澳大利亞芒特艾薩地區聯合地質實習特點與教學啟示

李占軻，李建威，沈傳波，文 廣

1.中國地質大學（武漢） 資源學院，湖北 武漢 430074；2.中國地質大學（武漢） 固體礦產勘查國家級實驗教學示范中心，湖北 武漢 430074

地質類專業以實踐性強為突出特點，野外實踐教學與室內課堂理論教學構成了地質教育的兩大體系[1]。實踐教學是提高學生野外動手能力和地質問題分析能力，從而獲取實踐經驗和地質思維的重要環節，是提升學生實踐創新能力的關鍵，也是地質類專業人才培養的一大特色和必然要求[2]。國際化是世界高等教育發展的時代潮流[3]。在“雙一流”建設背景下，本科人才培養的國際化受到廣泛關注和重視，也是新工科建設的一項重要內容[4-5]。國際化人才培養不僅是邀請海外優秀學者來華交流，也包括把國內學生送到海外知名高校接受優質教育，吸收和借鑒國際知名大學的先進教學方法和理念。

中國地質大學（武漢）資源學院依托“地質資源與地質工程”一流學科建設平臺，通過選派優秀本科生赴海外與世界知名高校開展聯合地質實習的方式，在地質實踐教育與國際化教育相融合方面進行了有益探索和實踐[6]。

澳大利亞詹姆斯庫克大學位于昆士蘭州湯斯維爾（Townsville），是覆蓋整個澳大利亞東北部的公立大學，也是澳大利亞國內頂尖的研究型大學之一。依托澳大利亞北部地區復雜的地質現象和豐富的礦產資源，該?？茖W與工程學院（College of Science and Engineering）下屬的經濟地質研究中心（Economic Geology Research Unit，EGRU）長期以來開展了一系列具有重要國際影響力的礦床成因研究工作、富有成效的找礦勘查工作以及面向礦業行業的高質量培訓，在國際礦床學界享有盛譽。

自2017年暑期開始，中國地質大學（武漢）資源學院連續選拔優秀本科生并由專業教師帶隊前往澳大利亞詹姆斯庫克大學訪問，同該校地質類專業本科生一道在昆士蘭州西北部芒特艾薩（Mount Isa）地區開展為期18天的聯合野外地質實習。聯合野外實習整體效果很好，得到了雙方高校師生的積極評價。本文以該聯合地質實習為研究對象，詳細介紹其實習內容并總結主要實習特點，在此基礎上通過對比分析討論對我國高校野外地質實踐教學的啟示。

一、聯合地質實習內容

聯合地質實習區所在的昆士蘭州芒特艾薩地區是世界著名的礦產資源產地，主要礦床類型包括噴流沉積型鉛鋅礦床、鐵氧化物銅金礦床以及沉積型銅礦床。芒特艾薩地區地質演化歷史較為復雜，尤其在元古宙經歷了兩期大規模造山事件（Baramudi和Isan）和三期拉張盆地形成事件（Leichhardt，Calvert和 Isa），地質現象極為豐富[6]。該地區自元古宙以后構造演化日趨平靜，使得原有地質現象得到了很好保留。實習區內植被不甚發育，露頭裸露條件較好，交通比較便利，是詹姆斯庫克大學地質類專業的傳統地質填圖區。

實習主要內容包括識別實習區內巖石巖性、構造、蝕變以及礦化等地質現象，開展大、中比例尺綜合地質填圖，制作沉積地層柱狀圖和構造赤平投影圖，查明區內不同期次地質事件并討論其與不同類型礦產的關系。在此基礎上，編撰并提交相關地質圖件和實習報告。實習內容具體可分為三個部分：實習路線考察與填圖培訓、分組獨立填圖和典型礦山考察（圖1）。

圖1 澳大利亞芒特艾薩地區地質礦產和實習區位置圖[7]

