課程戶外教學在貴州烏當地質公園的實踐與成效

［摘 要］ 貴州烏當省級地質公園位于貴陽烏當區，因園內第四紀冰磧礫巖及其人文文化資源、石炭系底部風化殼，以及石炭—二疊系碳酸鹽巖地貌具有典型性，是開展“地貌學與第四紀地質學課程”《第四紀氣候及其變遷》《風化作用與風化殼》《巖溶作用及巖溶地貌》章節戶外教學的一個良好基地。圍繞夯實專業知識、培養人才的目標，貴州大學“地貌學與第四紀地質學”教學團隊基于貴州烏當地質公園內的地質地貌資源，開展了戶外教學，增加了學生學習專業知識的趣味性，提升了其對第四紀氣候及其變遷、風化作用、巖溶作用理論知識的掌握。

［關鍵詞］ 戶外教學；專業趣味性；烏當省級地質公園

［基金項目］ 2022年度貴州大學校級教改項目“三維地質建模技術在烏當地質實習中的應用研究”（XJG2022004）

［作者簡介］ 王秋軍（1986—），男，湖南衡陽人，博士，貴州大學資源與環境工程學院副教授，主要從事地貌學與第四紀地質學研究；夏 鵬（1986—），男，貴州遵義人，博士，貴州大學資源與環境工程學院副教授，主要從事煤田地質學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）43-0137-04 ［收稿日期］ 2023-11-13

引言

貴州大學作為西部“211”、“雙一流”、高水平建設高校，肩負著為“多彩貴州”和我國西部的現代化建設發展提供堅實人才保障的任務。因此，圍繞夯實專業知識、培養人才的教學目標，“地貌學與第四紀地質學”課程教學團隊在系統梳理課程知識體系的基礎上，結合學校的教學條件，挖掘與各章節教學內容相關的且分布在貴州烏當省級地質公園的教學資源，以增加專業趣味性的方式開展《第四紀氣候及其變遷》《風化作用與風化殼》《巖溶作用及巖溶地貌》三個章節的戶外教學，整體加深了學生對以上章節專業知識的掌握，取得了積極的成效。本文對近年來在課程戶外教學中所取得的成效進行了總結，以期與其他教育工作者交流經驗，從而在以后的教學中確定工作發展的方向。

一、課程內容體系與貴州烏當省級地質公園戶外教學背景介紹

“地貌學與第四紀地質學”是地質學及相關學科的一門重要的專業基礎課，以地貌學和第四紀地質學的基本知識為主體，從不同角度闡釋了地球表層的特征及其演化。課程內容突出了動力—地貌—沉積物—環境之間的內在聯系，較系統地介紹了地貌學和第四紀地質學的主體內容，重點內容論述如下：（1）介紹各種內、外營力作用形成的地貌類型及其特征；（2）較全面地闡述第四紀氣候特征、海平面波動過程、生物界演化及新構造運動；（3）講授第四紀沉積物的特征、地層劃分與對比；（4）新增《應用第四紀地質》章節，簡單介紹和概括應用第四紀地質的成果。課程相關知識如生態環境保護、旅游景觀開發、自然災害防治、表層資源勘探、人體健康防治等方面，與大家關注的地球表層生態環境密切相關，因此，“地貌學與第四紀地質學”課程具有一定的科學理論性和實際生產應用性［1］，須加強理論與實際的聯系，通過戶外教學使學生對課堂講授的基本理論知識得到鞏固，在認識上進一步深化，以達到概念清晰、牢固掌握的目的。該課程是貴州大學資源勘查工程、地質工程專業面向本科生開設的專業大類選修課，其中室內課堂教學32學時、戶外教學8學時。根據培養方案和教學計劃，在完成《第四紀氣候及其變遷》《風化作用與風化殼》《巖溶作用及巖溶地貌》等章節的專業知識之后，必須開展一次系統的戶外課程教學。

貴州烏當省級地質公園位于貴陽市烏當區，距貴州大學約35公里，車程約1小時，兩地來返交通便捷，為開展“地貌學與第四紀地質學”戶外教學提供了便利。雖然地質公園雖然面積不大，但在近4.8億年以來的地質演化中鑄就了公園豐富多彩、獨具特色的地質現象和地貌類型［2-3］。公園因園內第四紀冰磧礫巖及其人文文化資源、石炭系底部風化殼，以及石炭—二疊系碳酸鹽巖地貌具有典型性，是開展《第四紀氣候及其變遷》《風化作用與風化殼》《巖溶作用及巖溶地貌》三個章節戶外教學的一個良好基地。

