海洋资源与环境专业周口店地质实践教学探索

兰晓东　魏玉帅　姜正龙　刘豪

摘  要：在传统周口店地质实习的基础上，结合海洋资源与环境专业培养目标，强化海洋地学特色。通过实习内容重构，突出海洋知识传授、海陆地质特征对比和地质思维培养三部分内容，强化学生野外地质实践技能，培养学生大海洋地质观。在实践教学中，充分发挥教师的引导作用，以海洋地学为中心，注重实习与专业课程的交叉，鼓励学生思考与质疑，强化实习的分层次培养。探索传统地学野外实践的海洋地学特色，对我校海洋资源与环境专业教学体系建设和海洋创新人才培养具有重要意义。

关键词：海洋资源与环境;周口店;野外实践教学;教学探索

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）10-0082-04

Abstract： Based on the traditional geological field practice in the Zhoukoudian area， the characteristics of marine geosciences are strengthened with the training objectives of marine resources and environment major. Three parts of field practice content are highlighted， which are teaching of marine geoscience knowledge， comparison of marine and terrestrial geological characteristics， and cultivation of geological thinking. Meanwhile， students' field geological practice skills are strengthened， and students' marine geological outlook is cultivated. During the field practice teaching， teachers should give full play to their guiding role. Focused on marine geosciences， the teachers should pay attention to the intersection of field practice and professional courses， encourage students to think and query， and strengthen the hierarchical training of field practice. It is of great significance to explore the marine geoscience characteristics of traditional field practice in our university， which benefit for the teaching system construction of marine resources and environment major and the cultivation of marine innovative talents.

Keywords： marine resources and environment; Zhoukoudian area; field teaching; teaching investigates

周口店地區是房山世界地质公园的核心部分，从沉积地层到岩石矿产，从构造变形到内外力地质作用，地质现象十分丰富。自1954年以来，周口店一直作为我校各专业地质实习的理想场所[1]，走出数位院士及地质栋梁，被誉为培养地学类人才的摇篮。随着实践教学基地及教学路线的完善，地质教学方法及手段也越趋成熟，形成了“问题引领、夯实三练、国际视野、地学摇篮”的地质实践教育理念[2-3]。然而，周口店地质教学体系定位于基础地质，针对海洋专业没有特别的教学实习内容。海洋资源与环境专业是2018年我校在海洋科学基础上新增的专业，旨在培养具备海洋地质资源系统知识和技能，具有较强的科学素养、敬业精神和比较广泛的适应能力，能够在科研、教学、产业和管理部门特别是在与海洋地质资源密切相关领域胜任工作的高级专门人才。海洋学院自2004年建院以来，大二暑期实践教学均在周口店地区开展。如何既依托学校传统地学优势又能突出海洋地学特色，是学院带队教师一直都在教学思考与实践探索的问题。在近些年带队实践教学经验总结的基础上，笔者试图在现有几近成熟的地质教学实习体系上，针对海洋资源与环境专业的培养，提出新的教学改革方案，有利于强化海洋专业实习特色及海洋地学人才的培养。

一、实习内容的重构

在大学第一、二学年主要完成公共基础课、专业基础课和专业基础技能训练，在第三、四学年完成专业课学习和专业技能训练。参加周口店实习的均为大二学生，在此之前已经经历过北戴河海洋认知实习，同时也具备了一定的基础地质与海洋地质知识，但仍缺乏野外地质情况的综合解释。周口店教师带队实习路线共有十一条：三条地层观察路线（太平山南坡、八角寨-拴马桩、黄院东山梁;五条构造路线（太平山北坡、164背斜、金子沟、牛口峪水库、车场）;两条房山岩体与变质岩路线（羊屎沟、官地房山岩体）和一条第四纪路线（周口河-龙骨山）。除了完成基础地质实习内容外，每条地质教学路线还要结合本专业培养目标及海洋地学特色，进一步梳理和深化实习内容，突出海洋专业知识传授和实践技能培养。

（一）地质故事-地质思维的训练

北戴河认知实习让学生们初步认识了海洋及各种地质现象，周口店实习则是培养学生的地质思维，巩固并强化学生的地质技能。在观察实习中不局限于海洋地质，而是着眼于海洋与陆地的整个地质环境，学会运用地质思维去观察、分析和解释地质现象与地质作用。

