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根据深入学习实践科学发展观活动的要求,为了更准确的掌握全县义务教育寄宿制学校的管理运行情况,以利于更有针对性的加强寄宿制学校管理,提高办学水平,根据县人民政府办公室《关于做好农村中小学布局调整和实施寄宿制学校建设工作的意见》(宜县府办〔XX〕42号)精神,对全县义务教育阶段49所(其中初中46所,小学3所)寄宿制学校管理、运行情况进行了调研。通过实际调研,发现我县寄宿制学校建设取得了显着的成绩,但同时也存在不少突出的亟待解决的问题。现将调研情况报告如下。
二、寄宿制学校建设的主要经验和成绩
1、寄宿制学校建设整合了教育资源,使全县义务教育逐步走上优质均衡发展的道路。至2012年,全县义务教育阶段共建寄宿制学校49所,寄宿学生41164人,占义务教育学生总数的38%。自寄宿制初中建设以来,全县共撤并初中(含戴帽初中)30所,并剥离了县一中、县二中、蕨溪中学、白花中学四所高完中的初中部,将四所高完中办为纯高中。利用撤并的初中校舍合理调整小学布局,全县小学XX年476所,至2012年381所,撤并小学95所。寄宿制学校建设较好的整合了教育资源,避免了重复建设,为国家节约了数千万教育经费;改变了学校过于分散、规模过小的局面,逐步走上规模发展的道路;改变了教师分不进、留不住,学生大量流失的局面,学生享受到了优质教育资源,逐步走上了优质均衡发展的道路。部分年龄大、素质偏低的村小教师到寄宿制学校当生活老师,充分发挥他们耐心细致的特长,调动了他们的工作热情。
2、寄宿制学校强化了安全管理,保障寄宿学生在校安全。家长将学生交给学校最大的担心是安全,寄宿制学校最大的压力也是安全,因此安全管理理所当然是寄宿制学校的第一管理。寄宿制学校陆续安装校园监控系统,对校园进行全方位全程安全监控。学校实行半封闭管理,住校学生必须完善请假手续才能出校园。家长可以到校看望孩子。学校门卫24小时值班,学校行政和班主任轮流值班(住值班室)。住校学生定床定位,有序管理,寝室管理人员24小时值班,吃住在学生寝室的值班室,且女生寝室的管理人员必须是女管理人员。寄宿制学校均与当地医院取得了联系,不论什么时候学生有病,医生都能及时出诊或者候诊。
一、完备学习指导体系,构建全方位学生终身学习指导体系新框架
(一)确立大学生学习指导的目标体系
1.大学生学习指导首先要解决对大学学习生活的不适应问题。
大学教学体制、学习方法都与中学有着明显的不同。能否尽快适应全新的大学学习生活,直接影响四年的学业,并间接影响以后的工作、生活。大学的学习方法与中学的方法差别很大。总的说来,以教师为主导的教学模式变成了以学生为主导的自学模式。课堂讲授知识后,学生不仅要消化、理解所学内容,而且还要大量阅读相关方面的书籍和文献。学生自学能力的高低成了影响学业成绩的最重要因素。大学学习具有较高的目标性、专业定向性、学习的多样化、学习的实践性、学习的自主性和学习的创新性等特征。帮助大学生特别是大一新生尽快了解大学学习特点和学习规律,是大学生学习指导首先要解决的问题。
2.要解决大学生从中学阶段形成的学习观念向大学学习观念转变的问题。
从阶段学习观向终身学习观转变,从知识目标观向能力目标观转变,从被动学习向自主学习转变,树立起终身的、全面的、自主的、创新的学习观念。终身学习强调学习是持续一生的历程,学习的渠道和方式是多元的,学习强调自主精神,学习是一项权利而不是特权。这些特点和要求与当今大学生较为普遍存在的进了大学门就是“船到码头车到站”的思想,认为学习就是从课本中学习以及学习依赖教师、依赖课堂等是大相径庭的。另外,学习观念的指导还要吸收当代先进的学习理念,引导学生树立正确的、科学的、面向未来的学习观,如合作学习观、实践学习观、创新学习观等。
3.要把提高大学生的学习素质和学习能力作为学习指导的根本目标。
提高学生的学习素质需要帮助学生了解影响学习的智力因素和非智力因素以及如何设计大学学习的目标。大学里曾给学生专题讲了“大学学习主体的自我意识”、“大学学习中的读书方法”、“大学学习的目标设计”等内容,帮助学生认识到理想是学习的动力,树立正确的理想、信念和世界观对于学习的重要性,激发学生的内在学习动机;引导作为学习主体的大学生思考学习目的,以及如何正确认识自我、评价自我等问题;使学生懂得感知规律、记忆方法和思维方法,培养优良的思维品质;教育学生运用好读书方法,培养良好的读书习惯;训练学生在自我评估的基础上,确立长远目标和近期目标及具体目标,学会制订学习计划,学习运用学习策略,加强学习品格的修养,培养和提高学习能力。
(二)构建大学生学习指导的运行体系
首先,采取多种方式开展学习理论与学习策略指导,主要有以下方式:一是课程式,即通过开设学习指导课进行系统化学习指导。这种方式能系统全面地帮助学生了解掌握学习基本理论,但若处理不当容易导致泛泛讲授,指导缺乏针对性。二是讲座式,请专家、教师、优秀学生作学习方法和学习经验的专题介绍。这种方式适合于将某一专题讲深透,但不够系统、全面。三是门诊式,请有关人员对学生中的学习问题进行诊断,帮助学生分析问题的性质和产生的原因,提出解决的对策。这种方式针对性强,但覆盖面小。四是渗透式,教师在各科教学中,在传授学科知识、指导学生实践的同时渗透学习方法指导。这种方式容易被学生接受,需要教师精心准备。总之,每种指导模式各有特点,需要在实际教学中综合运用,以便取长补短。
其次,改革评价机制。我们在对学生的评价中,重视了发挥通过评价促进学生自主学习的功能,实施了“全程、全面”评价,基本做法:一是评价成绩不是由一张试卷定终身,而是由三部分构成:学生对照“学习素质自评表”互评,占20%;学生在课堂教学和实践活动中的表现占30%;学生的课程论文或实践报告占50%。二是采用多种评价形式:学生自评、学生互评、师生共评、作品展评等。评价机制的改革,充分调动了学生自主学习的积极性,发挥了评价的导向和激励功能。
(三)完善大学生学习指导的保障体系
学习指导的保障体系是指通过多种途径为学生学习指导提供服务与制度保障。主要策略是:一是建立大学生学习指导中心,为学生自主学习和个别化学习提供有效的资源支持和辅导、答疑、咨询、沟通等各项帮助,构建一种有利于学生自主学习的环境。二是建设大学生学习指导网站,借助信息技术,以网络资源的形式为学生提供学习资料和各种相关链接,如一些大学的学习指导网站设立了学习园地、英语频道、考试经纬、思想天空、人生风采、专家指导、学习咨询等贴近学生学习生活实际的栏目,对学生学习指导具有很强的针对性。三是建立专兼职指导人员队伍,既可聘用具有一定的专业素养和教学经验的教师作为学习指导人员,也可选聘部分高素质的高年级学生充实指导队伍,高年级学生结合自身的学习经验和体会,用现身说法往往更能打动学生,起到意想不到的效果。四是制定相关的规章制度,为大学生学习指导提供保证:包括经费保障,拨出专项经费为学习指导提供条件;政策保障,制定激励措施,调动师生参与学习指导的积极性;以及确定指导中心的职责、指导教师的聘任制度和工作评价制度等,以确保学习指导工作的有序进行。
