前言：中文期刊網精心挑選了地質學的基本概念范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
地質學的基本概念范文1
【關鍵詞】職業院校 地質學基礎 課程建設 教學方法改革
《地質學基礎》是職業院校礦產地質與勘查技術專業、石油地質與勘探技術專業，礦山開采技術專業、礦山地質專業的專業基礎課。地質學是關于地球的物質組成、內部構造、外部特征、各層圈之間的相互作用，并研究如何運用這些知識興利除害，為人類服務。通過該課程的學習，可以掌握地質學的基本概念、理論和方法，為以上4個專業的專業課程學習奠定良好的基礎，為學生在實際工作中參與實踐提供理論依據，因此，搞好這門課的教學顯得尤為重要。
一、《地質學基礎》課程教學存在的問題
對《地質學基礎》課程的性質和地位認識不足。在制定人才培養方案時，《地質學基礎》應作為礦產地質與勘查技術專業的專業基礎課還是專業主干課，曾在相關教師中有所爭論，最終根據《高職高專專業概覽》才確定。
使用的教材多為高等學校教材，與職業教育的要求不相匹配。高職教育主要培養具有一定理論知識和較強實踐能力，面向生產、建設、管理、服務第一線的高素質技能型專門人才。要求學生具有夠用的理論知識，較強的動手能力和工作適應性。職業教育與高等教育培養人才的目標是不同的。培養目標的不同決定了教學內容的不同，而大多高等院校的教材，學科理論介紹多，實際應用介紹少。
適合課堂教學的電子課件少，教師多沿用傳統教學模式，教學方式單一。《地質學基礎》課程專業性強，盡管多媒體電子課件在網絡上隨處可見，但要做好一件實用的電子課件，需要大量的資料和圖片，但由于專業性較強，這方面的資料往往有一定的保密要求，一般人很難找到相關資料，再加上地質工作目前主要是相關專業的工程技術人員在實施，高職教師參與很少，導致現在的課件質量不高，適用性和吸引力不強。
教師大多沿用傳統教學模式，教學方式單一在實際教學中?！兜刭|學基礎》的任課教師大多教學仍然是以課堂為中心、以課本為中心、以教師為中心，整個教學過程都在教室里完成。學生沒有機會到實地考察，將理論與實際對應，因此，學習的積極性、主動性較差。學生的注意力主要集中在接受教師傳授的現成知識上，學習圍繞課本和考試，導致本門課程枯燥無味，再加上有些學生本身對所學專業認識不清，更是降低了課程學習的積極性。
二、《地質學基礎》課程的教學體會
根據專業特點，確定教學目標。高職院校礦產地質與勘查技術專業、石油地質與勘探技術專業，礦山開采技術專業、礦山地質專業的學生學習《地質學基礎》課程的目的，并不是要把他們培養成為地質專家或專門從事地質科學研究的專業人員，而是讓他們成為既熟悉本專業業務，又掌握地質基本概念和基本理論的技能型人才。對這些專業的學生進行地質教育，應該面向礦產地質與勘查、地質與勘查、石油開采、礦山地質等工程領域的應用，以掌握基本理論、突出實踐應用為目的。因此，本門課程的教學目標是講清《地質學基礎》的基本概念、理論，重點抓好它們的實踐性和實用性教學。
依據教學目標，增加課程的實踐性和實用性教學，首先是改變單一的教學方式。在《地質學基礎》課程講授中，嘗試性地引入討論式教學和現場教學。在巖石課上，先講清基本概念，然后通過布置課外作業的方式，讓學生通過互聯網或相關資料查閱，可以輔導同學通過觀察巖石的顏色、礦物成分、結構、構造來辨別其異同，最后讓學生結合《巖石學》等課程展開討論，加深對理論知識的理解。在對學生進行生產實習動員時，結合實訓基地的情況，向學生介紹即將實習的工作區的情況，并要求學生在實習過程中收集實習地點的地質資料。其次是積極與實訓基地的工程技術人員溝通，建議實訓基地的工程技術人員在學生進行認識實習、課程實習、生產實習及畢業實習的過程中注意介紹地質的內容。教學方式的改變和調整，大大增強了課程的吸引力。
制作PPT演示文稿，增加課程講授的直觀性和吸引力，將教學講義的部分章節做成PPT演示文稿，利用多媒體將枯燥的教學內容通過圖片和動畫展示出來，大大提高了課程講授的直觀性和吸引力。
三、《地質學基礎》課程教學方法改革
職業教育肩負著培養面向生產、建設、管理和服務第一線需要的高技能人才的使命，人才培養模式必須強調實用性和技能性，這就要求在課程建設中充分考慮課程的實踐性環節。
應進一步明確職業院?！兜刭|學基礎》課程的實踐性教學目標，開設《地質學基礎》課程的目的是學習地質的基本概念、基本理論及其應用。課程建設與改革是提高教學質量的核心，也是教學改革的重點和難點。要積極與行業企業合作開發課程，根據技術領域和職業崗位（群）的任職要求，參照相關的職業資格標準，改革課程體系和教學內容，要根據現在和將來的實際應用及需要確定教學目標和教學內容。
應充分利用現代化教學手段的優勢，增加課程的直觀性和吸引力。如果沿用傳統的教學方法，與學生學習的心理相違背，教學效果肯定不理想。在教學中使用現代化等教學手段，通過觀看地質錄像片提高學習興趣，讓學生就日常所見所聞的地質現象進行圖文描述和原理剖析，學以致用，增加課程的直觀性和吸引力，提高教學效率和教學質量。
應增加《地質學基礎》課程的實踐性、開放性教學。針對《地質學基礎》課程應用性、實踐性較強的特點，增加實踐性、開放性教學環節。要實現這一目標，僅靠職業院校是不夠的，職業院校要緊密聯系行業企業，實施校企合作，與企業實現資源共享，聘請行業企業的工程技術人員與能工巧匠到學校擔任兼職教師，將生產一線積累的經驗帶進課堂，將地質學基礎理論和方法應用于實際工作的事例帶進課堂，增加教學的針對性和實踐性。
地質學的基本概念范文2
[關鍵詞]非地質專業 水文地質學 教學改革
[中圖分類號] G423.07 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）18-0172-02
水文地質學是研究地下水的科學，主要研究地下水在與巖石圈、地幔、水圈、大氣圈、生物圈和人類活動相互作用下，其水量與水質在時間和空間上的變化，以及對各個圈層產生的影響，從而服務于人與自然協調的可持續發展。[1]以河南理工大學為例，水文地質學是該校地質工程和水文與水資源工程專業的一門主干專業基礎課，同時也是勘查技術與工程、地球信息科學與技術、土木工程等專業的重要基礎課，是一門比較系統、基礎理論性很強的地質學課程。
