地球化學專業實踐教學體系標準探索

謝淑云　馬佳怡　散飛雪　閔寧

摘要：本文以中國地質大學（武漢）地球化學專業實踐教學為基礎，針對地球化學專業實踐教學中存在的問題，構建了新的專業實踐教學體系。以地球化學專業實踐教學為導向，結合地球化學專業理論性與實踐性相結合的特點，從室內教學實踐、野外教學實踐和研究型教學實踐三個方面，構建地球化學實踐教學體系，并建議從資源平臺建設、網絡實踐教學和師資隊伍建設等方面開展教學研究，并完善地球化學專業實踐教學體系，為構建我國地球化學專業實踐標準平臺提供依據，促進地球化學專業學生實踐能力的全面提高。

關鍵詞：地球化學；實踐教學；標準；體系

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）26-0141-04

一、地球化學專業實踐教學體系建設的必要性

我國教育部學位中心授權發布2012年學科評估結果，其中地質學在本科一級學科中，全國具有“博士一級”授權的高校共15所，均具有地球化學專業。為了提升地球化學專業本科人才培養質量，增強專業的綜合競爭力，貫徹教育認證標準勢在必行，同時加強實踐教學環節的改革與創新也尤其重要。目前，我國地球化學專業本科人才培養體系中的實踐教學環節，缺乏一套標準認證與實施標準下的實踐教學體系，導致地球化學專業本科畢業生的實踐能力、專業素質、創新意識、自主性參差不齊，還存在資源配置有效性不高和管理能力薄弱等問題，特別是各門課程由于其各具地域特色而缺乏共享，很難彼此進行監督。而專業實踐教學標準的研究，將有效實現資源共享，有利于更好地實現教學工作理論與實踐相長，亦有利于不斷改進教學過程，提高教學效率。

二、實踐教學標準體系研究的主要內容

地球化學專業旨在培養具備地球化學和地質學的基本理論、基本知識和基本技能，須受到基礎研究、應用基礎研究和技術開發的基本訓練，具有較好的科學素養及初步的教學、研究、開發和管理能力，能在科研機構、學校從事地球化學研究或教學工作，在資源、能源、材料、環境、基礎工程等方面從事生產、測試、技術管理等工作以及在行政部門從事管理工作的高級專門人才。學生主要學習地球化學方面的基本理論和基本知識，應受到基礎研究、應用基礎研究和技術開發方面的科學思維和科學實踐的訓練，掌握野外和室內地質及地球化學的基本技能。本課題的主要內容擬包括以下三個方面。

1.發揮文獻閱讀與教學實驗室的優勢，構建循序漸進的專業實踐教學體系。①加強文獻閱讀，培養學生發現問題的能力。以專業必修課程《地球化學》為例。它是地球化學專業的專業基礎課，也是地學其他專業包括地質學、資源勘查、環境和地球物理學等專業的基礎課程。課程主要介紹地球化學的學科性質、研究內容及其研究方法；太陽系和地球體系中元素豐度特征、分布規律及其演化；自然體系中元素的結合規律和賦存形式；自然體系中元素在流體和熔體介質中的遷移規律及其控制因素；地球化學熱力學與動力學方法原理在研究地球化學作用過程中的應用；微量元素地球化學原理及其應用；同位素地質年代學和同位素地球化學的示蹤原理、方法。通過本課程的學習，使學生掌握地球化學的基本理論、基本研究方法及其在地質過程、資源環境等方面的實際應用。目前，中國地質大學（武漢）地球化學專業本科學生的《地球化學》課程在第四學期開設，讓學生重點學習地球化學基礎理論和方法技術，這是本科生接觸到的第一門地球化學專業課程。根據新修訂的教學計劃，中國地質大學（武漢）地球化學專業為進一步培養學生的地球化學思維，在原48學時的基礎上調整到64學時，增加6學時的文獻閱讀及2學時的地球化學綜合實踐環節。文獻閱讀以經典地球化學文獻為主，主要采取課堂討論、師生互動的形式，學生以分組形式進行PPT匯報，教師糾錯、點評，進一步鞏固課堂知識；課程內容同時增加地球化學綜合實踐環節，包括地球化學綜合數據分析、完整研究實例、論文寫作方法的范例分析，教師可靈活掌握。通過這一環節的實訓，學生借助理論學習和實際文獻閱讀，可逐步提高發現地球化學專業問題的能力。在地球化學啟蒙課程中，由教師引導下的文獻閱讀實訓過程，將會使學生終生受益。