二、課程戶外教學案例及成效

（一）基于第四紀冰磧礫巖及其人文文化資源的《第四紀氣候及其變遷》戶外教學

第四紀時期的全球氣候發生變化，其中表現出冷—暖的頻繁波動，并具有一定的變化周期，也就是冰期和間冰期交替出現，從而導致地球表層環境隨之發生變化，造成動植物的更替和遷徙、海平面的波動、地貌的演化等。課堂室內教學闡述第四紀氣候及其變遷，主要依靠教師對冰期、間冰期、冰期沉積物等的概念解釋和圖片示例，而學生須要理解教師的講解和示例圖片，才能對第四紀氣候及其變遷有最初的概念性掌握，但在應用相關知識回答實際中遇到的第四紀氣候及其變遷的地質地貌現象時沒把握，不敢勇于表達觀點。因此，教師須基于第四紀氣候及其變遷的地質地貌標志，如冰磧礫巖、冰川擦痕等，針對實物，有針對性地、具體地講解第四紀氣候及其變遷相關知識點，才能提升學生對相關知識的掌握和理解。

20世紀40年代，我國著名的地質學專家李四光先生在貴陽工作期間，帶領學者考察了烏當洛灣盆地的第四紀冰川遺跡。隨著后期工作的深入開展，李四光先生等根據冰磧礫巖認為，洛灣盆地的第四紀冰川地貌特征清晰，因此斷言中國有第四紀冰川，并將該地的冰川遺跡命名為“洛灣冰川”，按時間順序分為南明期、洛灣期、大堡期、小梁期和關口期。相關研究成果推翻了當時國外學術界“中國無冰川”的有關論斷［4］，使得貴陽烏當在中國地質學發展歷史上占有一席之地，并與地質學結下不解之緣。因此，為了紀念李四光先生的學術貢獻，2001年烏當區東風鎮黨委政府在烏當村委會對面出資修建了翠華園——李四光紀念館，以期激勵當今學子，要以嚴謹執著的治學精神，勇攀科學高峰。

為了讓學生鞏固相關知識，在理解的基礎上進一步深化，以達到概念明確、能運用基本理論知識解決第四紀氣候及其變遷的實際地質問題的目標，課程團隊在烏當省級地質公園，針對冰磧礫巖及李四光的人文文化資源，講解冰磧礫巖的成因和冰期的地貌演化，說明在第四紀時期陸地上的冰川曾向低緯度推進至貴陽地區，形成冰磧礫巖，當時全球氣候比較寒冷，對應的是冰期；而現在冰川在中低緯度的貴陽地區沒有分布，所以沒有冰磧礫巖，說明全球氣候比較溫暖，現在對應的是間冰期，從而形象、直觀地講解第四紀的氣候變遷，以及冰期和間冰期的特點，在一定程度上引導學生正確認識第四紀氣候。

此外，基于李四光先生在烏當區關于冰期劃分的工作事跡，對比講解“洛灣冰川”系列（南明期、洛灣期、大堡期、小梁期和關口期）、歐洲冰川系列（多瑙期、貢茲期、民德期、里斯期和雨木冰期）、中國冰川系列（龍川期、鄱陽期、大姑期、廬山期和大理冰期）三者之間的聯系，以加深學生對第四紀全球氣候變化等的認識，增添學習專業知識的人文趣味性，引導學生積極學習相關知識。

（二）基于石炭系底部風化殼的《風化作用與風化殼》戶外教學

風化作用是指地殼表層巖石由于受到溫度、大氣、水和生物等的影響，在原地（或近原地）發生的一切物理和化學變化而使巖石分解及破壞的過程。風化過程中如果造成殘積物在縱向剖面上的連續堆積，形成鐵質層、鋁土層、硫化物層（以及高嶺土層、碎石角礫層）等，就叫風化殼，其中保存在地史時期地層中的風化殼稱為古風化殼。由于風化作用形成的風化殼常含有鐵質層和鋁土層，因此，常見的風化殼是鐵礦和鋁土的［1］。

課堂室內教學闡述風化作用與風化殼，主要依靠教師對風化作用、風化殼、古風化殼等的概念解釋和圖片示例，而學生雖然對風化作用與風化殼相關知識有最初的概念性掌握，但在實際應用中，尤其是基于風化產物判定風化殼類型時，學生往往由于缺少實際經驗而沒有把握，不敢進行風化殼的類型劃分。因此，教師可基于風化作用與風化殼的地質地貌標志，如鐵質層、鋁土層、硫化物層、碎石角礫層等，針對實物，具體地講解風化作用與風化殼的特征，以加深學生對相關知識的掌握和理解。

