地球化學課程教學探討研究

（蘭州大學地質科學與礦產資源學院，甘肅省西部礦產資源重點實驗室，甘肅 蘭州 730000）

地球化學課程是地質類專業本科生的一門重要的專業基礎課程［1］。通過該課程的學習，可以培養學生的地球化學思維，鍛煉其運用地球化學手段分析和解決基礎地球科學問題的能力。地球化學相對于別的學科來說發展較晚，它于20世紀三四十年代才成為一門獨立的學科。“地球化學”這個名詞最早由德國舍恩拜因于1838年提出。19世紀中葉以后，分析化學中的重量分析、容量分析逐漸完善；化學元素周期律的發現以及原子結構理論的重大突破為地球化學的形成奠定了基礎。地球化學發育于地球科學和化學科學的深根沃土上，并與其他相鄰學科（如環境科學、大氣科學、天文學、海洋科學、物理學、生物學等）相互滲透和結合，吸納各學科的營養，再加上社會發展對礦產資源的需求，以及人類活動加劇造成的環境污染等因素，使地球化學得到了蓬勃的發展。地球科學基礎理論的一些重大研究成果，如洋底擴張、界限事件、巖石圈演化等均與地球化學的研究相關。自20世紀70年代中期以來，地球化學和地質學、地球物理學已成為固體地球科學的三大支柱。地球化學所涉及的研究內容紛繁復雜，形成了眾多分支學科［2］。

地球化學是地質學和化學相互融合的邊緣學科，主要研究的是地球包括部分其他天體的化學組成、化學演化和化學作用的一門學科。地球化學屬于地球科學，地球科學的知識體系的建立依靠富有探索精神的學者從觀測、實驗到理論升華，再到根本科學觀的創新，那么地球化學的發展也是同樣。青年學子是我們地球化學學科發展的源動力。為了提高地球化學課程的教學效果，文章針對地球化學的知識結構體系特點，在以講授為主的傳統教學方法基礎上，總結出一些在該門課程的教學過程中的幾點體會。

一、地球化學教學過程中的現存不足

（一）教學知識內容多，而課堂教學課時少

地球化學是地球科學中研究物質成分的主干科學，以元素及其化學運動為研究對象。地球化學的研究內容包括：（1）地球化學及其主要研究內容和任務；（2）太陽系的元素豐度和元素起源；（3）地球的化學組成；（4）元素的晶體化學性質與元素結合規律；（5）微量元素地球化學；（6）放射成因同位素地球化學；（7）穩定同位素地球化學；（8）環境地球化學；（9）生物與有機地球化學；（10）分析地球化學。本課程內容較多，涉及面較廣，學生較難建立起一個完整的知識系統，需要老師在課堂上進行適當的引導，因而教師教學任務相對比較繁重，然而地球化學的教學課時較少，影響了教學質量。

（二）實驗教學相對比較薄弱

分析測試和實驗技術是地球化學與其他科學聯系的橋梁，是地球化學研究獲得第一手資料的主要手段。隨著地質分析測試技術水平的提高，地球化學分析不斷向微區與原位、痕量與超痕量、低檢出限與高靈敏度等方面發展，地球化學在解決地球科學基礎理論問題等方面將越來越發揮主力軍作用［3］。然而，由于課時有限，地球化學課程內容主要以講述為主，同時受實驗條件的限制，只能在課堂上對常用的、重要的分析方法進行講解，分析測試和實驗技術方面略顯不足。因此，學生不能親自動手操作，導致實際教學效果并不理想［4］，在地球化學的學習過程中學生容易感到復雜、抽象，從而影響學生對學習和探索地球化學的興趣。

二、地球化學教學方法的一些思考

（一）興趣是最好的老師

地球化學的緒論部分是地球化學的第一堂課，學生對課程的第一印象通常決定著對該課程的喜愛程度。在緒論部分教師應當竭盡所能讓學生“死心塌地”地愛上地球化學，這便是教學成功的第一步。首先，可以采用現身說法讓學生了解教師的學術背景，拉近學生和教師之間的距離。其次，利用現實生活中的實例來突出地球化學在社會發展中的重要性。最重要的是向學生引入見微知著的地球化學思維方式，并在今后的教學中重點培養學生見微知著的能力。如在講述第五章第五節U-Th-Pb法年齡測試及Pb同位素地球化學時，結合鋯石陰極發光結構照片、鋯石U-Pb年齡數據及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在解決地質作用過程中的作用。平時在課堂中還可以利用一些音像視頻資料來使教學內容立體形象化，激發學生的學習興趣。例如在講述第一章第一節中隕石類型及其化學組成時，可以讓學生觀看紀錄片《隕石真相大揭秘》，了解隕石的形成以及隕石對于地球的巨大影響；在講述第四章第七節中地球歷史中災變事件的微量元素地球化學證據中，可以讓學生觀看紀錄片《地球劫難日》，了解二疊紀末的生物滅絕事件和可能的誘因，以及科學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

