研究生培養中高級巖石學課程教學改革實踐研究

李斌 鄒海洋

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2022.17.031

摘? 要：研究生課程高級巖石學是地質學和礦產普查與勘探專業研究生需要學習的專業課程之一。課程內容主要涉及火成巖與變質巖的成因，是開展地球深部過程和礦產資源形成機理等國際前沿熱點研究的必備課程。在課程壓縮的大背景下，巖石學教學還需解決學生基礎薄弱等問題。因此，本研究從優化課程內容為切入點，重點突出巖漿起源與分異演化過程，巖石地球化學研究方法和手段、成巖成礦作用機制以及變質巖的成因等關鍵核心內容。致力于解決研究生基礎薄弱的問題，著力突破師生交互過程中存在的難點，從教學團隊建設、課程體系建設、教學目標、手段及方法改革，考核方式改革等方面發力，開展教學改革實踐。與國際接軌，鼓勵學生深度參與課程討論，提高實踐環節占比，加大計算內容在作業中的占比，推動學生結合物理、數學和化學知識，提高學生理論和實踐能力。通過課程的改革實踐，取得良好的預期效果。

關鍵詞：巖石學;教學改革;教學模式;實踐教學

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）17-0124-04

Abstract： The graduate course "Advanced Petrology" mainly covers the genesis of igneous and metamorphic rocks and petrography， which is one of the specialized courses required for graduate students in geology and mineral census and exploration， and is also a necessary course for conducting international frontier research on deep earth processes and mineral resource formation mechanisms. The teaching process of petrology needs to solve the problem of weak foundation of graduate students and break through the difficulties in the process of teacher-student interaction， while facing the objective difficulties of less class time and more class content. In this study， the course content is optimized to emphasize the teaching of magma origin and divergent evolution processes， and to link the evolution of the Earth and magma in two dimensions： time and space. At the same time， the research content of rock geochemistry is emphasized to facilitate the integration of the system of rock-forming and mineralization processes. In the teaching method of the course， it is emphasized to be in line with international standards， to promote the interaction between teachers and students， to encourage students to participate deeply in the course and to increase the proportion of discussion sessions. The emphasis is on experiments， and increasing the proportion of discussion sessions. The emphasis will be on experiments， increasing the proportion of computational content in assignments， and promoting students to combine their knowledge of physics， mathematics and chemistry to improve their theoretical and practical skills.

Keywords： petrology; teaching reform; teaching mode; practice teaching

研究生教育是我國培養高層次人才的有效途徑，具有承上啟下的作用。研究生教育在建設科技強國、實現人才強國戰略中扮演關鍵核心作用。巖石不僅是地球分異演化的表現形式，同時也是各種地質礦產資源的重要載體。在所有地質類相關研究生培養環節，巖石學的教學都是不可或缺的。不同于本科生階段的巖石學課程目標，研究生巖石學課程需要有更強的針對性、深層次的內容和嚴密科學的內在邏輯性。做好研究生巖石學的課程教學，對培養地質類創新型人才起著關鍵作用。

一、研究生巖石學教學現狀及發展趨勢

在傳統的專門化教育模式下，巖石學是大學本科和研究生教育的一個龐大的教學體系，包括巖漿巖巖石學、沉積巖巖石學、變質巖巖石學等主干課程和一系列專門課程的教材。近10多年來，國內巖石學教學內容仍然以傳統的巖相學為主，強調讓學生“能看”，不太注重理解和邏輯思維能力的培養。巖石學在地質學研究中起著極為重要的作用，只有在對巖理學和巖石地球化學知識掌握扎實的基礎上，學生才能對巖石成因有清晰認識和理解，并能對地球演化歷史和過程有深刻的理解。此外，巖石學相關教材一直沒有得到系統的更新，舊的課程體系和教學內容已不適應地質學發展的需要。目前，國內外巖石學相關學科的發展進步飛快，高水平成果層出不窮，僵化的研究生教學導致我們已經逐漸與國際前沿脫節。根據“加強基礎、拓寬專業、增強適應性”“縮小與世界水平的差距，促進巖石學課程體系和教學內容現代化”的宗旨，我們提出在研究生課程高級巖石學的教學內容上突出特色，重點強調巖理學、巖石地球化學、成巖成礦作用機制以及變質巖的成因的講授，培養學生的邏輯思維，夯實基礎，為保證學生適應新形勢下的地質學研究奠定基礎。

