中美地質學教學過程實效對比及分析

密文天　辛杰　武景龍　商艷　李旭軍

[摘 要] 美國地質學高等教育體系處于世界領先水平。通過對美國加州幾所大學的地質學專業基礎課程的教學模式、課堂運行、成績評價、實踐課程以及教學理念等方面的觀察分析，對中美兩國在該課程的教學效果及差異進行了評析。中美兩國大學在地質學教學內容及教育理念上側重點有所不同，體現在教學方法上也有差異，雖然都以培養學生的地質思維能力為主，但考核手段及標準亦有所區別。經過對比，對改進我國地質學教學理念及方法有所裨益。

[關鍵詞] 地質學教育;課堂教學;對比及分析

[作者簡介] 密文天（1982—），男，山東青島人，博士，內蒙古工業大學礦業學院副教授，碩士生導師，主要從事地球化學研究;

辛 杰（1990—），男，內蒙古鄂爾多斯人，碩士，內蒙古工業大學礦業學院助教（通信作者），主要從事地球化學研究。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）06-0141-04? ?[收稿日期] 2020-08-14

根據教育部學位與研究生教育發展中心公布的全國第四輪學科評估結果[1]，對地質學一級學科內具有“碩博士授權”的22所高校進行排序，依次為南京大學、中國地質大學、北京大學、西北大學、吉林大學等。入選地質類“一流學科”建設的高校主要有南京大學、西北大學、成都理工大學、中國地質大學及北京大學等。但上述高校，除北京大學外，均在2019年Quacquarelli Symonds（QS）地球與海洋科學排名[2，3]靠后?？梢?，我國高校地質類學科綜合實力與世界頂尖水平仍有不小的差距。國外地質學高水平大學的成功經驗是縮小差距、提升我國地質學辦學水平的參考對象[4]。從2019年9月至2020年1月，筆者以訪問學者身份在加州州立大學地質系進行研修，通過觀察分析，結合對加州其他幾所高校地質系教學和科研特點的認識，對中美高校地質學教學過程實效進行了對比及分析。

一、概況

現代地質學的邏輯體系發軔于歐美高等教育體系。哈佛大學、牛津大學、麻省理工學院和蘇黎世聯邦理工學院等長期處于地球與海洋學科排名世界前列，與其先進的教學理念和科研模式關系密切。通過對加州州立大學的“Earth history”及“沉積巖石學”課程的觀摩學習，研究了其實施過程及教學方法;并考察了加州理工學院、加州大學洛杉磯分校及南加州大學的地球科學實驗室。與國內高校地質課程進行對比，美國大學的地質學類課程有利于培養學生的地質能力及思維，學習主動性更強，教學效果更好，教學水平也高于國內高校地質課程[5，6]。

成立于1957年的加州州立大學富爾頓分校（CSUF）位于大洛杉磯地區Fullerton市，其地質系隸屬于自然科學與數學學院。目前，其地質系主任Adam.Woods教授為“地史學”“沉積巖石學”等課程的主講人（圖1）。地球科學學院位于校區的Dan Black Hall和McCarthy Hall，是該學院行政、教學和科研場所。地質系課程體系由“Introduction to Geology”“Earth History”“Igneous and Metamorphic Petrology”“Sedimentation and Stratigraphy”“Geologic Field Techniques”“Geochemistry”“Structural Geology”“Hydrogeology”和“Environmental Geology”等主干本科課程及研究生課程組成。教學管理上的公開、透明、信息化，使其教學活動高效運行;不同教學方向的教師代表參加各種院級會議，使得決策公平。

此外，洛杉磯地區的加州理工學院、加州大學洛杉磯分校、南加州大學、加州大學圣地亞哥分校等學府是世界地球科學領域的翹楚，在歷年各項排名中名列前茅，一些研究方向屬于全球頂尖。例如，位于大洛杉磯地區帕薩迪那市的加州理工學院是世界頂級研究型大學，在美國理工類高校中與麻省理工學院并駕齊驅，誕生了錢學森等戰略科學家，其地震以及地球物理研究長期處于領先地位。

