海洋資源與環境專業周口店地質實踐教學探索

蘭曉東　魏玉帥　姜正龍　劉豪

摘? 要：在傳統周口店地質實習的基礎上，結合海洋資源與環境專業培養目標，強化海洋地學特色。通過實習內容重構，突出海洋知識傳授、海陸地質特征對比和地質思維培養三部分內容，強化學生野外地質實踐技能，培養學生大海洋地質觀。在實踐教學中，充分發揮教師的引導作用，以海洋地學為中心，注重實習與專業課程的交叉，鼓勵學生思考與質疑，強化實習的分層次培養。探索傳統地學野外實踐的海洋地學特色，對我校海洋資源與環境專業教學體系建設和海洋創新人才培養具有重要意義。

關鍵詞：海洋資源與環境;周口店;野外實踐教學;教學探索

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）10-0082-04

Abstract： Based on the traditional geological field practice in the Zhoukoudian area， the characteristics of marine geosciences are strengthened with the training objectives of marine resources and environment major. Three parts of field practice content are highlighted， which are teaching of marine geoscience knowledge， comparison of marine and terrestrial geological characteristics， and cultivation of geological thinking. Meanwhile， students' field geological practice skills are strengthened， and students' marine geological outlook is cultivated. During the field practice teaching， teachers should give full play to their guiding role. Focused on marine geosciences， the teachers should pay attention to the intersection of field practice and professional courses， encourage students to think and query， and strengthen the hierarchical training of field practice. It is of great significance to explore the marine geoscience characteristics of traditional field practice in our university， which benefit for the teaching system construction of marine resources and environment major and the cultivation of marine innovative talents.

Keywords： marine resources and environment; Zhoukoudian area; field teaching; teaching investigates

周口店地區是房山世界地質公園的核心部分，從沉積地層到巖石礦產，從構造變形到內外力地質作用，地質現象十分豐富。自1954年以來，周口店一直作為我校各專業地質實習的理想場所[1]，走出數位院士及地質棟梁，被譽為培養地學類人才的搖籃。隨著實踐教學基地及教學路線的完善，地質教學方法及手段也越趨成熟，形成了“問題引領、夯實三練、國際視野、地學搖籃”的地質實踐教育理念[2-3]。然而，周口店地質教學體系定位于基礎地質，針對海洋專業沒有特別的教學實習內容。海洋資源與環境專業是2018年我校在海洋科學基礎上新增的專業，旨在培養具備海洋地質資源系統知識和技能，具有較強的科學素養、敬業精神和比較廣泛的適應能力，能夠在科研、教學、產業和管理部門特別是在與海洋地質資源密切相關領域勝任工作的高級專門人才。海洋學院自2004年建院以來，大二暑期實踐教學均在周口店地區開展。如何既依托學校傳統地學優勢又能突出海洋地學特色，是學院帶隊教師一直都在教學思考與實踐探索的問題。在近些年帶隊實踐教學經驗總結的基礎上，筆者試圖在現有幾近成熟的地質教學實習體系上，針對海洋資源與環境專業的培養，提出新的教學改革方案，有利于強化海洋專業實習特色及海洋地學人才的培養。

一、實習內容的重構

在大學第一、二學年主要完成公共基礎課、專業基礎課和專業基礎技能訓練，在第三、四學年完成專業課學習和專業技能訓練。參加周口店實習的均為大二學生，在此之前已經經歷過北戴河海洋認知實習，同時也具備了一定的基礎地質與海洋地質知識，但仍缺乏野外地質情況的綜合解釋。周口店教師帶隊實習路線共有十一條：三條地層觀察路線（太平山南坡、八角寨-拴馬樁、黃院東山梁;五條構造路線（太平山北坡、164背斜、金子溝、?？谟畮?、車場）;兩條房山巖體與變質巖路線（羊屎溝、官地房山巖體）和一條第四紀路線（周口河-龍骨山）。除了完成基礎地質實習內容外，每條地質教學路線還要結合本專業培養目標及海洋地學特色，進一步梳理和深化實習內容，突出海洋專業知識傳授和實踐技能培養。

（一）地質故事-地質思維的訓練

北戴河認知實習讓學生們初步認識了海洋及各種地質現象，周口店實習則是培養學生的地質思維，鞏固并強化學生的地質技能。在觀察實習中不局限于海洋地質，而是著眼于海洋與陸地的整個地質環境，學會運用地質思維去觀察、分析和解釋地質現象與地質作用。