二、着眼终身学习视角,培养应用型本科高校大学生自主学习能力
(一)优化人才培养方案
人才培养方案是高校人才培养目标和规格的具体化、实践化的表现形式,它集中体现了一所高校的育人思想和办学理念,在实践中,尝试在培养的方案中开设自主学习课程,在课程教学中吧课堂讲授与学生自学相结合,利用课程网站上的讲义、课件、习题集、网上答疑、网上批改作业等教学资源,教师引导学生如何学习,要求学生通过自主学习达到课程教学大纲的要求。
(二)转变课堂教学范式
提高学生的学习能力,使学生学会思考,高度重视学生思维能力的训练。在课堂教学中积极构建多维互动的课堂教学范式,以研究主题为主线来组织教学,注重激发学生自主学习和探究学习的动机。采用问题式教学法、参与式教学法、探究式教学法等课堂教学范式,培养学习兴趣,引导学生发现问题,帮助学生拓展分析问题的思路,激励学生积极寻求解决问题的方法,提高分析和解决问题的能力。
(三)培养自主学习能力的心智模式
培养自主学习能力更加强调学习主体的主动性,因此,对于大学生的学习习惯以及学习心理提出了比较高的要求。刚步入大学的学生在基础教育阶段已经习惯集体授课灌输式的授课方式,很多大学生缺乏学习的主动性和自觉性,结果导致部分学习能力低、不善学习的学生在自主学习的模式下走极端,出现厌学、过分依赖老师等,因此,在培养学生自主学习能力的同时,需要关注、解决学生的学习、心理出现的问题并给予及时的引导,对学习的方法应给予足够的指导。
(四)加大创新型实践教学力度
实践教学是学校实现人才培养目标的重要环节,对于培养学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力具有特殊的作用。学校在增强创新性实践教学方面,鼓励学生参与老师的科研项目以及开展学科竞赛等多种措施。在实践课程中,学生在教师的指导下,根据自己的兴趣选择题目、查阅相关文献资料,根据需要重新认识、加工学习材料的信息,以问题为载体,在学习过程中自主发现问题、探究问题从而获得结论的过程,这个过程有助于学生尝试研究、培养质疑的精神,发展创新能力、自主解决问题的能力。
(五)充分利用现代信息技术
以计算机技术、网络技术和多媒体技术为标志的现代信息技术的发展,把传统意义上的学校教育空间拓展为开放性的空间,学生获取知识的途径不仅仅来源于课堂,提高学生利用信息技术,更好地获取信息的能力,学校加强学生的信息获取能力的培养,使学生在巨量的信息中准确选择自己所需内容。学校为学生提供更多的网络教学资源,如中国期刊全文数据库、课程中心、精品课程等网络资源,作为学生课外知识的补充与拓展,再通过与教师的在线互动,增强思维能力,拓宽学生视野。
三、夯实就业指导与服务,保障新形势下大学生终身学习的长效机制
(一)提高认识,转变观念,把就业指导作为高校教育培养人才工作的重要环节
随着我国社会主义市场经济的发展,市场已经成为配置人才资源和劳动力的基础;同时我国的高等教育已从精英教育阶段步入了大众化阶段,人才资源出现了局部性和结构性的供大于求的局面,这种经济体制的变革和高等教育的发展,客观上决定了毕业生的就业和就业质量虽然不是衡量高等学校工作的唯一标准,但却成为衡量高校办学水平最为重要的标准之一,一所高校的声誉和知名度不仅来自学校的学术水平,同时取决于该校毕业生的综合素质和就业状况。而就毕业生而言,很多学生专业思想不牢固、择业期望值过高、心态失衡、心理素质差、就业能力低,加强就业指导,有助于大学生形成正确的价值观和择业观,增强学生的就业心理素质,培养面向社会的可持续就业能力,也有助于高等教育改革的深化和维护高校正常的教学和管理秩序。因此,无论从高校自身的发展、当前我国毕业生的就业状况,还是从高校毕业生近几年的就业效果和长远发展来看,我们都必须提高认识、转变观念,高度重视高校毕业生就业指导工作,把就业指导作为高校教育培养人才工作的重要环节来抓,加大投入,做好服务,帮助毕业生走好迈入社会的第一步。
注重基础,强化实践
1.抓基础,建框架
根据修订的教学大纲,适当调整教学内容,既要反映出结晶学与矿物学的主要研究内容和发展方向,又要便于学生在较短时间内的学习和掌握。在课堂教学中注重基本理论与基本原理的讲授,使学生建立该门课程的知识框架。在重点讲授结晶学中几何结晶学内容及晶体结构学和晶体化学的基础上,对矿物的内部成分、结构与矿物宏观形态、物理性质、矿物的形成、稳定及演化规律等总论部分及各论部分进行详细的讲授。在课堂上,关键讲授矿物大类特征,重点介绍结晶学与矿物物性特征之间的联系,便于学生在系统全面地了解结晶学及矿物学基本知识的基础上,重点掌握和理解不同矿物的鉴别特征及相似矿物的区别之处。
2.抓实验,重能力
结晶学与矿物学是一门实践性很强的学科,通过实验课教学培养学生对灵活运用结晶学理论知识解释和鉴定常见矿物的能力。因此加强实践实习课教学,注重实验效果非常必要。结晶学与矿物学的学习目的之一是能够通过肉眼观察矿物形态、物理性质,从而达到对矿物的鉴定。因此学生对于矿物学鉴定的技巧掌握非常重要。
实验课上大部分时间应留给学生自己观察,教师仅讲授5~10分钟的实验目的、内容及要求,以引起学生对实验课的重视。之后以小组为单位(5~6人),进行观察和描述实习标本与模型,共同讨论。将结构模型分析和矿物标本观察相结合的教学极大地提高了学生的学习兴趣。在下课前5~10分钟以小组为单位介绍本次实验课的主要收获。最后在学期末,进行一次未知名矿物鉴定测验。经过从观察验证到理论分析再到综合鉴定这样一个教学环节,不仅培养了学生独立观察问题、思考问题和解决问题的能力,而且活跃了课堂气氛,增强了团队精神。
扩充内容,提高兴趣
“结晶学与矿物学”是地质类学生在“普通地质学”学习之后接触的第一门专业基础课,对于该门课程的学习兴趣将会直接影响到后续“岩石学”课程的学习,然而多年的教学实践及学生反馈的信息表明:学生对结晶学的学习兴趣十足,但是到了矿物学部分,尤其是矿物学各论部分兴趣大减。原因一方面是矿物学种类多(自然界3000多种矿物),另一方面是各论内容相对枯燥,主要为描述性内容,涉及矿物的化学组成、晶体结构、物理性质、成因产状、鉴定特征、用途等诸多方面。
为了提高学生的学习兴趣,在矿物学各论部分教学中每讲到一种矿物,就及时扩充珠宝和材料学方面的内容。如自然元素大类中,补充自然金、金刚石等宝石学知识;氧化物及氢氧化物大类中,补充红宝石、蓝宝石、水晶及欧泊的相关知识;在岛状硅酸盐亚类中介绍橄榄石、石榴子石;在环状硅酸盐亚类中介绍祖母绿、碧玺等相关内容;在链状硅酸盐亚类中介绍软玉和翡翠的知识;在层状硅酸盐亚类中介绍蛇纹石石棉的隔热保温和防火,蛭石绝热、隔音及阳离子交换等材料学方面的知识。实践表明,在矿物学各论的学习中,学生对矿物实用性的学习兴趣很大。因此适当增强矿物应用方面的内容,有助于提高学生学习的积极性。
