的关系及其对地表形态和人文环境的影响等科学命题。[3]这在科学尚未普及的中国近代极大地开阔人们的科学视野,激发了地球科学工作者深入社会和投身大自然探索地球奥秘的激情。在地球科学的各个领域,许多学者就一些重大的基础理论问题提出了具有独到见解的系统学说。
改革开放以来,我国地球科学工作者积极参与了一系列重大的自然资源调查项目、国土开发和旅游资源开发等项目,并产生了巨大的经济效益和社会效益。但是现阶段我国地球科学界存在只重视为实践服务而忽视基础理论研究和教学的倾向,地球科学基础理论研究在上世纪一度出现“百花齐放、百家争鸣”的繁荣景象,但如今早已风光不再,以至于近些年来我国地球科学领域在重大基础理论研究方面并没有突破性的进展。
(四)地质学和地貌学教师的专业素质有待提高
教育的首要问题是教师的问题,作为一名高校的专业课教师担负着教书育人的双重使命。作为一名有发展前途的地理专业的地质、地貌学任课教师必须有广博的知识,从宏观上密切关注现代地理学的内涵和科学体系及发展趋势,从中观上能够熟知高等师范院校地理学的学科体系与各分支学科的关系,从微观上能够驾驭自己教授的地质学与地貌学课程。
目前,各高校引进的地质学与地貌学教师的学历很高,大多具有博士学位。然而这些教师虽然在某一领域有较高深的造诣,但是知识单一,不够广博,对地质学与地貌学总体把握不够,且野外实践的基本功底非常薄弱。同时,由于职称压力,教师从事科学研究的热情高涨,但对教学的投入不足,没有激情。
二、高师地理教育中地质学与地貌学课程教学的改革
(一)正确认识地质学与地貌学课程的重要地位
地理科学本来就是自然地理和人文地理相互统一的科学,只有将自然地理学尤其是地质、地貌学课程放在应有的重要位置上,在基础教育和在高等师范教育中普及地质、地貌学知识,使学生建构起必备的地质、地貌学知识结构,这才是提高学生科学素质、培养现代化有用人才的明智之举。
(二)多渠道强化实践教学环节
1.丰富室内试验环节。重视常规的实验室实习环节,同时为提高学生学习的兴趣,实习必须与现实生活相结合,应在实验室及展览室增添与日常生活有密切关系的各种矿产标本、装饰石材标本、观赏石和宝玉石标本,使实习更加贴近生活和生产实际,提高本课程实习的实用性和趣味性。[4]
2.强化野外实践环节。在实习经费、时间都比较紧张的情况下,地质学与地貌学野外实习要本着综合利用实习资源的原则,精心设计实习路线和安排实习内容,力求取得事半功倍的效果。此外,野外实习更要密切联系当前人类关注的资源、环境问题,使实践教学更具有社会针对性和应用价值。
3.补充社会实践环节。要鼓励和引导高校地理专业的学生与附近地区的地质公园、自然保护区、博物馆、科技馆建立密切联系,利用课余时间以青年志愿者活动形式担当讲解员和导游员,利用所学的本领向社会大众普及地球科学知识,这种实践活动既丰富了学生的业余文化生活,又巩固了本课程的学习效果。
(三)从根本上提高师资队伍素质
作为一名合格的地质学和地貌学的教师必须有正确的教育理念和科学的学术思想。在教书方面,教师最重要的职责是教育学生如何运用所学知识和技能有效地解决生活和工作中的实际问题。在育人方面,教师应将自己对地球科学知识的学习和教学感悟,升华成对宇宙观、世界观、人生观的理解,并通过言传身教渗透给学生。
作为一名受学生欢迎的专业教师在教学工作中要有激情。教师要把个人的兴趣爱好与所从事的专业工作有机结合起来。更何况随着地质、地貌学的发展延伸,赏石文化、宝玉石鉴赏、地质旅游在民间悄然兴起,我们作为专业学者不妨也插上文化艺术的翅膀,使原本枯燥的教学内容不再索然无味,让学生感知冰冷的石头中蕴藏着科学的真谛和丰富的文化内涵。
(四)加强地质学与地貌学基础理论的教育和研究
近几十年来,随着人类对自然系统的影响在程度和节奏上的不断加大,地球表层系统处于持续的快速变化之中,人类对自然系统的关注度也日益增强,这为加强地质学与地貌学基础理论的教育和研究提供了一个重要契机。
针对目前全球环境变化和社会经济大规模的发展给现代地球科学提出的一系列重大理论问题和实际问题,将地质学与地貌学的研究和教育纳入地球科学的整体系统进行深入探讨,鼓励学生们在上述有关基础理论方面进行深入探究,使地球科学在基础理论研究方面有重大的突破。
三、结束语
地质学和地貌学作为高等师范院校地理专业中相当重要的专业基础课程,具有内容丰富、实践性强、高度综合的特点。培养一支高素质的专业教师队伍,建立系统、完善的知识结构,设置生动的实践教学体系,掌握先进的教学理念和创新性教学手段,是提高地质学和地貌学的教学水平的有力保障,将为培养高素质的复合型地理人才打下坚实的基础。
[ 注 释 ]
[1] 王颖.关于地球科学教育发展建议[J].中国大学教学,2010(12):3-4.