在教學方式上，國際上從15年前，興起了對教學模式的改革和探索實踐，其本質是高度注重課堂上的因材施教和互動。例如翻轉課堂的教學模式，已在全球教育界流行起來，成為受關注的教學模式。這種教學模式已在國內多家高校和單位開展應用實踐，取得了非常好的教學效果。然而，簡單照搬國外翻轉課堂的模式可能不會起到很好的教學效果。以高級巖石學課程為例，特別注重學生的邏輯思維和動手實踐能力培養，簡單引入翻轉課堂教學模式，雖然能一定程度地促進學生的自主學習意識，但缺乏扎實的基礎知識為依托。因此，我們課程計劃借鑒翻轉課堂的思路，而不是形式，開展獨特的實踐教學模式創新。此外，新的教學理念的引入和實施也需要先進教學設備和技術發展的支撐。中南大學極為重視教學條件的改善和提升，已經全部換裝最新的顯微鏡，WIFI覆蓋，實現教師和學生實時互聯和共享，也為啟發式教學和研究性學習的模式建立創造了優良的條件。

目前，國際留學生的比例不斷增加，學生與學生之間互動和交流的機會增多，如何在課堂上將這種交流變得更高效，更有價值，拓展學生的國際視野，也成為高校教學中不斷探索和創新的課題。為保證教學質量，保證國內學生與國際留學生都能適應這門課程，我們在教學方式和內容上應該保持連續性和先進性，做到持續追蹤國際科技前沿，始終堅持課程內容與國家重大戰略需求相結合。同時應該加強課程思政內容的建設，在課堂教學過程中，潛移默化地將思政內容引入到國際留學生課堂的教學中，增加師生之間的有效互動交流，有效促進學生對中國文化的認同，對新時代中國特色社會主義思想和基本方略有初步的認知，真正實現從“以教師為中心”到“以學生為中心”的轉變，從而有效地促進學生求真和創新能力的發展，解決目前面臨的主要難點。因此，采取怎樣的教學模式，可以充分發揮巖石學課程尤其是實驗實習課師生互動和交流的便利條件，實施研究性學習和以學生為主體的教學，如何有效激發學生獨立探索的熱情，提升學生的實際工作能力和創新意識成為課堂教學改革亟待解決的重要問題。

二、課程體系建設與改革著力優化課程內容，重點突出成因巖石學和巖石地球化學

在充分了解本專業的特點、培養目標，該課程內容與前后相繼課程關系等前提下，合理使用教材及適當補充或取舍教學內容。根據中南大學本專業的特點，在注重系統性、基礎性、科學性和綜合性原則的前提下，不同于本科生課程重點講授巖石學的基本理論、基本知識，講授各類巖石的成分、結構、構造、產狀、分類、成因以及與礦產和工程等的關系;重點選取高級巖石成因論，巖石學示蹤地球深部作用和動力學過程，重點剖析巖漿演化分異與成礦作用的關系，巖漿-流體轉換過程的成礦作用機制，強調巖石地球化學的關鍵作用，培養學生具備扎實的新技術、新方法理論知識。詳細課程體系圖譜如圖1所示。

高級巖石學課程的教學目標提高，以培養具有吃苦耐勞、甘于奉獻的精神和良好人格的優秀地質科研工作者和專業技術人才為主要目標。通過教學改革和師生交互，使研究生能夠樹立社會主義核心價值觀和資源安全觀，成為合格的社會主義建設者和社會需要的時代新人;同時，在教學過程中，要注重采取合適的方法，科學地提升學生的學習興趣，真正讓巖石學教學告別枯燥。將巖石學研究中的核心內容，包括各種巖石類型和主要礦物，次要礦物的特性、手標本描述和礦物組成描述，都能在課堂教學中得以體現，有效考核，讓學生真正掌握。以地球的形成與演化為切入點，吸引學生的興趣，引導地球與巖石形成的關系;串聯地球分異演化、地球圈層構造、巖漿的演化與成巖成礦作用，讓學生具有時空演化分異規律的邏輯思維，提升學生全面認識巖石學的能力。

