地球化学类课程实践教学研究范文

【摘要】地学应用型人才的培养已成为当今时展的必然要求，实践能力是地学人才必备的素质之一。本文以地球化学课程作为切入点，针对课程教学中出现的问题进行了该课程理论与实践一体化教学改革的探索，收到了良好的教学效果。

【关键词】地球化学;课程教学;实践教学

一、引言

培养创新型地质人才是推动地学迅猛发展的需要。当代的科学技术有四个基本特征:一是学科技术知识呈爆炸性增长;二是科技成果的产业化周期不断缩短;三是科学理论超前发展;四是科技全球化加快［1］。地学科技也具有以上四个方面的基本特征，要用地学科技创新解决资源及环境因素对经济发展的制约，必须从培养应用型地学人才入手，而应用型人才的输出离不开实践能力的培养。笔者统计了2015年国内主要地学院校地学专业本科生毕业去向(表1)，从表1中可以看出，2015年各大学就业率都在90%以上，其中毕业生深造比率从20%～90%不等。不难看出，除了北京大学这类高校以继续深造为主外，其他如成都理工大学、长安大学以及防灾科技学院这样的普通院校，学生还是以直接就业为主。而就用人单位而言，其最为注重毕业学生的内在素养为专业知识、技术水平、实践能力、自主学习能力及创新精神，外在条件是所学专业、学历、毕业院校。目前，国内高校培养的地学专业学生在内在素养方面较为欠缺，最为欠缺的是实践能力，而实践能力的增强反过来也会加强专业知识的理解，两者互相增长，融为一体。众所周知，目前我国可采资源量下降，大宗矿产依赖进口程度逐渐加大，矿产资源缺乏已成为我国经济发展的“瓶颈”。与此同时，经济社会发展与生态建设和环境保护的矛盾日益突出。在这种就业形势下，更加凸显地学理论和实践一体化的重要性。本文以地球化学类课程作为切入点，阐述这一问题。

二、地球化学类课程现状

(一)课内实践内容缺乏。地球化学类课程以往以理论课程为主，实习较少，即使实习课也主要采用课堂讨论和报告形式，涉及动手能力、综合性、创新性实践能力培养的实践内容严重缺乏。以中国地质大学(北京)为例，64学时的地球化学课程设计了14学时的实习课［2］，且实习形式皆是以课堂讨论为主。防灾科技学院地球化学课程最初也是以理论讲授为主，课内实践内容一片空白。纵观国内地球化学类教材，虽有放射性同位素年代学的介绍，但对地球科学最流行的锆石U－Pb年代学这些实践性很强的知识鲜有介绍，而且通常限于实验仪器及测试方法更是无从涉及。因此，这类改革鲜有探索实践，进而导致人才培养与社会需求脱节。

(二)实习实验教材缺乏。近年来，国务院相关文件反复强调并号召要增强国民的实践能力。反观地球化学类教材，国内有由曹添、於崇文、张本仁等编写的中国工业出版社出版的《地球化学》，韩吟文和马振东编写地面向21世纪课程教材《地球化学》，陈道公、支霞臣、杨海涛编著的“十一五”国家重点图书中国科学技术大学出版社出版的《地球化学》。而相应的实习实验教材严重缺乏，从侧面反映了对地学人才实践能力培养不够重视还只是停留在纸上谈兵的阶段，重视程度低。

(三)理论知识、课内实习和实践性课题缺乏紧密联系。顾明远［3］指出应该抓住改革人才培养模式这一核心环节，改变单纯灌输式的教育方法。实践能力的培养无法靠灌输式的教育方式来获得。在大学四年，一般在三年级上学期基本已将专业理论课程讲授完成，但开始毕业论文(毕业设计)却要到四年级上学期期末。理论知识学习和最终需要实践能力很强的毕业论文之间隔了将近一年多。这个时间差内，如果没有实践性科研课题作引导，实践能力没有得到提升，那么很可能理论知识记忆也将所剩无几。在与不少学生的沟通交流以及毕业论文指导工作过程中，学生们普遍反映了这个问题，即使在前期课程中成绩不错的学生也存在此问题。所以在理论知识地讲授过程中，应及时利用课内实习夯实理论基础，提高实践能力;在高年级课程结束之后，也要将其和教师的科研课题、校外科研院所的科研课题、大学生创新计划课题等结合起来，在学生进行毕业论文之前全方位多学科地提升实践能力，同时强化理解理论知识，培养地学专业思维。