1.實習路線考察與填圖培訓

該部分實習在芒特艾薩東部褶皺帶Snake Creek地區進行，實習區范圍約1km×1.5 km（第一實習區），實習內容側重于沉積地層和變質變形作用。實習第一天到達實習區后，主講教師首先介紹實習區地質演化歷史并講授野外地質工作基本技能，在帶領學生踏勘的過程中講授實習區主要地層、巖性、特殊構造等地質現象。隨后兩天由主講教師分組帶領學生開展典型路線考察和填圖，每位老師各帶一組學生（約10人），第二天輪轉。在典型路線考察和填圖的基礎上，學生再以小組形式（2～3人）完成實習區的后續填圖工作。學生在填圖的同時，主講教師也在實習區開展填圖工作，并隨時觀察各個小組的填圖情況，提供指導并解答大家的疑問。該部分最后一天為大比例網格獨立填圖。通過給出坐標數據，在實習區內圈定一處地質現象較為復雜的0.3km×0.4 km區域，由學生在4個小時內獨立完成填圖工作，重點訓練學生在有限時間內識別巖性和尋找地質界線來完成填圖的能力。第一部分課程需要提交的資料包括：塑料紙手圖、透明紙臨摹圖、網格填圖、構造極射赤平投影圖、填圖報告和野簿。

2.分組獨立填圖

該部分實習在芒特艾薩東部褶皺帶Mary Kathleen地區進行，實習區范圍約2km×3 km（第二實習區），具體的實習地點每年會有變動。實習內容側重于沉積序列、巖漿活動、夕卡巖及成礦活動，實習方式以小組獨立填圖為主。主講教師在該部分開始時帶領學生做典型路線踏勘，之后為持續多天的小組獨立填圖。每個填圖小組由2～3人組成，小組成員在野外相互協作完成填圖實習任務，但每人需獨立提交填圖資料。第二部分填圖范圍顯著增大，填圖區地質現象更為復雜，填圖難度有較大提升。要求學生在前期工作基礎上充分做好填圖規劃（如設計合理的填圖路線等），靈活運用“追索法”和“穿越法”，高效地完成填圖任務。因每年實習區范圍不同，有時甚至是較新的區域，所以在學生開展分組獨立填圖時，主講教師同時開展填圖工作，并為遇到問題的填圖小組答疑解惑。該部分填圖結束后需要提交的資料包括工作手圖和臨摹圖、地層柱狀圖、構造極射赤平投影圖、填圖報告和野簿。

3.典型礦山考察

芒特艾薩地區是澳大利亞的礦業重鎮，重要礦產資源包括銅、鉛、鋅、銀、鐵、鈾等。該部分由主講教師帶領學生參觀考察該地區的兩個典型礦床：芒特艾薩銅鉛鋅礦床和Mary Kathleen鈾-稀土礦床。到達芒特艾薩銅鉛鋅礦床后，學生們先聆聽礦山工作人員關于礦床勘查、開發歷史和礦床成因研究工作的講座，再到巖芯庫觀察該礦床典型的礦石樣品。對Mary Kathleen鈾-稀土礦床的考察則深入露頭采坑，重點觀察夕卡巖化和大規模熱液蝕變現象?？疾焱陜蓚€礦床后，主講教師會引導學生們總結區域成礦作用類型，以及不同類型成礦作用與區域地質事件的關系。

二、聯合地質實習特點

1.適量的實習參考資料

芒特艾薩地區是詹姆斯庫克大學的傳統研究區和實習區，該校圍繞芒特艾薩地區地質和礦產開展了系統研究工作并發表了大量科研論文，且地質類專業本科生在這里開展地質填圖實習已有超過30年的歷史。但迄今為止尚未有一本系統的關于該地區地質填圖實習內容的教材。每年實習前半個月，實習主講教師會提供10多篇關于芒特艾薩地區地質和礦產的經典地質文獻給學生們。主講教師認為相關地質文獻所涉及的研究領域和內容多樣，有助于學生了解實習區基本地質情況、構造演化以及成礦作用等信息；而實習教材中涉及填圖區的內容往往過于詳細，提供了大量參考資料乃至填圖答案，不利于學生通過自己努力去獲取地質信息和培養填圖技能。

