地球科學(xué)概論通識(shí)課程教學(xué)模式探索與實(shí)踐

鄒志超

（成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059）

當(dāng)今世界正處在歷史的拐點(diǎn)，即大發(fā)展大變革大調(diào)整的新時(shí)期，面臨著百年未有之大變局，科技創(chuàng)新是這一新時(shí)期中一個(gè)關(guān)鍵變量。我們面臨著大有可為的歷史機(jī)遇，改革和發(fā)展是當(dāng)今社會(huì)的主旋律。社會(huì)對(duì)人才的需求也逐漸發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由專業(yè)技能型轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新型和通識(shí)型，而推進(jìn)通識(shí)教育的改革有助于促進(jìn)創(chuàng)新型和通識(shí)型人才的培養(yǎng)。因?yàn)椋ㄗR(shí)教育屬于非專業(yè)性教育，是人才培養(yǎng)的一種重要模式，是拓寬學(xué)生視野及擴(kuò)展學(xué)生思維的一種教育類型，旨在向?qū)W生傳授有關(guān)自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和人文科學(xué)方面的知識(shí)，促進(jìn)不同領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)的有機(jī)融合。大力發(fā)展通識(shí)教育早已成為現(xiàn)今世界各高校普遍接受的國際化議題。如哈佛大學(xué)、斯坦福大學(xué)等均加大了通識(shí)課程在其教學(xué)計(jì)劃中的比例[1-5]。伍榮生院士[3]認(rèn)為，高校應(yīng)是培養(yǎng)創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)人才的重要基地。高等教育體系內(nèi)部各部分之間互相聯(lián)系、互相作用、互相補(bǔ)充，各部分相互依存組成了一個(gè)有機(jī)的整體。基于此，加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科培養(yǎng)的力度，加速學(xué)科之間的交叉融合，打破學(xué)科專業(yè)之間的壁壘顯得尤為重要。

但是由于學(xué)科的發(fā)展及專業(yè)和社會(huì)分工越來越細(xì)，社會(huì)普遍重視教育的實(shí)用性，比如，就業(yè)市場(chǎng)希望招聘的畢業(yè)生具備相關(guān)專業(yè)技術(shù)能力，一經(jīng)錄用便可馬上投入到工作中等。同時(shí)，學(xué)生面對(duì)著極大的就業(yè)壓力，為了滿足就業(yè)市場(chǎng)的需要，學(xué)生容易帶著功利性心理來學(xué)習(xí)。所以，學(xué)生普遍覺得通識(shí)課程的學(xué)習(xí)不能助力就業(yè)，對(duì)通識(shí)教育課程提不起興趣。在以上這些功利思想的驅(qū)動(dòng)下，導(dǎo)致培養(yǎng)專門人才的專才教育得到了越來越多的重視。面對(duì)社會(huì)的需求，高校隨之做出了一系列調(diào)整，對(duì)專業(yè)劃分表現(xiàn)出過細(xì)和過窄的特點(diǎn)，這也導(dǎo)致學(xué)生過早地進(jìn)入到專業(yè)化技能培訓(xùn)中來，致使學(xué)生獨(dú)立思考的能力缺乏，其他學(xué)科知識(shí)了解不夠等現(xiàn)實(shí)問題。這些都限制了學(xué)生的視野，制約了學(xué)生創(chuàng)新性思維能力的培養(yǎng)。

全球工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，加速了全球氣候變化加劇，地球面臨著更多的極端氣候事件，由此造成的巨災(zāi)發(fā)生頻率呈顯著上升趨勢(shì)，導(dǎo)致地球資源、環(huán)境和生態(tài)壓力急劇加大等地球科學(xué)方面的問題。在這樣的時(shí)代背景下，青年學(xué)子急需加強(qiáng)地學(xué)方面的知識(shí)，認(rèn)識(shí)地球，珍惜土地、水、大氣和礦產(chǎn)等自然資源，愛護(hù)生存環(huán)境，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。而地球科學(xué)概論作為一門地球科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程，可以使學(xué)生了解地球科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握地質(zhì)學(xué)思維方法，樹立科學(xué)的、正確的地球科學(xué)現(xiàn)代發(fā)展觀。所以，將地球科學(xué)概論打造為一門地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與前沿進(jìn)展相結(jié)合的通識(shí)課程，可以有效推廣地球科學(xué)知識(shí)，促進(jìn)學(xué)科交叉，打破學(xué)科壁壘，完善學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，打通知識(shí)脈絡(luò)，使得學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸非專業(yè)學(xué)科的知識(shí)，擁有健全的知識(shí)體系，著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