河南理工大學地球信息科學與技術專業（以下簡稱“地科”專業）主要學習地球科學與信息技術相關的基礎理論知識與技能，培養具有扎實的地學理論基礎，掌握地學信息獲取與處理、地球物理勘探技術、地學軟件開發，能從事國土資源數字化、遙感及地球信息識別、處理與分析的高級專門人才。筆者去年負責地球信息科學與技術專業2009級學生的“水文地質學”這門課的教學工作?！八牡刭|學”是該專業的專業限選課，2009級兩個班共54名學生，其中48名學生選擇此課。通過課程的學習，掌握水文地質學的基本概念、基本理論和方法，對于以后該專業學生畢業后從事相關工作提供理論依據。因此，作為任課教師，搞好非地質專業“水文地質學”課程的教學工作，顯得尤為重要。
一、非地質專業“水文地質學基礎”授課現狀分析
以河南理工大學為例，目前，在地科專業、勘查技術與工程等和地質學科相關的非地質專業中，水文地質學作為專業限選課，有逐漸被萎縮和淡化的趨勢，主要表現在一是同為地質相關專業，課程性質由必修變為限選，二是野外實踐教學環節減少或取消，三是學時數減少。究其原因，主要是制訂專業教學大綱時，討論不充分，另外學校資金投入不夠。地質學科實踐性較強，野外實踐花費較高，對于學院而言，實習經費主要花在地質專業的相關課程的實習上，而非地質專業的一些地質基礎課程就處于尷尬的境地。
二、非地質專業“水文地質學基礎”教學中存在的問題
一是學時較少。對于非地質專業學生學習水文地質學課程，由于缺少相關基礎知識，必須拿出較多的時間學習水文地質基礎知識，因而學時數需求較大。比如，中國地質大學的“水文地質學基礎”課程50學時，包括實習和實驗10個學時，同濟大學的“水文地質學實驗”13學時，而我校地科專業開設此門課程只有32學時，并無實驗和實習課。“水文地質學基礎”中基礎知識較多、概念繁雜，在有限的學時內學好這門基礎課難度較大。二是野外實習與理論學習時間安排有矛盾。地科專業在大一下學期有嵩山地質認識實習，其中一條線路是水文地質實習，而地科專業開設這門課在大四上學期。學生在沒有學這門課時就去現場實習，導致老師講得很多，學生由于沒有基礎，聽得也很茫然。三是教學內容的學時分配上存在問題。在編寫教學大綱時，是根據總的教學目標先將學時確定下來，然后根據學時來編寫教學大綱，這就造成在教學內容的選擇和學時的分配上存在矛盾。
三、教學探索
筆者在“水文地質學基礎”課程的教學基礎上，針對地科專業，在教學內容和授課方式上進行探討，僅供借鑒。
（一）授課內容的選擇
1.授課內容重點突出
筆者在授課時參考的教材為《水文地質學基礎》（王大純編）和《水文地質學基礎》（第六版，張人權等編）。由于學時的關系，教師不可能采取全篇精講的方式來教課，只能有所側重的教授并使學生掌握水文地質學的一些概念，如巖石的水理性質、地下水的賦存等，地下水運動的基本規律、地下水補給與排泄進行重點講解，地球上水的分布及地下水與環境等方面的內容比較簡單，通俗易懂，讓學生自學即可。
2.補充內容，擴展學生知識面
鑒于地科專業是地質與信息技術相結合的專業，河南理工大學又為煤炭主體專業為主的高校，多數學生畢業后去煤礦企業就業，所以筆者在授課時加入了煤礦水害防治信息化、相關研究生優秀碩士論文、課題科研報告等方面的內容，使學生了解所學知識在實際生產中的應用情況，拓寬學生的知識面，增加學習此門課程的興趣，培養學生的創新意識。
3.增加實驗環節
另外，在授課中安排4～6個學時做水文地質學實驗，測定巖石的水理性質，如持水度、給水度、孔隙度、容水度等，理解地下水賦存和運移參數及相互關系；測定滲透系數，理解達西定律的物理意義。在實驗中，避免“教師說得多，學生做得少”的局面，讓學生先回顧相關概念和知識，然后按照實驗步驟來做實驗，引導學生發現一般規律，提出問題，而后老師解答問題。通過做實驗，鍛煉了學生的動手操作能力，并且能使學生更深刻的理解相關知識。
（二）授課方式的多樣化
1.“討論式”教學法的應用
在上每一節課之前，先提出幾個和本節課有關的問題，供學生思考。可以集體討論，如果學生都明白，就稍微一點就過；如果學生想不到，就給予適當的引導，最后講原理和方法，讓學生徹底明白。引導學生將知識和實例結合起來，啟發學生的思維，激發學生濃厚的興趣。如在講地下水化學成分形成作用時，可以從灰巖地區泉口出現鈣化的原因，提出為什么油田儲層地下水中H2S、NH4+濃度較高，而SO42-，NO3-含量很低等問題；在講地下水與環境的內容時，提出水質引起的氟斑牙、水垢、地面沉降等問題。
2.多媒體教學手段的使用
隨著信息化的普及，現在高校課程都采取多媒體教學。多媒體傳遞的信息量大，可以豐富教學內容，圖文并茂，可以彌補有限的學時滿足不了教學任務的情況。但同時應該注意，利用多媒體教學，授課速度容易加快，為了讓學生對所學知識消化吸收，要避免“念屏”現象。[2]多媒體不能完全替代課堂板書，課堂教學中應該板書與多媒體結合使用。比如在講“流網繪制”這一節時，在多媒體上可以列出繪制流網的具體步驟和流網成圖，但是如何畫流網必須要現場板書演示，教會學生如何根據邊界條件確定等水頭線或流線，然后根據流線和等水頭線正交規則，得到正交網格即流網圖。如果只給出步驟和流網成圖，學生對流網的繪制還是一頭霧水。
3.角色互換法的使用
角色互換即為學生當老師，老師當學生。將班級分成若干小組，每小組3～5人，在每次課下課時，給某一小組布置任務（可以是即將上課的內容，也可以是針對某種現象進行解釋等），下次課上課前抽出10～20分鐘讓他們對任務進行講解（小組選出代表講解，其他人輔助解答），之后老師和其他學生都可以進行點評或討論。這樣可以讓學生產生動力多去查閱資料，多思考，真正達到師生互動，避免一貫的老師講、學生聽的被動局面。
4.教學與實踐相結合
在課堂上主要是注重概念、原理和方法的講解，要結合現場實踐，注重對學生感性認識和實際操作能力的培養。在本課程的教學過程中，可以利用學校處于以煤炭為主要工業的焦作的優勢，帶學生深入礦區，了解礦區水資源的概況、區域地質條件和水文地質條件，了解地下水的補徑排的關系，感性認識煤炭開采引起的地面沉降、巖溶塌陷等環境地質問題，結合“專門水文地質學”和“地下水動力學”等課程的學習，探討煤礦突水的防治方法，使理論與實踐相結合。
四、結語
水文地質學基礎是“地科”專業比較重要的專業基礎課，課程內容豐富，概念較多，理論性較強，教學難度較大。非地質專業在水文地質課程教學中，要根據不同專業對地質知識的需求選擇授課內容[3]，同時教學過程中，教師要注意授課方式的多樣化，讓學生參與教學中來，達到師生互動，最終使學生的綜合素質和創新能力得到提高。
[ 注 釋 ]
[1] 張人權，等.水文地質學基礎[M].北京：地質出版社，2011.