结合科研,促进创新
结合科研实际,讲授矿物在科学研究中的作用。在讲课中笔者把科研项目中涉及矿物的相关内容作为教学实例,介绍给学生。如在讲解锆石、石榴子石、红柱石等岛状硅酸盐亚类矿物时,将课题研究中如何通过锆石、石榴子石、红柱石等重矿物分析来解决沉积物源的内容介绍给大家。又如在粘土矿物的讲解中,将碎屑岩中粘土种类、含量的变化影响岩石孔隙结构,从而影响流体在其中的赋存等内容介绍给大家,使得学生在解决实际问题的过程中体会到矿物学的重要性及实用性。
同时积极创造条件,让学生参与教师的课题,或者利用假期大学生社会实践的机会,结合专业特色,搜集家乡的矿产资源资料,培养学生学习的主动性和自觉性,同时也强化了专业思想。
可视化的教学方法
多媒体教学具有生动、形象、直观,信息量大的特点,使得其在现代教学中广为应用,极大地提高了教学效率和教学质量。“结晶学与矿物学”课程教学以往都是秉承老教师的传统,借助于模型、幻灯、挂图等进行教学。然而自2000年以来,一方面学校加大对实验室多媒体设备的投入,另一方面授课教师开始逐步实行多媒体教学,逐步完善了电子教学日历、电子讲稿、多媒体课件、电子试题库等,为精品课程的建设打下了坚实的基础。
针对实验室矿物标本有限且完好的标本少见,尤其是能够达到宝石级的标本更是难见的现状,有意识地收集国内外特点鲜明的矿物标本图片,并将其应用在多媒体教学中,使学生在欣赏多姿多彩的矿物世界的同时,也提高了学习兴趣,强化了矿物学知识。
关键词 教学方法 实践 创新
1 结晶学与矿物学课程的内容与特点
结晶学部分主要介绍晶体的基本性质、晶体生长的理论、晶体的对称规律和对称分类及晶体化学基础。相对逻辑性强,需要一定的分析能力和空间想象能力,学生普遍认为较难接受,尤其是晶体外部和内部对称,比如对旋转反伸的操作等知识理解有困难。
矿物学部分主要包括重点矿物的化学成分、结构特征、形态物理性质、成因及各类矿物的通性。这部分知识看起来比较庞杂,多是介绍性的内容,需要记忆的知识点很多。如果不能把各部分知识系统起来,把结晶学与矿物学有机结合起来,学生学习中肯定会觉得内容散,在脑子里建立不起这门课的体系。
2 教学方法
(1)讲授法。讲授法是教师通过口头语言向学生传授知识的方法。这是最传统也是最常用的一种方法。在结晶学与矿物学的教学中,此方法非常重要。本课程64学时,其中32学时为理论课。在阐述基本概念、分析晶体或矿物成因、揭示晶体对称规律、对称推导、总结矿物特征中,讲授法是最直接、最高效的方法。需要讲解的内容多是理论性和逻辑性强的内容,这就需要合理设计教学语言,增强启发性和趣味性,在课堂上能有效抓住学生的注意力。要充分考虑学生的接受能力,由浅到深,由易到难,由具体到抽象,由理论到实际。多举实例,让学生加深理解。另外,在讲解的过程中突出重点,在本门课规定的学时里,让学生掌握最基本最关键的概念和知识,不能盲目灌输。在讲授过程中,PPT演示和板书相结合,PPT中可以配有图片、提纲、表格,提高教学效率,增加理论课的生动性,提高学生的学习兴趣。某些教学软件可以展示晶体或矿物的立体图形,让学生更容易理解。
(2)问答法。通过老师提问学生回答的方法,引导学生获取或巩固知识的方法。本门课中,可以在每次课的开始,在对上次课的知识做简要回顾以后,利用提问的方法检查学生的掌握情况,帮助学生复习、深化已学的知识,对于遗留的问题及时加以解决。另外在讲课过程中,提问可以有效地抓住学生的注意力,启发性的问题可以引导学生积极思考,增加学生的参与性,培养学生发现问题和解决问题的能力。比如,在讲对称要素组合规律之前,让学生自己先从对称型分布表中寻找对称要素的组合特点,自己去发现其中的规律,最后老师再加以总结和推导。
(3)演示教学法。在结晶学与矿物学的教学中,理论课和实践课都用到此方法。结晶学部分,通过演示晶体结构模型讲解晶体生长理论、内部结构和对称;通过演示晶体模型的对称操作,让学生理解并掌握对称要素的概念;通过手标本的演示,让学生对矿物的各种性质有感性的认识。让结晶学与矿物学的理论、让微观的晶体世界变成看得见、摸得着的东西,加深对概念和知识的印象,让枯燥抽象的知识变成生动直观的实物,这些演示是单纯的讲授所不能替代的。在教学中充分利用教具非常有助于学生对学习内容的理解和记忆。结晶学部分知识的理解需要学生的空间想象能力,演示教学法就可以开发学生的观察力、想象力和思维活动能力。
(4)实验法。本课程有一半为实习课,实验法对于本课程来讲非常重要,如何在实习课上让学生获得新知识、巩固已学知识、加深对理论知识的理解,需要老师合理规划和引导。比如晶体的对称操作,学生通过课上的理论学习和老师的演示,对对称面、对称轴、对称中心、旋转反伸轴等概念有了基本的认识,也清楚如何正确、完整地寻找一个晶体的对称要素,但是缺乏实际操作的体验,在应用中仍然会出现各种问题,这就需要在实习课上反复实践,提高实验操作能力,同时也能激发学生的探索精神。在矿物学部分,实习课就更必不可少了,学习矿物的一个重要目标就是学生对矿物的认知,只有亲眼见到,亲手摸到,才能形成感性认识,记住这个矿物,这种实际操作的方式也是学生感兴趣的。
(5)课堂讨论法。此方法在实习课上非常实用,实习课一般是分组观察记录,课堂讨论就按这种自然组进行,针对某个概念或某个疑问,让学生独立思考,互相讨论,每位同学都参与发言,最终得出一个结论,每个组选派一个人把该组的结论呈现给大家,让大家共同评判,这能很好的激发学生的积极性,让学生主动参与到解决问题的过程中,而且可以锻炼学生的表达能力,增强大家的合作精神,根据笔者的经验,这种分组讨论的方式往往能得到超乎预期的效果,学生对问题的某些看法对老师都能起到启发的作用。课堂讨论法需要注意的是,老师要严格把控时间和主题,让学生在规定的时间内紧紧围绕主题得出一个结果或一种解释。
(6)实践法。包括参观教学法和野外实践教学法,带学生参观博物馆或到野外认识实习,将所学知识应用到博物馆或野外实际工作中,这有助于学生明确知识的重要性,激发学生的主动性和对本学科乃至地质的兴趣。参观教学法可以是在学生收集资料的前提下,老师带领大家到学校博物馆、地质博物馆或宝玉石商场,学生参与部分讲解,参观过程中学生可以即时提问,由大家共同解决。结束后即时总结梳理。参观可以让学生接触到新的知识,扩展知识面。野外实践教学是让学生在野外辨认矿物,不同于实验室典型的矿物,野外的矿物晶形不一定完好,可能会有些风化,学生必须抓住鉴定矿物的要点才能准确判断出矿物名称,经过了野外实习,学生对矿物的认知又上升了一个档次。
(7)读书笔记法。大学生不仅要学习知识,更要学到学习的方法,让学生课下利用图书馆和网络资源查阅书籍、文献,归纳总结前人成果,甚至提炼出自己的观点,并按照严格的论文格式写成文献综述,这个过程对大学生来讲非常重要。老师可以出一个主题让学生查阅,比如“矿物的应用”、“矿物的结构与性质”等题目,课外阅读是对课程知识的外延,让学生了解该学科的前沿,同时也锻炼学生的分析问题、解决问题和科技写作的能力。