地球化學是地質學與化學、物理學等基礎學科交叉的產物，要求學生掌握地球化學相關計算的基本方法，注重培養學生分析整理數據的能力以及應用這些數據解釋相關的地質現象的能力。課堂上可以進行當堂測試，及時了解學生對課程的掌握程度，發現問題及時糾正，提高課堂效率。課后可以布置一定的課后習題，如講述微量元素標準化圖解、放射成因同位素地球化學時，通過必做題、選做題和思考題，既培養學生分析處理數據的能力，同時也達到促進知識學習和提高科學素質的目的。教學過程中重視運用小組學習、案例研究等方法，注重培養學生研究和解決問題的意識與能力。同時要求學生結合自己的研究興趣和方向，開展學術演講，讓學生自由思考，掌握科學的思維方法，提高表達能力和團隊合作能力，幫助學生早日融入學術交流，提高學術交流的能力［5］。觀測、實驗是科學研究的基礎和前提。在實驗教學過程中，要加強實驗室的開放力度，創造條件讓學生上機測試，滿足學生們的實驗需求，注重地球化學樣品分析的實踐環節，鍛煉學生的實驗動手能力［6］。

（三）傳統教學和現代多媒體教學相結合

利用多媒體技術可以將最新學科發展動態和研究成果補充到教材中，以豐富教學內容。充分利用多媒體教學，可以豐富課堂教學內容，極大地提高學生對地球化學的學習興趣，但過分依賴多媒體而忽視傳統教學中精華的部分也是不可取的。如在一些公式的推導中，多媒體課件使老師的授課過程加快，學生對所講的內容沒有足夠的時間理解，不利于學生在課堂上對本門課程知識的消化和吸收。傳統板書的應用可以使教學內容概括化、系統化，幫助學生掌握教學內容的思路、基本結構，了解重點和難點知識，增加記憶，提高課堂效率。在教學過程的電子課件制作中，可以應用一些知識框架結構圖，既能凸顯知識的系統性，又能使知識點間的內在聯系一目了然［7］。所以，教師應該根據不同教學環節將傳統教學和現代教學方式相結合，實現優勢互補。

（四）加強專業英語的學習

隨著國際交流的日趨廣泛，專業英語將是青年學子今后學習和交流的重要工具，通過英語跟蹤學科的最新發展動態已經成為時代的要求。因此，地球化學專業英語教育不僅是一門語言的學習，而且也是專業知識的學習。在地球化學的教學中穿插專業英語不僅可以讓學生掌握專業詞匯，而且能夠培養學生的國際視野和專業英語能力。通過布置小論文，動員學生查閱外文文獻，自主地了解地球化學領域的理論前沿和最新發展動態，并試著進行全文閱讀及翻譯。這種訓練讓學生在掌握專業知識的基礎上提高閱讀外文的能力，同時培養學生的理解、綜合寫作能力，讓學生在不知不覺中記住專業術語。這樣既能夠鞏固專業英語學習，又能讓學生在潛移默化中了解科技論文的寫作方法。我們也要鼓勵學生參加學校和院系組織的學術講座，在聆聽講座和與國際學者交流的過程中，真切地感受到專業英語的國際性與實用性。

（五）注重課后反思

一位優秀的教師，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。教學反思應該貫穿于教師的整個教學生涯。在課堂教學過程中，學生是學習的主體，教師與學生課堂溝通的紐帶和橋梁就是師生之間的相互傾聽與對話。教師要能夠耐心地聽取學生的意見和建議，把握學生的學習程度，找出一些實際存在的問題，對自己的教學實踐進行思考和梳理。這樣既能使學生的好想法、好思路得以推廣，而且也是對學生的一種贊賞和肯定，同時更是對課堂教學的補充與完善，可以拓寬教師的教學思路，提高教學水平。教學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”，在教學過程中，教師要經常對自身的教學經驗、教學策略進行反思、總結，不斷提高自身的教學水平；在教學中更要大膽嘗試和創新，形成自己獨特的教學個性和教學風格。

