構造地質學中“V 字型法則”的趣味教學應用

陳青

（重慶科技學院 石油與天然氣工程學院，重慶）

一 引言

構造地質學是地質學的重要分支學科，其研究對象是地殼或巖石圈在構造應力作用下的各種變形現象，是一門空間性、系統性、抽象性和實踐性都很強的課程[4-8]。然而，地質構造空間尺度變化大，時間跨度長，且賦存于地下、經歷了漫長地質歷史的地質體的形成過程看不見、摸不著，其形成過程不可逆，也無法在實驗環境中重現[9]。因此，在該課程的學習中，要求學生具有較強的空間想象能力及思辨能力。

“V 字型”法則的實質是研究傾斜巖層的地質界線與地形等高線在平面地質圖上的相交規律[11]，并據此判斷巖層、斷層和礦體等的傾斜方向。該法則是構造地質學課程的教學重點和難點，在野外地質填圖中被廣泛應用。然而，在傳統的教學模式中，學生對“V 字型”法則內容極易混淆，且往往是通過死記硬背，學習過程過于被動和枯燥乏味，致使實踐操作中存在較大困難，尤其當面對復雜的野外地質現象時，完全無從下手。這就導致學生很難將所學知識與各種復雜的客觀構造現象融會貫通，出現理論知識與野外實踐相脫節的現象。此外，教師通常采用野外實例講解來鞏固學生對“V 字型”法則的理解和實際應用，但是在學生并未透徹理解的基礎上進行大量講解和練習，不僅無法激發學生的學習興趣，反而會使得學生產生畏難情緒。在教學中，教師怎樣才能做到既能結合“V 字型”法則自身特點透徹講解，又能幫助學生輕松記憶并靈活運用，消除學習中的畏難情緒，往往成為影響教學效果好壞的關鍵。因此，如何尋找更科學的教學方式、拓展學生的想象力、幫助學生更好地理解和應用“V字型”法則成為亟待解決的問題。

趣味性教學旨在激發學生的學習興趣，是通過寓教于樂的方式，引導學生積極思考，以更加輕松和愉悅的心態來學習，愉悅地掌握知識點并靈活運用[3]。趣味教學可以充分調動學生學習的積極性，讓思考變得更主動、更高效[12]。本文即是將“V 字型”法則的具體內容進行了趣味性設計，目的是激發學生的學習興趣，提升學生學習的自主性，并在實踐中能快速、準確地使用。

二 “V 字型法則”教學中的難點

巖層產狀和地形之間的關系決定了巖層露頭的形態。傾斜巖層露頭界線復雜，通常呈彎曲形態，且與地形等高線呈交切關系，在經過山脊和河谷時，巖層界線均呈“V”字形態展布。傾斜巖層露頭界線與地形等高線的彎曲形態所呈現出的這種規律性，即稱為“V 字型”法則。“V 字型”法則是野外地質中進行正確識圖、讀圖必備的基本知識，需要學生建立較好的空間思維能力，其具體內容如下：

（1）相反相同：如果巖層傾向與地面坡向相反，在地形地質圖上巖層界線與地形等高線的彎曲方向一致，且彎曲幅度小于地形等高線。

（2）相同相反：如果巖層傾向與地面坡向相同，且巖層傾角大于地面坡角，則在地形地質圖上巖層界線與地形等高線的彎曲方向相反。

（3）相同相同：如果巖層傾向與地面坡向相同，且巖層傾角小于地面坡角，則在地形地質圖上巖層界線的彎曲方向與地形等高線相同且彎曲幅大于地形等高線。

“V 字型”法則的三條內容表述較為抽象。在學習中，學生需要首先對直立、水平和傾斜巖層的空間形態有清晰的認識，其次，學生應具備對地形圖的基本分析能力，能夠在地形圖中對地形地勢特征與地形等高線之間的關系進行分析。然而，傳統的課堂教學中，對“V 字型”法則的認識通常是借助簡易模型投影法、構造模型展示法。課堂教學中側重于如何讓學生能更清晰地理解“V 字型”法則，缺乏有效的“立體”與“平面”聯動，使得作為學習主體的學生接受度較差，導致學生在實際應用中存在較大困難[1-2]。