[2] 王心源,常月明,高超,等.21世纪高等师范院校地理专业地质学教学体系改革研究[J].中国地质教育,2006(1):98-103.
[3] 李兆江,刘焱.试论《地学杂志》与中国近代地球科学[J].科学,2012(2):50-54.
[4] 杨凤根,骆祖江,候玉宾.从基础地质学教学入手培养大学新生学地质的兴趣[J].中国地质教育,2009(1):132-135.
一、《地球科学概论》的教学内容
根据《工程教育认证标准(2015版)》,该标准由通用标准和专业补充标准组成;通用标准是各工程教育专业应达到的基本要求,专业补充标准是在通用标准基础之上根据本专业特点提出的具体要求。在测绘工程的专业补充标准中,课程设置分为四类,即:数学与自然科学类课程、工程基础类课程、专业基础类课程、专业类课程。《地球科学概论》属于数学与自然科学类课程中的自然科学课程。
地球是一个巨大的系统,地球的各圈层在不断地演化与相互作用,人类对地球的认识在不断地深化。通常,《地球科学概论》的教育教学内容包括以下四个方面:(1)地球的形成和组成,包括宇宙中的地球、行星地球简史、地球的物质组成三个部分;(2)地球的外部圈层,包括大气圈、生物圈、水圈,以及地球表部圈层的相互作用四个部分;(3)地球的内部圈层,包括地球的内部圈层的划分和性质、岩石圈内部物质的转化、岩石圈的变形与变位、重力地磁与核幔作用四个部分;(4)人对地球的认识和人与地球关系,包括地球系统科学、人与资源、维护我们的生存环境三个部分。
二、《地球科学概论》知识点的涵盖
在2013年版测绘工程本科人才培养方案中,设置了《地球科学概论》课程,该课程可以很好地涵盖教学内容的所有知识点。但在之前版本的测绘工程本科人才培养方案中,没有设置《地球科学概论》课程,对于2011级、2012级同学来说,该课程的知识点需要由其他课程的教学内容来涵盖;具体设置的相关课程有:第3学期《环境科学概论》、第4学期《煤矿地质学》、第5学期《采煤概论》以及第7学期的《开采沉陷与变形监测》、《土地复垦与生态重建》。
《环境科学概论》的知识点,通常包括:大气环境、水体环境、土壤环境、固体废物与环境、物理环境、生物环境、环境管理、环境科学技术与方法、全球环境变化与可持续发展等。
通常,可以涵盖《地球科学概论》第四方面内容(人对地球的认识和人与地球关系),同时大气环境、水体环境、土壤环境、固体废物与环境、物理环境、生物环境,可以部分地涵盖《地球科学概论》第二方面内容(地球的外部圈层)。
《煤矿地质学》的知识点,通常包括:基础地质理论部分,地球概况、地质作用、矿物岩石、古生物地史、地质构造、煤与煤系等,应用地质工程技术部分,影响煤矿生产的主要地质因素、矿井水文地质与防治水、煤矿环境地质、地质勘探、主要地质图件、储量管理、地质编录、地质报告与说明书、煤矿地质信息技术等;可以涵盖《地球科学概论》第一方面内容(地球的形成和组成),同时,可以较多地涵盖《地球科学概论》第三方面内容(地球的内部圈层),以及部分涵盖《地球科学概论》第二方面内容(地球的外部圈层)。《采煤概论》的内容主要是煤矿生产建设的基础知识,知识点通常包括:煤矿地质、煤田开发、井田开拓、采煤方法、井巷掘进与支护、矿井通风与安全、矿井生产系统等;可以较多地涵盖《地球科学概论》第三方面内容(地球的内部圈层),以及部分涵盖《地球科学概论》第二方面内容(地球的外部圈层)。
《开采沉陷与变形监测》主要内容是:地下开采引起的岩层与地表移动、地表及岩层移动的观测工作、地表沉陷的一般规律、地表移动与变形预计、开采损害及其防护措施、露天矿边坡的稳定性监测、下沉与变形监测新技术;可以较多地涵盖《地球科学概论》第三方面内容(地球的内部圈层),以及部分涵盖《地球科学概论》第二方面内容(地球的外部圈层)。《土地复垦与生态重建》主要内容是:土地复垦与生态重建的概念、内涵与发展历史,采矿对土地与环境的影响,土地复垦与生态重建的技术,矿区土地复垦与生态重建中的测量工作;可以较多地涵盖《地球科学概论》第四方面内容(人对地球的认识和人与地球关系),以及可以部分涵盖《地球科学概论》第三方面内容(地球的内部圈层)。
所以,虽然在之前版本的测绘工程本科人才培养方案中没有设置《地球科学概论》课程,但《地球科学概论》的知识点,已经得到了很好的涵盖。
三、《地球科学概论》的教学特点
通常认为,《地球科学概论》不同于《普通地质学》。《普通地质学》是地质类专业学生的一门入门性的课程,解决的是专业入门教育问题,以今后从事地质工作为培养目标,在后续课程中将深入学习《普通地质学》中每一章的内容,是相对较纯的地质学的研究内容。而《地球科学概论》是由原来的《普通地质学》拓宽、发展而来的,课程的内容更加广泛,涉及的学科更多,体系更加庞大,不仅包括自然科学中比较成熟的地学知识,而且要面对当代技术发展和人类面临的重大问题,它的主要对象是非地质类专业但与地学相关专业的学生,它不以今后从事地质工作为培养目标,没有相应的后续课程,主要任务是为刚进入大学校门的学生传授地球科学的基本知识,进行地质思维的教育,使学生建立起正确的地球观,具有人与环境和谐发展的科学素质,培养学生对自己所学专业的兴趣。