首先，设计好描述地质现象的“套路”，利用专业术语有框架有顺序地描述地质现象。周口店每条实习路线都是经过精挑细选，各个观察点的地质现象丰富且典型。岩性要从名称、颜色、结构、构造和矿物成分几方面来开展描述，断层要从名称、位置、走向与延伸规模、断面产状、两盘地层及产状和伴随构造等方面来开展描述，褶皱一般从名称、位置、走向及延伸规模、两翼地层产状及转折端形态、轴面及枢纽产状和次生构造等方面来开展描述。有了“套路”，学生可以有的放矢地描述各类地质现象。

其次，在“套路描述”的基础上，设计锻炼学生“将今论古”的地质思维，结合课堂专业知识深层地认识地质现象的形成环境。在八角寨铁岭组顶部发育的一系列叠层石，有缓波状、丘状、包卷状和分枝状等形态，结合现今不同水体深度的藻席类型和分布[4-6]，其形态表征海水动力逐渐增强，代表了从潮上到潮下海水深度逐渐加深的潮坪环境。

最后，强调现今观察到的地质现象只是漫长地质作用中的一个短暂片段，而在过去的地质记录中却往往保留了地质作用的全部过程。在某些实习观察点，设计一些采用“以古论今论未来”的思维去推断现今地质现象发生的条件、过程和特点的实习内容。周口店地区构造现象十分丰富，在地质描述的基础上，结合海底及盆地构造分析课程知识来解释现今构造的形成机理。在八角寨铁岭组上部地层中发育大小不一的鞘褶皱，在垂直运动方向上呈现同心圆状或眼球状截面，在平行运动方向上发育拉伸线理，呈现不对称的紧闭倒转或等斜褶皱;这种“A”型褶皱往往由岩层顺层剪切作用形成，随着构造变形的加剧，鞘褶皱会由舌状变为剑鞘，且剑鞘越来越长。这些设立的实习内容，培养了学生面对地质现象讲地质故事的能力，如描述地质现象、解释其成因机理和预测未来状态，同时能够锻炼学生的地质思维，帮助学生从本质上认识地质体和地质现象，培养学生大海洋地质观[7]。

（二）沧海桑田-威尔逊旋回的理解

周口店地区经历了多期及多体制的复杂构造演化过程，与大尺度的岩石圈深层次的活动密切相关。在三条沉积地层路线教学内容中，通过地层岩性与沉积环境的对应关系，分析沉积地层的垂向序列和沉积演化，从宏观上理解威尔逊旋回导致的海陆变迁。在八角寨路线中，从蓟县系以碳酸盐岩建造为主的潟湖-潮坪沉积，经历芹峪运动后，青白口系从碎屑岩到碳酸盐岩和钙质泥岩互层的滨浅海沉积;经历蓟县运动后，在黄院东山梁路线中，寒武-奥陶系以碳酸盐岩为主的潟湖-潮坪沉积;加里东运动之后，石炭-二叠系从滨浅海碎屑沉积过渡到陆相河湖相沉积。区域地质演化可以总结为中新元古代持续伸展并接受巨量裂谷沉积，古生代随着华北克拉通周缘造山作用，区域沉积逐渐由海相转为陆相环境，整个地质演化过程与古亚洲洋的向南俯冲和关闭息息相关[8-9]，接近一个完整的威尔逊旋回，即古亚洲洋开闭的整个过程。通过总结区域海陆变迁沉积演化特征，引导学生复习并加深海洋地质学威尔逊旋回知识，加深对古亚洲洋从萌芽阶段（大陆裂谷）到消亡阶段（大陆相碰造山）过程的认识，培养地质演化的时空观。

