地球化學(xué)課程教學(xué)探討研究

（蘭州大學(xué)地質(zhì)科學(xué)與礦產(chǎn)資源學(xué)院，甘肅省西部礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000）

地球化學(xué)課程是地質(zhì)類專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程［1］。通過該課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生的地球化學(xué)思維，鍛煉其運(yùn)用地球化學(xué)手段分析和解決基礎(chǔ)地球科學(xué)問題的能力。地球化學(xué)相對(duì)于別的學(xué)科來說發(fā)展較晚，它于20世紀(jì)三四十年代才成為一門獨(dú)立的學(xué)科。“地球化學(xué)”這個(gè)名詞最早由德國(guó)舍恩拜因于1838年提出。19世紀(jì)中葉以后，分析化學(xué)中的重量分析、容量分析逐漸完善；化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)以及原子結(jié)構(gòu)理論的重大突破為地球化學(xué)的形成奠定了基礎(chǔ)。地球化學(xué)發(fā)育于地球科學(xué)和化學(xué)科學(xué)的深根沃土上，并與其他相鄰學(xué)科（如環(huán)境科學(xué)、大氣科學(xué)、天文學(xué)、海洋科學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等）相互滲透和結(jié)合，吸納各學(xué)科的營(yíng)養(yǎng)，再加上社會(huì)發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的需求，以及人類活動(dòng)加劇造成的環(huán)境污染等因素，使地球化學(xué)得到了蓬勃的發(fā)展。地球科學(xué)基礎(chǔ)理論的一些重大研究成果，如洋底擴(kuò)張、界限事件、巖石圈演化等均與地球化學(xué)的研究相關(guān)。自20世紀(jì)70年代中期以來，地球化學(xué)和地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)已成為固體地球科學(xué)的三大支柱。地球化學(xué)所涉及的研究?jī)?nèi)容紛繁復(fù)雜，形成了眾多分支學(xué)科［2］。

地球化學(xué)是地質(zhì)學(xué)和化學(xué)相互融合的邊緣學(xué)科，主要研究的是地球包括部分其他天體的化學(xué)組成、化學(xué)演化和化學(xué)作用的一門學(xué)科。地球化學(xué)屬于地球科學(xué)，地球科學(xué)的知識(shí)體系的建立依靠富有探索精神的學(xué)者從觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)到理論升華，再到根本科學(xué)觀的創(chuàng)新，那么地球化學(xué)的發(fā)展也是同樣。青年學(xué)子是我們地球化學(xué)學(xué)科發(fā)展的源動(dòng)力。為了提高地球化學(xué)課程的教學(xué)效果，文章針對(duì)地球化學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)，在以講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法基礎(chǔ)上，總結(jié)出一些在該門課程的教學(xué)過程中的幾點(diǎn)體會(huì)。

一、地球化學(xué)教學(xué)過程中的現(xiàn)存不足

（一）教學(xué)知識(shí)內(nèi)容多，而課堂教學(xué)課時(shí)少

地球化學(xué)是地球科學(xué)中研究物質(zhì)成分的主干科學(xué)，以元素及其化學(xué)運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象。地球化學(xué)的研究?jī)?nèi)容包括：（1）地球化學(xué)及其主要研究?jī)?nèi)容和任務(wù)；（2）太陽系的元素豐度和元素起源；（3）地球的化學(xué)組成；（4）元素的晶體化學(xué)性質(zhì)與元素結(jié)合規(guī)律；（5）微量元素地球化學(xué)；（6）放射成因同位素地球化學(xué)；（7）穩(wěn)定同位素地球化學(xué)；（8）環(huán)境地球化學(xué)；（9）生物與有機(jī)地球化學(xué)；（10）分析地球化學(xué)。本課程內(nèi)容較多，涉及面較廣，學(xué)生較難建立起一個(gè)完整的知識(shí)系統(tǒng)，需要老師在課堂上進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，因而教師教學(xué)任務(wù)相對(duì)比較繁重，然而地球化學(xué)的教學(xué)課時(shí)較少，影響了教學(xué)質(zhì)量。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對(duì)比較薄弱