2.漸進式和探究式教學方法

詹姆斯庫克大學填圖實習采用漸進式教學方法，即填圖的范圍逐步增大、內容逐漸增多、難度逐漸增強。在第一填圖區大比例尺精細填圖訓練的基礎上，主講教師們常常在實習區域內另選擇一個新的填圖區（第二填圖區）開展獨立填圖訓練。第二填圖區往往范圍更大且地質現象更為復雜。主講教師有時也沒有在第二填圖區開展過系統的填圖工作，因此會和學生們同步開展獨立填圖工作。填圖實習重視培訓學生基本填圖技能，尤其是準確識別和記錄地質現象的能力。主講教師多次強調把準確描述地質現象和測量相關地質數據放在野外地質填圖工作的首要位置。在詳細描述野外地質現象的基礎上，主講教師注重開展探究式填圖，鼓勵學生就地質現象的形成過程開展討論，培養大家分析和解決地質問題的能力。對于有些復雜地質現象的成因，主講教師之間的觀點也不盡相同。他們不回避爭論，反而會把各自的思考過程和支撐觀點的重要地質現象擺出來。學生也加入主講教師的討論，發表自己的觀點或指出對方觀點論證的薄弱環節。對地質現象的討論可能最后沒有形成統一的認識，但學生通過這一過程鍛煉了地質思辨能力。

3.多樣化的填圖方法

除了給學生講授和示范“穿越法”和“追蹤法”兩種基本地質填圖方法外，主講教師注重結合實習區情況，指導學生綜合利用多種方法開展填圖工作。填圖實習所用的手圖為衛星拍攝圖像（來源于Google Earth），提供了豐富的地貌和地形信息。手圖上不同地區的顏色和形狀有差別，可能反映了不同地質體的范圍。這些信息既可在野外工作開始前用于合理設計填圖路線，也可在填圖工作中借助標志性地貌迅速確定位置。在實際填圖過程中，地形、地貌和植被信息均能夠提供地質信息。如實習區含硅質的角礫巖筒具有較強的抗風化能力，在空間上往往呈現為凸起的正地形。實習區內可見大量高出地面的白蟻丘（部分高達1.5 m），能夠反映埋藏地下數米的巖石信息。因此，可利用蟻丘的顏色、粒度等信息來判別地下巖層的巖性。如變質角閃巖之上發育的蟻丘通常為紅褐色，而石英巖、云母片巖之上發育的蟻丘顏色較淺，一般為黃褐色。此外，實習區廣泛發育一種灰黃色的草本植物（學名為鬣刺屬），莖葉如針般堅硬鋒利的可稱為硅草，反映巖層中硅質含量較高。主講教師鼓勵學生利用多種方法來完成并檢查填圖工作。

4.團隊合作與獨立工作相結合

實習過程中以團隊形式開展填圖實習，每個小組由2～3名學生組成。小組成員一起設計地質填圖路線，在野外填圖過程中互幫互助，在室內整理和總結過程中共同交流討論。尤其是在野外工作時，小組成員間可相互配合以提高填圖效率，共同行動以規避不可預知的實習風險。與此同時，小組內每位學生需獨立完成自己的填圖工作并提交各項作業。這一要求鼓勵小組每位成員主動開展填圖工作，打消部分學生消極參與實習的念頭。

5.全方位考核與反饋

主講教師在兩次填圖實習中都布置了需要提交的資料，這些考核資料基本涵蓋了實習的各個方面，主要包括實習區填圖野簿、各類填圖圖件（區域大圖、地層柱狀圖、赤平投影圖以及大比例尺網格填圖）和全英文實習報告?？己朔謹禐榘俜种?，每項考核資料都設有權重，并在實習前告知所有學生。每次填圖實習結束后，主講教師會抓緊時間給學生提交的各項作業打分。成績出來后，主講教師會逐一跟學生交流，告知各項作業的得分，并解釋失分的原因。及時的考核反饋能夠讓學生在實習過程中即可知曉自己的實習完成情況，尤其能夠迅速糾偏，對強化填圖實習效果大有裨益。