二、教學組織及特點

首先，美國高校地質專業教學過程嚴謹，知識內容較深、較廣。教學過程是教學效果的載體，是實現及滿足學生求知欲望的必要條件，是激發學生探索精神、實現理論架構的必然過程。與中國大學教室課堂不同的是，美國高校教室內部設施豐富，配備有地質學專業書庫，巖石、化石、礦物等標本，以及光學顯微鏡、地質掛圖等輔助教具，烘托出濃厚的學術氣氛。每門課程理論課及其實驗有20-30次，每周5小時，分2次開展，野外實習至少1次[7]。授課教師會增加一些學術文獻上的最新研究，以拓展教學深度及廣度，學生需要記錄筆記。教學過程中，學生與教師平等交流，極其有利于學術思想的碰撞。部分教授擁有獨立的實驗室，其本科生及研究生經過實驗室操作及安全培訓，能夠進入實驗室獨立開展相關實驗。

第二，社會環境對學生學習及心理習慣影響很大。由于不同的社會環境、文化傳統及心理習慣，美國學生在提問時更加大膽、尖銳、更有深度。學生如有疑問會隨時提問，教師要即時回答，因此教師需要極大的地質專業知識儲備來應對各種問題，有利于教學相長。在課堂尾聲，教師會布置10道問答題進行快速復習。

相對于國內教學大部分以學生被動聽課的模式開展的現狀，美國高校更注重學生的主動思考及實踐，小組討論、發言提問、表達觀點已成必不可少的課堂要素。這直接培養了學生的懷疑精神、批判辯證思維和獨立自主思維，也為萌生創造性思維提供了最重要的要素，成為歐美國家高校創新能力長盛不衰的原因。開放交流、平等互動的教學環境，為學生形成獨立、創造性的觀點提供了驅動力。

院長、系主任及教授經常組織高年級學生參加由本校教授或者外單位地質學家主講的Geoscience Seminar。學生的語言表達、多媒體制作及演講、學術內容的組織及展示能力都得到了鍛煉，增強了對地質科學前沿的跟蹤。在研究生教學方面，加州州立大學地質系十分注重獨立研究及學術能力的培養，每周都有碩士生分享自己的文獻閱讀體會，介紹地質方向的最新成果;每位導師指導1—2名碩士研究，充分與導師平等交流。

第三，學校軟硬件設施十分優良。地質專業人才培養需要耗費大量的資源，學校的優良設施來源于強大的經濟投入，為吸引專家與培養高素質人才提供了保障。加州的大學主要分為公立和私立高校。加州公立大學不同于美國其他州，公立大學由于加州強大的經濟實力及財政收入支持，辦學實力與各類排名位居前列。例如，加州大學洛杉磯分校、伯克利分校、戴維斯分校、圣地亞哥分校、河濱分校以及圣芭芭拉分校等十分優秀。而加州私立大學由于其強大的校友資源及歷史積淀，其募款能力十分強大，高品質的教學與科研質量吸引了大量的優秀師資及生源，最后實現良好的正面循環，例如斯坦福大學、南加州大學等。這些優秀的大學，都具有一流的地球科學實驗室及圖書館。例如，加州理工學院的地球科學專業具有獨立的地學類圖書館，甚至在教室內配備圖書專柜，其地震及地球物理實驗室堪稱一流;加州大學洛杉磯分校的同位素地球化學實驗室及河濱分校的有機地球化學實驗室設施也十分先進。我國地質類高校軟硬件相對都較為單薄，需要加大投入。

第四，學習獨立性與合作性相結合。加州高校地質專業課教材昂貴，無統一采購計劃，學生自愿購買，很多學生并未購買。通過觀察，大多數學生需要記錄整理筆記以及在互聯網、圖書館查閱相關書籍。學習過程中，常常合作學習、討論，但又獨立完成各自作業，體現了團隊性和獨立性相結合的特征。地質作業量比國內更大，并不存在美國高校的生活輕松、學習散漫等現象。由于學費昂貴，學習壓力也較大，競爭激烈，多數學生都很努力。

第五，成績考核十分嚴格。幾乎每堂課結束后都會進行小測驗、考試，多重檢測方式使學生進一步鞏固所學的知識。美國大學的地質課堂作業十分常見，而國內作業較少。其形式為填空、讀圖、簡答等，作業沒有標準答案，更側重學生對知識的理解及對科學問題的思考，教師批改及時，并給予分數及評價;有的會給予選擇題的答題卡，學生都必須認真答題。各類測驗結果計入最后總成績。例如，以加州州立大學地質系“earth history”課的成績總評價含有閉卷考試成績（多次非一次），自擬題目的綜述論文，實習報告，平時成績及實驗課成績等，分數匯總后根據與總分的比值評定等級。本課程達到合格需要為C-以上，即達到成績占總分百分比的70%，成績關系到學生的工作、升學等具體利益。因此，幾乎每次作業及報告都與最終成績相聯系。由于考核成績的因子、權重屬于多重，與中國單一的考核方式形成鮮明對比[8]。每學分達到千美元計的學費及巨大的考核壓力使得學生不敢懈怠，學習強度高于中國同類高校。

