海洋地球科學實驗教學示范中心建設與實踐

來志慶， 韓宗珠， 林 霖， 劉 明， 劉 博

（中國海洋大學海洋地球科學學院，山東 青島 266100）

0 引 言

實踐教學是高校本科教學體系的重要組成部分，其可鞏固和強化學生對課堂講授的基本理論知識的理解和掌握，而重點又在于提高學生的專業實踐操作技能，強調培養學生的動手能力、通過實踐操作獨立解決問題的能力和創新能力，是培養高素質創新型地質人才的基礎教學支撐［1-4］。實驗教學中心是承擔本科實踐教學任務的重要支撐平臺［5］，海洋地球科學實驗教學中心隸屬海洋地球科學學院，是我校培養地學類高素質人才的重要實踐基地，始建于1946年，建成于2009年。2011年，該中心獲批為山東省海洋地球科學實驗教學示范中心。中心以省級實驗教學示范中心建設為契機，經過10年的建設，在實驗教學改革、實驗室建設、實習基地建設、人才隊伍建設和人才培養等方面均取得了顯著成效。

1 建設背景

海洋地球科學學院前身為1946年創辦的山東大學地質礦物學系，1959年正式組建為山東海洋學院海洋地質地貌系，1963年更名為海洋地質系，1995年5月更名為海洋地球科學學院［6］。經過幾十年的學科建設與發展，學院形成了以海底科學與探測技術為中心，以海洋地質和地球信息與探測技術為兩翼的學科發展思路。學院現有3個本科專業（地質學、勘查技術與工程、地球信息科學與技術）。2006年后，學院辦學空間顯著改觀，以本科教學水平評估為契機，整合原有實驗教學資源，在學校支持下，加強實驗室、軟硬件和人才隊伍建設，組建海洋地球科學實驗教學中心。

目前，海洋地球科學實驗教學中心由基礎地質、海洋地質、地球物理、海洋測繪等多個二級實驗教學中心組成［7-8］。近年，中心堅持課堂教學與實踐教學并重的原則，進一步強化實踐教學環節，繼續完善“四年不斷線”的實踐教學方式，構建新的實踐教學體系，突出我校海洋地質專業特色。在原有教學環境建設基礎上，又精心選取、改造和重點建設了一批實驗室和實踐教學基地群。

2 建設內容

2.1 實驗室建設

為提高培養海洋地學本科人才的支撐能力，實驗室建設和管理體制的改革勢在必行。近年來，中心先后建成或改造測繪實驗室、普通地質實驗室、晶體光學實驗室、巖石實驗室、構造地質實驗室、顯微分析實驗室、礦物分離實驗室、化學地質實驗室、沉積物分析實驗室、土力學實驗室、地球虛擬現實實驗室、海洋沉積動力學實驗室、地質博物館、電子探針實驗室和金屬穩定同位素分析室等教學和科研實驗室，保證了專業課及通識課的實驗開課率達100%。選擇部分實驗室作為開放實驗室進行試點，學生可隨時到實驗室進行學習，本科生訓練計劃的學生可隨時預約進入實驗室開展實驗，使實驗室真正成為學生實踐能力培養和探索未知的平臺。

2.2 實習基地建設

近5年來，按照“教學上循序漸進、地域上相互關聯、方法上突出創新、有顯著特色、科學合理”的原則［9］，重點建設了一批實踐／實習教學基地群。

（1）地質認識實習基地。地質認識實習是考核和訓練學生對“普通地質學”課程的基本理論、基礎知識和基本技能在野外實踐的應用能力，并為后續地質專業課程的學習樹立必要的基本概念和感性認識。在學校和學院支持下，中心在桃村地質認識實習基地完成了野外實驗室建設，增加陳列了500余件典型礦物、巖石、礦床、構造標本和大量的圖件、照片，為野外地質實踐教學創造了良好的場地和教學條件。