分析測(cè)試和實(shí)驗(yàn)技術(shù)是地球化學(xué)與其他科學(xué)聯(lián)系的橋梁，是地球化學(xué)研究獲得第一手資料的主要手段。隨著地質(zhì)分析測(cè)試技術(shù)水平的提高，地球化學(xué)分析不斷向微區(qū)與原位、痕量與超痕量、低檢出限與高靈敏度等方面發(fā)展，地球化學(xué)在解決地球科學(xué)基礎(chǔ)理論問題等方面將越來越發(fā)揮主力軍作用［3］。然而，由于課時(shí)有限，地球化學(xué)課程內(nèi)容主要以講述為主，同時(shí)受實(shí)驗(yàn)條件的限制，只能在課堂上對(duì)常用的、重要的分析方法進(jìn)行講解，分析測(cè)試和實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面略顯不足。因此，學(xué)生不能親自動(dòng)手操作，導(dǎo)致實(shí)際教學(xué)效果并不理想［4］，在地球化學(xué)的學(xué)習(xí)過程中學(xué)生容易感到復(fù)雜、抽象，從而影響學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)和探索地球化學(xué)的興趣。

二、地球化學(xué)教學(xué)方法的一些思考

（一）興趣是最好的老師

地球化學(xué)的緒論部分是地球化學(xué)的第一堂課，學(xué)生對(duì)課程的第一印象通常決定著對(duì)該課程的喜愛程度。在緒論部分教師應(yīng)當(dāng)竭盡所能讓學(xué)生“死心塌地”地愛上地球化學(xué)，這便是教學(xué)成功的第一步。首先，可以采用現(xiàn)身說法讓學(xué)生了解教師的學(xué)術(shù)背景，拉近學(xué)生和教師之間的距離。其次，利用現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例來突出地球化學(xué)在社會(huì)發(fā)展中的重要性。最重要的是向?qū)W生引入見微知著的地球化學(xué)思維方式，并在今后的教學(xué)中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生見微知著的能力。如在講述第五章第五節(jié)U-Th-Pb法年齡測(cè)試及Pb同位素地球化學(xué)時(shí)，結(jié)合鋯石陰極發(fā)光結(jié)構(gòu)照片、鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)及U-Pb年齡一致曲線圖，形象地展示見微知著的思想及地球化學(xué)在解決地質(zhì)作用過程中的作用。平時(shí)在課堂中還可以利用一些音像視頻資料來使教學(xué)內(nèi)容立體形象化，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在講述第一章第一節(jié)中隕石類型及其化學(xué)組成時(shí)，可以讓學(xué)生觀看紀(jì)錄片《隕石真相大揭秘》，了解隕石的形成以及隕石對(duì)于地球的巨大影響；在講述第四章第七節(jié)中地球歷史中災(zāi)變事件的微量元素地球化學(xué)證據(jù)中，可以讓學(xué)生觀看紀(jì)錄片《地球劫難日》，了解二疊紀(jì)末的生物滅絕事件和可能的誘因，以及科學(xué)研究的基本思路和方法。

