地球化學類課程實踐教學研究范文

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【摘要】地學應用型人才的培養已成為當今時展的必然要求，實踐能力是地學人才必備的素質之一。本文以地球化學課程作為切入點，針對課程教學中出現的問題進行了該課程理論與實踐一體化教學改革的探索，收到了良好的教學效果。

【關鍵詞】地球化學;課程教學;實踐教學

一、引言

培養創新型地質人才是推動地學迅猛發展的需要。當代的科學技術有四個基本特征:一是學科技術知識呈爆炸性增長;二是科技成果的產業化周期不斷縮短;三是科學理論超前發展;四是科技全球化加快［1］。地學科技也具有以上四個方面的基本特征，要用地學科技創新解決資源及環境因素對經濟發展的制約，必須從培養應用型地學人才入手，而應用型人才的輸出離不開實踐能力的培養。筆者統計了2015年國內主要地學院校地學專業本科生畢業去向(表1)，從表1中可以看出，2015年各大學就業率都在90%以上，其中畢業生深造比率從20%～90%不等。不難看出，除了北京大學這類高校以繼續深造為主外，其他如成都理工大學、長安大學以及防災科技學院這樣的普通院校，學生還是以直接就業為主。而就用人單位而言，其最為注重畢業學生的內在素養為專業知識、技術水平、實踐能力、自主學習能力及創新精神，外在條件是所學專業、學歷、畢業院校。目前，國內高校培養的地學專業學生在內在素養方面較為欠缺，最為欠缺的是實踐能力，而實踐能力的增強反過來也會加強專業知識的理解，兩者互相增長，融為一體。眾所周知，目前我國可采資源量下降，大宗礦產依賴進口程度逐漸加大，礦產資源缺乏已成為我國經濟發展的“瓶頸”。與此同時，經濟社會發展與生態建設和環境保護的矛盾日益突出。在這種就業形勢下，更加凸顯地學理論和實踐一體化的重要性。本文以地球化學類課程作為切入點，闡述這一問題。

二、地球化學類課程現狀

(一)課內實踐內容缺乏。地球化學類課程以往以理論課程為主，實習較少，即使實習課也主要采用課堂討論和報告形式，涉及動手能力、綜合性、創新性實踐能力培養的實踐內容嚴重缺乏。以中國地質大學(北京)為例，64學時的地球化學課程設計了14學時的實習課［2］，且實習形式皆是以課堂討論為主。防災科技學院地球化學課程最初也是以理論講授為主，課內實踐內容一片空白。縱觀國內地球化學類教材，雖有放射性同位素年代學的介紹，但對地球科學最流行的鋯石U－Pb年代學這些實踐性很強的知識鮮有介紹，而且通常限于實驗儀器及測試方法更是無從涉及。因此，這類改革鮮有探索實踐，進而導致人才培養與社會需求脫節。

(二)實習實驗教材缺乏。近年來，國務院相關文件反復強調并號召要增強國民的實踐能力。反觀地球化學類教材，國內有由曹添、於崇文、張本仁等編寫的中國工業出版社出版的《地球化學》，韓吟文和馬振東編寫地面向21世紀課程教材《地球化學》，陳道公、支霞臣、楊海濤編著的“十一五”國家重點圖書中國科學技術大學出版社出版的《地球化學》。而相應的實習實驗教材嚴重缺乏，從側面反映了對地學人才實踐能力培養不夠重視還只是停留在紙上談兵的階段，重視程度低。

(三)理論知識、課內實習和實踐性課題缺乏緊密聯系。顧明遠［3］指出應該抓住改革人才培養模式這一核心環節，改變單純灌輸式的教育方法。實踐能力的培養無法靠灌輸式的教育方式來獲得。在大學四年，一般在三年級上學期基本已將專業理論課程講授完成，但開始畢業論文(畢業設計)卻要到四年級上學期期末。理論知識學習和最終需要實踐能力很強的畢業論文之間隔了將近一年多。這個時間差內，如果沒有實踐性科研課題作引導，實踐能力沒有得到提升，那么很可能理論知識記憶也將所剩無幾。在與不少學生的溝通交流以及畢業論文指導工作過程中，學生們普遍反映了這個問題，即使在前期課程中成績不錯的學生也存在此問題。所以在理論知識地講授過程中，應及時利用課內實習夯實理論基礎，提高實踐能力;在高年級課程結束之后，也要將其和教師的科研課題、校外科研院所的科研課題、大學生創新計劃課題等結合起來，在學生進行畢業論文之前全方位多學科地提升實踐能力，同時強化理解理論知識，培養地學專業思維。