（三）海陆对比-陆地与海洋地质特征的区别

自然沉积环境可以划分为陆相、海相及海陆过渡相，海相就是在海洋环境中形成的一系列沉积。在黄院东山梁与太平山南坡剖面的实习内容中，我们通过突出海相与陆相沉积地层的对比，来强化学生辨认不同岩相地层的能力。周口店海相沉积地层发育在中新元古界及下古生界，岩性主要以化学沉积的碳酸盐岩为主;太平山南坡石炭系山西组之上逐渐过渡到陆相碎屑岩地层，岩性主要以岩屑砂岩、板岩为主。在实习内容中设立海相碎屑岩与陆相碎屑岩差异，帮助学生比较海相长龙山组砂岩与陆相山西组砂岩的差异。前者成分较单一，结构较简单，以分选好的石英砂岩为主;而后者为陆相河湖相沉积，岩屑含量高，成分复杂，结构差异大，既有分选好的石英砂岩，又有分选差的长石砂岩或岩屑砂岩。沉积环境决定了沉积岩的特征，海相与陆相沉积地层的岩性对比有助于学生分析并掌握区域地质环境演化。

房山岩体岩性及相关构造变形是周口店实习的重要实践内容，在实习内容中注重岩体与基性岩浆岩的对比学习。房山岩体为侵入岩体，主要由石英二长闪长岩和三种不同结构的花岗闪长岩单元组成[10]，整体为中酸性火成岩。实习内容除了完成房山岩体的岩性组合特征及相互接触关系、原生构造及与围岩接触关系外，还要强调中酸性与基性火山岩的对比，在此基础上让学生加深对洋壳与陆壳物质组成的认识，洋壳的物质组成只有硅镁层，而陆壳的物质组成为上部硅铝层，下部硅镁层。海洋中的火山活动主要是基性玄武岩，而房山岩体的岩浆显然来自陆壳上部物质的熔融。

二、实习过程中教师的引领

周口店地质实习分为典型路线教学、基础课程讲解、半独立和独立实践及综合性填图四个主要环节。在典型路线教学中，应该充分发挥教师的引导作用，以海洋地学为中心，注重实习与专业课程的交叉，鼓励学生思考与质疑，强化实习的分层次培养。

（一）引导实习与专业课程的交叉

周口店实习是集沉积地层、构造变形、第四纪和火成岩等地质内容为一体的综合性地质实践，涉及本专业大二课程，包括矿物与岩石、结晶学与矿物学、海底及盆地构造分析、沉积岩与沉积相和海洋地質学。在实习过程中要强调与相关课程的联系，引导学生知识的回忆与思考;同时实习可为大三海洋地质资源、海洋油气地质学和地史与古生物等专业课的学习奠定基础，提高学生对课程知识的兴趣。

1. 周口店地区地层发育较为齐全，所在京西坳陷的部分地区可见油苗及固体沥青[11]，具备一定的生储盖石油地质条件，因此可以结合路线及地质现象引导介绍海洋油气地质课程知识。蓟县系洪水庄组发育黑色板岩，有机质含量较高，区域上可以作为生油生气母质，即烃源岩;青白口系下马岭组中部的暗绿色板岩中夹灰黑色、暗色炭质板岩，同样也可以作为烃源岩;中奥陶统马家沟组顶部溶洞及裂缝发育，石炭系本溪组粉砂岩、太原组砂岩、山西组及杨家屯组砂砾岩均可以作为油气存储空间储层;而区域发育的致密岩性均可以作为油气封盖层，例如铁岭组白云岩、景儿峪组大理岩、府君山组豹皮灰岩、黄院组泥质条带灰岩等。不同岩性地层的纵向叠加形成了多套油气生储盖组合，这些实习内容为海洋油气地质学的教学提供了良好的野外实践平台。

2. 中元古界至下古生界石炭统为海相沉积地层，可以认识海洋沉积和判断海洋沉积环境。雾迷山组普遍发育水平薄层和缓波状藻纹层，应属一套潮坪沉积;铁岭组底部白云岩中发育大型鱼骨状交错层理，局部见内碎屑，结合楔状交错层理可以判断海水运动方向为近北东向，代表一种潮间或潮下高能蒸发性环境;海相地层包含众多的海洋沉积和海洋环境信息，结合野外地质现象复习沉积岩与沉积相关课程知识。