（二）紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行

地球化學(xué)是地質(zhì)學(xué)與化學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科交叉的產(chǎn)物，要求學(xué)生掌握地球化學(xué)相關(guān)計(jì)算的基本方法，注重培養(yǎng)學(xué)生分析整理數(shù)據(jù)的能力以及應(yīng)用這些數(shù)據(jù)解釋相關(guān)的地質(zhì)現(xiàn)象的能力。課堂上可以進(jìn)行當(dāng)堂測(cè)試，及時(shí)了解學(xué)生對(duì)課程的掌握程度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正，提高課堂效率。課后可以布置一定的課后習(xí)題，如講述微量元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解、放射成因同位素地球化學(xué)時(shí)，通過必做題、選做題和思考題，既培養(yǎng)學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力，同時(shí)也達(dá)到促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)和提高科學(xué)素質(zhì)的目的。教學(xué)過程中重視運(yùn)用小組學(xué)習(xí)、案例研究等方法，注重培養(yǎng)學(xué)生研究和解決問題的意識(shí)與能力。同時(shí)要求學(xué)生結(jié)合自己的研究興趣和方向，開展學(xué)術(shù)演講，讓學(xué)生自由思考，掌握科學(xué)的思維方法，提高表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，幫助學(xué)生早日融入學(xué)術(shù)交流，提高學(xué)術(shù)交流的能力［5］。觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)和前提。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的開放力度，創(chuàng)造條件讓學(xué)生上機(jī)測(cè)試，滿足學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)需求，注重地球化學(xué)樣品分析的實(shí)踐環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力［6］。

（三）傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代多媒體教學(xué)相結(jié)合

利用多媒體技術(shù)可以將最新學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究成果補(bǔ)充到教材中，以豐富教學(xué)內(nèi)容。充分利用多媒體教學(xué)，可以豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，極大地提高學(xué)生對(duì)地球化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，但過分依賴多媒體而忽視傳統(tǒng)教學(xué)中精華的部分也是不可取的。如在一些公式的推導(dǎo)中，多媒體課件使老師的授課過程加快，學(xué)生對(duì)所講的內(nèi)容沒有足夠的時(shí)間理解，不利于學(xué)生在課堂上對(duì)本門課程知識(shí)的消化和吸收。傳統(tǒng)板書的應(yīng)用可以使教學(xué)內(nèi)容概括化、系統(tǒng)化，幫助學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的思路、基本結(jié)構(gòu)，了解重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)，增加記憶，提高課堂效率。在教學(xué)過程的電子課件制作中，可以應(yīng)用一些知識(shí)框架結(jié)構(gòu)圖，既能凸顯知識(shí)的系統(tǒng)性，又能使知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系一目了然［7］。所以，教師應(yīng)該根據(jù)不同教學(xué)環(huán)節(jié)將傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代教學(xué)方式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

（四）加強(qiáng)專業(yè)英語的學(xué)習(xí)

隨著國(guó)際交流的日趨廣泛，專業(yè)英語將是青年學(xué)子今后學(xué)習(xí)和交流的重要工具，通過英語跟蹤學(xué)科的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)已經(jīng)成為時(shí)代的要求。因此，地球化學(xué)專業(yè)英語教育不僅是一門語言的學(xué)習(xí)，而且也是專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。在地球化學(xué)的教學(xué)中穿插專業(yè)英語不僅可以讓學(xué)生掌握專業(yè)詞匯，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)際視野和專業(yè)英語能力。通過布置小論文，動(dòng)員學(xué)生查閱外文文獻(xiàn)，自主地了解地球化學(xué)領(lǐng)域的理論前沿和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，并試著進(jìn)行全文閱讀及翻譯。這種訓(xùn)練讓學(xué)生在掌握專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上提高閱讀外文的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的理解、綜合寫作能力，讓學(xué)生在不知不覺中記住專業(yè)術(shù)語。這樣既能夠鞏固專業(yè)英語學(xué)習(xí)，又能讓學(xué)生在潛移默化中了解科技論文的寫作方法。我們也要鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)校和院系組織的學(xué)術(shù)講座，在聆聽講座和與國(guó)際學(xué)者交流的過程中，真切地感受到專業(yè)英語的國(guó)際性與實(shí)用性。

