特色鮮明的“高等地球化學(xué)”課程建設(shè)探索

何洪濤 邢樂才 劉劍 金超 秦身鈞

[摘 要] 在河北省研究生示范課的立項建設(shè)過程中，嘗試探索出一條適合河北工程大學(xué)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)“高等地球化學(xué)”課程的建設(shè)思路，是提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要前提條件。基于學(xué)科特色和研究生的研究背景，只有“依托學(xué)科特色，兼顧前沿領(lǐng)域”的課程建設(shè)思路才適合“高等地球化學(xué)”研究生課程。在課程內(nèi)容上重點突出黑色巖系涉及的地球化學(xué)問題，基于地球化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊的最新論文和國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議報告，自編講義，授課團隊建設(shè)注重年輕化、最優(yōu)化，靈活安排授課及考核方式，注意引導(dǎo)學(xué)生從地球化學(xué)角度思考資源環(huán)境問題，培養(yǎng)學(xué)生的地球化學(xué)思維。

[關(guān)鍵詞] 前沿;研究生;高等地球化學(xué);示范課

[基金項目] 2020年度河北省研究生示范課程建設(shè)項目“高等地球化學(xué)”（KCJSX2020082）;2020年度河北工程大學(xué)教育教學(xué)研究重點項目“新工科建設(shè)背景下勘查技術(shù)與工程專業(yè)教學(xué)改革探索與實踐”（XN1200130819）;2021年度河北省專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)案例建設(shè)項目“‘農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)原理課程教學(xué)案例庫建設(shè)”（KCJSZ2021094）

[作者簡介] 何洪濤（1985—），男，江蘇東海人，博士，河北工程大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要從事地球化學(xué)研究;秦身鈞（1977—），男，河北邯鄲人，博士，河北工程大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院教授（通信作者），主要從事地球化學(xué)研究。

[中圖分類號] P59 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ? [文章編號] 1674-9324（2021）30-0104-04 ? [收稿日期] 2021-04-06

一、問題的提出

自1981年1月1日起我國正式實行三級學(xué)位授予制度[1]，碩士研究生培養(yǎng)成為學(xué)士、碩士和博士三級人才培養(yǎng)體系的重要中間環(huán)節(jié)，具有承前啟后的作用。事實上，本科階段的重要任務(wù)是夯實學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識，主要是學(xué)習(xí)知識的階段。而博士階段則需要學(xué)生進行獨立探索、思考和解決問題，主要是創(chuàng)造知識和技術(shù)的階段。只有經(jīng)歷碩士研究生階段的初級學(xué)術(shù)訓(xùn)練，學(xué)生才具備面對難題的勇氣，培養(yǎng)出勢必攻克難題的決心以及掌握基本的研究方法，才能順利地進入博士階段的學(xué)習(xí)。2020年7月，習(xí)近平總書記對研究生教育工作做出重要指示，強調(diào)研究生教育在培養(yǎng)創(chuàng)新人才、提高創(chuàng)新能力、服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展、推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化方面具有重要作用[2]。在深化研究生培養(yǎng)模式改革中，需要進一步優(yōu)化學(xué)科課程設(shè)置，促進產(chǎn)學(xué)研融合，著力增強研究生的實踐能力和創(chuàng)新能力，才能為建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強國提供更堅實的人才支撐。河北省教育廳為貫徹落實《河北省關(guān)于深化研究生教育改革的意見》，加強和改進研究生課程建設(shè)，遴選出一批適應(yīng)河北省經(jīng)濟社會發(fā)展需要、符合創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)、體現(xiàn)培養(yǎng)單位辦學(xué)特色的研究生課程體系。河北工程大學(xué)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程學(xué)術(shù)型研究生的專業(yè)學(xué)位課“高等地球化學(xué)”成功獲批2020年度省級研究生示范課立項建設(shè)。