3. 周口店地区蕴藏着丰富的矿产资源，很大一部分与海洋地质资源关系密切。下马岭组海相沉积的砂质板岩中含有大量的红柱石晶体，可以作为高级耐火材料;长龙山组砂岩是一套成熟度较高的滨浅海相碎屑岩沉积，可以还原为中新元古代的滨海砂矿;景儿峪组粉色、白色等多种颜色大理石材是古海洋沉积的碳酸盐岩经变质作用形成;寒武系府君山组与冶里组、奥陶系马家沟组地层中的纯净碳酸盐岩，可以作为烧制石灰的原料。马家沟组白云岩的发育主要代表一种蒸发式沉积环境，可以启发引导学生思考是否在区域地层顶部沉积膏盐岩、岩盐、钾盐等蒸发矿产。在地层观察路线中注重引导地层岩石与海洋地质资源的联系，增强学生的大海洋地质资源观。

（二）鼓励学生思考和质疑

地质科学是总结出来，虽然不像数学那样精确，但是有着独特的思维方式，从现象到描述到分析形成机理，再通过求证来判断或验证其合理性。在实习过程中鼓励学生思考并提出问题，或由教师来引导提出问题，结合区域地质进行深度探讨。周口河两岸虽已被植被和人为改造，但仍可见比较明显的三级河流阶地，一级阶地为周口店镇，二级阶地为白色堆砌石头护栏，三级阶地为实习站平地，在地质描述的基础上，判断周口河河流阶地属于基座式类型，然后引导学生思考河流阶地形成的内因与外因，讨论河流阶地与海平面升降的关系，同时与北戴河实习中的大石河河流阶地和海边海蚀阶地做出联系与对比。这样，教师以发散思维引导学生进行地质思考，深度培养学生的地质思维。

周口店地区地质研究有着百年多历史，取得了很多标志性成果和成熟的认识，然而还存在一些争议性且需要进一步研究的问题。八角寨路线中洪水庄组岩性以灰黑色含锰质板岩为主，沉积环境尚存在争议，有陆架边缘的潮坪相、潟湖相[12]，也有深海陆隆滞留缺氧-硫化水体沉积等[13]。同时中新元古界大规模分布的白云岩成因、雾迷山组与洪水庄组沉积转换机制、区域发育的拆离断层及固流褶皱机理、房山岩体的侵位机制等，这些地质问题都需要进一步深入探讨。实践教学不同于室内教学，更注重路线中引导学生独立观察、测量和思考，从以教为主逐渐过渡到以学生自我探究为主，更多地体现“授之以鱼不如授之以渔”的教学方法。在实习中适时地将问题抛出，触发学生质疑与思考，发挥主观能动性在野外寻找相关地质证据来进行探索或验证其合理性，避免填鸭式的教育。

（三）激发专业兴趣与分层次培养

周口店地质实践教学的目标是培养学生实际地质工作的能力，包括地质现象的观察、描述和分析能力，动手实践能力和团队协作能力等。以野外实习为契机，以地质现象及地质问题为导向，更多地引导学生进行地质思考，只有脑子转起来才能带动野外实习的积极性。同时结合海洋资源与环境专业特点，在实习教学活动中更多地引导与专业课程相结合，让学生知晓专业课程并不是脱离实际枯燥无味的，“书到用时方恨少”，能够督促学生复习学过的专业知识，鼓励每天教学实习后的自我加码，激发专业学习的兴趣。周口店地质实习让学生知道野外地质工作的内容，在实习培养目标下，针对学生的不同特点和要求，鼓励并引导学生针对野外地质现象及地质问题提出科学问题，结合海洋地学特色开展大学生创新项目，进一步提高专业水平及创新能力。

三、结束语

海洋资源与环境专业的野外实践教学是培养海洋类人才的重要环节，而实习基地的选择与建设是难点，如何在已有的具有传统地学优势的周口店实习中凸显海洋地学特色，成为解决问题的关键所在。通过周口店野外实习内容的重构及实习过程教师的引领，探索出适合本专业实践教学的可行之路，希望对高校海洋类专业的野外教学实践培育创新人才提供借鉴和参考。

参考文献：

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基金项目：中央高校基本科研业务费优秀教师基金项目“北京周口店地区洪水庄组物源与古海洋生产力分析”（35832019010）;中国地质大学（北京）2020年度本科教育质量提升计划建设项目“海洋工程专业人才培养体系探索”（JGZD202010）

作者简介：兰晓东（1984-），男，汉族，山东乳山人，博士，副教授，研究方向为海洋资源、海洋油气地质。