（五）注重課后反思

一位優(yōu)秀的教師，不僅要備好課，講好課，還需要做好課后反思。反思能夠傳承精華，去除糟粕，孕育智慧。教學(xué)反思應(yīng)該貫穿于教師的整個(gè)教學(xué)生涯。在課堂教學(xué)過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師與學(xué)生課堂溝通的紐帶和橋梁就是師生之間的相互傾聽與對(duì)話。教師要能夠耐心地聽取學(xué)生的意見和建議，把握學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，找出一些實(shí)際存在的問題，對(duì)自己的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行思考和梳理。這樣既能使學(xué)生的好想法、好思路得以推廣，而且也是對(duì)學(xué)生的一種贊賞和肯定，同時(shí)更是對(duì)課堂教學(xué)的補(bǔ)充與完善，可以拓寬教師的教學(xué)思路，提高教學(xué)水平。教學(xué)反思要求教師要敢于懷疑自己，敢于和善于突破、超越自我。“教然后而知困”，在教學(xué)過程中，教師要經(jīng)常對(duì)自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)策略進(jìn)行反思、總結(jié)，不斷提高自身的教學(xué)水平；在教學(xué)中更要大膽嘗試和創(chuàng)新，形成自己獨(dú)特的教學(xué)個(gè)性和教學(xué)風(fēng)格。

（六）盡信書不如無書

地質(zhì)工作運(yùn)用“將今論古”的方法認(rèn)識(shí)過去，每一步都需要大膽猜想和嚴(yán)密求證［8］。我們?cè)趯W(xué)習(xí)和科研過程中要敢于對(duì)現(xiàn)有理論進(jìn)行懷疑、批判，也要敢于提出能解決問題的新理論、新觀念。沒有思想的科學(xué)只能讓技術(shù)牽著鼻子走，是不可能有生命力的。我們讀書時(shí)應(yīng)該加以分析，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，不能盲目地迷信書本。教材在排版和印刷過程中難免存在一些紕漏，如由張宏飛和高山主編，地質(zhì)出版社出版的《地球化學(xué)》教材中第175頁根據(jù)對(duì)樣品測(cè)定40Ar∕39Ar和36Ar∕39Ar比值進(jìn)行放射成因40Ar*∕39Ar計(jì)算時(shí)，課本中“40Ar*∕39Ar=40Ar*∕39Ar-295.5 x36Ar*∕39Ar”，應(yīng) 該 為“40Ar*∕39Ar=40Ar∕39Ar-295.5x36Ar∕39Ar”；第181頁中181Os同位素衰變的母體是“190Pt”，而課本印刷成“190Pa”。一旦教師發(fā)現(xiàn)這種問題應(yīng)該及時(shí)給學(xué)生指出，避免誤導(dǎo)學(xué)生。同時(shí)，也要求學(xué)生在進(jìn)行閱讀時(shí)，要有一定的識(shí)別能力和批判精神。

三、地球化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的思考

地球化學(xué)專業(yè)人才除了要具備學(xué)習(xí)地球化學(xué)方面的基本理論和基本知識(shí)，還應(yīng)受到基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)方面科學(xué)思維和科學(xué)實(shí)踐的訓(xùn)練。教師在教學(xué)過程既要注重提高自身的教學(xué)水平，提升教學(xué)質(zhì)量，更要注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度。

（一）關(guān)注地球化學(xué)理論前沿和發(fā)展新動(dòng)態(tài)

科研是教學(xué)的“源頭活水”，如果沒有科研做支撐，課堂教學(xué)就會(huì)失去“靈魂”。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類的進(jìn)步，科學(xué)發(fā)展的態(tài)勢(shì)正在日益發(fā)生變化。教師應(yīng)該多關(guān)注地球化學(xué)理論前沿和發(fā)展新動(dòng)態(tài)，不斷學(xué)習(xí)和吸收新知識(shí)，擺脫舊觀念的束縛，將新思想、新方法、新成果不斷充實(shí)到課堂中，這樣有助于教師深刻透徹地對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行思考，更加準(zhǔn)確的把握知識(shí)，讓地球化學(xué)教學(xué)“深入淺出”，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與理解；同時(shí)彌補(bǔ)了原有課程知識(shí)與最新研究之間的“斷層”，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和觸類旁通的能力，鍛煉學(xué)生提出問題、解決問題的能力。

（二）提高自身綜合素質(zhì)