地質學的基本概念范文3
[關鍵詞]水工環 勘察工作 難點 對策
[中圖分類號] P641.69 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-8-184-1
近幾年來我國的經濟進入了高速的發展期，各地水利工程也得到了蓬勃的發展，水工環地質勘察是地學研究的重要組成部分，主要包括水文地質，工程地質，環境地質。在研究內容上也有所不同，工程地質學研究對象是巖土工程地質性質、工程動力地質作用、工程地質勘察理論和技術方法、區域工程地質和環境工程地質；水文地質學的研究對象是水資源，通過對水資源的形成、運動、分布規律的研究，從而對水資源進行充分地開發和利用；環境地質學的研究對象是生態環境、地質災害、環境地質問題等。由于所研究對象都與人類的生存和發展息息相關，這一點表明水工環各部分的研究之間是有關聯的，雖然說研究對象和研究方法是不相同的，但是它們的依據基礎都是以研究水土為基礎。因此，水土環地質勘察工作的可持續發展是保障人類生存和發展的重要因素，它擔負著改造人類生存環境，提高生活質量的艱巨任務。
1水工環地質研究現狀概述
水工環地質研究現狀概述分為以下幾個方面：①水文地質研究現狀：近年來在水文地質學領域不斷研究新的理論、新的技術、新的方法，在實際應用過程中推動了水文地質學的發展。主要表現為基本概念與基本理念得到了很大程度上的轉變，先是從用模型進行模擬研究，再到成果展示的數字化，由原來的定性分析轉變成定量研究，新階段的突破是水文地質學研究的一大進步。另外隨著現代科技的不斷研發，在水文地質勘察工作過程中提高了野外探測和室內測試技術，因此在水文地質學中綜合運用這些新理論，新技術，新方法極大的促進了水文地質學的發展。②工程地質研究現狀：工程地質學誕生在20世紀20年代，經過長時間的摸索發展，不斷的完善，現今已經有了堅實的理論基礎，研究內容充實，同時與工程建設和人類的生活有著密不可分的聯系，且具有各分支學科，是應用性很強的地學學科，并且借鑒國外的先進理論和技術方法，總結出了適合自己運用的新理論，形成了具有中國特色的工程地質學理論體系。③環境地質研究現狀：目前我國生態環境破壞嚴重，自然災害又屢發不止，成為了影響人類生存的重要因素。而現今要想保障水工環地質的可持續發展，解決環境地質問題是必然的。而且生態環境的保護又離不開環境地質工作，因此必須重視環境地質工作，把環境地質勘察工作放在首位，促進水工環的可持續發展。
2水工環地質勘察工作存在的難點
雖然水工環地質工作促進了我國經濟的發展，提高了人們的生活水平，但是還需要不斷的加強國民經濟和社會發展的關系，為國民經濟和社會發展提供更全面的服務。目前水工環地質勘察工作中還存在一些難點需要改進和加強，主要表現在以下幾個方面：①勘察技術人員的短缺：為了實現資源開發與環境保護目標的共同前進，我國地質勘察單位成立了專門的水工環部，提高了水工環地質勘察工作進行的有效管理，并針對這一目標進行規劃。在勘察工作中，主要還是以老一代有經驗、技術的地質工作者為主力開展工作，對于參加工作不久的青年骨干隊伍用的甚少，因為這一部分人員還不具備高戰略分析和綜合分析能力，因此需要加強青年骨干隊伍的培養。②國家層次的地調項目不夠：目前水工環大調查工作普及范圍比較廣，但是投入資金有限，因此，像“400個縣市地質災害調查與區劃”，“鄂爾多斯周緣地下水”等反映國家意志，體現公益性、戰略性和基礎性，對人們影響較大的項目少之又少。這就需要水工環地質工作重新進行規劃，遵照“有所為有所不為”的實際原則，以有限的投資投入產生更大的效益。③成果轉化亟待加強：現今部分水工環地質勘察工作小有成果，應趁熱打鐵借助這股力量把水工環地質調查成果推向社會，并參與到這些地區社會與經濟建設當中去，促進當地經濟發展，如：長江中下游水患區地質環境調查”、“黃河中下游地質環境調查”、“首都圈地區環境地質與水文地質調查”等。
3水工環工作的建議
首先，工作部署原則：水工環地質大調查工作部署原則，總體上必須以副總理提出的“一個根本轉變，兩個更加”作為開展工作的戰略方針，以壽嘉華副部長提出的“四個定位，五個提升，九個部署”為工作重點，它要求：①要以促進我國經濟發展為目的。水工環地質工作的形成是我國社會經濟建設的需要，其不斷的完善和發展與我國經濟建設是分不開的。②要從新規劃勘察項目，提高勘察水平，投入相應的資金加大效益，提高影響力，更有代表性的突出國家意志。③要超前規劃、實施、并服務于全過程。因此，要及早對三峽庫區地質展開調查，要以生態環境地質為主題，重點了解庫區第四紀地質與庫岸變遷、移民遷建區人工開挖與地質災害、25°以上斜坡地與生態環境保護等問題。
4如何提高水工環勘察工作水平
要提高水工環勘察工作水平，應堅持以下基本準則：一要堅持資源環境和社會效益相統一，在保護中開發、在開發中保護，促進人與自然和諧發展；二要統籌規劃、適度超前，面向社會需求，超前部署和開展礦產資源勘查工作；三要完善體制、健全機制，建立政府與企業合理分工、相互促進的礦產資源勘查體系；四要依靠科技、全面推進，突出重點礦種和重點成礦區帶礦產資源勘查；五要化解矛盾、確保穩定，正確處理好政府、企業和群眾的利益關系問題；六要充分發揮基層組織作用，積極做好群眾思想工作，保證礦產資源勘查工作順利開展。
5結語
總之，我國社會經濟的發展與水工環地質工作有著密切的聯系，雖然目前水工環地質勘察工作在不斷的完善，但是其中還存在一些難點，本文提出了這些難點并指出相應的建議，希望能對以后的水工環地質勘察工作帶來幫助，并促進水工環地質勘察工作的可持續發展。
參考文獻
[1]汪俊清.國土資源水工環地質勘查寧夏年鑒2004：215.
