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傅斯年的开封之行终见效果，经过与河南省政府艰苦的谈判和斡旋，河南省政府与中央研究院签订了《解决安阳殷墟发掘办法》的协议书，其中，第四条明文规定：河大史学及其他与考古有关的各科教授，如愿来彰（安阳）工作，极为欢迎；其史学、国文两系学生愿来练习者，请河南大学校长函送，当妥为训练，代检成绩，以替上课。
寒假过后，尹达在校图书馆看到第二期《安阳发掘报告》上刊载的傅斯年与河南省政府签订的协议。尹达狂喜，去实习，还可以按照实习情况拿学分。机会来了，能参加安阳考古是尹达的梦想，尹达按捺不住内心的激动，于是，他借出了《安阳发掘报告》，从图书馆一溜小跑来到史学系，将石璋如喊出教室，一把将《安阳发掘报告》塞进了石璋如的怀里，气喘吁吁地说：“你快看看。你肺上有毛病，去做田野工作吧，也许对你的健康有好处。”
石璋如一看，兴奋得跳起来说：刘燿，听你的！
石璋如与尹达一拍即合，正为如何报名发愁时，午饭后，忽见餐厅墙上贴出了关于本校学生参加安阳考古的实习生的报名通知，于是二人兴高采烈地去校办公室报了名。
此时，中央研究院安阳发掘团第四次发掘已于 3 月 21日开工。河南大学通过董作宾、郭宝钧的多方奔走，才与中央研究院达成协议，尹达与石璋如可作为河南大学的学生参加“国立中央研究院安阳殷墟发掘团”的第四次发掘。
尹达与石璋如未去安阳殷墟之前，河南省教育厅已派河南博物馆馆长关百益，博物馆工作人员许敬参参加殷墟的发掘。待尹达与石璋如拿到学校的推荐信找到安阳殷墟发掘团办事处报到时，关百益、许敬参已离开了安阳。据说他们离开的原因是安阳风沙太大，戴口罩、风镜也抵挡不住风沙的侵袭。尹达与石璋如到安阳时，已是 4 月中旬。
发掘团办事处暂设洹上村。洹上村是袁世凯的宅邸，俗称袁宅或袁家花园，简称花园。
安阳殷墟第四次发掘由中央研究院史语所考古组主任李济主持。李济一见尹达和石璋如就立规矩：一切出土文物，皆属国家财产，发掘团同人一律不允许购买、收藏古物。要记住，考古不收藏，收藏不考古。这是考古界最神圣的底线，你们必须保证守住这个底线。尹达与石璋如表示，他们保证遵师嘱托，坚决守住底线。
发掘团有个规矩，凡新人来发掘团，一律设宴招待。尹达和石璋如来，晚宴比平时多了几个菜，当时在发掘团工作的有李济、董作宾、梁思永、郭宝钧、王湘、吴金鼎等人。大家围在一张桌子上，谈笑风生，边吃边聊，算是为尹达、石璋如接风洗尘。
因刚出校门，未见过世面，尹达与石璋如有些腼腆和拘谨，不敢吃也不敢讲话。吴金鼎有意让两位年轻人放松下来，便打破僵局，为他俩介绍发掘团的情况，吴金鼎先自我介绍说，他是山东人，清华大学研究所毕业，是李济先生的学生。随即又幽默地说，他吴金鼎的名字有个“金”字，应该研究铜器，不过他实际上是研究石器的。又介绍董作宾说，董作宾的“宾”在甲骨文中的写法是个人形，所以研究甲骨文。郭宝钧的名字有“金”字旁，应该研究铜器。吴金鼎朝尹达嘿嘿一笑说，你嘛，刘燿的刘（刘）字有“卯金刀”，该研究铜器、金文。又朝石璋如笑了笑说，你姓石，研究石器算了。接着，又歪着脖子对梁思永说，你是学人类学的，这“永”字嘛，是永久的意思，越久越好，你应该研究旧石器时代。轮到介绍李济的时候，吴金鼎停顿一下，幽默地说，老师的“济”，是调剂的意思，哪个部门缺人，老师就去调剂沟通呗。于是，大家便哈哈大笑起来。笑声稍过，吴金鼎示意尹达和石璋如说，吃吃，快吃啊。尹达与石璋如这才拿起筷子将菜肴夹在自己的碟子里，细嚼慢咽起来。
