海洋地质实践教学系统构建与未来发展

来源：中英文核心期刊咨询网所属分类：教育论文点击：次时间：2019-11-18 09:38

　　摘要：中国海洋大学立足山东半岛野外实践教学基地，依托“天使1”号和“东方红2”号海洋科考船，通过整合实践教学内容，完善教学手段，建立学科交叉、海陆结合的教学实习单元，构建模块化的海洋地质实践教学系统，从而提高本科生实践创新能力与意识，为国家培养理论与实践相结合的优秀海洋地质人才。此外，海洋地质实习系统的构建将对国内其他高校的海洋地质实习起到借鉴和示范作用，也为校际教学实习资源的共建、共享提供新的模式。

海洋地质实践教学系统构建与未来发展

　　关键词：海洋地质;实践教学;系统构建

　　随着我国高等教育改革的逐步深化，实践教学作为一种教学体系越来越受到重视 [1] 。地质野外教学实习是地质类专业教学的重要环节 [2] ，目前我国的地质实践教学主要集中在陆地，如周口店、秭归、巢湖、兴城、秦皇岛、峨眉山、北戴河、蓟县等地质实习基地。党的十八大提出要建设海洋强国，因此，培养海洋地质类专业人才则成为高校的重要使命 [3] 。海洋地质学作为海洋科学的四大支柱之一，具有理论性与实践性并重的特点 [4] 。随着国内外开设海洋地质专业(方向)的高校逐渐增多，对海洋地质实践教学基地的需求更加强烈 [5] ，因此，建设完善的海洋地质实践教学基地十分必要的。

　　中国海洋大学在 1960 年创办了我国第一个海洋地质学专业，至今已有 50 多年的发展历史，是我国办学时间最早、持续历史最长、培养人才最多的海洋地质学教育教学基地 [3] 。目前，开设海洋地质学(方向)的国内高校主要包括中国海洋大学、同济大学、中国地质大学、厦门大学、南京大学、吉林大学、中国石油大学、中山大学、浙江大学、广东海洋大学、上海海洋大学等高校。然而，各高校海洋地质实习教学均不成熟，主要存在实习时间较短(一般在一周到两周)、实习区域较小(集中在海岸带和陆域)、实习手段较单一(以观察、描述为主)、实习内容较少等问题，因此，急需构建一个教学内容丰富、手段多样、海陆兼顾海洋地质学实践教学体系。中国海洋大学依托“东方红 2”号和“天使 1”号海洋实习船，结合山东半岛沿岸及邻近海域的优势，整合海洋地质海上实践教学内容，探索海洋地质实践教学系统的构建与实践，以期建立一个海陆一体化、功能化和模块化的实习模式。

　　一、海洋地质实践教学系统构建的目标

　　中国海洋大学的海洋地质实习始于 2003 年，随着人才培养方案的修订、实习设备的购置以及经费的增加，海洋地质实践教学的实习区域不断扩大，实习内容不断丰富，实习手段也不断更新。

　　中国海洋大学通过整合海洋地质及相关课程的实习内容，更新海洋地质学实践教学体系，结合我校学科特色及优势开展学科交叉教学实习，充分利用我校区位优势、海洋教学仪器和海上实践平台，建设模块化的海洋地质学实践教学体系，进一步加强地质学及其他地学类专业方向毕业生的动手实践能力，以期构建模块化、功能化、共享化的海洋地质学实践教学平台，探索校际教学实习资源的共建、共享新模式。

　　通过构建山东半岛沿岸及邻近海域海洋地质实践教学系统，其目的主要包括：训练学生的海岸带与海洋地质野外调查技能与资料处理分析能力;巩固学生的理论知识，提高学生理论联系实际的能力;培养学生的学习主动性、分析判断能力、创新思维以及团队协作精神，为今后的工作打下坚实的基础;培养学生的海洋地质思维，初步形成地球系统科学的概念。

　　二、海洋地质实践教学系统的构建

　　海洋地质实践教学系统包含四个方面的内容：山东半岛海岸带海洋地质实践教学模块(4 个子内容);海洋地质海上实践教学模块(6 个子内容);胶东—苏北构造带实践教学模块(2 个子内容);室内实践教学系统模块(5 个子内容)。