②發揮教學實驗室功能，培養學生獲取與分析專業數據的能力。實驗室是學校進行實驗教學、科學研究與創作的重要基地，承擔著培養學生創新意識、提升學生實踐能力的重要任務。為適應學校轉型發展以及深化改革，培養創新應用型技術人才，著力推進高等教學內涵發展，進一步培養學生地球化學專業思維，形成有利于學生能力培養、綜合素質與創新素質提升、全面發展的教學指導思想，不斷提高地球化學專業本科教學實驗室建設水平，依據地球化學專業必修與選修課程的設置，制定本實踐教學環節。以中國地質大學（武漢）目前“地質過程與礦產資源國家重點實驗室”的相關科研設備及地球科學學院地球化學系目前新建的“應用地球化學教學實驗室”，室內實踐課程內容如下：《土壤與土壤地球化學》（32學時、實驗學時4）、《分析地球化學》（48學時、實驗學時20）、《勘查地球化學A》（48學時、實驗學時14）、《環境地球化學》（32學時、實驗學時4）、《有機地球化學》（32學時、實驗學時4）、《微量元素地球化學》（32學時、實驗學時4）、《同位素地球化學》（32學時、實驗學時4）、《地球化學多元統計》（48學時、實驗學時12）。該內容的制定，主要按照地球化學樣品處理、測試分析、數據處理技術服務流程，遵循“生產導向、能力為本、教學與科研相長”的原則，引入地球化學專業本科教學實踐標準，根據地球化學專業典型崗位對專業知識、專業技能、管理技能和素質的能力等級要求，依據室內教學實驗室建設，構建循序漸進的實踐教學體系；通過嚴格的室內地球化學實踐與技能培訓，學生能學會從樣品測試分析到數據處理的各個環節，基本掌握地球化學理論與思維方法，了解環境地球化學、勘查地球化學等技術方法與手段，能廣泛滿足社會工作需求。

2.基于高校教學實習基地資源庫，加強專業性實訓教學資源的開發與更新。地球化學專業學生的培養，必須有足夠的野外地質實踐能力，而野外地質實踐是地質學、資源勘查工程、勘查技術工程專業本科生的必修課，是培養學生觀察地質現象、測量地質數據、掌握野外地質工作技能、分析地質問題能力的必經之路。合理的野外實踐教學環節，應該包括基礎地質認識實習（大學一年級）、綜合地質實習（大學二年級）、專業地質實習（大學三年級）三部分。以中國地質大學（武漢）地球化學專業培養目標為例，結合地球化學野外實踐培訓，主要包括北戴河野外地質認識實習、周口店野外地質綜合實習和秭歸野外地球化學專業實習（如表1所示）。

