基于OBE理念的沉積學野外實踐教學探索

趙俊峰，屈紅軍，李 瑋

（西北大學 地質學系大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069）

沉積學（或廣義的沉積巖石學）是研究沉積巖或沉積物的物質成分、結構、構造、分類（巖類學）和形成作用（巖理學），以及沉積環境分布規律（巖相學）的科學，是地質學科的重要組成部分。沉積學研究對于了解地球演化歷史，認識地球環境狀況，開發其中礦產資源等具有重要意義。沉積學是一門實踐性很強的地質學分支學科。其中有關巖石學方面的實踐教學主要通過室內薄片觀察、手標本鑒定及相關實驗來實現。關于巖相學的實踐教學，則主要通過野外剖面觀察完成。

工程專業國際認證已成為我國高等教育質量保障體系的重要組成部分。工程教育專業的核心是以成果（或產出）為導向的本科生培養理念（Outcome-based Education,OBE）。OBE作為一種先進的教育理念，貫穿于工程教育認證標準的始終，引領工程教育改革。這里所說的成果是學生最終取得的學習結果，是學生通過某一階段學習后所能達到的最大能力。OBE強調如下4個問題：我們想讓學生取得的學習成果是什么；為什么要讓學生取得這樣的學習成果；如何有效地幫助學生取得這些學習成果；如何知道學生已經取得了這些學習成果。

我校資源勘查與工程專業于2018年通過工程教育專業認證。近年來，筆者承擔地質學專業“鄂爾多斯盆地-秦嶺造山帶野外地質”（沉積學部分）、資源勘查工程專業“沉積環境與沉積相”、資源勘查工程專業生產實習（沉積學部分）的教學任務。沉積學野外實踐教學內容在上述三門課程中均占據重要地位，但各門課程的教學目標、教學內容，既有相通之處，也各有側重。在教學過程中，結合筆者對OBE理念的理解，探索進行相應的教學改革，取得較好的成效。

一、圍繞各專業培養方向，設定野外教學目標

要從各專業的培養目標和就業去向出發，立足學生的現有知識結構，合理制定教學目標和教學任務，既要保持基礎理論與基本方法的共性，也要突出各課程的特點和相互的差異性。對于不同的專業，其教學目標與側重點應有所區別。

我校地質學專業主要服務于基礎地質學研究，并向能源礦產等應用地質方向輻射。“鄂爾多斯盆地-秦嶺造山帶野外地質”是面向地質學專業開設的國家精品課程，是多學科交叉與融會貫通的區域地質綜合實踐教學。該實習跨越華北-秦嶺兩大構造單元。該實習的目標定位是，通過跨區域和不同大地構造單元的路線地質觀察，學會綜合運用各門主干專業知識，分析造山帶和沉積盆地的形成演化及其相互關系。因此在沉積學的野外教學過程中，不能只局限于對巖性、巖相及沉積體系的了解，還應強調對沉積盆地分析、盆地與相鄰山脈源-匯響應關系的理解。通過野外沉積學的實習，要讓學生明白如何通過系統的露頭觀察，解析鄂爾多斯（中生代）內陸坳陷湖盆的沉積充填過程，并理解盆地沉積演化與周鄰山系的耦合-響應關系。

我校資源勘查工程專業主要面向油氣行業，并向煤炭、固體礦產、地熱等相關行業輻射。沉積學知識對于該專業學生的畢業要求支撐度高，就業應用面較廣。“沉積環境與沉積相”是該專業重要的專業基礎課。通過野外實踐教學，旨在讓學生：學會根據不同的巖性特征、沉積組合、沉積構造等，識別、劃分沉積相及亞相，恢復相序演變關系；熟悉沉積環境、沉積相分布與油氣資源聚集保存的內在聯系；了解油氣儲層沉積地質特征，熟悉主要的砂體構型類型，隔夾層的分布與識別，奠定開發地質的專業知識基礎。

生產實習是資源勘查工程專業三年級期末的綜合性實習。生產實習的內容安排以采油廠實踐實訓為主，野外地質實習為輔。該實習野外教學主要針對鄂爾多斯盆地油氣田主力勘探開發層系，其目的是熟悉該盆地石油和天然氣的主要烴源巖、儲集層，明確其形成環境、儲集和保存特征，為在采油廠開展生產實習提供感性認識和專業知識鋪墊。

二、優化教學內容，突出知識的系統性

在明確三門課程野外教學目標的基礎上，便可有的放矢地進行教學內容的組織和優化，使之更好地服務于教學目標，體現“以成果為導向”的工程教育培養理念。在觀察路線和觀察點的設置上，加強整體設計，突出每個觀察點的獨特性和代表性。結合兩個專業三門課程的教學目標，進行取舍優化。選區典型路線，代表性露頭，由點及線，由線及面，盡可能達到即小見大、見微知著的學習效果。

地質學專業的“鄂爾多斯盆地-秦嶺造山帶野外地質”教學，選區了銅川金鎖關、宜川仕望河、延安西杏子河、富平趙老峪作為考察路線，時長6天，這幾條路線涵蓋了鄂爾多斯盆地古生界、中生界的主要地層序列，既有海相沉積也有陸相沉積。資源勘查工程專業的“沉積環境與沉積相”課程實習，選擇銅川金鎖關、宜川仕望河、延安西杏子河作為考察路線，時長3天，以中生界陸相組的河流、三角洲、湖泊等沉積相類型為主。資源勘查工程專業的生產實習，選擇延河剖面和富平趙老峪剖面作為考察路線，時長3天，主要圍繞該盆地石油、天然氣勘探開發層系三疊系和奧陶系沉積。不同的剖面和觀察點盡可能做到現象互補、知識點較為完備，且具有較好的系統性。