通常来说,《地球科学概论》具有内容多、课时少、程度浅的特点。内容多体现在:地球科学是六大自然科学之一,地球科学所研究的对象具有空间跨度大、时间跨度长、地质过程复杂的特征,不仅要介绍地球的形成和组成,而且要介绍地球的外部圈层、内部圈层,阐述地球系统的整体作用和不同圈层之间的相互关系,在这基础上,还要介绍人类对全球变化、环境保护、资源利用和灾害防治等当今热点问题的认识和态度。
课时少体现在:通常该课程仅仅为32学时或40学时,相对于庞大的教学内容而言,课时显得十分的有限。程度浅体现在:《地球科学概论》是有关地球科学基础知识的一门通识性课程,不以从事地质工作为培养目标,在讲授时应由浅入深、由表及里将复杂的地质现象用浅显易懂的方式加以解释。以上的这些特点,也就决定了,要上好这门课,不能照本宣科,必须十分熟悉教学内容,必须对教学内容进行高度的凝练,教学过程中在具有很强的知识性、理论性的同时,还要具有很强的趣味性、思想性。
四、《地球科学概论》教学对专业认证的支撑
自2006年起,由教育部牵头,我国工程教育专业认证工作在机械、化工等行业开展了试点工作;随后,工程教育专业认证工作有序推进。我国工程教育专业认证工作的全面展开,对引入先进的教育理念与质量保障文化、引导工程教育专业建设与教学改革、全面提高工程教育人才培养质量,意义重大。测绘地理信息类专业认证从2012年开始,由国家测绘地理信息局和中国测绘学会进行认证工作。根据《工程教育认证标准(2015版)》,在毕业要求方面应覆盖12方面的内容:1.工程知识;2.问题分析;3.设计/开发解决方案;4.研究;5.使用现代工具;6.工程与社会;7.环境和可持续发展;8.职业规范;9.个人和团队;10.沟通;11.项目管理;12.终身学习。
《地球科学概论》教学对测绘工程专业认证的贡献,首先是课程设置的需要,《地球科学概论》属于数学与自然科学类课程中的自然科学课程。其次是教学内容为测绘工程专业的后续学习提供了一定的基础,如地球形状的知识是投影带划分的基础,大气圈的物质组成和分层的知识是航空摄影测量的基础,地球重力场和地磁场的知识是地球物理大地测量的基础等。最后是对专业认证毕业要求的12个方面中的几个方面有一定的支撑;在“6.工程与社会”方面:例如,滑坡是一种地质灾害,具有突发性的特点,通过观测整体的微小变形量,构造统计分析模型,能够及时有效地预测变形体的变化趋势,为防治灾害提供基础。这不仅是一个工程技术问题,而且是涉及到人身财产安全的社会问题。
在“7.环境和可持续发展”方面:地球是养育着亿万种生命的摇篮,是唯一适合人类生存的美好家园,为人类提供了空间、环境、资源等一切赖以生存与发展的条件。人类在发展自身的历程中,对地球的索取远远超过对她的关爱与保护,这种人地关系的失衡导致了资源、环境、生态和人口等问题,并对人类生存和发展构成了威胁。正如郝诒纯院士在为《地球科学概论》作序中指出的:地质科学已成为保障人类生存的科学,发展和普及地球科学是关系到中华民族乃至全人类生存和繁荣昌盛的意义深远的战略。在“8.职业规范”方面:在地球科学发展的过程中,存在着很多的争论,如水成论与火成论的争论、灾变论与渐变论的争论、固定论与活动论的争论等,这些不同学说之间的争论极大地推动了人们对地球科学的理解,丰富和完善了地球科学的理论。这些内容,对于培养同学们的辩证唯物主义思想、提升人文社会科学素养具有很好的帮助。《地球科学概论》的教学,还可以促进认识地球、了解地球,关注人类与资源、环境、灾害、可持续发展等问题,从而珍惜自然资源,爱护生存环境,增强社会责任感和历史使命感。
20世纪60年代,学科进入独立发展阶段,各建设部门制定自己的勘察规范,以山区工程建设为主,对工程地质提出更高的要求,岩土测试技术提高,定量评价有所发展。到了以经济建设为中心和改革开放的年代,各方面的建设蓬勃发展,工程地质在已往在基础上取得了重大发展。勘察质量提高,新的勘察规范制定,向着工程领域拓展,承担勘测、工程处理的系统工作。新型、巨型工程向工程地质勘察提出了新的要求。科学研究工作取得丰硕成果,创立了自己的新的理论,引入有关科学的新理论、新方法。
2工程地质勘察对工程建设的重要性