我國著名的礦床學(xué)家、地球化學(xué)家涂光熾院士曾給地球化學(xué)下過一個經(jīng)典的定義：地球化學(xué)是研究地球（也包括部分天體）的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化的一門學(xué)科[3] （P25-30）。該學(xué)科涉及的研究面非常廣，從行星演化到金屬元素富集成礦再到分子/原子層面上的同位素分餾機制，從宏觀到微觀。近年來，隨著多接受電感耦合等離子體質(zhì)譜（MC-ICPMS）、納米離子探針（NanoSIMS）等為代表的一批先進測試手段的應(yīng)用，地球化學(xué)已然成為定量探索地球科學(xué)前沿問題的重要手段，甚至一度沒有地球化學(xué)數(shù)據(jù)就很難發(fā)表地學(xué)類文章。盡管全國地礦高校針對地質(zhì)類高年級本科生開設(shè)了“地球化學(xué)”課程，但限于課時，大多只能淺顯地介紹地球化學(xué)的基本概念、基本原理及一些地球化學(xué)指標(biāo)的基本應(yīng)用，并且學(xué)生缺乏參與研究課題的實戰(zhàn)訓(xùn)練，不具備在研究課題執(zhí)行過程中檢驗所學(xué)基礎(chǔ)知識的條件。因此，在研究生階段，各類學(xué)校多會在地質(zhì)學(xué)（理學(xué)一級學(xué)科）和地質(zhì)資源與地質(zhì)工程（工學(xué)一級學(xué)科）的培養(yǎng)方案中開設(shè)“高等地球化學(xué)”這門課，以期進一步提高學(xué)生利用地球化學(xué)手段解決資源環(huán)境實際問題的能力。廣泛的調(diào)研結(jié)果表明，研究生在參與導(dǎo)師的科研課題過程中，對于各類地球化學(xué)指標(biāo)和圖解，知其然不知其所以然，不注重結(jié)合地球化學(xué)原理分析元素、同位素數(shù)據(jù)背后的控制機理。此外，當(dāng)前的地球科學(xué)前沿問題不斷細(xì)化并呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉融合的特點，如“地球早期古海洋的氧化還原狀態(tài)和原生動物的協(xié)同演化”需要深度結(jié)合地球化學(xué)、沉積學(xué)、變質(zhì)巖石學(xué)、古生物學(xué)和地層學(xué)等多學(xué)科知識，再如“華北克拉通破壞”這一國家自然科學(xué)基金委員會重大研究計劃項目的執(zhí)行需要地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和實驗巖石學(xué)等多個學(xué)科專家的參與。研究生在碰到此類重要/重大地球科學(xué)問題時，難以快速進入角色，無法將各學(xué)科所學(xué)的知識進行有效的遷移、綜合。究其原因，一是學(xué)生的知識面狹窄，平時沒有追蹤地球科學(xué)前沿報道的習(xí)慣，不具備從多個分支學(xué)科角度思考問題的能力;二是近年來河北工程大學(xué)招錄的研究生多為跨專業(yè)報考或調(diào)劑的學(xué)生，本科階段根本未曾學(xué)習(xí)過地球化學(xué)基礎(chǔ)知識。在研究生擴招的大背景下，這也是同一層次同類高校共同面臨的問題。如何在有限的課時內(nèi)，將這些“門外漢”變成至少具備地球化學(xué)思維的專業(yè)研究生，普適性的“高等地球化學(xué)”課程框架和內(nèi)容恐怕難以完成這一任務(wù)。考慮到各類學(xué)校的地質(zhì)學(xué)或地質(zhì)資源與地質(zhì)工程學(xué)科具有各自的研究特色和專長，只有“依托學(xué)科特色，兼顧前沿領(lǐng)域”的課程建設(shè)思路才適合“高等地球化學(xué)”研究生課程。

二、課程內(nèi)容

基于地質(zhì)資源與地質(zhì)工程的學(xué)科發(fā)展特點，組織課程內(nèi)容體系。河北工程大學(xué)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程碩士學(xué)位授權(quán)一級學(xué)科依托“河北省煤炭資源綜合開發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心”“河北省資源勘測研究重點實驗室”等平臺，以煤等黑色巖系中共（伴）生“三稀”礦產(chǎn)的成礦規(guī)律與預(yù)測研究、粉煤灰中有價元素的提取工藝研究、古環(huán)境和古生態(tài)重建為特色，并且這三個方向已被河北工程大學(xué)列為本學(xué)科的重點支持方向，同時地質(zhì)資源與地質(zhì)工程也是河北工程大學(xué)正在申請博士學(xué)位授權(quán)點的學(xué)科之一。此外，地球科學(xué)與工程學(xué)院的一批科研人員在這三個方向上承擔(dān)了多個國家級、省部級研究課題，已取得一系列重要學(xué)術(shù)成果。選課的大部分研究生今后也將參與這些方向的研究課題。鑒于此，“高等地球化學(xué)”的授課內(nèi)容應(yīng)該在涵蓋元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)、礦床地球化學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)等地球化學(xué)主要分支的基礎(chǔ)上，著重突出煤和黑色頁巖體系涉及的地球化學(xué)問題。例如，近十年來，學(xué)者們相繼發(fā)現(xiàn)煤中Li-Ga-Ge-U-REE等關(guān)鍵礦產(chǎn)元素可以高度富集[4，5]。最為著名的是中國的兩個世界級超大型鍺礦烏蘭圖噶鍺礦和臨滄鍺礦。它們都是賦存在煤中的鍺礦床，有別于鉛鋅礦伴生鍺礦床。因此，在微量元素地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)這兩個章節(jié)的授課過程中，介紹相關(guān)元素基本地球化學(xué)性質(zhì)的同時，引入分散元素成礦理論和新興的非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素，有利于探討煤中有價元素的成礦機制和成礦物質(zhì)來源。另外，黑色巖系是由大量繁殖的浮游植物和藻類死亡后堆積形成的，是海水地球化學(xué)信息的重要載體。那么，基于黑色巖系的有機碳同位素和氧化還原敏感元素的富集程度等數(shù)據(jù)，向?qū)W生介紹古海洋氧化還原狀態(tài)和后生動物協(xié)同演化以及地球宜居性形成、演化和可持續(xù)性等熱點問題，有利于學(xué)生掌握測試數(shù)據(jù)的具體用途，及時調(diào)整思考問題的方向。再者，出于公眾對環(huán)境污染事件的關(guān)注，結(jié)合礦區(qū)土壤重金屬污染問題，向?qū)W生介紹環(huán)境地球化學(xué)的研究現(xiàn)狀以及霧霾、重金屬污染修復(fù)等熱點問題。