（六）盡信書不如無書

地質工作運用“將今論古”的方法認識過去，每一步都需要大膽猜想和嚴密求證［8］。我們在學習和科研過程中要敢于對現有理論進行懷疑、批判，也要敢于提出能解決問題的新理論、新觀念。沒有思想的科學只能讓技術牽著鼻子走，是不可能有生命力的。我們讀書時應該加以分析，學會獨立思考，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，地質出版社出版的《地球化學》教材中第175頁根據對樣品測定40Ar∕39Ar和36Ar∕39Ar比值進行放射成因40Ar*∕39Ar計算時，課本中“40Ar*∕39Ar=40Ar*∕39Ar-295.5 x36Ar*∕39Ar”，應 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”。一旦教師發現這種問題應該及時給學生指出，避免誤導學生。同時，也要求學生在進行閱讀時，要有一定的識別能力和批判精神。

三、地球化學專業人才培養的思考

地球化學專業人才除了要具備學習地球化學方面的基本理論和基本知識，還應受到基礎研究、應用基礎研究和技術開發方面科學思維和科學實踐的訓練。教師在教學過程既要注重提高自身的教學水平，提升教學質量，更要注重培養學生自主學習的能力和嚴肅的科學態度。

（一）關注地球化學理論前沿和發展新動態

科研是教學的“源頭活水”，如果沒有科研做支撐，課堂教學就會失去“靈魂”。隨著社會經濟的發展和人類的進步，科學發展的態勢正在日益發生變化。教師應該多關注地球化學理論前沿和發展新動態，不斷學習和吸收新知識，擺脫舊觀念的束縛，將新思想、新方法、新成果不斷充實到課堂中，這樣有助于教師深刻透徹地對教學內容進行思考，更加準確的把握知識，讓地球化學教學“深入淺出”，促進學生的學習與理解；同時彌補了原有課程知識與最新研究之間的“斷層”，提高學生的學習興趣，拓寬學生的知識面，培養學生的發散思維和觸類旁通的能力，鍛煉學生提出問題、解決問題的能力。

（二）提高自身綜合素質

教師在全面提升科研素養的同時，更應加強自身綜合素質的提高。教師不僅應“專而精”，而且還應做到“博而精”。學科交叉是科技創新的思想源泉，跨學科聽課能夠提升對本學科相關問題深層次的認知。他山之石，可以攻玉。我們應多學習一些地球科學、化學、物理和人文等課程，增加知識的廣度和深度，研究別人的教學長處，尤其是要研究教學名師的教學思想。可通過學習先進的教育教學理論以及與自身的教學經驗進行對比，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，吸取好的教學方法，結合地球化學課程特點，合理采用、融會貫通，從而達到完善教學方法、拓寬教學渠道的目標。教師深厚的文化修養、高尚的道德素養對學生具有潛移默化的影響，教師系統的知識結構有助于對學生創新能力的培養，促進學生的全面發展［9］。

（三）培養學生的科研誠信

科研誠信是開展科學研究的道德基礎。然而，隨著社會經濟的快速發展，科研工作者受學術競爭、利益驅動等社會因素和個人因素的影響，導致學術不端行為屢禁不止。中國科學院院士、地球化學家李曙光先生認為，科學道德規范的培養要融入整個教育進程中。做研究，需要具備良好的品格，腳踏實地去思考、去實踐。地球化學課程通常都在本科階段第三學年開課，教師應該對科研工作的“入門者”從最初接觸科研活動時就進行科研道德和科研規范的教育。在教學過程中要注意培養學生今后從事科研、生產工作的良好職業道德，教育學生在今后的工作中，正確認識、理解、對待和處理地球化學所隱含的信息，不要輕易丟棄或漠視一些不合常態的數據，更不能任意篡改和隨意杜撰數據［10］，讓學生從起步階段就為自己的職業生涯奠定誠信和責任的基礎。

四、總結

在地球化學課程的備課及授課過程中，教師要注重強調與總結地球化學知識點之間的關聯，通過傳統教學和現代多媒體教學相結合的方法展現地球化學知識的系統性，加強地球化學樣品分析的實踐環節，強調專業英語的學習，激發學生的學習興趣，增強學生的自信心，提高教學效果；同時教師要進行課后反思，不斷提升自身綜合素質，在課堂中注重培養學生的科研誠信，增加地球化學理論前沿和發展新動態的知識。

總之，地球化學課程要求任課教師根據教學大綱合理安排授課內容，運用多種教學手段不斷提高教學效果。“授人以魚，不如授之以漁”。通過基礎理論和實踐教學活動的開展，在教學過程中要提高學生掌握和理解地球化學基本知識、利用地球化學知識解決地質問題的能力，著重培養學生的獨立思考能力、表達能力和團隊合作能力，形成國際視野、全局觀念以及多學科交叉的思維方式，從而達到培養創新型復合人才的目的。