但是，隨著科學(xué)技術(shù)手段的不斷發(fā)展及信息的高速傳播，學(xué)生已經(jīng)不滿足于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，所以，急需對(duì)現(xiàn)今傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行有針對(duì)性的改革，構(gòu)建新時(shí)代新教育體系成為目前高校教學(xué)中亟待解決的問題。同時(shí)，公共選修課是高校課程體系中必不可少的一部分，通過公共選修課的開設(shè)，來實(shí)現(xiàn)“通識(shí)教育”的目標(biāo)。基于此課程的設(shè)置，達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)、基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬和綜合能力強(qiáng)的創(chuàng)新型人才。所以，在新時(shí)期的高校教育中提倡實(shí)行通識(shí)教育有其重要的時(shí)代背景及現(xiàn)實(shí)意義。

一 地球科學(xué)概論課程開設(shè)的必要性

地球科學(xué)是一門兼具理論性和應(yīng)用性的科學(xué)，是探索地球起源、演化和發(fā)展趨勢(shì)的科學(xué)，為人類了解如何和地球共處，如何適應(yīng)自然環(huán)境，并利用和改造自然環(huán)境提供方向。地球科學(xué)是六大基礎(chǔ)自然科學(xué)（數(shù)、理、化、天、地、生）的主要分支之一，對(duì)人類社會(huì)和自然科學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)手段的長足進(jìn)步，以及人類對(duì)地球乃至宇宙的認(rèn)識(shí)不斷擴(kuò)展，地球科學(xué)的研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容均在發(fā)生著不斷的改變，地球科學(xué)領(lǐng)域方面的認(rèn)識(shí)也在不斷提升，逐漸形成了日臻完善的由多學(xué)科組成的綜合性學(xué)科體系。

社會(huì)飛速發(fā)展的今天，可以預(yù)見生機(jī)勃勃的21 世紀(jì)，必將是一個(gè)重大變革的新時(shí)代。與此同時(shí)，由于人類的發(fā)展導(dǎo)致的自然災(zāi)害、生物多樣性銳減、大氣及水資源的破壞和污染等一系列問題漸漸突出，人口與資源和環(huán)境之間的矛盾問題日益凸顯，成為了現(xiàn)代社會(huì)的共同關(guān)注點(diǎn)。近些年來，我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，世界矚目，但由于我國初期發(fā)展采用的是粗放-擴(kuò)張型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，導(dǎo)致在經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)伴隨著資源過度消耗、環(huán)境污染、生態(tài)惡化、水土流失和地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)等一系列地質(zhì)問題，使得一些重要資源的可持續(xù)利用和保護(hù)形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻。因此，生活在地球上的人類比以往任何時(shí)期都更關(guān)注地球的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[6]。無論是理科專業(yè)、工科專業(yè)還是文科專業(yè)的高校學(xué)生，都有義務(wù)、有責(zé)任來認(rèn)識(shí)地球、了解地球、保護(hù)地球。通過地質(zhì)學(xué)類通識(shí)課程的學(xué)習(xí)，懂得珍惜不可再生的自然資源、保護(hù)敏感脆弱的生態(tài)環(huán)境和減輕復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害，以此增強(qiáng)新時(shí)代高校學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和歷史使命感。但調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今我國高校學(xué)生缺乏對(duì)地球科學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容及地球科學(xué)理論的認(rèn)識(shí)，尤其是缺乏地球科學(xué)思維能力，高校學(xué)生的地學(xué)文化素養(yǎng)整體表現(xiàn)不高，已落后于新時(shí)代對(duì)人才的需求[6-7]。中國科學(xué)院院士路甬祥[8]多次提出：“學(xué)科交叉點(diǎn)往往就是新的科學(xué)生長點(diǎn)和新的科學(xué)前沿。這里最有可能產(chǎn)生重大的科學(xué)突破，使科學(xué)發(fā)生革命性的變化。”