三、理論與實踐一體化教學改革的實施

(一)增加課內實習內容。學校地球化學類課程最初只有理論講授，經過幾年的教學改革和教學經驗總結，目前48學時的地球化學課程已設置了課內討論(2學時)、上機操作(6學時)和上機考試(2學時)共10學時的實習內容。其中，課內討論(2學時)內容為“自然界中元素豐度的特征”，采取課下分小組查閱資料、繪制圖表、分析數據并完成實習報告，課上小組匯報、討論的方式，因為此部分為課程初學，主要以提高學生興趣為主、提高實踐能力為輔，題目設置寬泛，學生們可選自然界自己感興趣的任何物質的元素豐度特征，通過實習逐步提高查閱專業文獻、批判性分析數據和圖表、撰寫報告以及科學表達的能力。上機操作(6學時)在學校地震速報實驗室完成，全部內容上機操作，實習內容分別為“微量元素蛛網圖的繪制(2學時)”、“稀土元素配分型式圖的繪制(2學時)”、“放射性同位素等時線圖的繪制(2學時)”。而上機考試則從以上實習內容中隨機抽取。以上上機內容和地學新時代行業需求密切掛鉤，緊密聯系實際，專門為在鞏固理論知識基礎上提升實踐能力所設計，是充分在課內實現理論與實踐一體化的實施路徑。無論高校學府還是科研院所亦或是企事業單位，目前都亟需實踐能力較強的應用型人才。早先畢業的學生反映到生產單位或者研究生導師那里，連一張使用數據完成的圖件都繪制不出來，理論知識無法應用到實踐中來。所以在地球化學類課程增加實習內容是十分必要的，也是學生們的強烈呼聲。

(二)系列實習教材的編寫。鑒于在地球化學類課程內增加實習內容的必要性，那么地球化學類課程的實習教材的編寫也尤為重要。2012年，根據實習實踐的經驗，學校教師開始編寫《地球化學實習指導書》初稿。經過兩輪課程教學檢驗后，2014年他們修訂了該指導書，并作為校內教材供學生們實習使用。兩輪的教學實踐之后，經過和學生們溝通交流，結合學校防震減災的特色，考慮到目前地學行業和教育發展的趨勢，2016年他們申請了電子工業出版社關于實習指導書的項目立項，獲得批準，將于2018年正式出版《地球化學實習指導書》。實習指導書中著重介紹培養實踐能力的綜合性、設計性實習內容，充分應對目前學生們理論知識考核出色而實際應用一片空白的境況。比如書中設計的“主量元素和哈克圖解的繪制”、“微量元素蛛網圖的繪制”、“放射性同位素等時線圖的繪制”等實習內容需要親自動手在計算機上完成，實用性強，無論是可研報告還是生產報告都無疑會用到。這樣的實習內容，同學們自己完成一幅圖件，既夯實了理論基礎，也大大提升了個人成就感，進而也會對地球科學興趣大增。此外，針對防災減災行業特色，又設計了“FD—3017RaA操作與實踐”、“氡地球化學數據的處理”、“汞地球化學數據的處理”、“測汞儀工作曲線的繪制及汞量的測定”等實習內容，利于學生們的知識拓展以及行業就業。

(三)增加實踐能力在課程考核方式中的權重。課程考核兼有考查學生知識掌握程度和檢驗教師教學效果的作用［4］。我國現有的課程成績評定仍以期末考試為主，而期末考試多采取紙質試卷的形式，其考試成績占課程成績的50%～100%。這樣的考核方式只能考核理論知識，忽視了實踐能力的考核和培養。這樣的考核方式只能促成學生平時不學習、期末突擊復習的不良境況。該校在地球化學課程中將期末考試成績的比重設為50%，期中考試成績設為15%，平時考勤及實習作業成績為25%，此外，加設了實習考試，其成績為10%。其中，實習作業和實習考試成績占比達35%。培養實踐能力的課內實習內容，在課程考試方式中權重的增加不僅促進了學生對于理論知識的理解和牢固掌握，而且大大提高了學生的科學素養，更有利于教師及時了解學生的學習情況。通過助課結束后和學生們的交流，發現學生們普遍反映非常喜歡這樣的考核方式，而且建議可以再增加實踐能力的考核，實踐能力的培養有助于對于枯燥理論知識的理解，有助于適應將來的研究工作和社會需求。此外，學生們也建議每次實習課上機操作后下課前完成作業并且上交，這樣更有益于師生間的及時反饋。