地質學的基本概念范文4
關鍵詞：土木工程地質；課程教學；教學方法；教研改革
隨著國家對新疆“一帶一路”核心圈經濟建設的大力投入，大量基礎建設中需要具備較強工程地質專業背景的復合型人才。新疆大學作為邊疆重點高校之一，正著力培養服務于西部開發與“一帶一路”工程建設需要的綜合性技術人才。通過工程地質課程的學習，學生了解實際工程建設中可能遇到的工程地質問題及其對工程本身的影響，依據所學知識能正確防治各類地質災害，以保證工程建筑物的安全、經濟和穩定。因此本課程對土木工程專業來講是非常重要的一門專業基礎課。
一、課程教學中存在的不足
1.前導課程設置不合理。工程地質學作為地質學的一門分支課程，其前導課程為“地質學基礎”“水文地質學基礎”“土力學”“巖體力學”等課程。根據新疆大學建筑工程學院土木專業最新培養計劃，工程地質被安排大一下學期進行，因此會導致學生無法有效地理解和掌握一些工程地質術語的概念，導致學習效果不理想。在實際教學中，針對巖土體物理力學參數方面，學生在沒有“巖體力學”“土力學”課程學習的前提下，不能較好地理解參數的具體含義及用途。此外，在滑坡穩定性計算案例中，學生不僅需要掌握巖土體物理力學的具體含義，還要具備一定的編程能力（包括Excel、C語言等）用于滑坡穩定性計算公式的編寫，因此前導課程的不合理安排，導致許多教學任務無法順利開展，這勢必會影響學生專業知識掌握的熟練度。2.課程學時少、內容多。隨著高校學分制的推行，筆者所在學院“土木工程地質”課時已縮短至28學時。為在有限的教學時間內完成教學任務，教師需要對教學內容做出一定調整與壓縮，從而導致學生理論學習偏少，影響了課程教學質量。課程學時的壓縮主，最直接的影響是案例的教學環節，學生理論知識需要借助于實際工程案例講解才能較好地消化，如巖石礦物教學環節，必須讓學生親眼看見巖石、親手感觸到礦物才能印象深刻。此外，各類地質災害也需要用到大量的工程案例來支撐講解，學生往往對實際工程案例更加感興趣。通過實際案例，學生不僅能更快掌握理論知識，也能更加今后工程實踐中的工程地質問題。3.工程地質理論教學環節薄弱。目前的土木工程地質教學大綱主要側重于地質基礎知識的講解，如巖石礦物、地層地質構造等，而具體的工程地質理論占總教學學時比例較少，如地下工程地質問題、邊坡工程地質問題等。這勢必會導致學生對工程地質的認識僅停留在基礎地質方面，對今后工程實踐可能遇到的邊坡穩定、圍巖穩定等問題缺乏足夠的認識與重視。光靠地質基礎知識根本無法解決實際工程中的各類工程地質問題。地質基礎知識的學習是為了更好地掌握工程地質理論，但僅側重地質基礎知識的學習而忽視工程地質理論的學習，就無法凸顯工程地質學學習的意義，學生今后無法從容應對工程實踐中突發的工程地質現象與問題。4.實踐教學環節沒形成完整教學體系。工程地質是一門緊密聯系實際工程的課程，需要學生在理論學習的基礎上通過實踐教學環節加以消化理解。然而，目前筆者所在學院土木工程地質實踐環節尚無固定的實習路線，沒有專業的實習指導書，因此實踐教學效果較差，學生無法將課本所學理論知識聯系實際，導致今后在實際工程中遇到工程地質問題無法快速識別與解決。實踐教學環節預期效果不夠理想主要表現在三方面：一是地質基礎技能的掌握，如野外巖石識別、羅盤使用等；二是工程地質勘查實踐能力，如滑坡、泥石流野外勘察能力；三是實習時間較短、路線長，許多學生難以掌握教學內容，實習報告編寫質量堪憂。筆者針對所在學院土木專業的“土木工程地質”課程教學實踐環節中存在的諸多問題進行分析總結，學校要解決這些不足，就必須采取一些行之有效的教學改革手段進行嘗試探討。
二、課程教學模式改革建議
為提高工程地質課程教學效果，讓學生更深刻掌握課程知識，根據筆者所在學院“土木工程地質”教學現狀，本文提出如下建議。1.優化培養計劃課程編排。學校將“工程地質”課程安排在大二下學期進行，在學生學習完“土力學”“巖體力學”“計算機基礎”等前導課程后學習“工程地質”課程。教師利用學生已學知識，課堂上引導學生自己探索巖土體各物理力學參數對圍巖、邊坡（滑坡）的穩定性影響規律，鼓勵學生通過EXCEL或者C語言編程滑坡、崩塌體等地質災害穩定性計算程序。2.突出教學重點。在無法增加課時量的情況下，教師需要把主要教學內容放在重點章節上。工程地質課程的主要任務是讓學生了解工程建設中可能出現的各類工程地質現象和問題，分析各類工程地質問題對工程建設的影響，能提出相應的防治措施。因此在教學環節中，教師應重點講解各類工程地質現象與問題的成因、影響因素、誘發機制、穩定性評價等，使學生能將所學知識能直接應用于實際工程建設中。針對部分地質基礎知識，教師可適當減少教學內容，學生掌握其基本概念即可。3.加強地域特色案例教學。新疆位于我國西北邊陲，處于亞歐中心，是我國陸地面積最大的省份。新疆地形地貌多元化特征明顯，既有沙漠、隔壁、荒山，也有草甸、森林、河流。教師以新疆常發地質災害類型重點分析，不僅能提高學生學習興趣，也能為學生日后快速融入本地生產項目提供基礎。