(8)创新项目法。学生学习知识的目的是为了以后的生产或科研工作,这都需要有一定的创新精神。防灾科技学院给学生提供了参与科研的机会,学生可以在老师的指导下,自主申请“学生创新项目”,能够得到几百到几千块钱的资助。在教学过程中,我们鼓励对结晶学和矿物学感兴趣的学生申报相关创新项目,研究对象可以是家乡的矿物、实习区的矿物,也可以结合老师的科研项目,采集一些矿物标本做研究。比如分析某种矿物的发育特征、成因类型或与某矿床的关系。如果做得好可以延续到做毕业论文,得出一些有意义的成果。
关键词:地质学;实践教学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)27-0099-02
地质类专业的主干课程有“结晶学与矿物学”、“构造地质学”、“岩石学”、“矿床学”、“地球化学”等,理论性和实践性并重。进行课程实践教学改革,有利于提高学生鉴定矿物岩石和编绘地质图件的基本技能,并为学生以后从事地质方面的工作提供必要的基础。现今,能源行业面临巨大的压力和挑战,因此高校地质教学改革的重点是如何培养出具有良好专业基础和较强创新能力的复合型人才,其中实践教学改革是其重要组成部分[1]。
以“结晶学与矿物学”课程为例,结晶学这部分要求学生掌握晶体的对称操作,如描述几何单形的特征,如晶面的形状、个数、晶面与对称要素的相互关系等;矿物学要求掌握常见几十种矿物的物理性质,并能进行鉴定[2]。课程比较抽象、难学,许多高校加重了实习课所占的比例。然而,传统的教学方式一直效果不佳。本文尝试从实践教学手段、教学模式、教学考核机制等方面进行改革探索,以期获得良好的教学效果。
一、改革实践教学手段、教学方法
由于结晶学需要学生有较强的空间想象力,因此在实践课堂教学中,采用交互式教学多媒体与板书相结合的方式。交互式多媒体能将文字、图形、声音、三维动画和视频等汇集在一起,激发学生的学习兴趣,他们可通过操作电脑键盘或鼠标回答或抢答,教师则根据回馈结果查漏补缺,实现师生间的良好互动。例如,晶体47种几何单形在教科书是平面黑白图,学生较难分析出这些单形有多少个对称面和对称轴,有无对称中心。使用交互式多媒体,可以根据学生反馈控制三维动画中单形旋转、对称、反伸操作的速度,便于学生理解。以立方体为例,从各个角度展示,学生能更直观地看出立方体有3个四次对称轴、4个三次对称轴、6个二次对称轴、9个对称面和一个对称中心。结合单形立体结构模型,学生自己可分析判断,回答其他几何单形的对称轴和对称面的数目,教学内容清晰体现。
在大学一、二年级的野外实习中,教师应注重野外现场教学,指导学生观察地质现象,认识身边的矿物或岩石,加深他们对基本理论和基本概念的理解,熟悉野外工作程序和资料收集方式,掌握野外工作的基本技能。在传统的野外实习中,教师只是对野外工作流程和地质工具的使用进行讲解示范,如罗盘、测绳等,但由于学生人数众多,教学效果不好,无法确保每个学生都能够掌握。怎样才能充分调动学生的积极性呢?我们必须对野外实践教学方式进行改革,注重提高学生地质基本技能及独立完成野外工作的能力。
一是运用“互动式”教学法。例如,每天教师在进行野外实践前,简要介绍实习路线内容,提出问题,让学生回忆并复习课堂学到的理论知识。然后,实习时分成各个小组,每到一个观察点,让第一组学生描述观察到的地质现象,第二组学生针对这些地质现象提出问题,第三组学生根据这些现象和问题相互讨论,对这些现象形成机制进行解释。到下一个实习点处,三组学生的任务互相调换。实习过程中,无论是对地质现象的描述,还是对形成机制的解释,教师要给予鼓励,待学生表述完后再进行纠正、补充和总结,并对学生提出的问题进行深化,大家充分讨论。这种互动式教学方式,能够充分调动学生自主学习的积极性,在野外实践中取得良好的教学效果,而且有助于培养学生的地质思维方式。
二是运用“启发式”教学法,促进学生积极思考。启发式教学方式不仅广泛应用于室内教学,还在野外实践中扮演重要的角色。通过一系列层层深入的发问,启发式教学方式可促使学生根据已有理论知识分析原因,找到答案,将理论应用于实践。例如,野外常见到的砂泥岩互层,泥岩层风化强烈,破碎形成凹槽,而砂岩层仍致密坚硬。教师可以先让学生对2种岩性进行充分观察描述,然后逐步提出问题:砂岩和泥岩的种类有哪些?各自的矿物组成是什么?在学生回答后,教师再指出它们的物源和形成环境,使学生受到启发会进一步思考:为什么会出现这种差异风化,是否和它的主要矿物的硬度、抗风化能力有关。在实习过程中,教师指导学生发现问题,一步步地找寻答案,让学生能充分调动积极性,在愉快的氛围中完成野外教学。
二、改革“先理论后实践”的教学模式
打破原有的先讲理论后实践的教学模式,可有效改善实验课的滞后性问题。将实验教学与理论教学穿行,可在实验教学时先引入一些后续课程的理论教学内容。例如,讲授矿物的物理性质这节课时,可先让学生进行矿物标本观察实验,自己描述矿物的特征,如形状、颜色、光泽、硬度等,在此基础上,讲授理论课,讲解矿物颜色、条痕、光泽、透明度及相互关系,让学生的理解和记忆更为深刻,也易于掌握鉴定矿物的方法。这种把一些实验项目放在理论课内容讲授之前进行的方式,有助于提高学生的实践操作能力,能更积极主动地观察和思考。教师也可针对实践教学中的薄弱处,如矿物解理、裂理及断口的差异,根据矿物标本指导大家仔细观察,进行比较分析,使学生掌握理论教学中的难点和重点。
三、完善实验教学内容体系
目前,地质学类专业课的实验教学体系以基本型实验类型为主,提高型与创新型实验类型较少,难以调动学生的学习积极性,也不利于学生实践操作能力和创新能力的提高。因此,教师应根据教学大纲合理设计实验项目,完善实验项目类型,增加提高型与创新型实验类型的比重,让学生主动参与,成为实验主导。例如,在实验教学中,把学生分为几个实验小组,每组挑选一个课题,如一种矿物作为研究对象,课堂上由学生观察总结出矿物的鉴定特征,课后小组成员广泛收集资料,进一步查明矿物的化学组成、晶体结构、单体和集合体形态、成因和产状等。然后,根据分组情况,学生走上讲台,汇报所研究的结果。每组汇报完毕后,由其他同学进行提问,汇报的学生做出回答,最后该小组的同学根据大家的建议,查阅相关文献资料,获得小组最终研究成果报告。另外,可根据教学内容增加一些创新型实验项目,鼓励学生自主选择感兴趣的小课题,自己设计实验流程、方法,提高创新能力。
教师在学生进行大学四年级的毕业野外实践之前,应有意识地指导学生在大学一至三年级的野外实习中进行研究性学习,充分调动他们的学习主动性,对野外感兴趣、需要解决和深入认识的地质现象和问题,积极思考,有针对性地设计专题性实验,实现由学生自主选择毕业论文方向和题目,然后再进行野外样品采集、室内测试分析,最后完成毕业论文。这一完整的自我设计和主动研究的学习过程,有利于培养学生观察事物、思考问题及研究解决问题的能力和素质。