為解決非地質(zhì)學(xué)類專業(yè)學(xué)生在地學(xué)知識(shí)方面的短板，又由于成都理工大學(xué)的地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)是國家“雙一流”建設(shè)學(xué)科，為發(fā)揮學(xué)校的地質(zhì)學(xué)特色，成都理工大學(xué)打造了一門特色地質(zhì)學(xué)類通識(shí)課程地球科學(xué)概論，該課程立足于非地質(zhì)類專業(yè)學(xué)生，是一門地球科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與前沿進(jìn)展相結(jié)合的通識(shí)課程，目的在于推廣地球科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的地球科學(xué)思維能力，完善學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)學(xué)科交叉，提升學(xué)生的地球科學(xué)素養(yǎng)，幫助其樹立科學(xué)的現(xiàn)代地球觀。

二 教學(xué)改革的主要內(nèi)容

（一）教學(xué)內(nèi)容的更新與多樣性

地球科學(xué)概論的教學(xué)對(duì)象主要為非地質(zhì)類專業(yè)學(xué)生，講授所面臨的首要問題是授課對(duì)象對(duì)地球科學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)及儲(chǔ)備不足，甚至對(duì)地球科學(xué)不感興趣。那么在授課過程中，如何讓學(xué)生對(duì)地球科學(xué)課程感興趣，并且能聽懂，這就成為了授課教師需要面對(duì)和解決的一個(gè)難題。在這一現(xiàn)實(shí)問題的驅(qū)動(dòng)下，教學(xué)內(nèi)容首先應(yīng)該更新，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于地球科學(xué)方法論，重視學(xué)生知識(shí)框架體系的建立，而非單純灌輸?shù)厍蚩茖W(xué)中的某一知識(shí)點(diǎn)，課程教學(xué)過程中應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析、歸納和總結(jié)相關(guān)地學(xué)問題。如地球科學(xué)的著名理論之爭(zhēng)——“水火之爭(zhēng)”，即水成論與火成論的論戰(zhàn)，二者都有各自的事實(shí)依據(jù)和科學(xué)道理，但由于論著的提出者只關(guān)注事實(shí)的某一方面，導(dǎo)致看待問題片面化。因此，在教學(xué)過程中不斷強(qiáng)調(diào)辯證唯物看待問題的重要性，將有助于學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)生活中應(yīng)用科學(xué)的方法論看待和處理問題。這樣的教學(xué)環(huán)節(jié)雖是立足于知識(shí)教育，但又超越了單純學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到了通識(shí)教育的目的。另外，為了滿足學(xué)生的需求，則需要適時(shí)調(diào)整教學(xué)安排，豐富教學(xué)內(nèi)容，增加諸如全球變暖、地質(zhì)災(zāi)害、物種多樣性銳減和資源過度開發(fā)等與人類息息相關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題的討論，更好地適應(yīng)不同學(xué)科專業(yè)學(xué)生的需求。所以對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的改革，主要是向科普教學(xué)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提升其科學(xué)知識(shí)量。比如，環(huán)境、生態(tài)污染、“雙碳”達(dá)標(biāo)和物種多樣性的減少等熱點(diǎn)問題極具人文精神，了解這些方面的知識(shí)，可以加強(qiáng)學(xué)生保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識(shí)，以及對(duì)時(shí)事的敏感度和把控能力；地震、地面塌陷、滑坡、崩塌和泥石流等知識(shí)可以加深學(xué)生對(duì)自然災(zāi)害的認(rèn)識(shí)，了解科學(xué)技術(shù)手段的發(fā)展在預(yù)防自然災(zāi)害中的重要作用。通過學(xué)習(xí)，使非地質(zhì)類學(xué)生理解并能初步運(yùn)用地球科學(xué)的觀點(diǎn)、思維方法去認(rèn)識(shí)一些地質(zhì)現(xiàn)象，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

另外，由于當(dāng)今世界地球化學(xué)、地球物理、計(jì)算機(jī)及實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展迅猛，大量新方法、新技術(shù)、新發(fā)明、新成果和新理論不斷涌現(xiàn)，前人的科學(xué)成果和理論在不斷地被質(zhì)疑和完善。而教材是在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上編寫，其中所闡述的內(nèi)容必然會(huì)落后于地球科學(xué)的發(fā)展，無法與突飛猛進(jìn)的科學(xué)技術(shù)相匹配，所以在地球科學(xué)概論課堂教學(xué)的過程中，要求授課教師了解地球科學(xué)各個(gè)分支領(lǐng)域，不斷學(xué)習(xí)，緊密追蹤前沿?zé)狳c(diǎn)問題，不斷更新相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。如，地球的結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)依此由三個(gè)圈層構(gòu)成：有薄薄的地殼，有厚厚的地幔，以及地球最深處的圈層地核。其中地核可以再分為由液態(tài)鐵組成的外核和固態(tài)鐵組成的內(nèi)核兩部分，這一理論被認(rèn)為是科學(xué)常識(shí)。然而，最新科學(xué)研究表明，地核并非僅僅由外核-內(nèi)核雙層結(jié)構(gòu)組成，在內(nèi)核內(nèi)部存在更小的核心[9]。在教學(xué)過程中，對(duì)于這類重大的研究成果應(yīng)介紹給學(xué)生，使教學(xué)內(nèi)容充分體現(xiàn)地球科學(xué)的發(fā)展前沿和最新成果。

