關于新形勢下地質類專業本科教學的思考及建議*

李華亮 吳志春 姜勇彪 許歡

（1 東華理工大學地質調查研究院；2 東華理工大學地球科學學院）

改革開放40年來，地質工作以服務國家重大需求為主線，不斷深化改革，擴大開放，拓展服務，形成了以保障能源和其他重要礦產資源為主體，陸海統籌、國內外并行、支撐和服務各行業的地質工作新局勢，取得了巨大成效，在經濟社會發展、生態文明建設中的基礎性、先行性作用得到不斷增強。目前，當代地球科學正處于重要的轉折期，其學科的功能結構也正由傳統的“找礦型”拓展到現在的“社會型”，同時朝著資源和能源深度開發、新能源開發、環境保護和治理、國土資源整治、城市規劃與工程建設、地質災害預測與防治、新材料、地學信息工程等領域不斷拓寬[1]。隨著當前新形勢下地質類專業人才服務領域的不斷拓展，其研究手段也涉及更多學科領域的最新研究成果，并形成一些新的邊緣或學科交叉專業[1，2]。

在我國目前的高等教育體系中，全國共有85 所普通高校含地質學、地球物理學、能源、礦產類專業[1]。各高校在主干專業課程設置方面，基本都包括普通地質學（或地質學基礎、地球科學概論）、巖石學（沉積巖、巖漿巖、變質巖）、構造地質學、晶體光學、結晶學與礦物學、古生物學、地史學、礦床學、地球物理學、地球化學、測量學和工程地質學等眾多地質學科的重要課程。然而，隨著社會發展、科技進步，地質學的研究領域同時也不斷擴展，地球科學的理論發展與應用需求都給地球科學人才培養提出了新的要求，上述傳統課程的設置已不能完全滿足新形勢下地質工作的服務需求。因此，如何在當今新形勢下，培養高層次研究、應用型的優秀地質類專業人才，使學生具有更強的專業綜合素質，是目前地質類專業本科培養所面臨的重要問題[3，4]。

筆者作為一名地質類專業教育工作者，結合個人對新形勢下地球科學的認識和國家發展需求，對地質類專業本科教學方法、培養方式提出了幾點建議，以使培養出的地質類人才更好地適應當今社會發展的需求，同時可為相關專業教學工作的改進提供一定的參考。

一 三維地質模型引入課堂教學

地質學是研究地球的物質組成、結構構造、地球演化歷史及其表層各種作用、現象、成因的學科。地質作用具有現象復雜、作用過程漫長等特點，各種地質現象在時間、空間上都是相互關聯的。孤立和靜態的地質思維方式，對地質過程的分析是遠遠不夠的。因此，培養地質類專業學生的地質時空演化思維，在地質課程教學過程中尤為重要。

自2005年以來，三維地質建模得到了快速發展，目前已成為各國地質調查機構的基本任務之一。經過十余年的發展，三維地質建模技術已在資源勘探與保護、礦產資源評價、基礎地質研究等領域得到了廣泛應用。一些國外知名地質類院校已將三維地質模型及建模技術引入課堂教學，并收到了良好的效果。

目前，我國各地質院校地質類課程多為傳統的課堂教學形式。對三維地質現象的呈現方式主要通過剖面圖、柵狀圖、塊狀單元圖、深度分層圖等二維圖件來表達。然而，二維圖件缺少立體感，無法從不同視角觀看，難以有效呈現三維地質信息。在這種傳統的教學形式下，學生需將通過二維圖件獲取的信息在腦海中建立三維模型，這就要求學生具有較好的三維空間想象能力和綜合理解能力；另外，地質體和地質現象具有復雜性和多變性，二維圖件無法對其進行準確表達，這給教師教學、學生學習均帶來較大挑戰，制約了課堂教學質量的提升，限制了學生地質時空演化思維的培養。

綜上所述，在地學大數據背景下，將三維地質模型引入課堂教學，不僅可以提高課堂的教學質量，培養學生三維地質思維能力，還可以讓學生了解、掌握最新技術，為將來從事地質工作打下堅實的基礎。