裴向軍通過對天山區公路邊坡地質災害發育特征的收集整理得出，新疆地區地質災害類型主要表現為凍土、巖體凍融風化破壞、泥石流、水毀、雪害、凍害。因此，教師應在今后的工程地質教學與實踐環節中，突出上述地質災害類型的講解，盡可能地在實踐教學環節中加入上述案例現場教學。4.重視實踐教學環節。新疆地貌特征雖然豐富，但由于幅員遼闊，不同地質現象相距甚遠，因此導致學生的實習路線較長，學生在有限的實習時間內很難完成實習內容。因此，學校需要盡量選擇地質現象特征明顯、地質現象豐富的地區作為固定實習基地，安排專業教師提前踩點優化實習路線與實習日程安排，并制定完善好實習指導書。5.重視工程地質實習報告編寫。學生工程地質專業知識掌握好壞的程度主要體現在工程地質實習報告中，通過實習報告，教師可知道學生是否掌握工程地質相關基本概念、羅盤使用是否正確、工程地質專業術語表述是否準確和恰當。因此，實習環節中教師需要認真指導學生識別地質現象、正確使用地質羅盤，使學生掌握野外記錄薄的記錄要求和地質素描技巧。教師要每天檢查學生野外記錄本內容，及時發現實習教學環節中的不足加以改進。實習后期，教師要加強學生實習報告編寫指導，實習報告要圖文并茂，地質現象描述準確。
地質學的基本概念范文5
《晶體學基礎》是材料科學與工程專業的重要專業課程之一，也是進一步學習材料專業其他課程的基礎。本文根據材料專業《晶體學基礎》教學中存在的問題，從教學內容和次序、教學手段以及教學模式三個方面，提出了課程教學改革的詳細思路。
關鍵詞：
晶體學；教學內容；教學手段；研討式教學；教學改革
一、前言
《晶體學基礎》課程是為地質學、材料科學、礦物學等專業學生在完成高等數學、普通化學和物理學等公共課程后而開設的一門專業基礎課[1-4]。對于材料科學與工程專業的學生而言，《晶體學基礎》課程中的晶體結構、晶體對稱性、倒易點陣、晶體投影、晶體生長、晶體缺陷等晶體學基本知識，是進一步學習《X射線衍射》、《電子顯微分析》、《材料科學基礎》、《材料力學性能》以及《材料物理性能》等專業課程的基礎[2]。在材料科學領域，調控材料的性能是人們追求的目標。如果一種材料的成分確定，那么它的電學、光學、磁學以及力學等性能將取決于材料的晶體結構類型和晶體中存在的缺陷特征（如雜質原子的濃度、位錯密度和晶粒尺寸等）。因此，《晶體學基礎》課程的基礎知識不僅在材料科學與工程專業各門專業課程的教學中起到重要的作用，而且將對學生們將來的材料科學與工程實踐起到重要的指導作用。開設《晶體學基礎》課程以前，北京航空航天大學材料科學與工程專業的晶體學教學計劃主要安排在《材料科學基礎》課程中，大約講解4學時。另一方面，在《X射線衍射》和《電子顯微分析》等專業課程教學過程中，過去通常要利用2～4學時來講解布拉斐點陣、倒易點陣等晶體學知識。這使得部分晶體學知識被重復講授，而一些重要的晶體學知識沒有得到無法全面、系統和深入地講解?；谝陨显?，北京航空航天大學自2010年起對材料專業的本科2年級學生開設了《晶體學基礎》課程。通過過去幾年的《晶體學基礎》課程教學實踐，學生們普遍反應對晶體學基礎知識的理解更加全面和深入了，同時在學習與晶體學相關的其他材料專業課程時，也更加得心應手。但是，目前的晶體學教學中還存在以下3個主要問題。
1.晶體學涵蓋的內容十分廣泛，它是多個學科的重要基礎課程，不同學科對于晶體學知識的側重點有所差別。目前，國內《晶體學基礎》的教材主要是面向地質和礦物專業而編寫的[5]，其包含的內容以及章節編排次序也是為了使地質和礦物專業學生更好地掌握相關晶體學知識而設計的。所以，現有教材的教學內容以及講授次序并不完全適用于材料專業《晶體學基礎》課程的教學。
2《.晶體學基礎》課程中包含著很多晶體學基本概念，同時還有非常抽象的宏觀和微觀對稱操作以及晶體的投影操作。在以往的晶體學教學過程中，主要借助一些靜態的二維或者三維圖片進行講解，其表現力度有限，無法有效地使學生理解和掌握抽象的晶體學基本概念和理論。
3.在《晶體學基礎》的授課形式上，過去主要以教師講授為主，學生主動參與較少。僅僅通過教師對《晶體學基礎》中復雜空間對稱變換進行講解，難以使學生深入理解晶體中對稱特點、內部質點的堆積規律以及復雜的空間概念。同時，這樣也不利于學生創造性思維和解決實際問題能力的培養。由以上分析可見，現有的《晶體學基礎》教學已經難以滿足材料科學與工程專業學生培養目標的要求。因此，我們有必要對該課程的教學內容、教學手段和教學模式進行改革，以充分調動學生的學習積極性和主動性，提高學生的學習興趣，使學生真正理解和掌握晶體學知識的精髓，為學生在將來的材料科學與工程實踐中打下良好基礎。
二、教學內容和講授次序的改革