洹河北岸洹上村袁家花园，养寿堂大门
该介绍王湘时，吴金鼎却停顿下来，王湘等不及便自报家门，说他不劳吴先生费神了，自我介绍一下，王湘就将自己的情况讲了一遍。
接着，李济谈了吴金鼎在 1930年秋于山东历城龙山镇发掘城子崖的情况。说这次发掘，因发掘出土了黑陶文化，故命名为“龙山文化”遗址。
李济又向尹达和石璋如介绍董作宾，说董作宾好研究文字，你俩若喜欢篆刻，就多请示董先生。
尹达和石璋如异口同声地说，我们早认识董先生，听过董先生的演讲。
董作宾谦和地点了点头，笑了笑，用暖暖的眼神看了他俩一会儿，便给他俩提要求，说，初来乍到，不要单独行动。安阳局势险恶，有驻军、土匪、地方武装、杂牌军，这一带经常闹匪患，切不可大意。学业方面不懂就问，熟能生巧，要有不耻下问的精神。
席间，李济给他俩分配工作，尹达跟梁思永，石璋如跟董作宾。
第二天早饭后，尹达与石璋如就随发掘团的人去发掘地。临出门，被李济喊住：唉，你俩等等。他关心地问：你们没发口罩和眼镜？尹达与石璋如面面相觑，说：没有啊！李济让郭宝钧帮他俩领了口罩和眼镜，二人欢天喜地地去了田野。
安阳的春季，天寒地冻，风沙很大，在田野里工作必须戴口罩和眼镜。否则，风一刮，睁不开眼，满嘴都是沙子。因驻地与考古遗址距离较近，所以大家步行几分钟就到。
梁思永在后冈的发掘已于 4 月 16日动工，尹达到后冈时，挖出的黄土已堆积成了小山。
梁思永从美国哈佛大学考古人类学系毕业后，来到安阳参加考古发掘。李济先生给梁思永分配任务时说，从 1929年发掘小屯，天天路过后冈，看它隆起又高于四周的地形，周边遍布的绳纹陶片，那时就有想动它的冲动了，这个任务交给你来做吧，看看下面都是啥。
安阳高楼庄后冈古遗址坐落在洹河南岸的一处高冈上，冈呈不规则的椭圆形，南北长约 400米，东西宽约 25米。冈因在高楼庄后边，所以称此冈为后冈。
梁思永采用的是“地层学”的方法对遗址进行“卷地毯”式的全面发掘。在 1931年以前，不管是外籍专家，还是考古组人员，发掘遗址都采用的是按照深度来划分地层的方法，梁思永认为这样很不科学。梁思永提出了按土质土色及包含物的不同来划分文化层的方法。吴金鼎与梁思永一组，很认同梁思永的主张。
梁思永的言传身教，使尹达进步很快。梁思永大尹达两岁，他教尹达如何拿铲子，如何起土，如何剥离器物上的泥块及附着物，边挖边做示范，很有耐心。
梁思永告诉尹达，前三次发掘的目标是寻找甲骨文和其他遗物，几乎与民间所说的挖宝没啥两样。而真正的考古学，打开地层后，关注的不仅仅是文物，还应是发现和研究古代社会的方方面面。在前些年的考古发掘中，大家都不是考古专业，都是在实践中摸索，是在尝试和错误中汲取经验和教训中探索考古之路，没有科学可言。所以，以后的发掘中，你要记录好地层的厚度、颜色、结构，器物的形状、位置、数量，以及与周边文物、地层的关系，全方位地去观察和研究，不要轻易下结论。
梁思永的这番话，使尹达茅塞顿开。可以说，梁思永开启了尹达从地层文化考古研究到对历史研究的浓厚兴趣。大概名师出高徒就是这个道理吧。
梁思永发掘一段后，对李济提出了整顿和改进发掘方法的意见和建议。李济积极采纳了梁思永的建议和发掘方法。梁思永先拟定各种技术表格，再组织室内整理。梁思永将画表格的任务交给尹达，并教会他绘图的方法和技巧。发掘过程中，尹达会对土层的厚度、颜色、结构，精心测量，一一填进表格里，再对土层结构、器物的形状画图。画好后，梁思永都要亲自核对、审阅，发现问题就在上面标注：不妥之处也。