進一步在課程目標上讓學生達到能概括巖石成巖作用理論及學科前沿知識，分析不同類型的巖石的差異與循環的能力。充分結合每名學生要開展的研究工作，從這一角度切入，讓每名同學都獨立設計一個作業，老師和學生共同完成。共同分析課程案例，共同解析學生的研究計劃，逐個拆解學生在研究中可能面臨的不同科學問題，并融入到課程教學中去，以研促學，以學導研，真正達到課程目標。學生通過高級巖石學課程的學習，把學生研究生階段的研究內容和研究計劃融入進來，讓學生在課程學習過程中，就能將所學知識融會貫通，并與自己的研究方向緊密結合，這樣學生學得也認真，感受更為直觀，相應的學習效率也會大大提升。但在這個過程中，任課教師需要付出較大的精力和較多的時間，為每名學生量身定做相應的輔學材料，并需要學生的積極配合，最大限度地發揮學生的主觀能動性，做到一對一的指導和交流。結合現代分析測試技術手段的講述，提升學生的學習興趣和主動性。讓學生能了解如何利用巖石地球化學和原位分析技術獲取成巖成礦信息;學生在本科生階段就有地球化學和巖礦測試技術的基礎，高級巖石學的課程需要將巖石學的基礎知識和地球化學與巖礦測試技術的相關知識做有機的結合與提高，在巖石地球化學與巖石學的現代分析技術上作為重點內容進行講述，讓學生了解如何分析巖石樣品，獲取地球化學數據，掌握巖石主量元素、微量元素以及Sr-Nd同位素的分析方法，簡單介紹獲取的巖石地球化學數據的處理方法，舉例說明，并留作業。要求學生掌握鋯石U-Pb年代學在巖石成因研究中的重要作用，以典型特征副礦物為例，介紹礦物演化在示蹤成巖成礦作用過程的巨大潛力。要求學生能根據巖石學的巖相學、造巖礦物組成、主微量元素和同位素組成以及年代學數據資料，分析區巖石形成物理化學條件、成因和演化過程、時空作用機制和地球動力學背景。從介紹最新的國際研究熱點問題為切入點，提升學生的學習興趣，使學生能夠熟練查閱巖石學領域的中英文文獻，能對某一主題進行前沿動態綜述分析;要求能繪制精美的標本素描圖和薄片礦物組成素描圖，撰寫巖礦鑒定報告;預設問題開展小組討論，讓學生充分理解團隊合作的重要性，具備個人工作和團隊協作的能力;能以口頭和書面等形式進行有效地溝通;能利用網絡資源進行自主學習，不斷拓展自己的知識面。開拓學生視野，提升學生的學習興趣。巖石學聯通微觀礦物、分子、原子與宏觀地球、行星、宇宙世界，培養學生樹立宏大的世界觀，腳踏實地的做事。培養學生具有樸素的愛國情操和正確的世界觀、人生觀、價值觀。

三、解決研究生基礎薄弱的問題，突破師生交互過程中存在的難點

經過多年的教學實踐，針對研究生高級巖石學教學環節存在的各種問題，為解決研究生基礎薄弱的問題，我們提出了從課程教學團隊建設，課程考核方法以及教學手段和方法等三個方面作出改革和探索。

（一）課程教學團隊建設

在教學過程中，貫穿始終的兩個核心是教師和學生。教師的選配和隊伍建設是上好這門課的關鍵。課程開始過程中，既要重視教學團隊的學科基礎，還要關注教學團隊的科研進展情況。教學團隊的巖石學領域的科研做得優秀、扎實，是成果開展高級巖石學教學的基本保障。在實際教學過程，充分調動教師的積極性，增加教師自身正在開展的科研項目和科研成果的融入，以更好地提高課程的教學質量。

