“構造地質學”實驗教學中數字化技能的培養

鞠瑋++姜波++汪吉林++屈爭輝++李明

摘要： 構造地質學是地質學的主要分支學科，是地學類專業的基礎課程。近些年來，計算機技術得到飛速發展，不斷地在不同領域得到廣泛應用，其結果不僅便捷了各領域內的研究，而且極大地提高了效率。因此，在實踐性較強的構造地質學實驗教學中，極有必要進行構造地質數字化操作技能的鍛煉與培養，并不斷探索和完善其模式。此舉可以提升學生對構造地質學習的興趣，提高構造地質學的教學質量，培育專業人才。

Abstract： The structural geology is a major sub-branch of geology， and is also a fundamental course for geological students. During the past several years， the computer of technology was developing rapidly and used widely in different fields. The results can not only facilitate the study in different fields， but also increase the efficiency. Therefore， it is extremely necessary to include the training and cultivation of digital operation ability in the experiment teaching of structural geology， and perfect its mode. This action can enhance the learning interests of structural geology， improve the teaching quality and cultivate professional students.

關鍵詞： 實驗教學；構造地質學；數字化操作技能；培養

Key words： experiment teaching；structural geology；digital operation ability；cultivation

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）08-0253-02

0 引言

構造地質學是地質學的主要分支學科，是進行地球科學研究的重要基礎，其主要內容是研究組成地殼的巖石、巖層和巖體在巖石圈中力的作用下變形所形成的各種現象（構造）（朱志澄和宋鴻林，1990；曾佐勛和樊光明，2008）。

構造地質學是中國礦業大學地質類專業的專業必修課，其開設目的主要是通過該課程的教學培養學生的構造地質思維（鞠瑋和姜波，2015）以及綜合運用構造地質學的知識解決相關問題的能力。

構造地質學作為一門實踐性較強的基礎課程，在理論學習的基礎上，需要進行實驗，以鞏固理論知識并鍛煉實際操作能力（李祖兵等，2012）。

目前，在構造地質學實驗教學中多采用傳統的手工繪圖方式編繪相關的地質圖件，沒有開設運用計算機進行構造圖件編制的實驗內容。筆者認為，學生手工繪圖，對培養學生的實際動手能力固然重要，但培養學生的數字化操作技能也不能忽視。

在構造地質學數字化操作技能培訓的實驗教學中，軟件不要過于復雜，只要求學生掌握基本的原理，并能制作出一些基本的圖件即可。本文以構造地質軟件StrucKit和Suffer為例，闡述在構造地質學實驗教學中數字化操作技能的鍛煉與培養。

1 StrucKit操作技能培養

在構造地質學“編繪節理走向玫瑰花圖”的實驗中，手工操作時，一般按照“變換-統計-連圖-修飾”進行，具體流程如下（曾佐勛和樊光明，2008）：

①轉換節理走向方位，換算成NE或者NW方位；

②按照節理的走向，每隔10°劃分為一組，采用前開后閉區間；

③求出每組的節理條數和平均的走向方位，并制作表格；

④建立坐標系（順時針，從0°到360°）和比例尺（一般以節理條數最多的那組節理條數作為半徑）；

⑤按照順序標記坐標點；

⑥連線構成花瓣圖；

⑦標記圖名、比例尺等信息，完善圖件。

整個手工編繪過程較為繁瑣，制圖前的數據統計工作耗時長、工作量大，而且極易出錯，準確性不高。

StrucKit軟件集成了節理玫瑰花圖繪制、巖層正厚度計算、褶皺圖解、能干層褶皺流變參數估算、三點法求巖層產狀、有限應變測量等12項功能（周繼彬等，2003），可簡易實現節理走向玫瑰花圖的編繪。其具體流程如下：

①準備節理走向數據；

②將準備好的數據導入StrucKit軟件的節理玫瑰花圖編繪模塊中，選擇走向玫瑰花圖，即可得到結果。

2 Suffer操作技能培訓

在構造地質學“編繪構造等值線圖”的實驗中，手工操作時主要是采用“三點法”，計算相鄰3個點的位置高程，將相同高程的點用光滑曲線連接起來形成等高線。Suffer軟件可以滿足讓學生實現等值線的繪制、三維模型的展示等。

編繪構造等值線的數字化操作，通過Suffer軟件實現的流程如下：

①準備原始數據，將點位數據（x和y）和高程數據（z）放置在Excel中；

②通過Suffer軟件，將Excel中的數據轉換成grid格式；

③在Suffer中，導入grid數據，編繪構造等高線圖。另外，在Suffer軟件中編繪構造等高線圖，不僅準確性較高、線條圓滑，而且還可以將其填充，圖件更為美觀。

總體上，通過各種簡易的構造地質軟件，可準確快捷的實現各種圖件的編繪，工作量小且難度低。數字化操作技能的培養，不僅可以提高實際操作能力，還可以提升工作效率和研究準確性和精度。另外，通過數字化操作技能的鍛煉與培養，還可以培養學生對專業軟件學習和使用的興趣，提高專業學習興趣，為將來畢業走上工作崗位后在短時間內適應工作環境和順利獨立完成工作任務奠定基礎。

通過構造地質學數字化操作技能的培訓，充分鍛煉學生的實踐能力。把“培養學生的構造地質思維和實踐技能”作為立足點，不斷完善數字化操作技能訓練的內容和模式，提高構造地質學教學質量，培育專業人才。

參考文獻：

[1]鞠瑋，姜波.構造地質學教學中空間思維能力的鍛煉與培養[J].中國地質教育，2015，24（3）：54-56.

[2]李祖兵，劉洋，羅忍.Suffer軟件在《構造地質學》教學中的應用[J].地理空間信息，2012，10（5）：177-178.

[3]曾佐勛，樊光明.構造地質學[M].武漢：中國地質大學出版社，2008：226.

[4]周繼彬，曾佐勛，袁金榮.構造地質學軟件包——StrucKit的設計與開發[J].吉林大學學報（自然科學版），2003，33（3）：276-281.

[5]朱志澄，宋鴻林.構造地質學[M].武漢：中國地質大學出版社，1990：331.