海洋科學專業三峽秭歸地質實踐教學改革與探索

劉恩濤 姜 濤 陳 思 劉占紅

1.中國地質大學(武漢)海洋學院 湖北武漢 430074;2.中國地質大學(武漢)資源學院 湖北武漢 430074

海洋科學是研究海洋的自然現象、性質及其變化規律,以及開發利用海洋的一門學科,屬于地球學科的分支學科[1]。該學科具有理論知識復雜抽象、實踐性強等特點,要求學生在掌握海洋科學基本理論與知識要點基礎上,結合野外現象和實踐活動完成實踐教學,從而達到融會貫通的教學效果。因此,系統的野外實踐教學體系是海洋科學類專業學生培養的重要環節,是提高學生培養質量和提升學生動手實踐能力的重要手段[2-3]。此外,大學生的創新創業精神與能力培養是高等教育目前亟待解決的問題,而實踐訓練在地質類專業創新創業教育過程中尤為重要,是提升學生創新創業水平的重要抓手[3-4]。因此,如何尋找合適的實踐教學資源,設計具有海洋特色的實習路線,提升學生創新創業和解決實際問題的能力,已成為海洋科學專業人才培養中的重要問題。

近些年隨著國家“海洋強國”戰略的實施,開設海洋科學的院校從最初的幾所發展到現今的近百所,然而大多數學校設立海洋科學專業較晚,野外實踐資源普遍缺乏,穩定完善的實習基地更是屈指可數[4-5]。中國地質大學(武漢)三峽秭歸實習基地成立于2006年,坐落在宜昌秭歸縣,是水利樞紐三峽大壩所在區域。基地所在區域是中國南方從新元古界拉伸系到古生代地層發育最連續、最完整的地區,保存了古海洋形成、演化直至消亡的地層和沉積記錄[6]。中國地質大學(武漢)海洋科學專業創建于2003年,是“211工程”重點建設學科和湖北省重點學科,在全國學科評估中獲評B+學科。本文結合中國地質大學(武漢)近10年來海洋科學專業實踐教學實習探索成效和海洋科學專業特點,介紹本專業實踐教學內容和改革措施,探索具有海洋科學專業特色的三峽秭歸地質實踐教學模式,以期對海洋科學專業人才培養和實踐訓練體系構建有所啟發。

一、海洋科學專業地質實踐教學現狀與不足

(一)對實踐環節重視不夠,實習資源普遍缺乏

雖然野外實踐環節對海洋科學專業人才培養至關重要,但是受實習資源缺乏、海上實習費用高等客觀因素影響,目前國內大部分涉海高校海洋科學專業實踐環節偏少。相較于其他專業,海洋科學專業實習對實習設施要求較高,需要專業調查船只或完善的基地環境等,總體實習資源偏少[5]。加上近幾年很多出海實習不能開展,野外實踐教學被虛擬仿真教學、視頻教學所替代,實習效果必定會受到影響。

(二)缺乏穩定的實踐教學基地,實習周期短導致效果有限

穩定的實踐教學基地對保證實踐效果至關重要,只有配備有穩定的實踐基地,才能充分地挖掘實習資源,開發出完善的實習路線[2-3]。目前國內高校都在努力建設海洋科學專業實踐基地,例如中國地質大學(北京)在山東日照建立實習基地,浙江大學在舟山建立實習基地,中山大學在西沙建立實習基地。但總體而言,海洋科學專業實踐教學基地很少,不能滿足學生實習的需要[5]。

(三)對海洋要素挖掘不夠,缺乏古海洋學專業特色的教學路線

古海洋學是海洋科學專業重要的分支學科,是研究地質時期海洋環境及其演化過程的學科[1]。雖然國內建設了不少地質類實踐教學基地,例如北京周口店、安徽巢湖、河北柳江、三峽秭歸等實習基地,但是其教學內容和教學路線都是針對地質類專業設定的,對古海洋要素挖掘不夠,沒有結合海洋科學專業設置專門的實踐教學體系。

二、海洋科學專業三峽秭歸地質實踐教學內容探索

中國地質大學(武漢)海洋科學專業自2016年開始在三峽秭歸實習基地開展野外實踐教學,教學團隊根據海洋科學專業特點,充分挖掘實習內容中的海洋要素,形成了海洋科學專業三峽秭歸地質實踐教學體系。海洋科學專業三峽秭歸地質實踐教學包括路線教學、科研訓練和報告編寫等部分。路線教學部分覆蓋變質巖、巖漿巖、海相地層與海洋沉積、陸相地層與三角洲、海洋構造五部分內容,設置了總計9條教學路線(表1)。