四、改善实践教学考核机制
以往的专业课程实验成绩主要通过期末考试得出,考核机制单一,其应包括学生的平时实验成绩(可占总成绩10%~20%)、随堂测试成绩(占总成绩20%~30%)和实验期末考试成绩(占总成绩50%~70%)。平时成绩是学生每次实验课做思考题和写鉴定报告的成绩,教师能及时地发现学生学习中的难点进行辅导和强化练习;实验随堂测试是课堂实验中选择一些标本去掉标签说明,考查学生对矿物鉴定程序的掌握情况。在最后的一次实习课上进行实验期末考试,将五大类的矿物标本挑选常见的几十种摆在桌子上,随机选择几种,让学生进行鉴定,测试他们对课程知识的掌握情况。通过建立完善的考核机制,能有效地督促学生学习。
野外实践考核内容包括:(1)学习风气和学习态度,是否自觉积极主动地参与。(2)野外工作中是否认真整理、总结野外记录本,是否养成勤动脑、动手、动口的习惯,是否具有吃苦耐劳、坚持不懈的作风。(3)考查总结报告,基本素材收集是否齐全,基础知识应用是否准确性,地质图件绘制是否规范性,是否具有综合分析问题的能力,有无个人的独特思考。
五、拓宽实验教学空间
自然界中的矿物种类繁多,而进行实验教学时,受课时和标本的限制,只能选择各类代表性矿物让学生进行实验。为了使学生更好地掌握鉴定多种矿物的能力,开阔视野,应充分发挥学校地质博物馆丰富岩矿标本的重要作用,指导学生多看、多比较,并通过野外实习采集和购买,逐步丰富矿物标本。
在此基础上,建设院系开放性实验室,为学生下课后自主学习提供条件。搭建综合性实验教学平台,可为培养学生自学能力和创新精神提供基础。指导学生充分利用网络资源学习,如矿物相关数据库、网上杂志等资料,以及网络教程如中国地质大学、北京大学等高校“结晶学与矿物学”精品课程。
另外,我们也可以采用“请进来”的教学方针,多邀请校外野外实践经验丰富的专家开设讲座,给学生系统地讲述常见矿物的类型、特征、共生特点及野外矿物鉴定方法。而且,也要鼓励学生积极“走出去”,在大学三年级之前参与教师的科研项目,完成从野外岩石、矿物的样品采集、鉴定及数字化统计、分析等工作,锻炼学生的实践操作能力。鼓励学生积极参加各种技能竞赛[3],如全国大学生地质技能竞赛,激发学生的学习兴趣。
参考文献:
[1]丁晓非,许英,武立波,等.普通高校提高人才培养质量初探[J].教育教学论坛,2014,(37):1-2
1 地球物理学专业开设矿物岩石学的必要性与存在问题
地球物理学专业目标在于培养具备地球物理学和地质学的基础理论、基础知识和基本技能,具有扎实的数学物理基础和很强的计算机能力,能够在科研机构、学校、以及地震、石油、矿产资源、环境和基础工程等方面从事地球物理研究、教学、技术开发和管理工作的高级专门人才。地球物理学专业的主要研究对象仍是地球,矿物岩石是组成地球最重要的物质,学生掌握相关矿物岩石知识,对于地球物理相关专业课的学习和工作具有重要意义。
矿物岩石学课程涵盖内容多、理论性较强,开设该课程以来,一直是任课教师和学生重点关注课程之一。矿物岩石学是资源勘查工程专业的学科基础课程,具有较为完整的课程体系[1,2]。在我校,矿物岩石学课程体系被分为结晶学与晶体光学及实验(理论课24,实验课24)、矿物岩石学及实验(理论课32学时,实验课36学时)。如此多的教学内容在地球物理学专业中仅仅有40个学时。因此,对于地球物理专业的矿物岩石学,课程内容设计十分困难。如果设计的内容较多,教学时间不够,学生学起来比较吃力,如果设计内容少,学生又感觉到没什么价值。怎样抓住这几门课程的内在联系,以某一个主线把各门课程的基本知识整合在一起是这门课程的重中之重。这就需要对原有的教学内容进行合理的取舍,构筑起正确的课程结构和框架。合理安排矿物岩石学中结晶学、矿物学、晶体光学以及岩石学的内容,不仅有利于学生的掌握,而且对于后续课程的安排也具有指导意义。
2 地球物理学专业矿物岩石学课程内容设置
矿物岩石学是一个较为庞大的课程体系,包括结晶学、矿物学、晶体光学、岩浆岩、变质岩多个核心内容。根据地球物理学专业特点,以矿物岩石学基本知识为主线,对课程内容、学时分配等进行相应整合。把总共40个学时的矿物岩石学分为32个学时理论课和8个学时实验课。结晶学部分主要讲授晶体和晶体的基本性质、晶体的对称、晶体的定向、单形和聚形分析、晶体的规则连生等与矿物学密切相关的内容。晶体光学部分只讲授晶体的光性分类、光性均质体和非均质体的光波传播特点、偏光显微镜的原理及应用,不再涉及具体矿物的光学特征。结晶学和晶体光学部分重点讲述基本理论,为矿物和岩石的学习奠定一定基础即可,总共安排6个学时。矿物学部分重点放在总论上,重点介绍矿物的形态、矿物的物理性质、矿物的化学成分和矿物的分类命名,总共安排12个学时。矿物的各论部分放到实验课进行学习。岩浆岩部分重点介绍岩浆及岩浆作用、岩浆岩的化学成分特征、矿物组合规律、岩浆岩的结构、构造、产状,岩浆岩各论部分主要安排在实验课学习,总共8个学时。变质岩部分重点介绍变质岩与变质作用、变质岩的化学成分、矿物成分、变质岩的结构构造,变质岩各论部分也安排在实验课学习,总共6个学时。
矿物岩石学课程的突出特点为实验教学内容较多,实验教学环节是培养和锻炼学生动手能力和显微镜基本操作技能的重要组成部分。学生通过对手标本和显微镜下薄片的观察,将理论教学内容应用到实践中,有效培养了学生综合分析的能力。因此无论是理科还是能源类工科院校都把实验作为这类课程的非常重要的环节,多数课程的实验学时约占整个课程学时的一半,甚至更多。受学时限制,跨专业课程的实验安排存在较大困难,地球物理学矿物岩石学的实验课只有8个学时。在有限的时间里既要保证教学内容,又要保证教学效果。矿物学安排2个学时,主要讲解常见的浅色矿物(玉髓、石英、钾长石、斜长石、条纹长石、方解石、白云母、萤石等)和暗色矿物(橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、石榴子石、电气石等),使学时能通过手标本的颜色、形态、解理、硬度等认识这些矿物。岩浆岩安排2个学时,使学生掌握常见的超基性岩(橄榄岩)、基性岩(辉长岩、辉绿岩、玄武岩)、中性岩(闪长岩、闪长玢岩、安山岩)、酸性岩(花岗岩、花岗斑岩、流纹岩)。变质岩安排2个学时,主要观察糜棱岩、蛇纹石大理岩、云英岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、混合岩。使学生在实验室通过对手标本颜色、结构、构造、矿物组成方面的学习,掌握岩石的基本鉴定技能。剩下的2个学时,凭借中国石油大学(华东)及周边地区的天然露头优势,如,学校内花岗岩、片麻岩、混合岩、大理岩等石材众多,在教师指导下,学生自选观察点,进行详细观察、描述,使学生明白实验室标本和野外标本存在一定差异。