為了了解學生在傳統“V 字型”法則教學模式下的學習認知情況，筆者在近三年的教學中對我校勘查技術與工程專業三個教學班級（2017～2019 級）117 名學生進行了調研。從調研情況來看，主要存在以下兩方面主要問題：

1）約近60% 的學生認為該法則晦澀難懂。大部分學生在學習的過程中，缺乏主觀能動性，不能積極參與學習過程，不易將巖層的立體空間形態轉化為巖層露頭界線與地形等高線的交切關系，導致理解不透徹；

2）約80%左右的學生易混淆、不能靈活運用。這主要因為大多學生僅靠死記硬背的學習，致使在實踐中往往毫無頭緒，不知如何下手。尤其是在實際野外地質填圖中，大多數學生很難快速使用“V 字型”法則將錯綜復雜的地質現象映射到平面地形地質圖中；同時，也很難根據平面圖中的曲線彎曲形態推斷地質構造的空間形態。因此，導致所學理論知識與野外實踐相脫節，學習目標的達成度也很低。

三 妙趣橫生的“V 字型”法則

“V 字型”法則的三條內容需要學生記憶，但是單純靠死記硬背并不是科學的學習方法。如果教師能夠根據法則內容，采用趣味教學法，建立“立體”與“平面”之間的聯動，則能幫助學生深入理解和吸收理論知識，并能快速靈活運用，從而達到提高教師教學效果，培養學生學習興趣的目的。

筆者根據課堂教學的經驗總結，以提高學生實際應用能力為出發點，優化教學方法，對“V 字型”法則的課堂教學方法進行了探索和改革，設計了一套簡單、易學的“V 字型”法則學習技巧，幫助學生理解、掌握，并快速應用。

圖1為“V 字型”法則的立體模型投影圖和平面地形等高線與巖層彎曲對比圖。圖中，綠色虛線表示地形等高線，紅色實線表示巖層的地表出露線。通常的投影法教學中，常選擇巖層的特殊點進行投影，分析巖層界線與地形等高線的彎曲關系。從圖1（a）-（c）的投影關系可以看出，三條法則的內容呈現比較清晰。然而，大多學生容易將這一投影關系混淆，不能實現從“立體”到“平面”，再從“平面”到“立體”的快速思維轉換，導致不能學以致用。

圖1 “V 字型”法則趣味性設計圖解

本次設計中，將巖層假想為一個曬太陽的“小人兒”，紅色點代表“頭”，箭頭代表“腳”。將“V字型”法則的三條內容進行了形象化設計：

（1）相反相同：可以聯想為“悠閑的小人兒靠墻曬太陽，四仰八叉”。“靠墻曬太陽的小人兒”與地面坡向相反（即，巖層傾向與地面坡向相反），因此，在地形地質圖上的投影中，“小人兒”很享受，“伸開的兩腳”朝向地形等高線以外。在地形地質圖中體現為巖層界線與地形等高線的彎曲方向一致，且彎曲幅度小于地形等高線。

（2）相同相反：可以聯想為“勇敢的小人兒受到大山的壓迫，奮起反抗”。“小人兒”受大山壓迫，與山的坡向相同（即，巖層傾向與地面坡向相同），但仍未被壓倒（即，巖層傾角大于地面坡角），因此“奮起反抗”，在地形地質圖中體現為巖層界線與地形等高線的彎曲方向相反。

（3）相同相同：可以聯想為“可憐的小人兒被大山壓倒，無處伸腳”。這種情況下，“小人兒”已被大山壓倒，且頭朝下（即，巖層傾向與地面坡向相同，且巖層傾角大于地面坡角），因此“空有一身抱負，卻無處伸腳”，表現為“兩腳”朝向地形等高線以內。在地形地質圖中體現為巖層界線的彎曲方向與地形等高線相同，且彎曲幅大于地形等高線。