尹达的进步很快，两周已能独立辨析遗迹，绘制图片，对器物进行分类，并一一作记录、标示。特别是出土的陶片，尹达一一标上序号。尹达善于思考和联想，总会提一些很有前瞻性的问题。梁思永对尹达非常满意，或许是有意培养尹达，他还为尹达开出了必读的书目，为他拟订了学习计划，希望尹达能尽快地掌握考古发掘的技能。
后冈的发掘中，出现了三个不同的土层。最上边的一层是浅灰色的土层，出土的陶器颜色大多为灰黑色，也有少量的白陶和釉片，器形以鬲为主，还发掘出冶炼铜器的坩埚，有些像古代武士戴的头盔，吴金鼎将其命名为“将军盔”。骨器有箭镞、单孔刀。
中层发掘出浅绿色土层，发现了大量与城子崖遗址出土的陶器纹饰、器形完全相同的磨光黑陶。
下层为灰褐色，与仰韶文化土层非常相似。
三种叠压的土层，给梁思永以审慎的思考。他带着尹达和吴金鼎去观察地形。后冈北临洹河，位于小河湾南岸的一处高地上，西北面是傍河矗立的十几米高的黄土壁，东北是一片河流冲击的沙滩，东、南两面地势平坦。他观察到，后冈遗址的分布好像都是向东北方向移动，他判断这大概是与洹水的冲击有关。因为洹水冲击形成了一处三角形的沙洲，并呈东北走向。或许是洹水退让后人类开始居住，依次渐进形成了三种文化的堆积。
这一奇特的现象，引起了梁思永高度的警觉，他凭借独特的学术眼光、科学的思维方式意识到，既然彩陶文化代表的是安特生发现的仰韶文化，那么黑陶文化是否代表着山东城子崖的龙山文化？如果是这样，则意味着龙山文化不仅仅局限于城子崖一处，或许范围更加广阔，它可能代表着一种普遍的文化。梁思永极富眼光的洞见，无疑找到了解开中国史前文化之谜的一把金钥匙。梁思永大胆推测，第一次是彩陶文化时期的人们在东南角留下一个小土堆，第二次是黑陶文化时期的人们在小土堆的东北方向定居，并形成一个较大的村落。这个村落废弃之后，第三次白陶文化时期的人们在黑陶的废墟上继续堆积，最后形成了现在的后冈。可见白陶文化与黑陶文化之间有着明显的继承关系。黑陶文化与彩陶文化之间也曾发生过密切关系。于是，梁思永大胆推测彩陶文化为仰韶时期的文化，黑陶文化是龙山时期的文化，白陶文化是殷商时期的文化。
太神奇了！于是，梁思永、吴金鼎、尹达都陶醉在新发现的兴奋之中，他们站在田野里，意气风发，任由飒飒的春风吹拂，明媚的阳光照耀。梁思永一手拤腰，一手指着他的自行车，催尹达说，快！骑上我的自行车喊他们来。
他们指的是李济、董作宾等在小屯挖掘的人。小屯离后冈有一段路程，约四五里地。由于激动，尹达像运动场上赛车的健儿般飞奔而去。不大会儿，李济、董作宾、石璋如等一行人气喘吁吁地跑了过来。发掘团每每有重大发现，大家都会过来一看究竟。
梁思永指着土坑里的文化层语气坚定地说：你们看，最上层属于殷商时期的文化层，中间明显属于龙山文化时期的文化层，下层就是仰韶文化时期的文化层。
大家仔细观察了一阵，拿出各个文化层出土的陶片进行比对，都觉得梁思永的推测很有道理，这是个重大发现。顿时，大家的情绪一下子高涨起来，纷纷围着这个遗址发表自己的看法。
发掘收工后，发掘团为这个发现专门设宴庆祝。席间，梁思永侃侃而谈，他明确指出“三叠层”的时代顺序，后冈遗址下蕴藏了中原地区两种新石器时代文化，还指出后冈的新石器时代晚期文化与商代文化有承袭关系。梁思永的阐述开启了考古层位学的大门。