3 地球物理学矿物岩石学课程考核方式
目前的教育管理体制,考试扮演着关键的角色。考试像是指挥棒,很多时候,考试考什么,学生就学什么。要想培养创新型人才,对学生进行科学而有效的评价、激励极其重要。课程考试不应简单的以闭卷考试方式,而应将部分考核放在平时,以课堂讨论、读书报告、实验考核等形式完成,成绩也不能一刀切以期末为主,应多重复合。⒖际苑绞椒治课上、课后、实验、期末四个部分。前三部分总共占30%,期末占70%。① 课上部分包括考勤、回答问题和课堂研讨环节。考勤占5%。回答问题以抢答形式进行,设置5%的成绩,每次课前提问,每人两次机会,都回答对的,给予全部成绩,这样方式极大的督促了学生课下复习的积极性。除了包括必要的考勤外,还将实施课堂研讨环节。将选课学生划分为若干个小组,每个小组自选或者教师指定矿物岩石学课程中重要的知识点,通过查阅资料、讨论、制作ppt等方式准备报告,采用课堂讨论或者报告形式进行汇报,计入课上考核成绩,占5%。② 课后部分,占总成绩5%。针对理论课程中需要学生自学或者相对比较深入的知识点,可以通过课后作业,书写报告的形式考察学生。比如,课程中岩浆的成因及多样性、岩浆岩结构成因、变质相及变质带等问题。这些问题需要学生以教材为基础,通过查阅相关参考教材、文献、专著等,总结相关观点,书写报告,培养学生书写读书报告的能力。③实验课程考试方式将按照课堂内考核、课堂外考核和延伸考核进行,共占10%。课堂内考核主要包括学生平时听课及回答问题的专注情况、实验报告撰写情况以及期末阶段学生鉴定未知矿物岩石的能力。课堂外考核依据学生学校内花岗岩、片麻岩、混合岩、大理岩等石材的考察,撰写报告。延伸考核主要是针对某些学习兴趣较高的学生,结合相关教师的科研项目或者大学生创新创业计划项目进行科学研究工作,针对其研究思想及效果给予成绩,培养具有一定科研潜力的学生。④ 期末考试。期末考试将针对课程中重要的概念、定义、理论等采取灵活多变的题型,考察学生对知识点以及应用知识解决问题的能力。涉及理论知识部分:选用课程知识体系中核心概念、理论进行考核;知识的灵活运用部分:与传统的“死记硬背”题目相比,灵活考查知识题目更能体现学生对知识点的掌握程度,可以采用地质素描图、选择等方式。比如:侵入岩的产状包括整合侵入和不整合侵入,整合侵入又包括岩床、岩盆、岩盖等,不整合侵入包括岩墙、岩脉、岩基、岩株等。以往考试都是以填空题形式进行考核,考生死记硬背,甚至不知道岩床或者岩墙是什么,有什么区别。按照灵活运用知识点要求,可以采用看图填空的形式,利用模式图或者野外地质素描图、照片等,要求学生看图填写各个地质体的名称,这样学生不但掌握了分类,还掌握的各个地质体概念、区别等;综合分析部分:对于期末考试题目中可以设置一些综合题,即两个或者两个以上知识点的综合归纳、分析或者运用,避免了大部分同学只记住了课程的知识点,但缺乏归纳总结的能力。如花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩区别,只考核了岩浆岩中相似岩石的区别。改革后的题目可变为花岗岩、钾长片麻岩、花岗岩闪长岩、斜长片麻岩区别?这样的题目将岩浆岩与变质岩融合在一起,这样就将课程内两个具有联系的重要知识点放在一起,考查了学生归纳总结的能力。
4 地球物理学专业矿物岩石学课程建设效果
本课程体系和考核方式通过对两届地球物理学专业学生实施,取得了良好的教学效果,学生在各个方面的能力都有所提高。具体包括:① 学生上课积极性明显提高。通过课前学生团体汇报、学生点评等方式,使全体学生能参与到教学过程中,充分调动学生听课、提问、回答问题的积极性。② 查阅资料、书写读书报告能力提高。通过学生课后作业、课上报告等环节训练,使学生真正掌握如何快速、准确查阅相关知识点资料并总结归纳的能力,具备针对某一科学问题书写读书报告的本领,为学生毕业设计奠定一定基础。③ 分析解决问题能力提高。通过理论考试中知识点运用、综合分析考题比例的提高,使学生在平时养成总结归纳、分析解决问题的习惯。
5 结束语
高等院校跨专业授课的课程较多,不同专业的培养目标差别较大,同一门课程在不同专业方向所起的作用差别较大,这就要求教师有针对性的对教学内容进行调整以适合不同专业的要求。中国石油大学(华东)地球物理学专业矿物岩石学的课程内容设置和考核方式符合其专业基本要求,建立了新的课程体系,完善了考试制度,使学生对跨专业课程更感兴趣,培养了学生实践动手能力和查阅资料能力,为将来的学习工作奠定了良好基础。
[参考文献]
[1]桑树勋.矿物岩石学课程体系教学改革的理论与实践. 煤炭高等教育.1999,第3期,74-78
[2]郗爱华,唐洪明,刘小洪,何 江,王振宇.石油院校“矿物岩石学”精品课程建设与改革.中国地质教育.2012年第3期,23-25
[关键词] 岩石矿物 岩矿鉴定 岩石矿物分析
中图分类号:N93 文献标识码:A 文章编号:
岩石矿物分析鉴定是地质工作的一个重要内容,它对整个地质工作起着基础性和指导性作用。我国幅员辽阔,拥有着极其丰富的矿产资源。这些矿产资源是实现我国国民经济飞速发展的雄厚物质基础,没有它们就无法建立完整的工业体系。
1、岩石矿物的种类和特征
岩石矿物是由地壳中的一种或是多种化学元素组成的自然聚合体,是地壳中各种地质作用的产物。岩石矿物种类是多种多样的,这主要是由于自然界中不同的化学元素以及它们多样的组合方式,同时复杂多变的地质作用也促使了岩矿的多样化。
1.1矿物的种类划分
矿物分为有机矿物和无机矿物两种:前者种类比较少,主要是碳氢氧化合物,如:琥珀等。后者在地球上数量众多,由于每年都有几十至几百种新矿物被发现,据统计,目前已有三四千种。许多种矿物是我们日常生活离不开的,可以说人类时时刻刻都离不开矿物。
有机矿物的化学成分是碳氢氧化合物,无机矿物的化学成分比较复杂,门捷列夫元素周期表中的一百多个化学元素,都可以组成无机矿物。既可以是由一个元素独立存在,也可以是多个元素的组合。一个元素独立存在的矿物较普遍,如:Fe(铁)元素可以形成自然铁矿物,Ag(银)元素可以形成自然银矿物,Au(金)元素可以形成自然金矿物等。两个以上的元素组合可以形成几千种矿物,最简单的如两个元素Si(硅)和O,可以组成SiO2,由这两个元素组成的矿物可以是石英、柯石英和鳞石英等。三个元素组成的矿物就更多了,例如:CusFeS4是斑铜矿、CuFeS2是黄铜矿、CoAsS是辉砷钴矿等。
1.2矿物的形成
形成矿物的途径,一条是通过岩浆的活动。在岩浆里有着地球上的各种元素。这些元素,在岩浆的高温熔融的条件下,发生化学变化,形成了多种化合物和一些单质。由于地下各处岩浆的化学成分不一样,岩浆在冷却时,温度、压力等条件都在发生变化,而一定环境只适于一定的矿物生成,因此,由于岩浆冷却形成的矿物,种类是很多的。
1.3矿物的物理性质与形状特征