三、重塑教學流程，創新野外教學方法

OBE理念特別強調學生學到了什么，而不是教師教了什么。因此，要針對野外沉積學教學實習場所、教學內容和學生所修專業等實際情況，制定合理的教學流程，創新教學方式方法。

（一）強化“三段式”教學過程，著力培養沉積學研究的思維方式

野外典型剖面具有豐富的沉積學現象，對于初學者來說，如果不加以科學的引導，很可能迷惑于紛繁的表象而感到茫然，難以把握重點。因此，我們倡導采用“觀察（Observation）、描述（Description）、解釋（Interpretation）”三段式的教學方式，指導教師首先結合觀察點現象，進行引導性介紹；然后給學生留出時間，進行描述記錄、繪制素描圖，獲取露頭客觀信息；最后共同討論，對觀察現象進行合理的沉積學解釋，教師進行小結。先客觀，后主觀，由表及里，循序漸進，尊重認識事物的普遍規律。

具體而言，在野外沉積學的教學活動中，“觀察”和“描述”主要包括兩個方面：（1）巖性特征，包括巖石的顏色、物質成分、結構、構造、巖石類型及其組合、巖層的產狀、砂體形態和分布等；（2）古生物特征，包括古生物的種屬和古生態特征等。這些特征是相應沉積環境的物質記錄，構成最主要的沉積相標志。無論哪一種沉積類型，均要強調沉積環境與沉積產物的過程-響應關系。“解釋”著重從沉積相與沉積環境、相序組合與演變、砂體成因類型等方面進行歸納總結。結合觀察到的沉積相標志，引導學生分析這些相標志對水動力條件、古氣候環境的指示意義。“觀察”和“描述”具有客觀性，而“解釋”具有主觀性。鑒于沉積地質對象的特殊性，在不違背沉積學基本原理的前提下，允許存在多種解釋或理解，當然證據最為充分的解釋更具合理性。要創造機會和氛圍，鼓勵學生積極思考，勇于提問交流，培養質疑精神和地質思維方式。

（二）注重基本技能的訓練

野外沉積學實習每條考察路線跨越數十千米，中途一般設置10余個觀察點，在每個觀察點停留的時間是有限的。因此，要求學生要做到眼、腦、腿、手、口“五勤”。要做好每個觀察點的描述和記錄；對典型剖面建立地層柱狀剖面或素描沉積現象，并拍攝野外照片、采集典型樣品。選定關鍵典型地區和地質現象點作為講授和討論的重點內容。野外實習結束后，要編寫實習報告。將野外實習觀察現象與課堂理論學習、文獻查閱等有機結合起來，進行歸納總結，形成較系統的認識，并要求突出自身的理解。要通過野外實習，使學生掌握沉積相分析的基本思路和方法，能夠辨識主要的沉積相標志，能夠結合沉積學原理，進行典型沉積相的分析判斷，并且能夠獨立繪制沉積柱狀圖和剖面素描圖。

（三）比較沉積學的靈活應用

英國地質學家萊伊爾等學者曾說過，現在是認識過去的鑰匙（簡稱為“將今論古”）。這句話對沉積學尤為貼切適用。大多數地質時期發生的沉積作用，在現今地球表面均有正在發生的可類比的對象或現象，故將今論古是沉積學的一大優勢。沉積學的野外教學觀察對象主要為億萬年前地質歷史時期形成的巖石記錄，要破解其形成環境，一方面是提取巖石記錄中的沉積相標志；另一方面，則是充分利用現代沉積開展類比分析，有助于理解地質時期發生的同類型沉積作用。例如，對現代洛河、延河曲流河段的河道、河漫灘等沉積單元及形態分析，有助于理解實習中遇到的延安組和延長組巖石記錄中的河流沉積序列和側向侵蝕、側向加積等河流沉積現象（見圖1）。對宜川黃河壺口瀑布的考察，則有利于理解大型河流下切侵蝕、流速變化與沉積物搬運-沉積的轉換之間的關系。渭北地區和秦嶺北麓的第四系山麓堆積物，對于理解地質歷史時期沖積扇的形成條件、沉積產物特征等，具有直接的指示意義。

圖1 沉積學教學實例：曲流河的比較

（四）適度擴展，將沉積學研究進展融入野外教學過程

對于本科生來說，最主要的是理解和掌握沉積學的基礎知識、基本原理和基本技能，培養基本的沉積相分析能力。但考慮到學生后續研究深造和參加工作的需要，應該對野外教學進行適當拓展，將國際前沿的相關理論、學術熱點、新的概念、術語等，適度進行介紹。比如，針對地質學專業的實習，應該簡要介紹“源-匯系統”的概念；在對不同陸相沉積類型進行考察時，可簡要介紹沉積學界對淺水三角洲、深水重力流沉積的研究進展、存在的主要爭議，以及不同沉積環境下形成的砂體在油氣勘探開發中的實際意義。

結語

沉積學是一門實踐性很強的地質學分支學科，對于了解地球演化歷史，認識地球環境狀況，開發其中礦產資源等具有重要意義。野外實踐教學是沉積學教學必不可少的組成部分。以成果（或產出）為導向的本科生培養理念是工程教育的核心。在筆者近年來承擔的三門沉積學有關的野外實踐教學課程中，探索了基于OBE理念的沉積學野外實踐教學改革。首先要圍繞各專業培養方向，設定差異化的野外教學目標；有的放矢地進行教學內容的組織和優化，使之更好地服務于教學目標，體現“以成果為導向”的工程教育培養理念。在教學過程中強化“三段式”教學方法，注重地質思維方式和基本技能的訓練，靈活應用比較沉積學，適度將沉積學研究進展融入野外教學。以上教學改革探索取得了良好的教學效果。