三、理论与实践一体化教学改革的实施

(一)增加课内实习内容。学校地球化学类课程最初只有理论讲授，经过几年的教学改革和教学经验总结，目前48学时的地球化学课程已设置了课内讨论(2学时)、上机操作(6学时)和上机考试(2学时)共10学时的实习内容。其中，课内讨论(2学时)内容为“自然界中元素丰度的特征”，采取课下分小组查阅资料、绘制图表、分析数据并完成实习报告，课上小组汇报、讨论的方式，因为此部分为课程初学，主要以提高学生兴趣为主、提高实践能力为辅，题目设置宽泛，学生们可选自然界自己感兴趣的任何物质的元素丰度特征，通过实习逐步提高查阅专业文献、批判性分析数据和图表、撰写报告以及科学表达的能力。上机操作(6学时)在学校地震速报实验室完成，全部内容上机操作，实习内容分别为“微量元素蛛网图的绘制(2学时)”、“稀土元素配分型式图的绘制(2学时)”、“放射性同位素等时线图的绘制(2学时)”。而上机考试则从以上实习内容中随机抽取。以上上机内容和地学新时代行业需求密切挂钩，紧密联系实际，专门为在巩固理论知识基础上提升实践能力所设计，是充分在课内实现理论与实践一体化的实施路径。无论高校学府还是科研院所亦或是企事业单位，目前都亟需实践能力较强的应用型人才。早先毕业的学生反映到生产单位或者研究生导师那里，连一张使用数据完成的图件都绘制不出来，理论知识无法应用到实践中来。所以在地球化学类课程增加实习内容是十分必要的，也是学生们的强烈呼声。

(二)系列实习教材的编写。鉴于在地球化学类课程内增加实习内容的必要性，那么地球化学类课程的实习教材的编写也尤为重要。2012年，根据实习实践的经验，学校教师开始编写《地球化学实习指导书》初稿。经过两轮课程教学检验后，2014年他们修订了该指导书，并作为校内教材供学生们实习使用。两轮的教学实践之后，经过和学生们沟通交流，结合学校防震减灾的特色，考虑到目前地学行业和教育发展的趋势，2016年他们申请了电子工业出版社关于实习指导书的项目立项，获得批准，将于2018年正式出版《地球化学实习指导书》。实习指导书中着重介绍培养实践能力的综合性、设计性实习内容，充分应对目前学生们理论知识考核出色而实际应用一片空白的境况。比如书中设计的“主量元素和哈克图解的绘制”、“微量元素蛛网图的绘制”、“放射性同位素等时线图的绘制”等实习内容需要亲自动手在计算机上完成，实用性强，无论是可研报告还是生产报告都无疑会用到。这样的实习内容，同学们自己完成一幅图件，既夯实了理论基础，也大大提升了个人成就感，进而也会对地球科学兴趣大增。此外，针对防灾减灾行业特色，又设计了“FD—3017RaA操作与实践”、“氡地球化学数据的处理”、“汞地球化学数据的处理”、“测汞仪工作曲线的绘制及汞量的测定”等实习内容，利于学生们的知识拓展以及行业就业。

(三)增加实践能力在课程考核方式中的权重。课程考核兼有考查学生知识掌握程度和检验教师教学效果的作用［4］。我国现有的课程成绩评定仍以期末考试为主，而期末考试多采取纸质试卷的形式，其考试成绩占课程成绩的50%～100%。这样的考核方式只能考核理论知识，忽视了实践能力的考核和培养。这样的考核方式只能促成学生平时不学习、期末突击复习的不良境况。该校在地球化学课程中将期末考试成绩的比重设为50%，期中考试成绩设为15%，平时考勤及实习作业成绩为25%，此外，加设了实习考试，其成绩为10%。其中，实习作业和实习考试成绩占比达35%。培养实践能力的课内实习内容，在课程考试方式中权重的增加不仅促进了学生对于理论知识的理解和牢固掌握，而且大大提高了学生的科学素养，更有利于教师及时了解学生的学习情况。通过助课结束后和学生们的交流，发现学生们普遍反映非常喜欢这样的考核方式，而且建议可以再增加实践能力的考核，实践能力的培养有助于对于枯燥理论知识的理解，有助于适应将来的研究工作和社会需求。此外，学生们也建议每次实习课上机操作后下课前完成作业并且上交，这样更有益于师生间的及时反馈。