三、對我國地質類專業野外實踐教學的啟示

1.拓展實習路線和填圖區

我國多數地質類專業的地質實習都是在固定的實習基地進行，如北京周口店[8]、安徽巢湖[9]等實習基地。這些實習基地一般有豐富的地質現象和較好的實習條件，便于接納大量學生開展地質實習。每年實習主講教師會帶領學生走固定的實習路線并在固定的填圖區填圖，一些地方的典型地質現象可能隨著長年累月的實習而遭到損耗或破壞，長期固定的實習范式和內容也導致學生很容易借鑒前人的實習資料和成果，從而使實習效果大打折扣。因此，很有必要結合實習基地實際情況與學生專業情況，不斷拓展與開發新的實習路線乃至填圖區。如詹姆斯庫克大學地質實習主講教師每年都會踏勘新的實習路線，在學生完成基本地質填圖培訓后，會在區域內選擇一個相對陌生的填圖區開展獨立填圖訓練。這在美國高校野外地質填圖實習中也較為常見[10]。此外，不同地質類專業的培養目標不同，應在培訓學生地質填圖能力的基礎上，兼顧專業和行業特色，開發適合各類專業的特色實習路線。如針對資源勘查工程專業（固體礦產方向）學生，可在填圖實習中增加礦山實地考察路線以及礦床地質特征、礦化信息識別等內容，通過現場實踐來培養學生對礦床學研究和礦產勘查工作的直觀認識。

2.激發學生的主動性

現代教育理念特別強調學生的主動性，而野外地質實習是最好的試驗田[8]。我國大部分實習基地都有相關教材或實習指導書，這些參考資料一般都比較系統和翔實，有些甚至提供了填圖區的詳細圖件。過于詳細的參考資料無形中制約了學生在填圖過程中發現問題和解決問題的主動性，也導致學生提交的實習報告和填圖圖件中抄襲實習指導書的現象時有發生。另外，一些高校的學生獨立填圖和進行相關專題研究的時間較少，致使學生在野外被動接受知識，變相成了“記錄教師描述的地質現象”記錄儀，這很大程度上剝奪了學生獨立思考、行動的機會[11]。在地質填圖教學和實習活動中，如何突出學生的主體地位并激發學生的實習主動性，一直是很多地質類專業高校關注的重要問題。詹姆斯庫克大學地質填圖實習主講教師在實習開始前給學生提供了10多篇參考文獻，學生從中可以初步了解區域地質特征和構造演化背景。而對于填圖區范圍內的具體地質現象并無詳細資料可供借鑒，需要通過教師引導和學生實地填圖獲得。主講教師善于在地質實習中拋出問題，鼓勵學生通過獨立觀察、描述、分析和討論來探究答案（盡管有時未形成統一認識），注重填圖技能和思辨意識的培養，弱化最終答案對學生思維的制約。這一以學生為主體的探究式、討論式實習方法有助于激發學生開展填圖實習的主動性，對我們有借鑒意義。

3.加強實踐教學師資隊伍建設

同課堂教學相比，野外地質教學具有互動性強、靈活性高、不確定性大等特點。野外地質教學主講教師實踐教學經驗的多少以及教學理論水平的高低，直接關系到本科生野外實踐能力訓練的效果[12]。近年來，隨著地質類專業招生人數增多，野外地質教學中師生比過低的情況日益突出。高校中普遍存在以科研成果為主的聘用和考核機制，無形中降低了對地質類專業教師野外實踐能力和教學能力的要求。在這些因素合力影響下，以科研見長但野外工作經驗可能并不豐富的青年教師作為主講教師帶一個班學生（約30人）開展地質填圖實習的案例時有發生。這種情況既制約了學生實習效果的達成，也無益于青年教師的成長。詹姆斯庫克大學地質填圖實習教師團隊由2～3人組成，他們均在實習區所在區域開展過多年科學研究和教學實習工作，具有豐富的野外地質填圖經驗。每年參與填圖實習的學生為20～30人，師生比約為1∶10。在學生獨立填圖階段，幾位教師也分散在填圖區開展獨立填圖工作，遇到學生會檢查他們的填圖內容并提出一些指導意見，或回答學生在填圖過程中的疑問。主講教師們憑借深厚的專業學識、扎實的填圖技能和以身作則的工作方式，為學生們樹立了榜樣并激勵他們更好地完成填圖工作。對于我國地質填圖實習，應充分重視優秀師資隊伍在指導學生開展實踐過程中的重要作用，積極建立相關制度確保由野外教學經驗比較豐富的教師來主講地質實習課程，通過實習前集體備課、實習中“老帶新”、實習后交流總結等措施大力鍛煉和培養青年教師，打造一支年齡結構合理、野外教學能力過硬的優秀實踐教學師資隊伍。