工程地质的任务就在于为工程建筑进行工程地质勘察,为建筑的位址选择和设计、施工提供地质依据。国家规定的基建程序是:任何工程建设不进行勘察工作就不准设计,没有设计不准施工。这就赋予了工程地质重大而光荣的职责,避免了不顾地质条件是否适宜而盲目兴建工程给国家造成的损失。建筑设计分为可行性研究、初步设计、技(术)施(工)设计等阶段,工程地质勘察也随之分阶段进行,对工程地质条件的了解愈来愈深入,这是完全符合认识规律的。建筑位址的选择具有战略意义,起着充分利用有利的地质条件、避开不利条件的作用。位址选得好,不但能保证工程的安全,而且工程处理也较简单,经济上合理。位址的地质选择只是一个方面,还要看政治、经济等方面的因素,最后综合考虑选定。工程地质学为工程建设服务,是通过工程地质勘查来实现的,通过勘察和分析研究,阐明建筑地区的丁程地质条件,指出并解决所存在的工程地质间题,为建筑物的设、施工以至使用提供所需的地质资料。它的主要任务是:(1)阐明建筑地区的工程地质条件,并指出对建筑物有利的和不利的冈京;(2)论证建筑物所存在的工程地质问题,进行定性和定计的评价,作出确切的结论;(3)选择地质条件优良的建筑场址,并根据场址的地质条件合职配段各个注筑物;(4)根据建筑场址的具体地质条件,提出有关建筑物类型、规模、纠构和施工力法的合理建议,以及保证建筑物正常使用所应注意的地质要求;(5)研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响,预测义发展演化趋势,并提山对地质环境合理利用和保护的建议;(6)为拟定改善和防治不良地顶作用的措施方案提供地质依据。工程建筑的类型很多,如工业民用建筑物、铁路、公路、水运建筑、水利水电建筑、矿山建筑、海港工程和近海石油开采以及国防工程等。每一类型建筑又有一系列建筑物群体组成,如高楼大厦、工业厂房、道路、桥梁、隧道、地铁、运河、海港、堤坝、电站、矿井、巷道、油库、飞机场等。这些建筑物有些位于地面上,有的埋于地下,都脱离不开地壳,无不与地质环境息息相关。他们的形式不同、规模各异,对地质环境的适应性以及对地质环境的相互作用也越来越强烈,越来越复杂。我国的各类工程、铁路公路、水利水电、城乡建设、工业、国防、矿山、港口等建筑,尤其是大型建筑,都是先做了反复的工程地质勘察工作才进行设计、施工、修建完成的,因而基本上没有因为地质问题而失败。
3我国工程地质学理论体系的形成
工程地质问题和环境地质问题是可以预测的,只要查清工程地质条件,又有了规划设计部门所提供的有关工程建筑的类型和规模,尤其是建筑物作用力的大小和性质,就可以建立二者相互作用的物理模型,进而建立计算模型,做出问题的定性分析和定量分析,对建筑场地给予工程地质评价,指出问题的严重,哪些地质因素不利,不能满足工程建筑的要求。应当采取何种措施予以补救,是减小建筑物的规模以适应地质条件,还是采取工程处理措施,改善条件,以满足建筑物的要求、消除不良影响。这要从技术条件上和经济合理性上进行比较才能确定。由上述可知,工程地质学研究的目标在于协调工程建筑与工程地质条件之间的矛盾关系,既保证工程建筑造福人类,又避免它对环境造成不良影响。
4工程地质的科研成就
4.1岩体工程地质力学的建立与岩体力学研究
与土力学相比,岩体力学直到20世纪60年代还是知之甚少。在治淮工程、武汉和南京长江大桥以及三峡工程等一系列工程地质勘察中发现岩体中的裂隙发育情况不同对岩体的力学性质与行为影响很大,而岩体的变形破坏实际上是受其中的软弱结构面的控制,包括层面、断层面、裂隙、片理、劈理等,也称不连续面,使岩体成为非均质、各向异性的不联系介质。结构面之间的岩石体称为结构体。总体上来说岩体就是由结构面和结构体组合而成的。结构面按其延续的长短可以分级,但其形成则受岩石成因和后期地质构造变动的控制,因而其分布规律和形状、宽度等可以通过地质力学加以分析。这样他们就把地质力学与岩石力学结合起来对岩体结构加以分析,创立了一门新的分支学科:岩体工程地质力学。把岩体结构分为块状结构、镶嵌结构、碎裂结构、层状结构、层状碎裂结构、散体结构等类型。不同结构类型的岩体其力学性质和变形破坏规律也不同。我国在软弱、破碎岩体的研究方面也取得较大进展,例如断层岩的分类及其物理力学特性和稳定性评价的研究;泥化夹层的物质与结构特征及其力学性质的研究;膨胀岩的膨胀机理和处理措施的研究等。
4.2环境工程地质与地质灾害研究
20世纪80年代以来,环境问题日益严重。为了合理利用和保护地质环境,我国开展了环境工程地质的研究。几十年来在一些重点地区和大型工程地区做了不少研究工作,以工程建筑所引起的闪生地质环境研究为主,包括对人类生存和生产造成损失和威胁的各种地质灾害,诸如地面沉降、地面塌陷、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流、水库诱发地震、沙漠化、水土流失等。
5总结
想认识地球的脾气,得了解一下与研究地球相关的专业。下面我们简单介绍三个。
地质学
生活在“地球”上,可以说人类与地球休戚相关。那么,地球内部啥样?为什么会发生地质灾害呢……地质学告诉我们答案。地质学是一门研究关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史等知识体系的综合性学科。作为一级学科地质学,其主要的分支二级学科有:矿物学、岩石学、矿床学、构造地质学、古生物和地层学。