（2）地質綜合教學實習基地。地質教學綜合實習是訓練和考核學生對地質教學的基本理論、基礎知識和基本技能在野外實踐的綜合應用能力，是地質專業的提高型實踐教學，也是重要的專業素養訓練之一［10］。上世紀60年代以來，先后建設了南京湯山、安徽巢湖兩處綜合教學實習基地，其中巢湖綜合教學實習基地被教育部地學教學指導委員會指定為“高等學校地學實習基地”。近年又陸續開辟和建設了遼寧興城和山東泰安地質綜合教學實習基地。

（3）海洋地質實習基地。海洋地質學是我院地質學專業的特色學位專業課程，該課程包含大量實踐和實驗教學內容。鑒于此，2003年新開辟了山東東部沿海海岸帶實習基地［11］。學校和學院投入資金近50萬元，購置了差分GPS接收機（RTK）和無人機等海洋地質調查設備，實習過程中還利用了大量“985”建設和大型項目購置的海洋調查設備。至今已連續多年組織學生開展山東半島沿岸海洋地質與地貌教學實習，極大地鍛煉了學生通過海岸帶調查、取樣和研究分析解決海洋科學問題的能力。

（4）基于“東方紅2號”等科考船的海洋實習平臺。近年來，在學校和船舶中心的支持下，不斷完善東方紅2號和天使號等科考船的建設，船上配置了測深儀和鹽溫深測量系統（CTD）等大量海洋探測設備，豐富了本科生的海洋實習和實踐內容，提高了學生對海洋科學的認識、海洋地質調查的現場實操能力。

2.3 改革實驗教學

（1）保障實踐教學質量和堅持海洋特色。根據地質學本科培養計劃及教學大綱的總體安排，實踐教學體系在時間上保持連續性，在內容上保持漸進性［5］。在保證基礎地質實踐教學內容數量和質量的基礎上，增加海洋學、海洋地質學的實驗和實習內容，依托海洋實習基地與平臺，讓學生較全面地掌握海洋調查和研究相關的基本知識和實踐技能。

（2）強化新技術應用，建設虛擬仿真教學平臺。利用虛擬現實、人機交互等信息化手段，創建網絡教學資源，構建海洋地球科學虛擬仿真實驗教學體系，建設虛擬仿真實驗教學共享平臺［7-9］，有效拓展了實驗教學手段，提高了學生的儀器實操技能和儀器使用效率（見圖1）。

圖1 觀測平臺的投放和回收過程

（3）更新教學手段，創新實踐教學方法。及時更新實踐教學設計，豐富教學內涵；采用“任務式”“啟發式”和“翻轉課堂”等教學方式，使實踐教學真正體現設計性、綜合性和創新性，培養學生新的地質邏輯思維、綜合分析與創新能力。實行導師制，學生參與教師的科研和教學研究項目，提前接受專業研究素質的訓練。

2.4 重視人才隊伍建設

學院高度重視人才隊伍建設，制定一系列有利政策并采取相應措施，穩定中心教學隊伍，注重中青年教師和實驗技術人員的培養和培訓，鼓勵和引導人才隊伍成長，引進杰青、優青等高水平人才，進一步提升實驗隊伍的構成和結構。鼓勵教師圍繞實驗中心的建設規劃和學科發展，開展實驗教學和科研工作，進一步提高中心教師隊伍的學術水平和實驗教學水平。

3 建設成效

3.1 硬件設備與實驗教學環境顯著改善

海洋地球科學實驗教學中心以省級實驗教學示范中心建設為契機，重新建設、整合和改造了中心下設的20個二級實驗室和6個野外教學實習基地，增購偏光顯微鏡、巖石礦物、古生物標本等教學用具。新購置電子探針顯微分析儀（見圖2）、多接收電感耦合等離子體質譜儀、電感耦合等離子體質譜儀、元素分析儀、氣體穩定同位素質譜儀、三重四級桿氣相色譜質譜聯用儀、海底地震儀、自主研發大功率水下電流發射系統和聲學多普勒流速儀等科研和教學儀器設備2 000余臺（件），總價值9 000余萬元。