4.建立完善的實習考核機制

科學、合理、有效地評定野外實習成績，被認為是激發學生實習熱情、提高學生實習投入程度和實習質量的重要手段[13]。我國傳統地質填圖實習考核內容主要包括野簿記錄、填圖圖件、實習報告等，涉及面較為廣泛。不過，由于實習參考資料過于翔實、實習團隊填圖成果共享等原因，學生填圖圖件和實習報告東拼西湊、內容雷同的現象時有發生。過于重視實習結果的考核，對學生掌握填圖技能程度的考核相對較弱。實習結束后反饋給學生往往只有一個分數，而學生對具體哪些地方存在問題、有待改進無法知曉。借鑒詹姆斯庫克大學填圖實習可知，除提供給學生有限的參考資料來限制實習報告抄襲外，全方位考核與及時反饋等方法有助于激勵學生投入填圖實習并逐漸補齊填圖技能的短板。指導教師應關注實習過程的考核，如在填圖過程中設置考核內容（填圖路線設計、實習工具正確使用、地質現象描述和解釋等）來對學生填圖技能進行實時考核；在強調團隊協作填圖重要性的同時，通過各自提交考核作業的方式督促學生聚焦個人填圖技能的提高；及時將實習考核的結果（尤其是學生掌握薄弱的部分）反饋給學生，并督促學生認真改進，從而使填圖實習效果最大化。

5.推進地質實習國際交流與合作

澳大利亞芒特艾薩地區是詹姆斯庫克大學的傳統實習基地，每年吸引了包括中國地質大學（武漢）資源學院學生在內的國際學生前往開展地質填圖實習并獲取課程學分。詹姆斯庫克大學經濟地質研究中心（EGRU）也長期依托該實習基地，為大型國際礦業公司開展員工地質技能培訓活動。上文介紹了該實習基地的一些優勢，實際上它在巖漿巖實習內容、實習后勤保障等方面也存在一些短板。世界上不同實習基地所在地區的地質演化歷史和典型地質現象各有特色，實習基地有各自的優勢和短板，應積極推進地質實習的國際交流與合作，借鑒優質的實習資源和培養模式以實現優勢共享和互補[14]。國際聯合地質實習不僅有助于培養學生全面的地質填圖技能，更有利于學生們開闊國際視野并養成全球化地質思維。在輸送我國高校學生“走出去”的同時，具備條件的國內實習基地也通過“引進來”的方式邀請國（境）外高校學生來華開展聯合地質實習。例如，我國西北大學多次組織中美高校學生開展“鄂爾多斯——秦嶺野外地質教學聯合實習”[15]，中國地質大學（武漢）周口店實習基地也經常接待東盟國家地質類專業學生和地質工作者開展地質實習與培訓。地質實習的“走出去”和“引進來”措施共同加強了國內高校與國（境）外高校的交流與合作，推進了國際化地學人才培養工作。

四、結語

在地質類專業學生培養過程中，野外地質實習不僅僅是室內教學的深化和擴展，更是培養學生認識、分析和解決實際地質問題能力的主要途徑。如何提高地質實習的效果，一直是地質教育工作者關注的重點。本文通過對中國地質大學（武漢）與澳大利亞詹姆斯庫克大學聯合地質實習的詳細介紹，總結了該實習的主要特點和較成熟的做法。我國地質類院校較多，地質實習需求較大，在“雙一流”建設背景下通過中外對比研究來提高地質實習課程的教學水平和教學質量至關重要。本文結合我國高校地質類專業野外實踐教學的實際情況，在對比分析的基礎上建議國內地質實習應拓展實習路線和填圖區，激發學生的主動性，加強實踐教學師資隊伍建設，建立完善的實習考核機制，推進地質實習國際交流與合作。本文的認識對我國高校提高野外地質實踐教學效果和探索國際化地質人才培養途徑具有一定指導意義。

致謝：本文受到中國地質大學（武漢）本科教學研究項目和國家級新工科研究與實踐項目的聯合資助。澳大利亞詹姆斯庫克大學經濟地質研究中心（EGRU）和中國地質大學（武漢）資源學院共同組織了聯合地質實習。筆者在聯合實習過程中與主講教師Paul Dirks教授、常兆山教授（現任教于美國科羅拉多礦業學院）、Ioan Sanislav博士和程彥博博士對實習內容和教學方法進行了深入討論。在此對以上單位和個人一并致以衷心感謝！