三、實例教學對比

“地史學”（earth history）是美國加州州立大學富爾頓分校（CSUF）地質學系的專業基礎課，屬于中美高校地質專業二、三年級學生必修課。教學內容實際上與我國“古生物學與地史學”的大部分內容相近，包括地史學基礎概念、研究方法和發展趨勢，各論部分突出美國或中國地史發展主線，對各地史時期古生物演化史、海平面升降及沉積發育史、古環境變遷史、古板塊構造史和全球重大地質事件展開論述。

第一，國內高?！肮派飳W與地史學”教學更注重對知識的掌握和理解，強調對各類古生物化石的知識理論體系的認識，如結構、分類及命名等，但對古生物的形態成因、生活習性及地史背景涉及較少。例如，在教授古生物學的頭足綱菊石時，對菊石的縫合線、臍、臍接線、殼飾、住室及氣室等構造分析十分透徹，對無棱菊石、棱菊石、齒菊石及菊石等類型劃分及命名細致，但對菊石的形態成因、生活環境及演化驅動力涉及較少，仍以識記性講解作為重點;美國教授菊石時，將后者作為授課重點，引發學生深入思考及討論，對科學問題的涉及更加深入（圖2）。同樣，在研究爬行綱恐龍化石時，對恐龍的蜥臀目和鳥臀目等分類介紹細致，對恐龍生活的興盛、滅絕時代介紹較多，但很少從全球地史時期古環境演化對恐龍的影響方面開展探討。

第二，加州州立大學地質系十分推崇“古生物學與地史學”的野外技能的鍛煉，而國內高校該課程與野外結合較少。在古生物學與地層學的研究生野外教學過程中，學生均需參加至少一天的野外技能考核，在加州荒漠山區、國家地質公園、洛杉磯橙縣及太平洋東海岸等地實地考察，在至少1個選好的地質點位進行描述，現場打分并給出成績;每位同學均需要完成地質點的介紹。導師將地質資料提前發給學生掌握，學生在野外現場實踐，最后完成口頭或實習報告，計入總成績。假期會有國際地質考察項目，如在歐洲阿爾卑斯山的野外調查，進一步拓展學生的視野及組織能力，其地質理論與實踐能力完美結合，獨立工作能力及野外技能得到提升。野外的車輛、油料費用由學校與學生共同承擔。而國內大學的古生物學與地史學教學過程中，野外實習實踐機會較少，以單一的期末考試成績來評價學生[9]，不利于學生的獨立性及創新意識的培養。

總之，高等教育地質類專業的培養計劃中，專業基礎課“古生物學與地史學”“巖石學”等是建立學科體系的時間尺度及物質骨架，是描述地球發展歷史及其規律性的課程，其教學效果直接影響學生地質思維的建立和合格地質人才的培養。

四、結論

全球地質學科處于領先的高校，一般有戰略型地質科學家，培養的人才能提出原創性的理論，其師資條件、課程體系、運行機制以及資源配置都為培養創新型人才這一終極目標而努力。美國高校的管理模式、師資結構、教研運行以及生源質量值得借鑒。雖然某些教學形式上二者也有相同之處，如多媒體課件、板書及實驗課等形式，總體上看，中國大學的地質學人才培養更注重對學生知識的灌輸，認為掌握知識是學習的主要目的，并以此來衡量成績。灌輸知識導致了傳統的教學模式成為主流，教學環節缺乏互動。推動我國高校地質教育的國際化，應適當提高英語授課的范圍。

參考文獻

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[9]顧松竹.中美大學地質學入門課程教學過程對比[J].中國地質教育，2011，20（03）：89-92.

Abstract： The higher education system of geology in the United States is in the leading position all over the world. Based on the observation and analysis of the teaching models， classroom operation， performance evaluation， practice courses and teaching concepts of the basic courses of geology major in several universities in California， this paper analyzes the teaching effect and differences between China and the United States in this course. Chinese and American universities have different emphasis on teaching contents and educational concepts， which is reflected in the differences in teaching methods. Although both of them are mainly to cultivate students' geological thinking ability， the assessment methods and standards are different. Through this comparison， it is helpful to improve the teaching idea and method of geology in China.

Key words： geology education; classroom teaching; comparison and analysis