　　1. 山东半岛海岸带海洋地质实践教学模块建设

　　山东半岛岸线曲折，海岸类型丰富，基岩海岸、沙质海岸和粉沙淤泥质海岸均有分布，海岸带地貌类型丰富，沉积体系齐全，发育三角洲、沙坝— 湖、沙滩、潮坪、河口湾。丰富的海岸类型、完整的地貌单元为海洋地质教学实习提供了天然的场地，主要教学单元包括以下几个部分。

　　(1)海岸带类型认识。

　　认识胶东半岛、鲁南沿岸沙质海岸、基岩海岸，莱州湾、渤海湾粉沙淤泥质海岸。观察基岩海岸特征，识别海蚀崖、海蚀拱桥、海蚀洞、海蚀平台等海蚀地貌，熟悉基岩海岸的演化过程，绘制海蚀地貌剖面图和素描图。观察沙质海岸横剖面的形态，观察高潮线、水边线的特征，学会识别海岸线的位置，了解不同海滩分类方法。观察粉沙淤泥质海岸的潮滩剖面特征、观察潮滩沉积物的垂直分层现象、观察潮滩上植被与微地貌形态。对比三种常见海岸类型形态特征，了解其特点，熟悉其成因及演化过程，了解不同海岸类型的利用情况。

　　(2)海岸带沉积环境观察。

　　观察沙坝— 湖(荣成天鹅湖、日照万平口)、海滩(乳山银滩、青岛银沙滩)、潮坪(莱州湾)、河口湾(五龙河河口)和三角洲(黄河三角洲)等海岸带地区的沉积环境。本部分以荣成天鹅湖的沙坝— 湖和乳山银滩为例介绍主要实习内容。

　　观察荣成天鹅湖的沙坝— 湖沙坝总体特征，确定沙坝的具体范围;对沙坝进行沿海岸方向、垂直海岸方向的泥沙颗粒取样，分析粒度结构、成熟度及分布，总结沉积物的粒度在物源的变化趋势;在垂直海岸方向上的坝顶和坝体的向陆、向海两侧分别开挖垂直剖面，观察沉积物层理构造以及沉积相，绘制剖面图;观察湖内部的水动力特点以及湖内部水体与海水的交换;观察湖沉积物的沉积特征及构造。

　　识别乳山海滩横剖面，划分后滨、前滨、内滨和滨面;分析海滩横向、纵向和垂向上沉积物粒度变化;观察海滩表面构造和层理构造;观察波浪并根据波浪破碎划分海滩动力分带(破波带、激浪带和冲洗带);观察海滩表层沉积物的矿物组成(横向、纵向);挖海滩剖面(前滨和后滨)，观察冲洗交错层理和后滨层理，分析其形成过程;观察层理粒度变化及垂向、横向、纵向粒度变化;观察高低潮位对层理、重矿物分布的影响(图 1)。

　　(3)海岸带调查基本方法。

　　基于水准仪、全站仪、GNSS RTK 等专业测绘仪器，在青岛仰口海滩开展海岸标志点三维坐标位置确定、高程引测、海滩剖面野外地形测量等。以仰口海滩引测的水准点作为基准点，建立测量基站，利用全站仪或 RTK 等仪器，进行 6 条断面的海滩测量，绘制海滩剖面变化图，熟悉海滩剖面的时空变化规律，分析海滩剖面形态空间变化特征及其控制因素(图 2)。

　　(4)沉积物取样及室内分析。

　　通过表层和短柱状样取样，使学生掌握海洋沉积物取样方法，熟悉粒度分析设备组成和原理，熟悉激光粒度仪和手工筛分法的工作流程和注意事项，掌握粒度数据处理的方法和程序，熟悉中值粒径、分选系数、偏态等粒度参数在海洋沉积环境中的应用(图 3)。

　　2. 海洋地质海上实践教学模块建设

　　依托“天使 1”号和“东方红 2”号海洋综合科学考察实习船，进行海洋地质海上实践教学系统的建设，主要教学单元包括以下 6 个部分。

　　(1)导航定位。

　　使学生掌握 GNSS 差分定位基本原理，能够根据测区作业要求完成测线规划，在实习过程中利用差分 GPS 及导航软件对测量船按照既定测线进行导航(图 4)。

　　(2)验潮。

　　掌握不同潮高基准面的分类，熟悉验潮站或验潮位置的选择原则，了解水尺验潮和验潮仪的组成，熟悉水位计方法与验潮原理，掌握验潮资料处理与应用。

　　(3)测深。熟悉测深仪构成和原理，训练学生设备安装位置的选定和相对坐标系建立的能力，熟悉仪器操作的方法和流程，熟悉声速校正、潮位改正以及姿态校正，掌握水深地形图绘制;通过测线布置、仪器安装和数据处理等方面的训练，使学生掌握单波束水深测量、多波束测深等海洋地形、地貌调查现场作业方法和工作程序，提高海洋地质调查工作能力(图 5)。