圖2 電子探針顯微分析儀

3.2 實踐教學保障能力明顯提高

最大限度、高質量、高效率地滿足實驗教學中心的現代化實踐教學需要，有力保障實踐教學質量和效率。基于當前實驗室、實習基地及儀器設備已可面向海洋地球科學學院、工程學院以及環境科學與工程學院（環境工程）等3個學院共7個本科專業的學生開設必修和選修實驗、實踐、實習等36門課程／實習，實驗項目共計231個，每年接納實驗學生650余人次，同時全校20余個專業學生均可選修本中心的實驗課。學生還可通過實驗教學中心的網絡教學資源和虛擬仿真教學平臺進行網上學習，借助網絡輔助教學，大大改善了教學效果。

鼓勵并積極引導學生盡早進入實驗室，逐次接受基礎實驗技能、綜合實驗技能和創新實驗技能訓練，為學生開展自選式、設計型、研究性實驗提供必需條件。以中心實驗室為平臺，作為連接學生與教師科研活動的媒介，鼓勵和引導學生參加教師的科研項目，以研促教，積極為本科生訓練計劃等學生實踐活動提供良好的科研實驗環境［12］。

3.3 人才隊伍建設效果顯著

專職教師的教學和科研水平是高校實現高質量本科教學的基礎［13-14］。在學校“立足培養、積極引進”的人才政策支持下，中心進一步優化了人才隊伍結構、提高了教師隊伍的整體教學科研水平。10年來，培養杰青2人，優青2人，引進校外杰青和優青各1人，共有40余位教師獲評教授或副教授。實驗技術人員在教學支撐、實驗室和教學物資管理服務方面發揮了不可替代的作用，有力保障實踐教學順利進行［15］。10年來，中心共有6位實驗技術人員在職攻讀博士學位，已有5位取得博士學位，提升了隊伍的整體專業素質；有2位實驗系列教師獲評教授級實驗師，5位教師獲評為高級實驗師。此外，組織教師參加實驗教學、實驗室建設與管理等研討會，累計達200余人次。

3.4 教學與科研成果豐碩

近10年，教學示范中心的教師共承擔教改項目180項（其中省級20項、校級160項），教師以第一作者發表教學教改論文20余篇，出版《海洋地質學》等教材10余部。建設國家級一流本科課程1門、省級一流本科課程2門，獲得省級教學成果獎4項，校級教學成果獎20余項。

“四年不斷線”式的實驗教學，持續有力地提高了大學生的地質專業素養，培養了高質量的海洋地質本科創新型人才。組織地質學專業的本科生組隊參加“全國大學生地質技能競賽”，多次獲得單項一等、二等、三等以及優勝獎，多次獲得團隊二等和三等獎；支撐學生承擔本科生研究訓練計劃項目100余項，發表研究論文10余篇，其中SCI論文5篇［16］。以上成績的取得，有力調動了學生專業學習、參加實踐教學的興趣與積極性和專業學習志趣。

4 結 語

中心將遵循科學規劃、強化建設、注重創新、銳意改革的方針，繼續依托學科優勢，與學科建設、教學基地建設密切結合；培養學科基礎厚、專業口徑寬、知識結構優、科研和應用素質強的創新復合型人才。爭取建成國內一流、在國內海洋地學領域具有廣泛輻射和示范作用的海洋地球科學實驗教學中心。

結合山東省實驗教學示范中心建設要求和規范，繼續扎實推進海洋地球科學實驗教學改革，遵循“先進性、開放性、共享性”的建設原則，以建設一流人才隊伍、一流辦學條件和一流教學質量為目標，在保持與提高已有建設成果基礎上，爭取在教學理念、實驗教學方法、實驗教學改革與創新等方面再有所突破。