該設計中，將“V 字型”法則的三條內容用三個“會說話的小人兒”形象化地表現出來，趣味性較強，且直觀易懂，方便記憶，使學生對“V 字型”法則的認識更為深刻。

四 教學過程設計及效果分析

（一） 教學過程

（1）基礎知識準備：引導學生回顧巖層在三維空間的產出狀態，并檢查學生對地形等高線基本特征的理解。

（2）問題引入：引導學生想象巖層在空間上，除過水平、垂直的形態之外，傾斜狀態有哪幾種？不同的傾斜狀態與地面坡向之間呈現什么樣的空間關系？

（3）理論學習：根據巖層傾斜與地面坡向的三種不同狀態，引導學生思考如何將三維空間中的接觸關系投影到平面圖中？要求學生選擇特征點，自己動手進行巖層露頭界線投影，并觀察平面圖中傾斜巖層露頭界線與地形等高線的交切關系，進行總結。

（4）趣味教學：在理論學習的基礎上，引導學生分析“V 字型”法則三條內容中傾斜巖層露頭界線與地形等高線的變化規律，并用三個“會說話的小人兒”對“V 字型”法則的三條內容進行趣味化講解，加深學生的理解和記憶。

（5）實踐應用：在充分理解“V 字型”法則三條內容的基礎上，鍛煉學生的實際應用能力。一方面，通過傾斜巖層的野外露頭實例，引導學生由從“立體”到“平面”，利用三個“小人兒”快速判定傾斜巖層與地形等高線在平面上的交切關系；另一方面，以實習指導書中凌河地區地形地質圖為例，展開系統分析，引導學生認識水平巖層、傾斜巖層在地形地質圖上的特征，同時，根據巖層與地形等高線的交切關系，利用“V 字型”法則的三個“小人兒”快速推斷不同巖層的傾向，實現從“平面”到“立體”的思維轉換；在實踐中的應用是檢驗學生對“V 字型”法則掌握程度和靈活應用的重要途徑，也是提高學生動手能力和實踐操作技能的過程。

（二） 教學效果分析

筆者在近兩年的教學實踐中，將該方法用于課堂教學，收效甚好。在趣味性教學的環節中，學生興趣高昂，能積極思考，并熟練掌握“V 字型”法則的基本內容。對兩個教學班級（2018～2019 級）69名學生的學習情況進行了調研，超過80%的學生能夠更深刻地理解該法則的內容，且超過90%的學生能夠利用三個“小人兒”在實踐中靈活運用“V 字型”法則進行判別。在課堂練習中，學生根據野外地質實例，可輕松、快速地根據傾斜巖層的地質分界線在地表的露頭勾畫出巖層與地形等高線的相關關系。同時，學生在讀地形地質圖時，通過判斷“四仰八叉”“奮起反抗”“無處伸腳”的三個“小人兒”的狀態，也可以快速地判別傾斜巖層的空間產出狀態。通過這樣的趣味教學，學生可以輕松掌握晦澀難懂的理論知識，并能在實踐中靈活運用，達到了課程學習目標的要求。同時，在室內實習中，指導學生結合“V 字型”法則趣味性教學的相關內容，在實際地形地質圖對巖層產狀進行判別，培養學生對“V 字型”法則學習的興趣，培養學生的學習興趣，增加其實踐動手機會，提高“V 字型”法則的學習成效。此外，理論考試成績也體現出學生對“V 字型”法則的掌握程度明顯提高，提示該趣味教學法使學生對知識的理解更容易、記憶更深刻，在實踐操作中的動手能力也更強。

與傳統教學方法相比，“V 字型”法則的趣味教學法通過形象化設計、情境帶入，以及反復實踐練習等方法，較全面地訓練了學生的思維能力、想象能力、動手能力，能夠達到對難懂且易混的新知識的理解和記憶，較好地培養了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，提高了學生綜合素質和實踐動手能力[10]。

五 結語

課堂教學不僅僅是知識的傳授，更重要的是培養學生主動思考、獲取知識的意識和方法。本文針對學生在“V 字型”法則學習中的困難，設計了一套趣味性教學方案，幫助學生更好地理解“V 字型”法則的三條內容，并能學會快速、靈活地運用。在“V 字型”法則的教學設計中，通過趣味式教學的引導，巧妙地利用三個“小人兒”的人生狀態融入課堂，一定程度上改善了以往填鴨式的教學方式，使學生由被動接受到主動學習，真正成為學習的主體。教學實踐表明，趣味教學法的應用有效提高了學生學習的興趣，也能快速將地形地質圖上的巖層產狀特征與野外實際相聯系，靈活運用的能力有了明顯的提高。