此外，教學團隊的搭配也非常關鍵。不同教師各自具有自己擅長的方向和領域。巖石學課程的團隊建設要各展所長，相互配合，針對科學教學中的不同環節，選取不同的教師，開展針對性的課堂教授和實踐指導。目前我們建立了由兩名教授、三名副教授和一名實驗員的巖石學課程團隊。在實際的教學課程中，將課程內容分割成不同的模塊，采用新老結合的模式，倚重老教授的實驗巖石學功底，并發揮年輕教師在國際交流方面的特長，互相補充，充分開展經驗交流和總結，提高教學水平，共同努力達到優良的教學效果。

（二）教學目標、手段及方法改革

教育和教學是一種認知育能的活動，教師和學生雙邊能動活動要貫穿于整個教學的全過程。教師“主導”，學生“主體”;教學過程是“合作”解決科學問題，“中心”是學生，方法的核心是“因材施教”;有意識地引導學生進行探索性、發散性、想象性思維活動，以激發和提高學生們的自主學習和創新能力。結合采用討論式、設難問疑、典型剖析的方法進行課堂教學;課堂教學可向學生反提幾個問題，引起其在認知時的疑惑和思考，加深學生對知識點的理解和記憶，提高學生運用知識的能力。以學生為主體引領課程進度，依靠學生的理解進行講述，老師進行糾正。

（三）課程考核方式

本課程的考核方式采取多種方式相結合的形式，注重增加實踐考核。主要為未知手標本和未知薄片的鑒定;手標本和薄片均從各類巖石樣品中抽取3個（1個手標本+2片薄片），進行手標本描述和巖相鑒定，寫出鑒定報告。而理論考核重點在成因巖石學和巖石地球化學方面，采取作業和論文相結合的方式考核學生的知識掌握情況。對重點內容，會要求學生翻譯英文文獻，并做課堂匯報。

四、與國際接軌，提高實踐環節占比

提高實驗辦學能力。在實驗過程中，要求學生每個實驗課內2學時，集中課外實驗2學時，課內以薄片觀察為主，課外以巖石手標本觀察為主。描述的巖石薄片和手標本都要畫素描圖，引導學生特別注意礦物顆粒的大小和形態特征;采用聯想式、啟發式引導學生自己得出結論。重點加強巖石學實驗室開放，學生平時在課余時間可以隨時聯系到實驗室做實驗，學生較多時，會安排教師輔導，很多學生經常到實驗室加班看巖石薄片、手標本和答疑。

五、結束語

研究生高級巖石學的教學絕對不同于本科生巖石學課程，其采用的形式和方法不能照搬。為了適應培養學生具有扎實專業知識和高素質研究能力的新要求，必須對研究生高級巖石學課程進行改革和探索。在課程講授過程中，通過對成因巖石學的講授，是學生從最本源理解巖石的形成和演化過程，并與地球的形成、分異演化和地球動力學機制相聯系。重點剖析巖漿-熱液轉換機制及成巖成礦作用，與中南大學以有色金屬成礦理論研究為學科發展特色相匹配，并能有效對接國家關鍵戰略金屬重大戰略需求，對接維護國家安全戰略。在高級巖石學課程的講授過程中，學生不僅可以了解巖漿演化的原理，以及如何將這些原理應用于揭示地球圈層結構的變遷史的實踐中去。更進一步而言，拓寬了學生的視野，增進了老師和學生的充分交流和互動，真正做到教學相長，激發學生專業興趣，并進一步提高教師的業務水平和科研能力，促進理論教學與實踐教學的深度融合，為把高級巖石學課程打造成精品示范課程奠定了堅實的基礎。

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基金項目：中南大學研究生教育教學改革研究項目“研究生培養中高級巖石學教學內容與方法研究”（2020096）

作者簡介：李斌（1985-），男，漢族，山東萊蕪人，博士，副教授，博士研究生導師，研究方向為礦物學、巖石學、礦床學、地球化學。