首先，設計好描述地質現象的“套路”，利用專業術語有框架有順序地描述地質現象。周口店每條實習路線都是經過精挑細選，各個觀察點的地質現象豐富且典型。巖性要從名稱、顏色、結構、構造和礦物成分幾方面來開展描述，斷層要從名稱、位置、走向與延伸規模、斷面產狀、兩盤地層及產狀和伴隨構造等方面來開展描述，褶皺一般從名稱、位置、走向及延伸規模、兩翼地層產狀及轉折端形態、軸面及樞紐產狀和次生構造等方面來開展描述。有了“套路”，學生可以有的放矢地描述各類地質現象。

其次，在“套路描述”的基礎上，設計鍛煉學生“將今論古”的地質思維，結合課堂專業知識深層地認識地質現象的形成環境。在八角寨鐵嶺組頂部發育的一系列疊層石，有緩波狀、丘狀、包卷狀和分枝狀等形態，結合現今不同水體深度的藻席類型和分布[4-6]，其形態表征海水動力逐漸增強，代表了從潮上到潮下海水深度逐漸加深的潮坪環境。

最后，強調現今觀察到的地質現象只是漫長地質作用中的一個短暫片段，而在過去的地質記錄中卻往往保留了地質作用的全部過程。在某些實習觀察點，設計一些采用“以古論今論未來”的思維去推斷現今地質現象發生的條件、過程和特點的實習內容。周口店地區構造現象十分豐富，在地質描述的基礎上，結合海底及盆地構造分析課程知識來解釋現今構造的形成機理。在八角寨鐵嶺組上部地層中發育大小不一的鞘褶皺，在垂直運動方向上呈現同心圓狀或眼球狀截面，在平行運動方向上發育拉伸線理，呈現不對稱的緊閉倒轉或等斜褶皺;這種“A”型褶皺往往由巖層順層剪切作用形成，隨著構造變形的加劇，鞘褶皺會由舌狀變為劍鞘，且劍鞘越來越長。這些設立的實習內容，培養了學生面對地質現象講地質故事的能力，如描述地質現象、解釋其成因機理和預測未來狀態，同時能夠鍛煉學生的地質思維，幫助學生從本質上認識地質體和地質現象，培養學生大海洋地質觀[7]。

（二）滄海桑田-威爾遜旋回的理解

周口店地區經歷了多期及多體制的復雜構造演化過程，與大尺度的巖石圈深層次的活動密切相關。在三條沉積地層路線教學內容中，通過地層巖性與沉積環境的對應關系，分析沉積地層的垂向序列和沉積演化，從宏觀上理解威爾遜旋回導致的海陸變遷。在八角寨路線中，從薊縣系以碳酸鹽巖建造為主的潟湖-潮坪沉積，經歷芹峪運動后，青白口系從碎屑巖到碳酸鹽巖和鈣質泥巖互層的濱淺海沉積;經歷薊縣運動后，在黃院東山梁路線中，寒武-奧陶系以碳酸鹽巖為主的潟湖-潮坪沉積;加里東運動之后，石炭-二疊系從濱淺海碎屑沉積過渡到陸相河湖相沉積。區域地質演化可以總結為中新元古代持續伸展并接受巨量裂谷沉積，古生代隨著華北克拉通周緣造山作用，區域沉積逐漸由海相轉為陸相環境，整個地質演化過程與古亞洲洋的向南俯沖和關閉息息相關[8-9]，接近一個完整的威爾遜旋回，即古亞洲洋開閉的整個過程。通過總結區域海陸變遷沉積演化特征，引導學生復習并加深海洋地質學威爾遜旋回知識，加深對古亞洲洋從萌芽階段（大陸裂谷）到消亡階段（大陸相碰造山）過程的認識，培養地質演化的時空觀。