地质学的研究对象是庞大的地球及地球悠远的历史,决定了这门学科具有特殊的复杂性。地质学是提高人类认识自然,增进与环境的协调和求得环境改善的科学。它是在不同学派、不同观点的争论中形成和发展起来的。地球表层的生物和人类的大量活动,都与地质条件相关。
地质学与人类的关系不仅仅在于资源的取用,还和人类生存、生活环境的诸多方面直接相关。现在,地质学已成为人类社会所普遍需要的科学。
培养目标——培养具备地质学基本理论、基本知识、基本技能和相关学科基础知识,具有较好科学素养及初步研究、教学和管理能力的高级专门人才。
主要课程——地质学、结晶矿物学、古生物学、地史学、岩石学、构造地质学、矿床学、地球物理及勘探方法、地球化学、遥感技术等。学校一般会安排很多野外地质学习或区域地质测量实习。
由于地质学的发展和社会的发展互相支持、互相依赖,因此对地质学从史学、哲学和社会学的角度进行交叉研究所取得的进展,也将孕育新的学科。
该专业毕业生可以在地质、地震、冶金、煤炭、建材、化工、水电、城建、核能、海洋科学、材料科学等有关研究单位、高等院校和生产部门从事基础理论及应用研究、教学和生产实际工作。如今,与环境相关的行业内如石油天然气开采与利用、水污染治理、国土资源评价等也提供了大量的就业机会。
国内现在有十几所大学设置了这个专业。较知名的综合性大学主要有:中国地质大学、北京大学、南京大学、浙江大学、同济大学、中山大学、吉林大学、西北大学、兰州大学等。此外,还有成都理工大学、长安大学、中国海洋大学等一些专业性院校。
专家提醒,由于人类社会和科学技术的发展,建议有志报考该专业的学生将重点集中在环境方向。
地理信息科学
2012年教育部最新本科专业将地理信息系统改名为地理信息科学。它主要培养的是具备地理信息系统与地图学基本知识、基本技能的高级专门人才。
地理信息系统是在计算机硬、软件系统地支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。它的处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等,用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程,解决复杂的规划、决策和管理问题。其实,说得直白一点,这个专业就是一个地球的“会计”——搜集整理各种地球资料数据。因为要“搜集数据”,所以它与测绘学和地理学专业有密切关系。自然地理学、人文地理学、经济地理学、地图学、遥感技术、数据库技术、地理信息系统原理、地理信息系统设计与应用等就都是必修课程啦。但是,该专业学生要做好常常在室外甚至野外工作的准备。
其主干学科有地理学、地图学、计算机科学与技术,主要课程包括自然地理学、人文地理学、经济地理学、地图学、遥感技术、数据库技术、地理信息系统原理、地理信息系统设计与应用等。
近年来,此专业毕业生在国际人才市场上属于热门人选,美国劳工部更是将地球空间信息科学、纳米技术和生物技术并称为未来最有发展潜力的三大技术。毕业生可在国土管理、城市管理、规划管理、交通、农业、电力、电信、环保、国防、军事、公安等部门及有关科研单位从事信息系统的设计、开发建立、维护管理和信息处理分析工作。而拥有良好的计算机技术也使此专业毕业生有更多选择。
国内开设该专业的高校比较好的有:武汉大学、北京大学、南京师范大学、南京大学、华东师范大学、中国地质大学等。
地球物理学
你是否听过地球上的六大板块呢?汶川大地震是怎么造成的?地震怎么会有如此巨大的能量……
如果你对这些感兴趣,不妨学习一下地球物理学。它是研究广泛系列的地质现象,主要研究对象是人类生息的地球及其周围空间。具体地,是运用物理学的原理和方法,先进的电子和信息技术、地基监测和空间探测技术等手段对各种地球物理场进行观测,探索地球内部奥秘,发现地球内部的各种物理过程并揭示其规律,研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。在此基础上为优化和改善人类生存环境,为预防及减轻自然灾害,为探测和开发国民经济建设中急需的能源及资源提供新理论、新方法和新技术,也为人类的太空活动提供空间环境保证。
由于其学习内容非常广泛,地球本体、地球动力、机制、环境与灾害预报、地球大气、地磁与高空物理、近地空间环境、高层大气……甚至整个太阳系的物理现象都是它的研究对象,所以在实际学习中,还会安排一定时间的野外地质实习,因此,坚韧不拔的耐力和相当的务实精神是对想学者必不可少的要求。
北京大学地球物理学专业创建于1956年,在全国同类专业中历史最悠久,师资力量雄厚,并与国外著名大学和研究机构有着密切的联系及良好的合作关系。
关键词:地质公园、规划编制;认识
中图分类号:TU986文献标识码: A
一、地质公园规划编制特点的认识
地质公园规划是一项涵盖多学科、严谨细致、生动活泼的系统性的复杂工程,故地质公园规划具有多学科交叉性、严谨细致性、生动活泼性等特点。