(四)实习课小班教学。不仅是该校，目前全国的高校都是这样的情况:理论课课堂以大课为主，同时有60～120人在一间教室内上课，甚至可能更多。古代伟大教育家孔子认为:“知之者，不如好之者;好之者，不如乐之者”。在学习积极性当中，学习的兴趣作为最现实、活跃的成分，是直接推动学生主动学习的一种内部动力。大课的教学形式使得教师很难组织分组讨论和其他实践教学，无法照顾到每一位同学的接受程度，也没有时间和同学们及时交流。这样学生们也会感到课堂教学索然无味，本身高年级的理论知识难度加强，内容枯燥，容易让同学丧失对地球化学课程的学习兴趣。所以在现有的条件下，对地球化学专业开始控制理论教学规模，一般以60人为一个教学单位，同时实习课页采取小班教学。实习课小班教学，规模控制在30人左右，这样不仅增进了师生交流，而且激发了学生们对地球化学的学习兴趣，增强了对地球化学的认知，进而明晰地球化学作为目前科学研究必不可少的手段在地球科学占据了十分重要的地位。

(五)理论、实践和科研紧密结合。地学界更需要的是素质高、基础厚、知识广、能力强的基础研究人才［5］。实践教学应当紧跟学科发展，朝向拥有设计性、综合性的方向发展，强调学生不但要具有扎实的学科基础，还需多学科知识灵活运用的综合能力。在地学实践教学开展过程中，要将学生的动手能力、分析能力、提取信息能力和创新能力的提升作为目标，从认知性、继承性过渡到研究性、创新性。理论和实践一体化教学改革除了从课内教学提高实践能力之外，还要和体现理论知识、实践能力的科研课题紧密结合。因为科研课题既注重理论知识也十分需要实践创新能力。通过之前课内实习对实践能力有了一定程度的提高，再通过科研课题，“三位一体”强化理论和实践一体化。比如笔者助课的教师在地球化学课程结束之后，组织了4位同学参与到其相关的地球化学科研课题，学生们在分析能力、提取信息能力等方面显著提升。学生们在攻关课题的过程中还产生了灵感，因此成功申报一项大学生创新训练项目。通过一个课题的锻炼，他们又被推荐到地震局、地科院等相关单位，参与其他科研课题，实践能力得到大幅提升，进而实习经历丰富，在应聘面试时也得心应手。其中2013届一位同学也因此考入了地学著名学府———中国科学院地质与地球物理研究所，继续攻读地球化学专业的硕士学位。这样的理论、科研一体化教学改革，将科研活动和科研成果实时转化为教育资源，学生尽早介入科学研究，更有利于成为实践能力较强的应用型人才。教学与科研相辅相成、互相促进。

(六)结合创新项目全面提升实践能力。创新教育是提高实践能力和自主创新能力，建设创新型国家的战略举措。党中央、国务院作出的建设创新型国家的决策，是事关社会主义现代化建设全局的重大战略决策。而提升实践能力既是创新教育的关键核心，也是创新教育的有效切入点。近年来教育部实行的大学生创新创业训练项目使得更多大学生有机会开始自己的科研工作，并取得了不少创新成果，展示了当代大学生的实践能力。学院系地学类专业学生在每年的大学生创新项目中都能够获得几项资助，其中不少项目已成为学校的优秀案例。其中地球化学教学团队指导2009级学生完成的《内蒙古正蓝旗地区墨水晶中流体包裹体研究》被评为优秀，该项目负责人成功考入中国地质科学院继续深造;教学团队指导2013级学生申报《多种异常阈值计算方法在活断层研究中的应用———以夏垫断裂为例》项目且获批，该项目负责人在执行项目过程中，以第一作者发表了一篇省级期刊的论文。地球化学类课程在地震科学系领导下，积极指导推进创新项目落地转化。在以上指导创新项目的过程中，发现学生们申报项目的灵感皆是来自于跟随教师完成科研课题进行实践的过程中产生，可以说是“水到渠成”。在实践的过程中，学生们深化了对地球化学和地球科学整体的理论知识认识，再经过反复调研查阅资料之后，学生们也形成了地球化学定量分析以及批判性的科学思维。通过理论课的学习、科研课题的深入参与、创新项目的开展，理论和实践有机地联结成了一体。