针对新发现大家各抒己见，畅所欲言，都认为梁思永的推想符合逻辑。那么，如此叠压的土层是怎样形成的呢？他们不得不开动大脑，展开想象的翅膀，发表自己的猜想。大家都是隙穴之窥的谔谔之士，个个引经据典，旁征博引，于是，便有了后冈文化层的大水说、洪水说等。
接着，又一个好消息爆出，他们在遗址附近挖出了三块甲骨，一块牛骨头，两块鹿头骨。鹿头骨上面刻有文字“王伐东夷”。
又是一个欢庆的晚宴，大家喜欢在饭桌上讨论问题。董作宾研究甲骨文，拿着那块甲骨仔细辨认，认为这是纣王攻打东夷的甲骨。他分析，纣王伐东夷时，发现了一只梅花鹿便射杀了它，并在它头骨上刻字记录。后来又来了一只梅花鹿，纣王又射杀了它，也在它头骨上刻字记录。是一对，一公一母。
大家觉得董作宾的说法不无道理，于是，有人提议应举杯欢庆：为发掘甲骨干杯！为甲骨上有文字记载干杯！为董作宾的猜想干杯！干杯干杯……不大会儿，个个喝得东倒西歪。
风雨天，不去田野，尹达与大家一起在办事处整理器物，装箱并作登记。有时，晚饭后也要整理器物，这要根据当天出土文物的多少而定。
发掘团住在袁家花园的养寿堂，里边环境很美也清静，尹达闲暇读了梁思永的论文《山西西阴村史前遗址新石器时代的陶器》（论文写于1928年 8 月），论文使用了类型学的研究方法，使尹达大开眼界。
发掘正有序进行时，驻扎在袁家花园附近的石友三部找上门来，有意寻衅滋事。石友三是个反复无常的将军，刚投靠蒋介石就想反叛。他疑心很重，认为发掘团是中央派来的奸细，于是，李济立即做出停工的决定。怕出意外，李济、董作宾赶紧坐车离开此地。
尹达与石璋如撤离时，才发现来安阳时太匆忙，身上没带回程的钱，这可难坏了两个实习生。怎么办呢？石璋如忽然想起一个人来，史学系学生会会长刘国藩是安阳人，他们来安阳时刘国藩有交代，若遇困难可以找他哥哥帮忙。尹达、石璋如赶紧找到刘国藩的哥哥，借了些钱，才辗转回到了开封，脱离了险境。
第四次安阳考古一共发掘了五十多天。尹达与石璋如共参加安阳殷墟发掘二十多天。第四次发掘收获很大，共发掘甲骨文 782片，另有青铜器、玉石器、骨蚌器等文物。尹达见证了考古工作第一次将目光从小屯投向后冈。在后冈，考古人不仅出土了石器、陶器，还发现了甲骨文。当然，后冈发掘的最大成果，应是发现了小屯、龙山、仰韶三种文化遗存堆积的三叠层关系。
当时，河南大学参与安阳考古发掘与研究，对学校的教学工作起到了很好的推动作用，不断开设新课程，分选修课和必修课。史学系开设了甲骨学与中州文化史课程，朱芳圃教授曾是王国维大师的入室弟子，由他讲授甲骨学。尹达立即选修了朱芳圃教授的课，并将讲义借来抄了一遍，从文字、例类到商史、器物、绘编等，细细消化。尹达还选修了张森祯（又名张邃青）的中州文化史课。张森祯出身书香门第，曾任河南省通志局协修，熟悉地方史志。他非常关注安阳殷墟的发掘情况，在授课时，常把河南的历史和风俗作为讲课的例证。如安阳考古发掘，张森祯见解独到，他能将历史的辉煌和有着神秘色彩的“地府”故事，诠释得出神入化，引人入胜，这些给尹达留下了深刻的印象。
学校有规定，如果参加田野考古实习，他们的选学课程可以不参加考试，田野实习可以代替学分，也就等于是考满分了。
此时，尹达还接触到了唯物史观，便尝试着用马克思主义的唯物史观研究中国历史，他撰写出了题目为《关于社会分期问题》的论文，对中国古代社会的分期进行了初步的探讨和研究。在学术上，他积极支持郭沫若先生对中国古代社会分期的观点，同时也提出了自己的思考和主张。该论文于 1931年 6 月发表在开封双周刊《飞跃》杂志上，署名水牛。