目前，本?！毒w學基礎》的教學課時共32學時，與地質學和礦物學專業相比，總授課時間較少[3，4]。為了在有限的教學時間內講授材料科學專業學生所必需掌握的晶體學基礎知識，有必要將那些與材料科學專業相關性不大的內容進行刪減。例如，晶體理想形態和晶體規則連生方面的內容對地質學和礦物學專業十分重要，但是對于材料專業學生來說，只需要在課程緒論中加以概述就能夠滿足本專業的教學要求了。同時，對于后續材料科學的其他專業課程將詳細講解的知識點，也可以進行適當刪減，如晶體相變、晶體物理學等內容。另一方面，對于進一步學習材料專業其他課程而需要用到的一些重要晶體學基礎知識，應該增加講解內容的深度。例如，倒易點陣、吳氏網等基礎知識對于分析材料的微觀結構特征至關重要，但是，現有教材中的以上相關內容過于簡單，無法滿足材料專業學生的培養要求，所以，需要增加相關的授課內容。教學內容的變更促使我們進一步思考授課內容編排的邏輯性。由于晶體學授課內容和側重點發生了變化，所以，我們就不能按照現有教科書中針對地質和礦物專業的教學目的來安排授課次序，而應該按照材料專業對晶體學教學內容的要求，研究如何安排授課次序才能更有利于本專業學生由淺入深、循序漸進地學習相關晶體學基礎知識。例如，在講解晶體宏觀對稱性之前，有必要先講解一些典型晶體結構的實例，以幫助學生形象地理解復雜的空間對稱操作；將晶體的微觀對稱和空間群知識從原教材的第七章提前到第三章[5]，使其與晶體宏觀對稱合并成晶體宏觀和微觀對稱一章，這樣有利于從宏觀和微觀相互聯系的角度進行講解；另外，倒易點陣知識應該從原教材的第一章后移到第四章，在講解完晶體定向和晶體學符號之后，學生們熟練掌握了晶體正空間的晶面和晶向指數，此時講授倒易點陣知識更有利于學生理解復雜的正空間和倒易空間的相互變換。
三、教學手段的改革
《晶體學基礎》課程的難點是晶體宏觀和微觀對稱、晶體的投影以及內部質點的堆積。除了采用傳統的板書和二維圖形對這些晶體學難點知識進行講解以外，我們應該更加注重利用一些三維模型。例如，在講解晶體的球面投影和吳氏網過程中，利用地球儀作為三維實物模型，能夠更好地說明晶體的各個晶面在進行球面投影過程中的操作次序，以及解釋如何利用吳氏網來計算晶面夾角。在講解晶體的旋轉對稱時，可以利用一些特制的三維立體模型，形象地顯示出不同軸次的旋轉對稱；另外，在講解晶體的極射赤平投影時，可以針對一些具有特殊對稱特點的宏觀晶體，讓學生自己動手制作相關的三維實物模型，通過觀察各晶面的投影特點，加深對極射赤平投影知識的理解。同時，為了使學生更加形象地把握各種對稱變換特征和晶面投影規律，我們應該進一步利用三維多媒體軟件，制作一些三維動畫作為輔助教學手段[6]。這樣能夠通過三維旋轉來觀察晶體的宏觀對稱特點以及晶體結構中的質點（原子、分子或離子）位置，滿足晶體宏觀和微觀對稱要素及其操作等抽象教學內容的教學目的，使學生能夠直觀地觀察不同宏觀和微觀對稱操作的特點，從而加深對這些抽象晶體學概念的理解。
四、研討式教學模式的改革
本?！毒w學基礎》課程在開課初期的授課形式為大班整體授課，包括所有材料專業大二的學生（約150名）。由于聽課學生人數較多，導致教師難以實時掌握學生的聽課效果。故而，本校自2013年起對《晶體學基礎》課程進行了“小班化”教學實驗（每班70～80人），有效地提高了授課效果。但是，目前的教學模式基本上還是以教師的“填鴨式”教學方式為主要授課模式，學生缺乏學習的主動性，沒有積極地思考問題。因此，應該實現教師和學生共同主導本課程的教學過程，通過師生之間以及學生之間“研討式”的教學模式，使學生在研討過程中理解和掌握《晶體學基礎》的基本概念和抽象知識。針對每堂課的重點講授內容，教師在課堂中提出相關問題，將學生分成若干小組，每組4～6人，在教師的引導下，通過學生之間反復討論將復雜的晶體學問題進行逐步闡明，這樣也有利于檢驗學生對每堂課知識的掌握情況。同時，將分組討論的結果納入平時成績的考核體系，鼓勵學生主動提出問題，并積極地通過討論來相互啟發，進而解決各個難點問題。另外，師生應該充分利用本校在校園網上建立的晶體學課程中心平臺。一方面，鼓勵學生在網絡上進行自由討論，另一方面，讓學生針對以上問題在課堂上以小組為單位進行發言和討論。通過以上“研討式”教學模式及時獲得學生學習效果的反饋，從而調整講課速度，提高學生的學習效果。
五、總結
《晶體學基礎》是材料科學與工程專業的重要基礎課程，應該按照材料科學專業學生應該掌握的晶體學知識，優化編排授課內容和次序，提高授課效果；利用三維晶體學動畫模型，加深學生對晶體對稱要素及其操作等復雜晶體學概念和理論的理解；建立“研討式”教學模式，針對課程的重點和難點，提出學生課堂和課后研討的主題，檢驗學生對授課內容的掌握情況，提高學生通過主動提問以及相互討論而獲取知識的能力，最終使學生更好地掌握材料科學專業必需的晶體學基礎知識，培養學生分析問題和解決問題的能力。
作者：劉彤 單位：北京航空航天大學材料科學與工程學院 北京市材料科學與工程實驗教學示范中心
參考文獻：
[1]張恩.關于《結晶學與礦物學》教學模式的探討[J].中國地質教育，2000，（4）：41-43.
[2]張英.材料大背景下晶體學課程的改革與創新[J].科技文匯，2011，（10）：71-72.
[3]何明躍《.結晶學與礦物學》教學改革探索[J].中國地質教育，2000，（4）：57-58.
[4]秦善，王長秋，魯安懷“.結晶學與礦物學”教學改革與課程建設[J].中國地質教育，2007，（1）：130-132.