四、理论与实践一体化教学改革的经验总结

目前部分学生未能对地学产生兴趣，大多数学生处于“唯书本论”状态，局限于课本知识，不能学会自己拓展，学生普遍缺乏地学思维，不能提出自己对问题的独到见解，一直处于被动接收知识的位置，针对这些情况应该提高学生的学习兴趣，使理论与实践一体化。经过理论与实践教学改革一体化的探索，笔者认为以下经验值得借鉴:第一，合理设计课时，增加课内实习内容，转变枯燥理论课讲授的局面，通过实践教学，培养学生的学习兴趣。第二，理论教材固然重要，要实打实地提高实践能力，实习教材同样重要，理工科类的课程应该重视实习教材的编写，这样能对学生实习进行有效的指导。第三，改革课程考核方式，在培养实践能力的同时，也要注重学习质量的反馈，要对实践能力进行考核。而适当增加实践能力考核所占课程成绩的权重，能激发学生的学习兴趣，也能使学生们正视自身能力的欠缺和深化理论知识的理解，更加注重在后续的学习中提升实践能力。第四，在现有条件下，尽量安排实习课小班教学，30人为宜，及时和学生交流，及时了解学生们掌握的程度。在小班教学的课程中，也能发现逻辑思维较强、动手能力突出、分析问题有独到见解的好苗子，可作为重点培养对象。第五，在课程一系列实践能力培养过程中，那些突出的好苗子，可以参与到教师的科研课题中来，而在这个过程中产生的灵感可以进一步申报大学生创新训练项目，通过自己完成课题，全方位锻炼学生的实践能力，夯实理论知识。学生在这个过程中，也会激励教师产生灵感，增进教师的科研业务水平，而科研成果又可以反哺教育教学，形成良性循环。此外，近年来由于新技术、新手段的广泛使用，地质科学逐步从传统的定性研究发展到定量研究。实践教学必须与时俱进，不断更新技术设备和仪器。该校地球化学教研团队经过几年的努力，建立起电子探针实验室，此项大型仪器的运行将提升实践教学的水平。另外，应进一步推进教育信息化建设，将信息资源服务于教学工作。教育信息化建设是我国教育实现现代化发展的重要途径，在教育信息化的基础设施、资源建设、人才培养以及教育系统应用水平等方面需作出更大的努力。要尽快建立和完善地学实践教学网站和地学虚拟实习系统，即把不同实验室和不同野外实习基地的实践教学资料建设为数字化网站［6］。

【参考文献】

［1］李绚．创新型地质人才成才规律及培养模式研究［D］．中国地质大学(北京)，2006

［2］张德会，叶荣，龚庆杰．“地球化学”课程教学改革的实践［J］．中国地质教育，2005，14(3):60～62

［3］顾明远．中国亟需一场全方位的教育体制改革———探寻“钱学森之问”的解决路径———教育体制改革是一项系统工程［J］．探索与争鸣，2010，3:3～4

［4］梁国星，黄永贵，董黎君等．工程制图类课程教学改革研究与实践［J］．中国大学教学，2016，11:57～60

［5］赖绍聪，何翔，华洪．地球科学高等教育改革与发展的若干建议［J］．中国地质教育，2009，4:35～40

［6］吴淦国．改革人才培养模式培养优秀地学人才［J］．中国地质教育，2012，1:1～3

作者：刘青 李静 陆丽娜 张雷 单位：防灾科技学院