二 注重地球系統科學思維的培養

地球系統科學是傳統地球科學發展的必然。自18 世紀末期到19 世紀初期，地質學開始發展成為一門科學，正式步入了地球科學時代，此時的地質學多是針對地球的某單一組分分門別類進行研究的，逐漸形成了各種專門的學科，同時形成了具有其各自門類特色的研究方法和知識框架。21 世紀之后，眾多學者才認識到必須把地球作為一個由相互作用、影響著的各個子系統，地球科學由此發展到了地球系統科學的全新階段。地球系統科學強調地球巖石圈、水圈、生物圈和大氣圈之間的相互作用，進而從整個地球系統的角度，對地球各圈層之間的相互作用過程和發生機理進行研究[5]。因此，培養具有跨學科、大視野處理問題能力的復合型地質類人才顯得尤其重要。

近幾年，國內已有部分高校先后成立了地球系統科學相關專業，如南京大學、清華大學等。2016年，南京大學創辦“地球系統科學與環境理科實驗班”跨學科班，力求通過不同學科、不同院系之間的相互合作，真正培養學科交叉復合型人才。嘗試讓學生運用“系統科學”的方法對“地球科學”進行相關研究，關注地球巖石圈、水圈、大氣圈及生物圈等圈層之間的相互作用和影響。從學科角度看，把地質學、海洋學、生態學、氣象學、環境學和社會學等自然、社會科學領域的知識融匯在一起，用整體觀、大局觀培養學生，讓他們去研究地球各圈層之間、各圈層與其所涵蓋的眾多子系統之間的相互作用、形成的結構體系，以及它們本身所具有的穩定性[6]。地球系統科學所涉及的相關學科眾多，包括地質學、自然地理學、氣象學、海洋學、社會學、生態學、物理學等多個學科。因此，需要學生掌握相關學科的綜合知識，各子系統之間相互作用的研究需要運用多個學科的相關知識；要掌握模型化、定量化的研究方法，獲得牢固的學科基礎；要不斷追求探索創新，能深刻理解探索創新的重要性，這也是地球系統科學的本質特征之一[6]。

當今眾多的對地觀測衛星、地表接收臺站，精細的時空辨別率以及強大的計算機數據處理系統，正逐步促使人們對地球科學的更深認知，同時也使人類不斷增強適應全球環境變化的能力，并從更高層面服務于社會可持續發展。作為未來的地球科學專業人才必須具備地球系統科學的思維和能力，高校應該適應這種變化，培養出適應未來發展的地學人才。

三 引導學生關注國家發展需求和地學前沿領域

要培養優秀的新時代的地學人才，除教授其專業知識外，還應及時引導其關注相關行業的發展動態，了解國家的發展需求及科技進展，以便獲取更多的前沿地質信息，使學生可根據個人興趣愛好，有重點、有目標的進行相關專業知識的學習。

例如，當前中國地質調查局緊扣影響國家經濟社會發展和生態文明建設的重大地質問題提出了一系列重點研究領域和調查計劃。“三深一土”科技領域中的深部探測方法、地下空間探測、地熱等深部資源勘查開發、深海探測、深空對地觀測、航空地球物理探測及土地地球化學調查等工程；“七大地質科技攻堅戰”重點方向：天然氣水合物調查研究、在北方新區新層系油氣資源調查、南方復雜構造區油氣頁巖氣調查、西藏羌塘油氣調查、砂巖型鈾礦調查、京津冀地熱調查及陸相盆地頁巖油調查等工程；地質調查“十大計劃”：公益性基礎地質調查計劃、能源礦產地質調查計劃、重要金屬非金屬礦產地質調查計劃、海洋地質調查與天然氣水合物勘查試采、重要經濟區和城市群綜合地質調查、地質災害隱患和水文地質生態地質調查、資源環境承載能力評價地質調查支撐、地質數據更新與應用服務、服務國家重大戰略和國土開發保護地質調查及地質科技創新等計劃計劃。

四 結論

改革開放40年來，我國高等教育經過改革、建設和發展，已經逐步邁入了大眾化教育的嶄新階段。人才培養從之前的強調應試、知識本位的教育模式向當今的注重提高素質、育人為本的教育模式轉變。為適應我國當前經濟社會的發展需求，隨著地質類專業教育的改革，地質類專業人才培養的模式也在發生著深刻的變化。在當前新形勢下，在地質類本科教育中應將先進的技術手段引入到實際的課堂教學中，更好地開發學生的地學思維；注重培養學生的地學大局觀，從整個地球系統的角度去看待和思考問題；引導學生與時俱進，關注國家發展需求，了解地學前沿問題，為我國地質事業的發展培養出更符合時代潮流的人才。