(四)實習課小班教學。不僅是該校，目前全國的高校都是這樣的情況:理論課課堂以大課為主，同時有60～120人在一間教室內上課，甚至可能更多。古代偉大教育家孔子認為:“知之者，不如好之者;好之者，不如樂之者”。在學習積極性當中，學習的興趣作為最現實、活躍的成分，是直接推動學生主動學習的一種內部動力。大課的教學形式使得教師很難組織分組討論和其他實踐教學，無法照顧到每一位同學的接受程度，也沒有時間和同學們及時交流。這樣學生們也會感到課堂教學索然無味，本身高年級的理論知識難度加強，內容枯燥，容易讓同學喪失對地球化學課程的學習興趣。所以在現有的條件下，對地球化學專業開始控制理論教學規模，一般以60人為一個教學單位，同時實習課頁采取小班教學。實習課小班教學，規模控制在30人左右，這樣不僅增進了師生交流，而且激發了學生們對地球化學的學習興趣，增強了對地球化學的認知，進而明晰地球化學作為目前科學研究必不可少的手段在地球科學占據了十分重要的地位。

(五)理論、實踐和科研緊密結合。地學界更需要的是素質高、基礎厚、知識廣、能力強的基礎研究人才［5］。實踐教學應當緊跟學科發展，朝向擁有設計性、綜合性的方向發展，強調學生不但要具有扎實的學科基礎，還需多學科知識靈活運用的綜合能力。在地學實踐教學開展過程中，要將學生的動手能力、分析能力、提取信息能力和創新能力的提升作為目標，從認知性、繼承性過渡到研究性、創新性。理論和實踐一體化教學改革除了從課內教學提高實踐能力之外，還要和體現理論知識、實踐能力的科研課題緊密結合。因為科研課題既注重理論知識也十分需要實踐創新能力。通過之前課內實習對實踐能力有了一定程度的提高，再通過科研課題，“三位一體”強化理論和實踐一體化。比如筆者助課的教師在地球化學課程結束之后，組織了4位同學參與到其相關的地球化學科研課題，學生們在分析能力、提取信息能力等方面顯著提升。學生們在攻關課題的過程中還產生了靈感，因此成功申報一項大學生創新訓練項目。通過一個課題的鍛煉，他們又被推薦到地震局、地科院等相關單位，參與其他科研課題，實踐能力得到大幅提升，進而實習經歷豐富，在應聘面試時也得心應手。其中2013屆一位同學也因此考入了地學著名學府———中國科學院地質與地球物理研究所，繼續攻讀地球化學專業的碩士學位。這樣的理論、科研一體化教學改革，將科研活動和科研成果實時轉化為教育資源，學生盡早介入科學研究，更有利于成為實踐能力較強的應用型人才。教學與科研相輔相成、互相促進。

(六)結合創新項目全面提升實踐能力。創新教育是提高實踐能力和自主創新能力，建設創新型國家的戰略舉措。黨中央、國務院作出的建設創新型國家的決策，是事關社會主義現代化建設全局的重大戰略決策。而提升實踐能力既是創新教育的關鍵核心，也是創新教育的有效切入點。近年來教育部實行的大學生創新創業訓練項目使得更多大學生有機會開始自己的科研工作，并取得了不少創新成果，展示了當代大學生的實踐能力。學院系地學類專業學生在每年的大學生創新項目中都能夠獲得幾項資助，其中不少項目已成為學校的優秀案例。其中地球化學教學團隊指導2009級學生完成的《內蒙古正藍旗地區墨水晶中流體包裹體研究》被評為優秀，該項目負責人成功考入中國地質科學院繼續深造;教學團隊指導2013級學生申報《多種異常閾值計算方法在活斷層研究中的應用———以夏墊斷裂為例》項目且獲批，該項目負責人在執行項目過程中，以第一作者發表了一篇省級期刊的論文。地球化學類課程在地震科學系領導下，積極指導推進創新項目落地轉化。在以上指導創新項目的過程中，發現學生們申報項目的靈感皆是來自于跟隨教師完成科研課題進行實踐的過程中產生，可以說是“水到渠成”。在實踐的過程中，學生們深化了對地球化學和地球科學整體的理論知識認識，再經過反復調研查閱資料之后，學生們也形成了地球化學定量分析以及批判性的科學思維。通過理論課的學習、科研課題的深入參與、創新項目的開展，理論和實踐有機地聯結成了一體。