1、多学科交叉性
“地质”是地质学的简称,它涉及了地层学、构造学、岩石学、矿物学、水文地质学、工程地质学、环境地质学、古生物学、矿产地质学等林林总总不下于十余种学科;“公园”是指供公众游览、观赏、休憩、开展科学文化及锻炼身体等活动,有较完善的设施和良好的绿化环境的公共绿地;“规划”是个人或组织制定的比较全面长远的发展计划,是对未来整体性、长期性、基本性问题的思考和考量,设计未来整套行动的方案。是以“地质公园规划”必须是各个学科的人才积极沟通、通力合作的产物。
2、严谨细致性
“地质公园规划”是各个学科的人才积极沟通、通力合作的产物。但凡规划,必具系统性、时间性、强制性等特点,这就要求我们的地质公园规划工作者必须具备严谨细致的思维,才能保证规划的可实施性。
3、生动活泼性
地质公园是以“地质”为核心内容建立的公园,凡公园必给人游玩。要想吸引更多的人来参观旅游,我们就必须以生动活泼的方式把一般人眼中生僻、枯燥而无用的“地质”核心内容讲出精彩、讲出实用来,这对我们地质公园工作者的要求不可谓不高。
正是由于地质公园规划编制具有以上特性,这就更要求我们地质工作者要加强对地质公园的认识,要加强各方面知识的学习,要加强与各学科人才的沟通交流,要加强与各机关单位的协调,更要求我们要积极拓宽工作思维以推动地质公园更快更好向前发展。
二、地质公园规划编制难点的认识
地质公园规划是一项涵盖多学科、严谨细致、生动活泼的系统性的复杂工程。它要求我们以严谨细致的思维,用生动活泼的方式将生僻枯燥的地质内容介绍给大众。虽然前辈们已经给我们一个努力的方向,即地质公园规划必须达到“保护地质遗迹,保护自然环境;普及地球科学知识,促进公众科学素质提高;开展旅游活动,促进地方经济与社会可持续发展”的三个任务,围绕这三个任务做工作,我们可以少走许多弯路,但在工作中,我们还是遇到了科普解说系统难做、科研项目难以有效落实、各级规划难以有效协调等难题。
1、科普解说系统难做
作为地质公园规划,目前编写规划的基本上都是从事地质工作的相关人员,这就导致我们面临着如下困难:1)公园的地质科普是空白,一切从零开始;2)地质知识内容十分深奥,地质工作者对科普方面的知识及要求缺乏了解,地质科普专家缺乏;3)地质科普的形式多种多样,要想做好地质科普工作需要较大软硬件的投入,资金需求较多;4)由于投资大,公园所在地未必愿意投入资金去真正想做好地质科普这件事。
2、科研项目难以有效落实
虽然科研项目是围绕地质公园的建设与发展展开,科学研究必须服务于公园建设与发展,但它既需要人员又需要资金,有技术人员的研究工作不一定致力于服务公园的建设与发展,资金少了又不一定能确保专业技术人员愿意专门将研究工作成果向服务于公园建设与发展靠近,且公园管理者愿不愿意提供充足的资金用以科研项目的开展,这一切都制约着地质公园科研项目的发展。
3、各级规划难以有效协调
地质公园规划的实施涉及到当地政府方方面面的利益,它是对利益相关方利益的统筹安排;但这种工作对我们地质技术人员是一个实实在在的难题,我们能很好的做好技术方面的支撑,但与各个相关部门、相关单位、相关人员的协调工作不是简单的技术工作,它要求我们做好各方面的协调与妥协工作。
三、地质公园规划编制的重点认识
地质公园规划是目前唯一用以指导公园的建设和管理的具体依据,规划做的好不好、实用不实用,关系到地质公园的发展前景,关系到我们地质公园地质工作者的工作前途,只有我们加强对地质公园规划重要性的认识,我们才能更用心的去编制地质公园规划,我们才能更好的解决以下地质公园规划编制重点。
1、地质遗迹
地质遗迹是地质公园的核心,是地质公园赖以存在的基础;有什么等级的地质遗迹,就是什么级别地质公园;有什么特别的地质遗迹,就是具有什么特色的地质公园;地质公园的一切活动(保护、科研、建设与旅游开发等)都要围绕地质遗迹点来进行;因此我们必须对地质公园所有的地质遗迹点进行详细的调查研究工作(包括地质遗迹有多少、每个地质遗迹点的特征及等级、每个地质遗迹点怎么来的、每个地质遗迹点未来会怎么发展等等),这个工作不能虚、只能实,而且必须是实实在在、不打折扣的,这就要求我们地质公园规划工作者必须花费大量时间与精力进行野外调查工作,不能只是简单的走马观花。
2、如何开展地质遗迹保护
正是由于地质遗迹是地质公园的核心,是地质公园赖以存在的基础,因此我们必须有针对性的对每个地质遗迹点进行有针对性的保护工作,不能流于形式,不能不经考证研究就根据经验设置保护措施。
3、如何开发旅游
地质公园在保护地质遗迹、普及地球科学知识的基础上,最终还是要促进地方经济的可持续发展,如何能有针对性的对地质遗迹进行开发(那些具有旅游开发价值、那些没有),这需要我们用心的考量,不能简单的照搬照套,一定要从地质遗迹的特性出发、量身定做。
4、如何开展地质科普工作