地質學的基本概念范文6
關鍵詞 納米科技;納米地球化學;納米礦物學;納米礦床學
中圖分類號TB383 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)31-0083-02
1 概述
納米科學技術(nano scale science and technology)作為新興的學科[1],在人類社會進入世紀之交的關鍵轉變年代,在世界范圍興起,發展迅速,前景誘人,國際競爭已經開始。人類對自然世界的認識始于宏觀物體,又逐漸認識到原子,分子等微觀粒子,然而對納米微粒卻缺乏深入的研究[2]。原子是自然界的基本組成單元,原子的不同排列方式使自然界物種豐富多樣化。1959年,著名的物理學家諾貝爾物理學獎得主查德?費曼說:“如果有一天可以按人的意志安排一個原子,將會產生怎樣的奇跡?！奔{米科技則使人們能夠直接利用原子、分子制備出包含原子的納米微粒,并把它作為基本構成單元,適當排列成一維的量子線,二維的量子面,三維的納米固體。納米材料有一般固體都不具備的優良特性,所以有著廣闊的應用前景。錢學森指出:“納米左右和納米以下的結構將是下一階段科技發展的重點,會是一次技術革命,從而將引起21世紀又一次產業革命。” [3]
1.1 基本概念
納米(Nanometer)又稱毫微米,是一種長度單位。1納米等于10-9m(十億分之一米)。上田良二教授于1984年從測試的角度給納米微粒下了一個定義:用電子顯微鏡(TEM)能看到的微粒稱為納米微粒[4]。納米技術是1974年在東京由日本精密工程學會(JSPE)和國際生產工程研究學會(CIRP)聯合主持的會議上由日本東京科學大學機械工程教授谷口紀男提出的[5]。納米科技(Nanost)是一門在0.1nm~100nm范圍內對物質和生命進行研究應用的科學。這是一種介觀區域(宏觀和微觀之間的連接區域)進行開發研究的新技術。它使人類認識和改造物質世界的手段和能力延伸到分子和原子。納米科技涉及到物理學、數學、化學、生物學、機械學、信息科學、材料科學、微電子學等眾多學科以及計算機技術,電真空技術,掃描隧道顯微鏡及加工技術,等離子體技術和核分析等各種技術領域,是一門綜合性的新興科學技術。
1.2 納米科技的發展歷史
納米科技是20世紀科技領域重要突破它的發展經歷了孕育萌芽階段,探索研究階段和應用開發階段3個時期。
1)孕育萌芽階段。費曼設想在原子和分子水平上操縱和控制物質。1860年,膠體化學誕生之日,對粒徑約(1~100)nm的膠體粒子開始研究,但由于受研究手段限制,發展緩慢;
2)探索研究階段。30年后,1990年7月,第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩召開,同年《納米生物學》和《納米科技》專業刊物相繼問世。這標志著一門嶄新的科學技術-納米科學技術,在經過30年的曲折道路,終于誕生了。費曼的美妙設想成為現實了[6];
(3)應用階段。1993年,開始進入蓬勃的發展時期,20世紀末獲得許多成果,達到預期目標可能還要經歷10~20年的努力。
1.3 納米固體的基本特征
納米固體的重要特征,決定了納米科技具有劃時代意義。這些特性有如下4個方面[6] :
1)表面與界面效應。納米微粒尺寸小,表面積大,所以位于表面的原子比例相對增多。尺寸與表面原子數的關系見表1。當物質粒徑小于10nm,將迅速增加表面原子的比例,當粒徑降到1nm時,原子幾乎全部集中到納米粒子的表面。由于表面原子數增多,使得這些原子易與其它原子相結合而穩定,具有很高化學活性,表面吸附能力強,擴散系數增大,塑性和韌性都大大提高;
表1納米微粒尺寸與表面原子數的關系
2)小尺寸效應。當納米微粒的尺寸與光波的波長相當或更小時,周期性的邊界條件將被破壞,電,光,磁,聲,熱力學等特征均會出現小尺寸效應;
3)宏觀量子隧道效應。微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。宏觀量子隧道效應的研究對基礎研究及應用都有重要的意義;
4)量子尺寸效應。量子尺寸效應是指當粒子尺寸下降到最低值時,費米能級附近的電子能級變為離散能級的現象。而當顆粒中所含原子數隨著尺寸減小而降低時,費米能級附近的電子能級將由準連續態分裂為分立能級。當能級間距大于靜磁能,磁能,熱能,靜電能,超導態或光子能量的凝聚能時,就導致納米微粒磁,熱,聲,光,電以及超導電性與宏觀特征顯著不同,稱為“量子尺寸效應”。例如導電的金屬在超細微粒時可以是絕緣的。
表面界面效應,小尺寸效應,宏觀量子隧道效應和量子尺寸效應是納米微粒與納米固體的基本特征,它使納米微粒和納米固體呈現出許多不同的物化性質。
2 納米科學研究的分析手段
具有原子分辨率的掃描隧道顯微鏡(STM),高分辨透射電鏡(HRTEM),和原子力顯微鏡(AFM)等手段[7-9]能直接觀察出納米固體,納米微粒,和納米結構特征。
1)掃描隧道顯微鏡(STM)
掃描隧道顯微鏡(STM)具有原子級的空間分辨率。主要描繪表面三維的原子結構圖。主要用于導電納米礦物原子級的空間分辨率研究 ,如金屬硫化物研究。
2)高分辯透射電鏡(HRTEM)
高分辯透射電鏡(HRTEM)空間分辨率可達0.1nm～0.2nm。主要用于各種礦物納米級的成分,形貌,結構的綜合研究。如金屬硫化物,硅酸鹽礦物,礦物中的出溶物以及膠體礦物研究。
3)原子力顯微鏡(AFM)
以掃描隧道顯微鏡(STM)為基礎發展起來的原子力顯微鏡(AFM)
能探測針尖和樣品之間的相互作用力,達到納米級的空間分辨率。為了獲得絕緣材料原子圖像,又出現了原子力顯微鏡。AFM主要是用于非導電納米礦物原子級的空間分辨率研究。如硅酸鹽礦物,膠體礦物等研究。在納米材料方面主要是觀察納米材料物質等在礦物物質表面的吸附和沉積,以及天然納米微粒形狀。