（三）海陸對比-陸地與海洋地質特征的區別

自然沉積環境可以劃分為陸相、海相及海陸過渡相，海相就是在海洋環境中形成的一系列沉積。在黃院東山梁與太平山南坡剖面的實習內容中，我們通過突出海相與陸相沉積地層的對比，來強化學生辨認不同巖相地層的能力。周口店海相沉積地層發育在中新元古界及下古生界，巖性主要以化學沉積的碳酸鹽巖為主;太平山南坡石炭系山西組之上逐漸過渡到陸相碎屑巖地層，巖性主要以巖屑砂巖、板巖為主。在實習內容中設立海相碎屑巖與陸相碎屑巖差異，幫助學生比較海相長龍山組砂巖與陸相山西組砂巖的差異。前者成分較單一，結構較簡單，以分選好的石英砂巖為主;而后者為陸相河湖相沉積，巖屑含量高，成分復雜，結構差異大，既有分選好的石英砂巖，又有分選差的長石砂巖或巖屑砂巖。沉積環境決定了沉積巖的特征，海相與陸相沉積地層的巖性對比有助于學生分析并掌握區域地質環境演化。

房山巖體巖性及相關構造變形是周口店實習的重要實踐內容，在實習內容中注重巖體與基性巖漿巖的對比學習。房山巖體為侵入巖體，主要由石英二長閃長巖和三種不同結構的花崗閃長巖單元組成[10]，整體為中酸性火成巖。實習內容除了完成房山巖體的巖性組合特征及相互接觸關系、原生構造及與圍巖接觸關系外，還要強調中酸性與基性火山巖的對比，在此基礎上讓學生加深對洋殼與陸殼物質組成的認識，洋殼的物質組成只有硅鎂層，而陸殼的物質組成為上部硅鋁層，下部硅鎂層。海洋中的火山活動主要是基性玄武巖，而房山巖體的巖漿顯然來自陸殼上部物質的熔融。

二、實習過程中教師的引領

周口店地質實習分為典型路線教學、基礎課程講解、半獨立和獨立實踐及綜合性填圖四個主要環節。在典型路線教學中，應該充分發揮教師的引導作用，以海洋地學為中心，注重實習與專業課程的交叉，鼓勵學生思考與質疑，強化實習的分層次培養。

（一）引導實習與專業課程的交叉

周口店實習是集沉積地層、構造變形、第四紀和火成巖等地質內容為一體的綜合性地質實踐，涉及本專業大二課程，包括礦物與巖石、結晶學與礦物學、海底及盆地構造分析、沉積巖與沉積相和海洋地質學。在實習過程中要強調與相關課程的聯系，引導學生知識的回憶與思考;同時實習可為大三海洋地質資源、海洋油氣地質學和地史與古生物等專業課的學習奠定基礎，提高學生對課程知識的興趣。

1. 周口店地區地層發育較為齊全，所在京西坳陷的部分地區可見油苗及固體瀝青[11]，具備一定的生儲蓋石油地質條件，因此可以結合路線及地質現象引導介紹海洋油氣地質課程知識。薊縣系洪水莊組發育黑色板巖，有機質含量較高，區域上可以作為生油生氣母質，即烴源巖;青白口系下馬嶺組中部的暗綠色板巖中夾灰黑色、暗色炭質板巖，同樣也可以作為烴源巖;中奧陶統馬家溝組頂部溶洞及裂縫發育，石炭系本溪組粉砂巖、太原組砂巖、山西組及楊家屯組砂礫巖均可以作為油氣存儲空間儲層;而區域發育的致密巖性均可以作為油氣封蓋層，例如鐵嶺組白云巖、景兒峪組大理巖、府君山組豹皮灰巖、黃院組泥質條帶灰巖等。不同巖性地層的縱向疊加形成了多套油氣生儲蓋組合，這些實習內容為海洋油氣地質學的教學提供了良好的野外實踐平臺。

2. 中元古界至下古生界石炭統為海相沉積地層，可以認識海洋沉積和判斷海洋沉積環境。霧迷山組普遍發育水平薄層和緩波狀藻紋層，應屬一套潮坪沉積;鐵嶺組底部白云巖中發育大型魚骨狀交錯層理，局部見內碎屑，結合楔狀交錯層理可以判斷海水運動方向為近北東向，代表一種潮間或潮下高能蒸發性環境;海相地層包含眾多的海洋沉積和海洋環境信息，結合野外地質現象復習沉積巖與沉積相關課程知識。