教師在全面提升科研素養(yǎng)的同時(shí)，更應(yīng)加強(qiáng)自身綜合素質(zhì)的提高。教師不僅應(yīng)“專而精”，而且還應(yīng)做到“博而精”。學(xué)科交叉是科技創(chuàng)新的思想源泉，跨學(xué)科聽課能夠提升對(duì)本學(xué)科相關(guān)問題深層次的認(rèn)知。他山之石，可以攻玉。我們應(yīng)多學(xué)習(xí)一些地球科學(xué)、化學(xué)、物理和人文等課程，增加知識(shí)的廣度和深度，研究別人的教學(xué)長(zhǎng)處，尤其是要研究教學(xué)名師的教學(xué)思想。可通過學(xué)習(xí)先進(jìn)的教育教學(xué)理論以及與自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，找出理念上的差距，教授手段、方法上的差異，從而提高自己的理論水平，吸取好的教學(xué)方法，結(jié)合地球化學(xué)課程特點(diǎn)，合理采用、融會(huì)貫通，從而達(dá)到完善教學(xué)方法、拓寬教學(xué)渠道的目標(biāo)。教師深厚的文化修養(yǎng)、高尚的道德素養(yǎng)對(duì)學(xué)生具有潛移默化的影響，教師系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)有助于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展［9］。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的科研誠信

科研誠信是開展科學(xué)研究的道德基礎(chǔ)。然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科研工作者受學(xué)術(shù)競(jìng)爭(zhēng)、利益驅(qū)動(dòng)等社會(huì)因素和個(gè)人因素的影響，導(dǎo)致學(xué)術(shù)不端行為屢禁不止。中國(guó)科學(xué)院院士、地球化學(xué)家李曙光先生認(rèn)為，科學(xué)道德規(guī)范的培養(yǎng)要融入整個(gè)教育進(jìn)程中。做研究，需要具備良好的品格，腳踏實(shí)地去思考、去實(shí)踐。地球化學(xué)課程通常都在本科階段第三學(xué)年開課，教師應(yīng)該對(duì)科研工作的“入門者”從最初接觸科研活動(dòng)時(shí)就進(jìn)行科研道德和科研規(guī)范的教育。在教學(xué)過程中要注意培養(yǎng)學(xué)生今后從事科研、生產(chǎn)工作的良好職業(yè)道德，教育學(xué)生在今后的工作中，正確認(rèn)識(shí)、理解、對(duì)待和處理地球化學(xué)所隱含的信息，不要輕易丟棄或漠視一些不合常態(tài)的數(shù)據(jù)，更不能任意篡改和隨意杜撰數(shù)據(jù)［10］，讓學(xué)生從起步階段就為自己的職業(yè)生涯奠定誠信和責(zé)任的基礎(chǔ)。

四、總結(jié)

在地球化學(xué)課程的備課及授課過程中，教師要注重強(qiáng)調(diào)與總結(jié)地球化學(xué)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，通過傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代多媒體教學(xué)相結(jié)合的方法展現(xiàn)地球化學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性，加強(qiáng)地球化學(xué)樣品分析的實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)專業(yè)英語的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，提高教學(xué)效果；同時(shí)教師要進(jìn)行課后反思，不斷提升自身綜合素質(zhì)，在課堂中注重培養(yǎng)學(xué)生的科研誠信，增加地球化學(xué)理論前沿和發(fā)展新動(dòng)態(tài)的知識(shí)。

總之，地球化學(xué)課程要求任課教師根據(jù)教學(xué)大綱合理安排授課內(nèi)容，運(yùn)用多種教學(xué)手段不斷提高教學(xué)效果。“授人以魚，不如授之以漁”。通過基礎(chǔ)理論和實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的開展，在教學(xué)過程中要提高學(xué)生掌握和理解地球化學(xué)基本知識(shí)、利用地球化學(xué)知識(shí)解決地質(zhì)問題的能力，著重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，形成國(guó)際視野、全局觀念以及多學(xué)科交叉的思維方式，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合人才的目的。