各种矿物都具有一定的外表特征和物理性质,它可以用来作为识别矿物的依据。 矿物的形状是各种各样的。有些矿物能形成整齐的晶体,如食盐是立方体,水晶是六面体,云母是六边形的片状。有些矿物则呈不规则的葡萄状、粒状、纤维状、放射状等。
1.4岩石与矿物的区别
岩石是由一种或多种矿物组成的固体,但它并不具备矿物的基本特性。岩石与矿物之间的区别就好像飞机模型和制造这些模型的材料之间的区别。正如岩石的构成要素是矿物一样,飞机模型的构成要素是轮胎、机翼、发动机和其他组成部分。岩石的基本特点是所有的岩石都是混合物。
2、岩矿分析鉴定的基本程序
2.1试样的加工
通常送到实验室进行鉴定的原始岩矿样品重量,以及矿物种类的不同,从几公斤到几十公斤不等,但是实际上用于分析的试样一般只是需要几克。所以,在岩矿鉴定工作中首先遇到的问题就是试样的加工获取。加工试样的目的,一方面是将岩矿粉碎到一定的细度,以便于分解;另一方面是用最有效、最经济的方法获得一定重量(一般为100g)的能代表原始样品组成的均匀的试样。
2.2进行定性和半定量分析
岩矿试样加工好后,必须先进行定性和半定量分析,主要是为了了解试样中含有哪些元素以及这些元素的大致含量和比率等。
2.3选择测定方法
对岩石矿物中的各种元素的测定均有多种测定方法可供选择。这就需要根据上面定性和半定量的分析结果,选择最合适的分析方法。一般从两个方面进行选择:一是根据待测定元素的含量进行选择;一般来说,对岩矿试样中含量较高(一般为1%以上)的待测元素,应采用容量法、重量法等方法进行测定,而对于含量相对较低(一般为1%以下)的待测元素,则使用比色法或是其他仪器分析方法进行测定。二是根据共存元素的情况进行选择。
2.4拟定鉴定分析方案
拟定鉴定分析方案是一个十分重要而又复杂的环节。它涉及到各个元素的测定方法和分离方法间的相互影响和配合的问题,需要较全面的岩矿鉴定理论知识和丰富的实践经验。因此,在拟定鉴定分析方案时,应同时考虑岩矿试样的分解方法、干扰元素的消除方法和具体的测定方法三个方面。
2.5分析鉴定
在具体的鉴定分析方案确定之后,就应当严格遵守有关的操作规程进行分析鉴定。
2.6审查分析结果
审查分析结果是整个岩矿分析鉴定工作的重要一环,它是在于进一步发现问题,以确保鉴定结果的准确性和正确性。这一环节也应严格遵照质量检查制度进行检查,分析结果必须符合国家规定的要求。
3、地质工作中对岩矿分析鉴定的评价
地质工作就是为矿产勘查开发规划和工程建设、以及相关的环境保护和地质灾害的预报防治工作提供基础的地质资料和信息。而岩矿分析鉴定被认为是地质工作中最基础的一项工作,它对查明认识全国的基本地质状况、获取相关地质数据信息具有基础性、超前性、公益性和指导性意义。
3.1矿物普查中对岩矿分析鉴定的评价
每种岩矿都是在一定的地质作用和物理化学条件性形成的,它们包含有一种或多种矿物,探明其中的化学元素,矿物种类,以确定岩矿的使用价值、经济价值,都需要基础的岩石矿物鉴定工作。岩石矿物分析鉴定特别是对开采和普查找矿有着极其重要意义。它能够确定岩矿的种类,分析矿床的开采量,以及开采的可能性与经济性,并能有效的提高地质勘探工作的效率。具体来说,就是在普查找矿阶段,需要进行大量的简项分析,以确定岩矿的有无和矿产的种类;在勘探阶段,更要求进行大量的简项分析和全分析,以便了解其共生元素的情况及其赋存状态,确定矿石品位以及开采的价值,从而为拟定相关的开采方案做准备。
3.2工程地质中对岩矿分析鉴定的评价
岩矿分析鉴定在工程地质勘查中也起着非常重要的作用,能够为工程建设的设计和施工,以及合理利用自然地质资源、正确改造不良地质、最大限度的避免自然灾害,提供基础的地质学资料。在工程地质中的岩矿鉴定包括对岩体的特征、化学元素和性质等进行分析,同时,水分析也是找矿工作的重要标志之一,也属于岩石矿物分析工作的一部分。
因此,岩石矿物分析鉴定工作在地质工作中占据十分重要的地位,对整个地质工作具有基础性和指导性意义。
参考文献
今天我们要解读的主角,就是有“宝石之王”光环的钻石,它就是天然采集到的金刚石,经过仔细琢磨后,变成的璀璨夺目的装饰品。它不仅坚硬无比、熠熠生辉,而且还拥有缤纷的色彩。在宝石大家族中,钻石是非常重要的成员之一,下面,就让笔者为大家科普一下钻石的独特与神秘吧!
组成单一、硬度称霸
钻石,矿物名称为金刚石,也因其硬度被人戏称为“金刚钻”,是已知的宝石矿物中唯一由单质碳元素组成的晶体,具有硬度大、耐高温、不导电、不怕强酸和强碱腐蚀、化学性质稳定等特征。钻石是人们已知的最为坚硬的宝石,故有“宝石之王”的美誉。
其实,组成单一的矿物还有很多,比如钻石还有一个“同族兄弟”――石墨,也就是我们平时最为熟悉的制作铅笔芯的材料。石墨也是由单一的碳元素组成的矿物,但是石墨的硬度却远远低于钻石,这是为什么呢?其实,这跟矿物学上一种被称作同质多像的现象有关,即同种化学成分的物质在不同的物理化学条件(温度、压力、介质等)下,形成不同结构晶体的现象。这些不同结构的晶体,就被互称为该成分的同质多像变体。钻石和石墨就是碳(C)的两种同质多像变体,二者具有完全不同的晶体结构。钻石中的碳原子以共价键相连接,形成立方面心格子的晶体结构;而石墨则具有典型的层状结构,不同的晶体结构,决定了这二者在硬度方面的天差地别。
坚硬无比,如何切磨?
既然钻石如此坚硬,那么光华璀璨的钻石成品是怎么被切磨出来的呢?难道还有比钻石更为坚硬的矿物吗?答案就是:用钻石自己切磨自己。
自然界中,有些宝石的硬度依据刻划方向的不同而不同,在矿物学上,将这种现象称为差异硬度,其形成原因是矿物晶体结构的对称性和异向性,导致了矿物硬度的对称性和异向性。简单来说,就是在钻石的晶体结构中,碳原子质点的排列方式和间距在互相平行的方向上是一致的,但在不相平行的方向上是有所差异的。因此,当沿着不同方向进行刻划时,晶体的硬度就表现出了一定的差异。钻石是已知最硬的矿物,它的切磨和抛光就是利用了其自身差异硬度的性质,即用一颗钻石较硬的方向去切磨另外一颗钻石较软的方向,以此来将每一颗钻石原石切磨成璀璨的刻面成品。
璀璨火彩,来自何处?
人们经常用流光溢彩、熠熠生辉、光芒四射来形容钻石。可是,钻石明明是无色的,为何可以看到浮动的光彩呢?其实,这些光彩都是钻石的火彩。火彩,是指当白光照射到透明刻面宝石上时,因色散而使宝石呈现光谱色闪烁的现象。
那么,什么是色散呢?色散,就是一种复色光被分解成单色光的物理光学现象,日常大家最为常见的色散现象,就是雨后彩虹。钻石因具有很高的色散值,因此,当它被切磨成刻面琢型后,会发出明亮璀璨的火彩。欣赏钻石的火彩,要从钻石的上表面(台面)往底部观察,用灯光或阳光照明,顺着光线的方向,同时用手缓缓地转动钻石(注意不是翻转,而是始终将台面向上对着光源转动)。一般切工较好的钻石,都可以看到美丽的火彩。
色彩缤纷,毫不单调
如果你认为钻石全部都是无色透明的,那就大错特错了,其实,钻石的世界缤纷多彩,我们常见的无色钻石,只是其中的冰山一角!