3. 周口店地區蘊藏著豐富的礦產資源，很大一部分與海洋地質資源關系密切。下馬嶺組海相沉積的砂質板巖中含有大量的紅柱石晶體，可以作為高級耐火材料;長龍山組砂巖是一套成熟度較高的濱淺海相碎屑巖沉積，可以還原為中新元古代的濱海砂礦;景兒峪組粉色、白色等多種顏色大理石材是古海洋沉積的碳酸鹽巖經變質作用形成;寒武系府君山組與冶里組、奧陶系馬家溝組地層中的純凈碳酸鹽巖，可以作為燒制石灰的原料。馬家溝組白云巖的發育主要代表一種蒸發式沉積環境，可以啟發引導學生思考是否在區域地層頂部沉積膏鹽巖、巖鹽、鉀鹽等蒸發礦產。在地層觀察路線中注重引導地層巖石與海洋地質資源的聯系，增強學生的大海洋地質資源觀。

（二）鼓勵學生思考和質疑

地質科學是總結出來，雖然不像數學那樣精確，但是有著獨特的思維方式，從現象到描述到分析形成機理，再通過求證來判斷或驗證其合理性。在實習過程中鼓勵學生思考并提出問題，或由教師來引導提出問題，結合區域地質進行深度探討。周口河兩岸雖已被植被和人為改造，但仍可見比較明顯的三級河流階地，一級階地為周口店鎮，二級階地為白色堆砌石頭護欄，三級階地為實習站平地，在地質描述的基礎上，判斷周口河河流階地屬于基座式類型，然后引導學生思考河流階地形成的內因與外因，討論河流階地與海平面升降的關系，同時與北戴河實習中的大石河河流階地和海邊海蝕階地做出聯系與對比。這樣，教師以發散思維引導學生進行地質思考，深度培養學生的地質思維。

周口店地區地質研究有著百年多歷史，取得了很多標志性成果和成熟的認識，然而還存在一些爭議性且需要進一步研究的問題。八角寨路線中洪水莊組巖性以灰黑色含錳質板巖為主，沉積環境尚存在爭議，有陸架邊緣的潮坪相、潟湖相[12]，也有深海陸隆滯留缺氧-硫化水體沉積等[13]。同時中新元古界大規模分布的白云巖成因、霧迷山組與洪水莊組沉積轉換機制、區域發育的拆離斷層及固流褶皺機理、房山巖體的侵位機制等，這些地質問題都需要進一步深入探討。實踐教學不同于室內教學，更注重路線中引導學生獨立觀察、測量和思考，從以教為主逐漸過渡到以學生自我探究為主，更多地體現“授之以魚不如授之以漁”的教學方法。在實習中適時地將問題拋出，觸發學生質疑與思考，發揮主觀能動性在野外尋找相關地質證據來進行探索或驗證其合理性，避免填鴨式的教育。

（三）激發專業興趣與分層次培養

周口店地質實踐教學的目標是培養學生實際地質工作的能力，包括地質現象的觀察、描述和分析能力，動手實踐能力和團隊協作能力等。以野外實習為契機，以地質現象及地質問題為導向，更多地引導學生進行地質思考，只有腦子轉起來才能帶動野外實習的積極性。同時結合海洋資源與環境專業特點，在實習教學活動中更多地引導與專業課程相結合，讓學生知曉專業課程并不是脫離實際枯燥無味的，“書到用時方恨少”，能夠督促學生復習學過的專業知識，鼓勵每天教學實習后的自我加碼，激發專業學習的興趣。周口店地質實習讓學生知道野外地質工作的內容，在實習培養目標下，針對學生的不同特點和要求，鼓勵并引導學生針對野外地質現象及地質問題提出科學問題，結合海洋地學特色開展大學生創新項目，進一步提高專業水平及創新能力。

三、結束語

海洋資源與環境專業的野外實踐教學是培養海洋類人才的重要環節，而實習基地的選擇與建設是難點，如何在已有的具有傳統地學優勢的周口店實習中凸顯海洋地學特色，成為解決問題的關鍵所在。通過周口店野外實習內容的重構及實習過程教師的引領，探索出適合本專業實踐教學的可行之路，希望對高校海洋類專業的野外教學實踐培育創新人才提供借鑒和參考。

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基金項目：中央高校基本科研業務費優秀教師基金項目“北京周口店地區洪水莊組物源與古海洋生產力分析”（35832019010）;中國地質大學（北京）2020年度本科教育質量提升計劃建設項目“海洋工程專業人才培養體系探索”（JGZD202010）

作者簡介：蘭曉東（1984-），男，漢族，山東乳山人，博士，副教授，研究方向為海洋資源、海洋油氣地質。