為了讓學生理解和鞏固相關知識，進一步清晰相關概念，能運用基本理論知識解決風化殼識別及風化殼類型的判定等實際應用問題，課程團隊在烏當省級地質公園，針對石炭系祥擺組底部的風化殼，介紹在距今3.58億年的石炭紀，貴州地區靠近赤道的濕熱氣候環境，由于紫云構造運動［2-3］，發生水平抬升，造成之前上泥盆統地層（高坡場組）出露海洋水面而遭受風化剝蝕作用，在原地形成多層殘積物；而在石炭紀早期，由于海平面相對上升，以前風化作用形成的多層殘積物在海水中發生沉積壓實，形成鋁土型風化殼，因該風化殼是在地史時期形成的，又富含鋁土質，因此，又被稱為鋁土質古風化殼。通過在地質公園直觀、形象地講解石炭系底部風化殼，以及其指示的風化作用，幫助學生將理論和實踐結合起來，在一定程度上提升學生對風化作用與風化殼的認識。

（三）基于石炭-二疊系碳酸鹽巖地貌的《巖溶作用及巖溶地貌》戶外教學

巖溶作用是指地表水和地下水對可溶性巖石進行的以化學溶蝕作用為主，以機械侵蝕和重力崩塌作用為輔，引起巖石的破壞及物質的帶出、轉移和再沉積堆積過程。由巖溶作用形成的地貌稱為巖溶地貌。由于可溶性巖石包括碳酸鹽類巖石、硫酸鹽類巖石和鹵鹽類巖石，所以巖溶地貌包括碳酸鹽巖地貌，以及鹵鹽、硫酸鹽巖地貌。在地殼表層，由于碳酸鹽巖分布面積廣，且相對溶解度小于鹵鹽、硫酸鹽巖而難以快速溶解，所以，現在地球表面的巖溶地貌以碳酸鹽巖地貌為主。

課堂室內教學闡述巖溶作用及巖溶地貌，主要依靠教師對巖溶作用、巖溶地貌等的概念解釋和圖片示例，而學生雖然經過室內教學對巖溶作用及巖溶地貌相關知識有最初的概念性掌握，但在實際地貌劃分和成因分析中，對碳酸鹽巖中白云巖和灰巖的巖溶地貌區分沒有把握，且對巖溶水系地貌與地表巖溶地貌和地下巖溶地貌的劃分原則缺少理解。因此，教師須要基于巖溶作用及巖溶地貌的地質地貌標志，如白云巖巖溶地貌、灰巖巖溶地貌、地表巖溶地貌、巖溶水系地貌、地下巖溶地貌等，針對實際的地貌體，具體講解巖溶作用及巖溶地貌的特征，加深學生對相關知識的掌握和理解。

為了讓學生理解和鞏固相關知識，進一步清晰相關概念，課程團隊在烏當省級地質公園的漁洞峽地區，針對4套石炭-二疊系巨厚的碳酸鹽巖地層［2-3］，講解石炭系高坡場組和擺佐組白云巖及其巖溶地貌特征、二疊系棲霞組和茅口組灰巖及其巖溶地貌特征，闡釋白云巖和灰巖巖溶作用的差別，以及區分地表巖溶地貌、巖溶水系地貌、地下巖溶地貌的方法。白云巖由于差異分化，在巖溶過程中，巖石表面會形成刀砍狀條紋；由于受力容易形成節理裂隙，巖體較破碎；巖體經溶蝕及風化作用后，形成的紅黏土比較容易在裂隙中保存下來，起到存泥蓄水的作用，所以，漁洞峽地區白云巖巖體容易從光禿禿的山頭演化成生長茂密植被的地貌體。然而，灰巖由于相對白云巖而言韌性較好，受力不太容易形成節理裂隙，所以灰巖巖體較完整，即使巖體經溶蝕及風化作用后形成較多的紅黏土，也會隨巖體表層的流水而流失，難以起到存泥蓄水的作用，所以，漁洞峽地區灰巖巖體通常依然是光禿禿的地貌體。通過實地戶外教學，能很好地向學生傳授白云巖和灰巖的巖溶地貌識別標志及其成因。此外，漁洞峽由于發育成典型的巖溶喀斯特峽谷地貌，可以見到溶溝與石芽、落水洞、小溶洞、巖溶泉、石鐘乳、石筍、鈣化灘等巖溶地貌組合。因此，通過對比講解地表巖溶地貌中的石芽與溶溝、落水洞、巖溶洼地、坡立谷等，巖溶水系地貌中的盲谷、干谷、斷頭河、巖溶泉、伏流等，地下巖溶地貌中的石鐘乳、石筍、石柱、石幕等，以及闡釋它們之間演化的聯系，有利于加深學生對巖溶地貌三大類型地貌體的認識和理解，提升學生在以后實際應用中對不同巖溶地貌的劃分能力，如巖溶洼地經過進一步巖溶演化，可以形成坡立谷甚至巖溶平原；石鐘乳和石筍經過進一步巖溶作用，可以互相相連形成大的石柱；等等。