海洋科學專業三峽秭歸地質實踐內容覆蓋了上揚子地區古海洋形成、演化直至消亡的過程。巖漿巖路線講授了約8.5億年前,黃陵花崗巖侵入,形成黃陵背斜主體,作為古海洋的基底。海相地層與海洋沉積路線則覆蓋了晉寧運動結束后,海平面上漲,海洋沉積作用開始,上揚子地區成為淺海環境。隨后南華大冰期出現,冰川堆積于黃陵花崗巖之上,而后南華紀-三疊紀中期地殼相對穩定,逐步形成碳酸鹽巖-碎屑巖海相沉積[6]。而高家堰三角洲沉積路線則介紹了中三疊世后受控于區域抬升,海水退去逐漸上升為陸相,形成三角洲、湖泊等沉積序列。

三、海洋科學專業三峽秭歸地質實踐教學改革舉措

(一)充分挖掘海洋要素,突出專業特色和特點

三峽秭歸地質實踐教學內容主要是針對地質類學生而設立,對于海洋科學專業的學生而言,還需要加強海洋地質的基礎知識,例如海洋沉積環境分析、海洋沉積物特征、海洋生物化學等。在充分調研、實地考察的基礎上,教學團隊對教學內容進行了梳理,將原有路線進行了補充和優化,充分挖掘了古海洋地層、海洋沉積、海洋礦產等海洋要素。例如,在講解陡山沱組與南沱組地層分界的時候,需要強調該界線代表“雪球地球”事件的終結,海平面顯著上升,存在顯著的全球性海相碳同位素的負漂移,并發育帳篷構造、穹窿、晶洞等構造,可能與甲烷的氣流體逃逸過程有關[6]。再如,在講解埃迪卡拉紀地層時,需要與全球成磷事件結合起來,突出海洋礦產形成條件與沉積背景[6]。

(二)寓教于樂,突出學生自主性,培養團結協作精神

隨著社會的不斷發展,社會對人才的需求提出了新的要求,除了對其專業素養有要求,還需要團結協作和獨立工作的能力。野外教學實習不僅要強調學生的專業素質,還需要突出學生的自主性,培養團結協作的精神;不僅要強調艱苦奮斗的地大精神,還需要強調“快樂地質”的教學理念。在實習過程中將學生分為若干個學習小組,在野外調查、觀察記錄與實踐考核等環節均強調“實習小組”的概念,只有團隊成員取長補短、緊密協作,才能圓滿地完成每一階段的實習任務,并在最后的考核中取得優異的成績。

(三)促進科研與實踐融合,引導學生自主思考

在實習過程中,除了注重學生實踐動手能力外,還促進科研與實踐高度融合。在科研訓練環節,列出近30個與海洋相關的科學選題,供學生根據個人興趣選擇,實行“一人一題”的模式,讓學生圍繞個人選題開展探索研究[5]。在探索研究過程中,采用啟發式、探索式的教學方法,學生需要結合選題及其國內外研究現狀,開展野外剖面和地質現象考察,再調研國內外的文獻進行觀點的梳理和總結,最后提出個人的觀點并完成報告的撰寫。這種教學方式有利于充分調動學生的自主性和主觀能動性,提升學生分析問題、解決問題的能力,使學生的創新能力和科學思維得到鍛煉。

(四)開展翻轉課堂,優化學生實踐考核模式

傳統的教學模式是教師講授野外地質現象,引導學生觀察,做好野外記錄。而以學生為主體的翻轉課堂,使教師和學生的身份互換,這種倒逼機制使學生學會主動去研究和探索,提升學生實際動手能力。當學生已經掌握區域地層序列特征后,選擇學生未觀察的野外剖面進行翻轉課堂教學,讓學生觀察地層特征判斷所屬地層單元,并運用所學的理論知識去解釋觀察到的現象,將該部分的成績納入學生的考核成績中。學生的實踐考核體系主要考查學生的野外動手能力、知識掌握程度和科研素養,由平時成績、野簿成績、專題報告、野外剖面考核等多部分構成。

結語

實踐教學是培養學生實踐動手能力和創新意識的重要教學過程,而開展實踐教學資源共享是新形勢下高等教育改革的重要舉措。海洋科學專業招生規模逐年擴大,但穩定的實踐教學基地及資源非常缺乏。中國地質大學(武漢)三峽秭歸實踐教學基地所在的地區,海洋要素豐富,具有獨特的地緣優勢,發育古海洋形成、演化直至消亡的地層記錄。中國地質大學(武漢)海洋科學專業自2016年開始在三峽秭歸實踐教學基地開展教學實習,不斷拓展實踐教學資源,挖掘海洋要素,形成了具有海洋科學學科特色的實踐教學體系,覆蓋變質巖、巖漿巖、海相地層與海洋沉積、陸相地層與三角洲、海洋構造等多部分內容,可以加深學生對古海洋學、海洋沉積學、海洋地質學等基礎知識與理論的理解,提升學生實踐能力和專業技能。海洋科學專業三峽秭歸實踐教學改革成效顯著,在學生管理上突出學生自主性,培養團結協作精神;在教學方式上開展翻轉課堂,促進科研與實踐融合;在考核形式上不斷優化學生實踐考核模式,以上改革措施為其他高等院校海洋科學專業實踐教學改革提供參考。