地球化學實驗教學實踐與改革

李丹丹 劉盛遨

摘? 要：地球化學在現代地質學研究和教學過程中扮演了重要的角色，其中實驗更是獲得地球化學數據的主要途徑和重要手段。由于傳統教學模式及實驗資源的限制，學生往往重理論輕實踐，對地球化學實驗在專業體系中的重要性缺乏足夠的認識和重視，因此在實驗過程中存在很多問題，包括安全問題和實驗操作規范等等。文章探討了在地球化學實驗教學過程中如何加強學生安全意識，增強學生實驗操作能力，發揚集體合作精神等幾個方面，以確保學生通過本次實驗課程真正地了解并掌握地球化學相關實驗操作，為今后的科學研究打下堅實的基礎。

關鍵詞：地球化學;實驗安全;科研態度;創新意識;考核制度;集體合作

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）23-0146-04

Abstract： Geochemistry is an important major in the teaching and research of geosciences. Geochemical experiments are the main means for geochemists to obtain data. At present， most of the students pay attention to theory studies but not practice， resulting in the lack of sufficient understanding of geochemical experiments in the professional system， because of the traditional teaching mode and the limitation of experimental resources. There are many problems in the experimental process， including safety issues and experimental operation specifications and so on. This article discusses how to use teaching methods to strengthen safety awareness， enhance experimental operation ability， promote the spirit of collective cooperation， and ensure the accuracy of experimental data.

Keywords：? Geochemistry; experimental safety; scientific attitude; innovation consciousness; assessment system; collective cooperation

地球化學是地質學與化學、物理學相結合而產生和發展起來的交叉學科，它和地質學、地球物理學成為固體地球科學的三大支柱[1]。地球化學是以實驗數據為基礎的學科，而實驗數據的獲取離不開地球化學實驗。然而，在很多高等學校的教學體系中，往往只開展理論教學，忽視實驗教學，對學生缺少實際動手能力的培養[2-4]。例如，我校地質學及相關專業研究生幾乎沒有接觸過地球化學實驗相關教學，只學習了簡單的大學化學實驗課，而且該課程主要是大班教學，老師演示、學生模仿為主，學生親自動手實驗、設計實驗的機會很少。加之學生重理論輕實踐的現象普遍存在，導致學生動手能力差，缺乏創新性，對地球化學實驗在專業體系中的重要性缺乏足夠的認識和重視。此外，在教學過程中實驗內容涉及的知識面非常有限，如微量元素、同位素的分離提純等精細化學實驗鮮有涉及。很多研究生不了解數據是如何獲得的，對實驗過程及實驗環節中可能造成數據不準確的因素更是知之甚少。

隨著地球化學基礎理論的成熟和完善，地球化學研究方法由定性轉入定量化、參數化，相關分析測試朝著更精確、更快速的方向發展。此外，隨著學科發展的需要和院校的重視，對實驗室平臺的建設加大了力度，高標準與國際相比肩的實驗室相應而生，這對實驗室工作人員和學生的科研水平和實驗技能要求更高。針對目前地球化學實驗教學的客觀要求及存在問題，改變實驗教學方式，直接關系到教學質量及學生的科研能力。

本文以中國地質大學（北京）地質過程與礦產資源國家重點實驗室同位素地球化學實驗室為依托，在開設地球化學樣品測試方法理論課的基礎上，開設了同位素地球化學分析實驗課，該課程采用小班教學（限10人）的方式，先有教師示范實驗操作，學生再針對實際樣品性質親自動手完善，改進實驗流程，在確保數據準確性的同時，能更好地針對樣品本身掌握測試方法技術，把理論知識演變為科研、生產的實踐過程，使學生得到解決實際問題能力的訓練。經過幾年的教學實踐，學生對該課程評價頗高，現將相關教學方法和經驗與各位同仁分享。

一、增強實驗安全意識

目前，地球化學研究中微量和痕量元素測試及同位素分離純化等精細化學實驗都需要在超凈實驗室中進行。超凈實驗室也稱為無塵室或清凈室，是通過過濾系統將一定空間范圍內空氣中的微粒、有害空氣、細菌等污染物排除，人為地將室內溫度、壓力、潔凈度、氣流速度與分布、噪音振動及照明、靜電等控制在某一需求范圍內，而特別設計的房間[5]。與普通化學實驗室不同，具有密閉、恒溫、恒壓和恒濕等特性，是地球化學實驗的重要場所，常存有種類繁多的危險化學品甚至是劇毒藥品。根據超凈實驗室固有特點，對學生進行嚴格的安全培訓是進入實驗室前的首等大事，讓學生明白安全的重要性，嚴格遵守安全管理條例，不疏忽大意，時時緊繃“安全第一”這根弦，保證師生的人身和財產安全，才能確保教學和科研的順利進行。