另外，以漁洞峽典型的巖溶喀斯特峽谷地貌為例，說明幼年期的巖溶地區由于落水洞、小溶洞等發育，造成地表水轉為地下水，所以貴州的碳酸鹽巖地區地表缺水；與廣西巖溶喀斯特地貌對比，講解處于巖溶周期老年期的碳酸鹽巖地區，由于溶洞、地下河、地下湖等發生垮塌，造成地下水轉為地表水，所以廣西的碳酸鹽巖地區發育巖溶平原及坡立谷，地表不缺水。因此，通過在戶外實例講解巖溶發育的幼年期、壯年期、老年期三大階段（有些教材劃分為幼年期、青年期、壯年期、老年期四大階段），從而解釋為什么同是巖溶喀斯特地貌地區，貴州缺水而廣西不缺水的巖溶發育和周期問題，以好奇心引導和培養學生學習相關知識的興趣。

結語

通過最近幾年在烏當省級地質公園開展“地貌學與第四紀地質學”戶外教學，增加了學生學習地貌學與第四紀地質學專業知識的趣味性，不但在“教知識、提能力”方面取得了一定的成效，而且在培養學生的專業情懷上取得了積極成果。具體表現在：（1）學生上課出勤率能達到90%及以上，學習興趣不斷提高，尤其是戶外教學，能100%全員參加；（2）加強了師生間的互動，其中戶外課間回答問題的氣氛活躍，課后通過QQ、微信等向教師請教和探討第四紀氣候及其變遷、巖溶作用及巖溶地貌等專業知識的學生明顯增多；（3）依據課程專業知識，申報解決地質地貌現象和問題的SRT（大學生研究訓練計劃）項目增多，其中一些成果獲得省級獎項；（4）在課程團隊等地質學教師的引導下，學生對地質野外工作的興趣明顯提高，促使學生在大四時報考地質學專業研究生的比例明顯上升。

因此，在烏當省級地質公園開展“地貌學與第四紀地質學”戶外教學，取得了積極的教學成效。同時，期望國家和學校等單位在資金上加大投入，承擔戶外教學中學生的往返交通、中午就餐、意外保險，以及合作單位的服務等費用。

參考文獻

［1］田明中，程捷.第四紀地質學與地貌學［M］.北京：地質出版社，2009：1-2.

［2］顧尚義，周洪慶，孫士軍，等.貴陽烏當地質填圖實習指導書［M］.南京：南京大學出版社，2007：3-4.

［3］蔣璽，唐波，楊宇寧，烏當地質實習指導書［M］.北京：科學出版社，2019：7-8.

［4］倪艷闐.李四光與烏當的不解之緣［J］.文史天地，2006（7）：4-7.

Practice and Effects of the Outdoor Teaching in the Wudang Provincial Geopark in Guizhou： An

Example of the Geomorphology and Quaternary Geology Course

WANG Qiu-jun， XIA Peng

（College of Resources and Environmental Engineering， Guizhou University， Guiyang，

Guizhou 550000， China）

Abstract： Wudang Provincial Geopark is located in the Wudang District and is a good base for the outdoor teaching about the ‘Quaternary Climate and Change’， ‘Weathering and Weathering Crust’， and ‘Karst and Karst Landform’ of the Geomorphology and Quaternary Geology， due to its typical characteristics of the Quaternary moraine conglomerate as well as its humanism culture， the weathering crust at the bottom of the Carboniferous system， and the Carboniferous-Permian carbonate landform. In order to consolidate professional knowledge and cultivate talents， the teaching team of the Geomorphology and Quaternary Geology in Guizhou University has conducted outdoor teaching based on the geological and geomorphological resources in the Wudang Provincial Geopark， which has enhanced students’ interest in learning professional knowledge， and helped students to master the theoretical knowledge on Quaternary climate as well as its change， weathering processes， and karst processes.

Key words： outdoor teaching; professional interest; Wudang Provincial Geopark