基礎地質認識實習、綜合地質實習主要以普通地質學及巖石學、地層學和構造學為主，這部分內容的實踐以傳統地質實訓標準為主；而地球化學專業地質實習主要包括地球化學思維的培養，凸顯地球化學方法與手段在解決地球科學問題中的優勢，培養學生應用先進的野外地球化學采集技術和分析測試技術、地球化學成圖技術，解決本領域內的基礎地質問題或學科前緣問題。其主要內容包括：區域地球化學、勘查地球化學等野外工作方法。①“區域地球化學”的實習內容，主要包括地層地球化學研究的野外觀察與樣品采集方法、巖漿巖的野外觀察與樣品采集方法、地層和侵入巖風化殼剖面觀察與樣品采集方法等。在區域地質特征和基礎地球化學工作方法的實踐過程中，將基于所觀察到的實際地質現象，提出基礎地質問題，并針對所提出的問題設計出地球化學研究思路和與之相對應的野外地質—地球化學工作方法。②勘查地球化學的實習內容，主要有礦區及外圍勘查地球化學土壤采樣方法、水系沉積物采樣野外工作方法、農業地球化學土壤樣品采樣方法、水化學樣品野外工作等。將著重要求對樣品采集的規范與要求的掌握、針對研究目標的地球化學指標設計，以及現場—室內主要分析手段的訓練和了解。

3.基于專題研究與畢業設計，加強研究型專業實訓模式的探索。①專題研究實踐教學。21世紀是知識經濟的時代，是知識不斷創新的時代。黨的十八大以來，習近平總書記非常重視我國人才事業的發展，提出多方面創新的重要性，特別是在人才發展與人才培養方面給出建設性意見。在這樣一個時代，教育傳遞人類知識的功能必然更多地為信息系統所替代，教育的根本意義和價值在于培養創新精神，訓練創新能力，塑造健康向上的精神面貌。依據地球化學專業特點，從本科二年級開始，以教學實驗室為主要平臺，依據專業教師設定或學生自行擬定的小專題進行專題研究，達到創新研究型實踐的目的。學生也可以根據專題研究的進展情況，直接進入畢業論文。小專題的設立，必須從教情、學情、校情出發，由教師個人或科組教師共同確立、研究，直接服務于地球化學專業教學實踐的應用性課題，重在培養學生思考與創新的能力。這樣的創設活動須經過不斷反思與調整梳理，歸納所學知識結構，拓展學生知識面，積累科研工作經驗，優化教學實踐行為，使專題研究教學達到促進本科教學的目的，進而提升學生發現專業問題和解決專業問題的能力。②畢業設計實踐訓練。本科畢業論文是本科生培養方案的重要組成部分，是畢業前對學生綜合性實踐能力和專業素質進行全面考核的一個必要環節，主要考查學生本科學習期間所學的基礎理論、基本技能和專業知識的掌握程度，考查學生提出問題和針對問題獲取系統信息、獨立處理信息及最終形成規范論文的能力。針對地球化學專業學生特點，畢業論文包括野外生產實習、室內樣品處理、樣品測試分析、地球化學數據處理與成圖、論文撰寫、畢業答辯等流程。通過嚴格的畢業實踐訓練，學生將能將室內、外理論與實踐訓練進行完整的復習、鞏固，極大地提升解決問題的能力。

三、實踐教學標準體系研究的主要途徑

1.豐富的教學資源是實現地球化學專業實踐教學的必要條件。①一流的教學實驗室建設。依據地球化學專業課程設置特點，以地球化學重點學科為依托，使專業建設、學科建設與實驗室建設相協調，繼續堅持以“高品質、國際化、創新型”作為現代地球化學人才培養目標，以地球化學專業選修與必修課程為載體，在實驗內容、實驗方法、實驗設備和實驗技術等方面緊密跟蹤學科發展前沿，不斷提高和完善教學實驗室建設。②專業的實習基地建設。結合地球化學專業野外實習基地內容，加強地球化學常規與非常規地球化學測量方法的實習，進一步修訂地球化學野外實習指導書，錄制野外實習視頻教學錄像，收集整理一批地球化學找礦、環境地球化學、農業地球化學、巖石地球化學等方面的數據和實例；結合學生野外現場分析數據，運用地球化學統計學分析方法，構建實習基地典型地區三維虛擬實驗平臺，讓學生更好地掌握地球化學的新理論及新方法，通過三維在線更好地了解深部找礦、覆蓋區找礦和尋找隱伏礦、環境地球化學評價與技術、巖石地球化學研究等基本思路。③專業的地球化學教學數據庫建設。地球化學教學研究數據庫須整合多年野外實習基地、學生教學實習成果，以部分公開發表的基礎地球化學數據為補充進而建立起一個科學的、標準的、兼顧基礎和學科前沿的教學型數據庫。該數據庫將是在教學信息化建設支持下建設的“地球化學教學數據庫”，主要在學生實踐教學層面對原有數據庫內容進行完善、補充和建設。結合野外實習基地、學生教學實習，配合三維虛擬仿真，使教學實踐過程更高效、更人性化。