正如前文所述的地质科普工作的难做,这些难点正是由于我们地质工作的特殊性。要想有针对性的对每个地质遗迹进行行之有效的地质科普工作,这有待于我们对地质遗迹点的认识,也要求我们与科普技术人员的交流沟通,更要求我们与地质科普对象、地质科普实施的相关机关、相关单位的沟通,这将是一个长期而艰巨的工作,这需要我们地质公园工作人员付出很大努力。
5、如何开展有效的地质科研项目
如前文所述的地质科研项目的难点,要解决这些难点,我们不光要确定科研课题以地质公园主要地质遗迹点为核心,还要保证其可行性,更要确保人员和资金,这些都有赖于我们与相关部门、相关单位的沟通协调。
6、与相关规划的协调性
由于地质公园规划牵扯着方方面面的利益,与其他相关规划的协调更是我们工作的重中之重,一份地质公园规划如不能与其他规划很好的协调融合,那它就失去了可操作性、可实施性,那它就不是一份好规划。
地质公园规划是一个系统性的工程,当我们致力于规划一个闻名于世的地质公园时,我们的工作也不会停止一个简简单单的规划,它将会是我们的工作,甚至是我们生命。
参考文献:
[1]李同德著,《地质公园规划概论》,北京,中国建筑工业出版社,2007.8
一、地质工程专业人才培养的战略目标
1.我国地质工程专业办学现状
2O世纪9O年代,我国设有地质类专业的学校共有61所,分别属于15个部委、8个行业公司和省市政府。其中,工科类地质专业15个。1993年,国家教委颁布《普通高等学校本科专业目录和专业简介》,工科类地质及相关专业也有1O多个,主要有:矿产地质勘查、水文地质与工程地质、应用地球物理、应用地球化学、勘察工程、石油工程、石油与天然气地质勘查等专业。1998年国家教委颁发的引导性目录中,将所有工科地质类专业合并成一个大专业——地质工程专业。目前,国内办有“地质工程”专业的大学有:中南大学、西南科技大学、西安科技学院、长安大学、安徽理工大学、山东科技大学、焦作工学院、河海大学、华北水利水电学院、中国矿业大学、西南交通大学、石油大学、同济大学、南京大学、兰州大学等;办有“勘查技术与工程”专业的大学有:中国地质大学、成都理工大学、吉林大学、石油大学等2O所;办有“资源勘查工程”专业的大学有:中国地质大学、贵州大学、昆明理工大学、吉林大学、长安大学等24所。由于这些学校原属于不同的行业部委,其侧重点不同,为了保持原行业的需要和特色,在这个地质工程专业名称下,各学校根据需要各有不同侧重面,有的侧重煤炭,有的侧重石油,有的侧重有色金属,有的侧重工程等方面。因此,同一个专业,各学校设置的课程就有很大差异,培养规格也不一样,这对于专业评估、管理等方面都造成了困难。
2.国外地质类专业教育现状
第二次世界大战后,各国都积极致力于经济发展,世界经济出现了空前的繁荣,但随之产生了诸如人口膨胀、资源枯竭、能源危机、环境恶化、生态失衡和灾害频繁等严重的社会问题。特别是资源和环境问题,是国际上共同面临的重大问题。它涉及政治、经济、科学技术、文化、社会价值观念与伦理道德、法律和政府政策等方方面面,十分错综复杂,这单靠科技进步和工程创新是无法解决的。必须从可持续发展的需要出发,由自然科学和社会科学联手方能解决。因此,国外在培养地质工程师时,强调学会综合运用多学科的知识去研究和解决问题。严格说来,国外的高等院校内没有地质工程专业,地质工科教育一般在工程领域,所设的地质类专业大多没有细分,只设“地质学”或“地球科学”专业所设课程除了数、理、化等基础课外,主要是地质学科的基本原理类课程,如构造地质学、岩石学、矿物学、地层学、地球物理学、地球化学、地质学、环境地质学、古气候学、结晶学等,方法技术类课程较少。从设立的课程可以看出,他们培养的学生主要侧重于地质学基本原理的掌握和社会可持续发展的需要。且招生规模较小,一般一个专业每年只招收1O余名学生。但是,要求学生对地质工作方法有全面的掌握,在高年级学习了一定的专业课程后,一般要求学生利用假期参加地质工程实习,因此,培养出来的学生一般仍然具有较强的科研实际工作能力,在走向社会后很快能适应自己的工作。
3.地质工程专业发展战略的几个问题
地质工科教育的问题,从根本上讲,可以归结为3个基本问题:一是人才培养目标和规格,即要培养什么样的人才;二是培养方案与模式,即如何高质量地培养出所需要的人才;三是培养规模,即在一定的时期内,要培养多少地质工科类专业的学生才能满足国家需要。新世纪的中国到底需要什么样的地质工程人才呢?我们认为,这应该根据地质科学的发展趋势、我国基本国情和国民经济建设的需要以及国际办学经验来决定。
(1)我国地质科学发展趋势。综观我国地质学科的发展趋势和任务,可归纳成以下几个方面:第一,为可持续发展提供资源保障。主要包括:能源与矿产资源以及地下水资源的发现、勘查、开发和保护;地质灾害的预测与防治;人类工程的地质基础;环境保护等。第二,全面深入认识地球。加强学科综合研究,全面了解地球系统的作用原理,为人类与自然协调发展提供指导。第三,加强高新技术的开发应用和学科发展。