3 納米科技理論在地學上的應用
納米科技與地學的結合形成了以下3種學科納米地球化學,納米礦床學和納米礦物學。
3.1納米地球化學
納米地球化學就是研究地球中納米微粒分布,分配,集中,分散,遷移規律,以及由納米微粒的分布及組合特征反映斷裂活動,探測石油,天然氣,金屬礦床等。納米物質使元素具有新的地球化學活性和新的成巖成礦模式:傳統觀念認為,溫度越高,化學活性越大,元素的遷移能力越強,反之活性就越小,越不容易遷移。為此,作為化學性質很不活潑的金,在較低溫度下,理應活性很小,溶解度偏低,很難遷移成礦。事實上卻與納米金的地球化學行為相矛盾。但如果從納米科技理論的角度考慮,就不難理解了。納米科技理論認為,當物質的粒度達到納米級時,由于顆粒極其細小,表面積很大,例如SiO2,其粒徑從36nm減少到7nm時,其比表面積由75增加到360m2/g[10]。巨大的表面積使大量的原子處在表面,使元素的化學反應速度和擴散速度增加很多,吸附能力增強,熔點變低,物化性質發生改變。成巖成礦溫度低,因而使元素具有低溫活性。粒度越小,活性越大。這使納米級的物質具有成分相同的可見顆粒所沒有的特性。產生新的地球化學活性和新的成巖成礦模式。對稀有元素,活性性質不活潑的元素,分散元素和在水中溶解度極低的元素,在低溫條件下成巖成礦作用有了不同的解釋思路。
3.2 納米礦床學
相同成分的納米微粒不同的物化性特性已使地質學家對礦床學理論中有關礦質運移,富集過程有了新的認識。傳統理論認為,礦物質的運移以溫差,壓力差或濃度差為前提條件,而對礦物質的運移和富集又限定其必須有一定的礦化劑為載體,而未意識到同種物質如果其粒度不同則其物化性質的差別非常巨大。傳統成礦理論一直認為金礦的形成是由于其離子與一定絡合劑結合,在一定的溫度條件下遷移到一定部位,經過各種化學反應生成自然金而聚集成礦。納米科學技術理論認為:源巖中的原子態金只要達到納米級,其本身首先就由于極大的自擴散系數和吸附性而擴散,遷移合富集成礦。目前為止,地學界一直對砂金為何能在低溫條件下甚至使常溫態下能夠形成“狗頭金”的事實沒有定論,現在看來,很有可能是納米級的金自身擴散,遷移,吸附的結果。這種聚集成礦作用,在內生金屬成礦作用過程中可能也同樣起著不可低估的作用[11]。
3.3 納米礦物學
目前,由于科技的限制,人類對礦物學的認識,往往注重宏觀礦物單體,聚合體的形態及有關特性,注重微觀礦物成分及原子排列的情況,而對納米礦物微粒,納米礦物結構缺乏深入細致的研究。在傳統礦物學研究中,把礦物看成理想的晶體點陣,但在納米礦物學中則著重研究納米礦物微粒和礦物結構特征以及與此有關的巖石學,礦床學,構造地質學,地球化學等地質學科。
所謂的納米礦物就是指晶體粒度細小至納米量級的礦物顆粒。往往是以集合體形式結合一起[12]。彭同紅、萬樸等人運用掃描電鏡發現以下幾種非金屬礦晶體,具有納米尺寸的結構:
1)沸石, 其內通道直徑為13nm~113nm;
2)條紋長石、月光石、日光石,其晶間距為2nm;
3)膨潤土、高嶺土、海泡石,其層間距離為2nm等;
4)鱗片石墨經高溫膨化后形成蠕蟲石墨,形成網狀結構,其孔徑直徑為10 nm~100nm[13]。
目前,已發現的納米礦物資源主要分布在大洋底部及陸地。例如:海洋中的“黑煙囪”和陸地上的納米礦物有氧化物和硅酸鹽等。但受限于開采技術,目前僅其中層狀結構的黏土礦物并已初步進行開發利用。納米物質的巨大的比表面積、特殊的界面效應、臨界尺寸效應及高能量狀態賦其不同于普通物質的特性。例如, 普通金的沸點為2 966℃,而納米相金則在700℃~800℃條件下熔解、氣化[12]。其它納米相金屬也具有此特性。因而納米級礦物開發利用有著廣闊的應用前景。
4 結論
納米科技的研究是國際當前的研究熱點,它使人類在改造自然方面進入了一個新層次,即從微米級層次深入到納米級層次。也使地質學科學家的認識改造自然界進入一個新層次。HRTEM,STM,AFM等測試方法的在納米礦物學中的研究運用,一些新概念、新理論、新方法隨之孕育而生,使21世紀礦物學的研究將上一個新臺階,這將促進地質科學飛速發展。
參考文獻
[1]林鴻溢.北京理工大學學報,14.
[2]葛庭燧.納米材料的結構與性能科學,1990(3).
[3]陳敬中.納米科技的發展與納米礦物學研究[J].地質科技情報,1994,13(2).
[4]嵇鈞生.納米技術的科技發展及趨勢.
[5]劉芝.正在崛起的納米科技[J].中國青年科技,1994(5).
[6]張立德.跨世紀的新領域:納米材料科學[J].科學,1993(1).
[7]王大文,白春禮.掃描隧道顯微術在納米科學技術中的應用[J].科技導報,1992(4).
[8]Wickramasinghe HK.掃描探針顯微鏡,1991(4).
[9]林海安,鄭茫,王林,等.掃描探針電子學[J].大自然探索,1993(3).
[10]姜澤春.地學領域里的納米科學問題[J].礦物巖石地球化學通報,1995(4).
[11]銀劍釗.納米礦床學地學前緣,1994,1.
[12]李輝.西北地質,2001(2).
[13]周明芳.納米礦物材料的開發現狀及存在的主要問題[J].礦產與地質,2002,16(2).
[14]李斗星,平德海,戴吉巖,等.材料界面的特征和表征[J].稀有金屬,1994(4).
[15]劉曙光.非金屬礦納米結構特征及應用[J].礦產綜合利用,2002(4).
[16]曹建勁,梁致榮,劉可星,等.紅層風化殼對地氣納米金微粒吸附的模擬實驗研究[J].自然科學進展,2004(14).
[17]朱笑青,章振根.礦物、巖石對納米金吸附作用的實驗研究[J].礦產與地質,1996(2).