彩钻构成了钻石另一个独特的世界,比起无色钻石,颜色夺目的彩钻常常会令人眼前一亮,过目难忘。彩钻是指自然界中产出的带有色调的钻石,其颜色鲜艳,品类繁多,极其稀有。
彩钻的种类繁多,有红色、粉红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、红紫色、紫色、棕色和黑色等。彩钻颜色的成因主要有两个方面:一是由于微量元素氮(N)、硼(B)、氢(H)原子进入钻石的晶体结构之中而产生的颜色;二是由于晶体的塑性变形而使钻石产生位错、缺陷等情况,因此它们对某的些光能吸收,从而呈现出不同的颜色。
彩钻的形成条件极为苛刻,出产10万颗优质无色的钻石才有可能得到一颗罕见的彩钻,可以说是产量极其稀少。在彩钻中,尤以红色钻石和绿色钻石最为罕见,而黄色钻石和棕色钻石则相对常见。
深埋地下,如何重见天日?
钻石形成于数十亿年前的地幔之中,蕴藏于地底深处。埋藏如此之深的钻石晶体要破土而出、重见天日,主要得益于火山喷发,熔岩流将含有钻石的岩浆带至地球的近地表,并附存在金伯利岩和钾镁煌斑岩中,形成钻石原生矿;或是在地表经过长途迁徙,沉淀于河流砂土之中,形成次生矿(砂矿)。
全世界钻石的主要产出国有南非、加拿大、博茨瓦纳、澳大利亚、安哥拉、巴西、俄罗斯等。钻石经过人工的开采才得以被利用,但是其开采的过程往往也是十分漫长和艰难,需要矿工深入地下或在砂矿的水域不断淘洗砂石而得。
度量单位也与众不同
关键词:胶东地区 金矿 地质特征 深部找矿
中图分类号:P59 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(b)-0102-01
胶东处于山东省镜内,由于处于胶莱河的东面而得名。胶莱河源出于山东半岛西南部的胶州市的胶山,北流于渤海。胶东金矿分布区主要涵盖了全部的烟台市、威海市以及青岛市的北部地区,总面积达到26333km2,约占全国总面积的0.27%。胶东金矿集中分布在胶东隆起区,面积约为16522km2,仅占全国面积的0.17%,却浓集了全国近1/4的黄金储量。因此,胶东金矿区是我国重要的黄金生产基地之一。
1 成矿地质背景
1.1 地层
胶东矿区位于沂沭断裂带东侧的胶东隆起区的西部边缘地带,地貌类型为半丘岭平原地貌,矿区内地层最老的为古元古代荆山群,最新的为第四系。古元古代荆山群是一套中高级变质岩系,主要存在于东部及南部,岩性为中厚层状黑云变粒岩、斜长角闪岩、蛇纹石化大理岩、含石墨岩系夹长石石英岩、麻粒岩等,厚度大于700m。第四系主要由粘土类和砂类组成,一般厚约28m。
1.2 构造
矿区内构造以断裂为主,按走向分为了三组:北东向、北北东向和近东西向。北东向断裂是由于在中生代近东西向挤压应力作用下形成的压扭性断裂,北北东向断裂是燕山晚期发育起来的压扭性断裂,二者是属于同一区、同一应力作用下形成的不同期次的产物。这两组断裂是成矿前的构造,由于受印之期及燕山期大规模造山运动的影响,其得到继承性发展,岩浆活动加剧,内生成矿作用明显,矿体系充填断裂构造中或充填交代断裂破碎带而成,并且两组或者多组不同方向断层交汇处,往往是矿体的富集处,所以成矿前的断裂构造对矿体的分布和形态起决定性的控制作用。矿区南部发育两条较大的东西向断裂,为成矿后的断裂构造,对矿体则起破坏作用,使矿体在该处位移、重复或消失,矿区南部发育两条较大的东西向断裂,矿体数量锐减,使该矿的产量受到影响,必须进行补充勘探。
2 胶东金矿床地质特征
2.1 矿体产状
矿体主要有两种:蚀变岩型矿体和石英脉型矿体。其中蚀变岩型矿体延伸大于延长,长度一般为几十米至几百米之间,延伸断续可长达千余米,平均厚度为3~9m,矿体是受断裂带严格控制的,主要产于断裂带的下盘,与断裂带产状基本一致,矿体大部分呈透镜状、似层状和脉状;而石英脉型矿体的长度一般为几百米,有的沿倾向断续延伸几百米。矿体的形态比较复杂,通常呈脉状、透镜状和不规则状,而且产状不稳定,常见为呈群出现。
2.2 围岩蚀变
矿体围岩主要是弱片麻状细粒含石榴二长花岗岩,局部也有黑云斜长片麻岩、黑云透辉岩和煌斑岩等,岩石经热液交代作用后会造成不同程度的蚀变。
矿体围岩蚀变发育,尤其是断裂带的膨胀部位发育程度最高,普通矿体顶板的蚀变围岩比底板的弱。蚀变的类型与原岩性质有紧密关系,若原岩为二长花岗岩时,蚀变主要是以绢云母化、硅化和黄铁矿化为主。若原岩为变质地层残留体时,则蚀变主要为绿泥石化、绢云母化、硅化即黄铁矿化。蚀变围岩大体是以矿脉为中心呈带状分布的。
3 矿床成因
矿床一般是经历成岩期、蚀变期、成矿期和表生期这四个时期。
首先,蚀变期是成岩期和成矿期的过渡期,黑云母花岗岩在经过韧性和脆性构造作用后,生成很多组的裂隙系统,在高温高压的作用下,热液就会向破碎变形带聚集。若在碱性氧化条件下,会发生钾化、红化等碱交代作用。在弱酸性、弱还原环境中时,绢英岩化后生成绢云母、铬绢云母、石英、黄铁矿等蚀变矿物,并且同时伴随部分矿化。
成矿期包括热液成矿和表生成矿两个时期,共分为5个成矿阶段:黄铁矿-石英阶段,金-石英-黄铁矿阶段,金-石英-多金属硫化物阶段和碳酸盐阶段。其中间阶段为主要的成矿阶段。
4 深部找矿的标志
构造和岩浆岩控制着金矿的形成和分布区。通过对胶东金矿区内的地质特征、物理、化学特征的研究,可以初步概括出了金矿的找矿标志,主要有以下几点。
(1)NE向压扭性断裂带的主干断裂通常是沿着岩体接触带来展布的,它具有比较明显的压扭特征,因此,它与构造的相交处是定位矿床的构造标志。
(2)蚀变对于找矿也有着重要的作用,比如红化蚀变与黄铁绢英岩化蚀变叠加所形成的蚀变岩带,是直接找矿的重要标志之一;而且蚀变带中含有的丰富的石英多金属硫化物的共生组合是找矿的重要标志;另外,蚀变带中经常含有黄铁矿,在表生作用下,黄铁矿会被氧化成褐铁矿,淋滤以后形成醒目的蜂窝状构造,也是找矿的重要标志。
(3)砂金矿以及重砂金的不正常是原生金矿床存在的间接标志。
(4)各种异常情况也是找矿的标志,比如低磁场的线状串珠状异常带和低电阻带中的高电阻率异常的地球物理特点是找矿的间接标志。
(5)矿床的主要指示元素有Au,Ag,Cu,Pb,Zn,As等,这些元素的组合异常是找矿的重要标志。
通过地质工作者几十年来不懈的努力和发掘,胶东金矿现已成为一超大型金矿。今后研究人员应不断加强在控赋矿条件、矿体赋存规律等方面的研究工作,在矿区周边地区继续寻找,争取在深部找矿上取得更大的突破。
5 结语
总之,胶东金矿床深部还有较大的找矿空间,这是由该矿床所处部位决定的。近年胶东金矿探矿不断进展表明,在有利的成矿条件下,有与后期岩浆侵入作用及脆性构造叠加,还可以形成较具规模的工业矿体,这对指导其它地段的找矿具有重要意义。
参考文献
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