(2)我国的基本国情与国民经济发展需要。首先,目前我国经济体制正由计划经济向市场经济转轨,并且市场经济体制正在逐步完善,尤其是我国加入wT0后,地质工科教育原来面向的地矿行业也在经历了体制上的根本性转变,国土资源部的政府职能和运行机制已完全不同于原地矿部。资源的勘查、开发工程、基本建设中工程地质市场等将由市场经济规律支配,而资源的监测管理、保护和分配、地质工程项目的质量监督和评估,则由政府部门通过制定相应的资源政策和法规来调控。今后地质工科教育面向的主体不再是某个部门或某个行业,而是市场。实际上,现代地质工科已波及社会经济生活的方方面面,包括资源、环境、基础工程等,普遍存在于许多产业部门和企业的生产中。因此,地质工科教育面对的领域将是十分广阔的。其次,现代科学技术加速发展引发的“知识爆炸”迫使地质工科教育重新回到重视基本知识、基本技能的学习和综合能力素质的培养上来。近些年由于知识信息的产生速度日益加快,人类知识老化周期缩短,其总量已达3~5年翻一番的惊人程度。近些年来,生产、管理部门兴起的“在职进修学位”在一定程度上就反映了这种变化。地质工科教育与其他工程教育一样,也面临着知识快速增长的挑战。与知识增长的速度相比,四年的本科教育时间显得太短。因此,本科教育只是地质工科类人才培养的一个短暂的初级阶段,其教育的重点应放在基础知识的学习,综合能力(包括自己获取知识的能力,发现问题解决问题的能力,实践能力等)和综合素质的培养上来。还有,应该看到,目前我国还处于发展中的初级工业化阶段,在大多数工程领域,我们还走在西方发达国家早已完成的路途中,而这是不可能跨越的,只能是加速前进。当前我们的国情实际制约着我国的地质教育还必须兼顾“专才”的一面。特别是我国的基本国情是经济尚欠发达、人口多,高等教育还不能像发达国家那样能满足人民群众的愿望,培养一位大学生要花费国家大量教育资源,我们不能把国家投入的有限的教育资源单纯用来提高学生的基本素质,而应该使培养的大学生进入社会后必须能马上承担一定的专业工作,这样才符合我国的基本国情。
4.我国地质工程专业学生应具备的基本素质要求
综上所述,我国的地质工程教育应改变“专才或通才”的单一培养目标和模式,应该转向以培养“具有扎实基础、一定专长”人才为主,适当兼顾对各行业人才的需要做法目前,地质工科类专业的人才培养目标应该是:为适应21世纪我国社会主义经济发展的需要,培养德智体全面发展,基础扎实、知识面宽、素质高、能力强,富有创新精神的专业人才。培养具备基础地质学、地球化学、地球物理学、水文地质学、工程地质学等方面的基本理论知识,具备从事资源地质勘察的初步能力和解决常见地质工程问题的基本能力,能在资源勘察、工程勘察、设计施工、管理等领域从事资源勘察与评价、管理各类工程建设等方面工作的高级工程技术人才地质工科类专业的业务培养要求应该是:要求学生在学好数、理、化、外语、计算机知识的基础上,主要学习基础地质、矿产地质、水文地质、工程地质、地质工程的基础理论知识,受到工程师的基本训练,掌握运用现代地质学理论和先进科技手段,具备进行资源地质工作和解决与各类工程建设有关的地质工程问题的基本能力,并具有合理利用与保护自然地质环境的初步能力。毕业生应该获得如下几方面的知识和能力:
(1)掌握地质工程学方面的基本理论和基本知识。
(2)掌握区域地质调查、矿产资源普查勘探、工程勘探的基本方法;初步掌握工程勘察的常用技术和测试方法,掌握常见地质工程问题的分析方法。
(3)具有对区域地质、矿床地质、成矿地质条件等进行综合分析及矿产资源评价、管理的初步能力;具有岩土工程勘察、设计、施工及管理初步能力;具有解决工程建设中各种地质问题的能力;具有对环境地质做出评价与规划的初步能力;初步具备应用计算机技术处理上述地质问题的能力。
(4)熟悉地质资源、岩土工程与勘察、环境等方面的方针、政策、法规。(5)掌握文献检索、资料查询的基本方法,了解地质资源与地质工程的理论及技术发展动态,并具有强的自学能力和初步的科研能力及一定的实际工作能力。
二、地质工程专业发展建议
1.地质工程专业人才培养规模目前,尽管我国有几十所大学设有地质工科类专业,各学校的招生规模在几十至百余名不等,但从目前社会需求来看,其数量根本满足不了国家需要,每年毕业生的供需比达1:2~1:5。从长远考虑,特别是如前所述,地球科学的功能已扩大到社会的各个方面,有必要适当扩大招生规模,但也不要像我国上世纪5O~6O年代那样无限制地招收过多的学生,据目前需求分析,最好达到目前规模的1.5倍左右。
2.应对措施
(1)改变目前地质类学生的招生制度。针对生源少、学生不愿学的状况,应该适当采取优惠政策。比如,适当降低录取分数线、面向地矿行业定向招生,以解决目前地质队和矿山缺乏技术人员的问题。
(2)分层次培养地质类专业人才。高水平的地质类专业人才要依托各校的学位点来培养,可建立数个工科地质专业基地来培养本科生。
(3)采取措施,帮助学校建设一支稳定的地质类专业教师队伍