2.加強網絡教學平臺建設。更新地球化學專業實踐教學觀念，改進教學方法，提高教學效果，有必要嘗試加強網絡教學平臺建設，不斷規范教學過程。通過室內與野外實踐教學過程中視頻錄像與教師微課程的建設，加強網絡教學實踐資源庫建設，引進國際優質數字化教學實踐資源，開發網絡學習課程，建立數字圖書館和虛擬實驗室，建立開放靈活的教育資源公共服務平臺，促進優質教學實踐資源普及共享，創新網絡教學模式，開展高質量、高水平的遠程教學。

3.專業結構合理、年齡結構適當的實踐教學隊伍的建立。①實驗技術人員隊伍建設。高校及科研院所的建設和發展，離不開專業的、高水平和高素質的實驗技術人員。實驗技術人員作為教學和科研的重要技術支撐，是不可或缺的力量。為滿足日益增長的教學實踐需要，應加強對實驗技術人員的建設，不斷提高實驗技術人員的專業技能和教師職業道德素質。地球化學專業實驗技術人員隊伍建設必須具有地球化學及相關學科背景，并且在教書育人等方面具有良好的素質，須定期對實驗技術人員加強專業背景與實踐能力的培訓。②教師隊伍建設。結合本科教育教學精神，著力營造重視教學實踐工作的良好氛圍，不斷修訂和完善地球化學本科教學培養方案，鼓勵教師開展教改探索和教學方法創新，引導教師妥善處理教學與科研的關系，大力推進本科教學團隊和野外實踐教學團隊建設，鼓勵教師參與教學實踐的大力嘗試和各項實踐教學工作的規范化教育；加強教師梯隊建設；完善教師培訓制度，改善教師知識結構，提高教師創新能力；完善制度建設，堅持專業化發展，加強教師綜合素質培養等措施，促進地球化學專業實踐教學隊伍的建設。

四、結束語

本文針對地球化學本科專業“以學生為中心”的人才培養目標，以及地球化學專業本科畢業生應具備的能力要求，初步探索了包含地球化學專業地質基礎與地質綜合實踐、基礎課室內實踐、專業野外實踐、生產實習、課程設計和畢業設計的實踐教學體系標準，并對地球化學專業實踐教學環節的創新性進行探索；期望地球化學專業實踐教學工作能在硬件條件、實驗教學、師資隊伍等方面逐漸形成良性循環，更好地實現如下教學目標：①知識目標：地球化學專業本科教學須結合地球化學專業背景，掌握地球化學基本理論、基本方法與基本技能，通過地球化學專業實踐教學，進一步鞏固地球化學工作的基本程序、原則和方法等知識體系；②能力目標：通過實踐教學，學生應獲得分析和解決地球化學實際問題的能力和科學、嚴謹的工作作風，培養學生正確的地球化學思維與工作設計理念，提高學生的地球化學樣品處理、數據計算與分析及繪圖能力，提高學生的科技報告撰寫能力和發現地球化學問題、解決地球化學問題的能力；③素質目標：通過地球化學理論與實踐教學，學生應獲得獨立設計地球化學工作的基本素質，具有清晰的地球化學思維、良好的地球化學室內與野外工作素養。

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