四、理論與實踐一體化教學改革的經驗總結

目前部分學生未能對地學產生興趣，大多數學生處于“唯書本論”狀態，局限于課本知識，不能學會自己拓展，學生普遍缺乏地學思維，不能提出自己對問題的獨到見解，一直處于被動接收知識的位置，針對這些情況應該提高學生的學習興趣，使理論與實踐一體化。經過理論與實踐教學改革一體化的探索，筆者認為以下經驗值得借鑒:第一，合理設計課時，增加課內實習內容，轉變枯燥理論課講授的局面，通過實踐教學，培養學生的學習興趣。第二，理論教材固然重要，要實打實地提高實踐能力，實習教材同樣重要，理工科類的課程應該重視實習教材的編寫，這樣能對學生實習進行有效的指導。第三，改革課程考核方式，在培養實踐能力的同時，也要注重學習質量的反饋，要對實踐能力進行考核。而適當增加實踐能力考核所占課程成績的權重，能激發學生的學習興趣，也能使學生們正視自身能力的欠缺和深化理論知識的理解，更加注重在后續的學習中提升實踐能力。第四，在現有條件下，盡量安排實習課小班教學，30人為宜，及時和學生交流，及時了解學生們掌握的程度。在小班教學的課程中，也能發現邏輯思維較強、動手能力突出、分析問題有獨到見解的好苗子，可作為重點培養對象。第五，在課程一系列實踐能力培養過程中，那些突出的好苗子，可以參與到教師的科研課題中來，而在這個過程中產生的靈感可以進一步申報大學生創新訓練項目，通過自己完成課題，全方位鍛煉學生的實踐能力，夯實理論知識。學生在這個過程中，也會激勵教師產生靈感，增進教師的科研業務水平，而科研成果又可以反哺教育教學，形成良性循環。此外，近年來由于新技術、新手段的廣泛使用，地質科學逐步從傳統的定性研究發展到定量研究。實踐教學必須與時俱進，不斷更新技術設備和儀器。該校地球化學教研團隊經過幾年的努力，建立起電子探針實驗室，此項大型儀器的運行將提升實踐教學的水平。另外，應進一步推進教育信息化建設，將信息資源服務于教學工作。教育信息化建設是我國教育實現現代化發展的重要途徑，在教育信息化的基礎設施、資源建設、人才培養以及教育系統應用水平等方面需作出更大的努力。要盡快建立和完善地學實踐教學網站和地學虛擬實習系統，即把不同實驗室和不同野外實習基地的實踐教學資料建設為數字化網站［6］。

【參考文獻】

［1］李絢．創新型地質人才成才規律及培養模式研究［D］．中國地質大學(北京)，2006

［2］張德會，葉榮，龔慶杰．“地球化學”課程教學改革的實踐［J］．中國地質教育，2005，14(3):60～62

［3］顧明遠．中國亟需一場全方位的教育體制改革———探尋“錢學森之問”的解決路徑———教育體制改革是一項系統工程［J］．探索與爭鳴，2010，3:3～4

［4］梁國星，黃永貴，董黎君等．工程制圖類課程教學改革研究與實踐［J］．中國大學教學，2016，11:57～60

［5］賴紹聰，何翔，華洪．地球科學高等教育改革與發展的若干建議［J］．中國地質教育，2009，4:35～40

［6］吳淦國．改革人才培養模式培養優秀地學人才［J］．中國地質教育，2012，1:1～3

作者：劉青 李靜 陸麗娜 張雷 單位：防災科技學院