　　(4)声呐、浅地层剖面。

　　熟悉仪器构成、原理、仪器操作、资料解释与应用以及质量控制;熟悉物质组成、地形、波的干涉以及拖体位置等因素对声呐和浅剖测量结果的影响;开展典型海底沉积结构类型以及多类型海底底质海域的浅地层剖面及声呐调查，指导学生通过声学探测数据学识别不同底质类型的声学响应(图 6)。

　　(5)海洋地震测量。

　　熟悉海洋地震勘探的基本原理、勘探设备的组成与安装、室内资料的处理等海洋调查内容;通过搜集前人开展的相关海域的地震测量数据，引导学生学习基于地震叠加偏移剖面的构造地质学知识的学习和回顾。

　　(6)海底取样。

　　熟悉不同取样器的使用方法和取样对象，重点掌握柱状样品的取样方法和流程，学会从颜色、成分、结构、构造等方面对样品进行描述，熟悉表层沉积物、柱状样品的拍照、编号以及保存工作(图 7)。

　　3. 胶东—苏北构造带实践教学模块建设

　　(1)高压变质带岩石特征及成因。

　　主要包括荣成大疃迟家店的榴辉岩—石榴石橄榄岩、蛇纹石化橄榄岩，滕家大理岩及片麻岩中高压变质岩组合，日照梭罗树超基性岩体以及千里岩隆起(与海上实践教学相结合)，观察描述岩石结构和矿物组合特征，测量节理裂隙产状，采集岩石标本(图 8)。

　　(2)胶东—苏北构造带演化。

　　通过胶东—苏北构造带的岩矿特征、构造特征、地层特征和地貌特征等方面，系统分析该构造带的演化过程和动力学机制。

　　4. 室内实践教学系统模块建设

　　(1)室内分析测试方法。

　　与“海洋沉积物分析”“地球化学”等相关课程结合，对野外获取的表层及柱状样进行粒度、矿物、微古、地球化学等分析测试。

　　(2)地理信息系统与遥感技术。

　　与“遥感原理与应用”“遥感信息处理与实践”“海洋遥感概论”“地图学与地理信息系统”等教学内容相关相结合，掌握遥感数据的获取、遥感图像预处理和海岸带地物信息提取，分析海岸线变化、反演悬浮泥沙时空变化，使学生了解遥感数据在海洋地质调查工作中的应用，培养利用遥感信息解决海洋地质中的实际问题的基本能力，掌握基于地理信息系统软件平台的海洋地质数据管理、图件绘制和成果展示方法。

　　(3)海洋地球物理资料处理与反演。

　　利用海洋地球物理调查资料，以沉积物密度、磁性、弹性、导热性、导电性、放射性等物理性质差异为依据，研究各种地球物理场的空间分布和变化规律。

　　(4)参与教师科研项目。

　　引导学生参与教师科研项目，通过海洋调查、样品分析、数据处理、资料整理、学术交流等方面，实现科研与人才培养的有机结合。

　　(5)与本科生 SRDP(大学生创新创业训练计划)相结合。

　　通过海洋地质实习与本科 SRDP 相结合的方式，一方面完善实习内容，另一方面为学生 SRDP 项目开展提供支持，强化学生实践能力，培养学生创新能力。

　　三、未来发展方向

　　海洋地质研究成果直接影响海洋资源勘探开发、海洋环境保护、海洋工程建设、海洋权益以及国防等方面。在国家建设海洋强国的背景下，海洋地质实习对于培养学生的海洋地质现象分析能力，训练学生的海洋地质思维，提高学生实践创新意识和实践动手能力等方面均具有重要的意义。

　　海洋地质实习未来的发展主要体现在以下几个方面：

　　(1)融合海洋地质学、海洋地球物理学、海洋测绘与遥感科学的多种调查手段和分析方法;

　　(2)强化海上实习内容，构建海陆一体化、功能化和模块化的海洋地质学实践教学示范基地;

　　(3)实现野外调查、室内实验和数据资料处理等多环节的有机结合;