（二）教學(xué)模式的改革與探索

目前，高等教育正面臨從傳統(tǒng)校園型教學(xué)向在線自學(xué)進(jìn)行轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，特別是近年來國家大力推進(jìn)的在線課程“慕課”的逐漸普及，給學(xué)生提供了學(xué)習(xí)更為廣泛的優(yōu)質(zhì)課程的可能，同時(shí)，也給傳統(tǒng)高等教育帶來了挑戰(zhàn)和機(jī)遇[6-8]。“慕課”具有課程資源豐富、受眾廣泛、不受地域和規(guī)模限制、可重復(fù)多次學(xué)習(xí)等多種以人為本的優(yōu)勢(shì)。面對(duì)高等教育新形勢(shì)的挑戰(zhàn)，如果傳統(tǒng)的課堂教學(xué)不能從單一的知識(shí)傳授模式中走出來，將難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，必然會(huì)逐漸喪失在高等教育中的主導(dǎo)地位[10-13]。另外，雖然“慕課”為學(xué)生的自學(xué)和討論提供了平臺(tái)，但仍主要針對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)的講授，學(xué)生缺少實(shí)踐操作和體驗(yàn)的平臺(tái)。而對(duì)學(xué)生的成長而言，不應(yīng)僅局限在書本知識(shí)的累積上，更重要的是能力的培養(yǎng)及自身綜合素質(zhì)的提高。

地球科學(xué)概論的教學(xué)對(duì)象主要為全校非地質(zhì)類專業(yè)本科學(xué)生，課程均為大班授課，課時(shí)有限，學(xué)生對(duì)于地球科學(xué)的知識(shí)了解有限，如何在現(xiàn)有的條件下，加長學(xué)習(xí)時(shí)長，提升學(xué)習(xí)質(zhì)量，拓展實(shí)踐練習(xí)是本課堂面臨的急需解決的實(shí)際問題。針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)情況，作為一名一線教師，筆者認(rèn)為在教學(xué)中應(yīng)采用多元化的教學(xué)方法，課堂精講，課外拓展，在以課堂教學(xué)為主的前提下，向課外的多手段結(jié)合轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生能夠真正理解所學(xué)內(nèi)容顯得尤為必要。因此，將慕課轉(zhuǎn)化為教學(xué)的工具，使慕課和地球科學(xué)概論課堂教學(xué)有機(jī)融合在一起勢(shì)在必行。

為更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，授課教師在課堂教學(xué)前需做好如下幾個(gè)方面。第一，在教學(xué)設(shè)計(jì)中增加主題討論課，通過在超星（學(xué)習(xí)通）教學(xué)平臺(tái)發(fā)布教學(xué)預(yù)習(xí)視頻，課前給學(xué)生發(fā)布在線學(xué)習(xí)的消息，使學(xué)生了解課堂中將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，并發(fā)布在線討論問題，督促學(xué)生在線上進(jìn)行討論，授課教師通過跟蹤了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，收集學(xué)生存在及反饋的問題。第二，授課教師在上課前發(fā)布課程內(nèi)容中涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的測(cè)試，以此了解學(xué)生對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的掌握情況。第三，在線上發(fā)起不記名投票，了解學(xué)生感興趣的知識(shí)點(diǎn)。通過以上幾點(diǎn)，在線下課堂教學(xué)中，可以根據(jù)學(xué)生對(duì)相關(guān)問題的討論情況、知識(shí)點(diǎn)的了解情況，以及學(xué)生的興趣點(diǎn)，實(shí)時(shí)調(diào)整線下教學(xué)內(nèi)容及流程，對(duì)呈現(xiàn)出的主要問題及當(dāng)前的熱點(diǎn)問題進(jìn)行深入討論，使得學(xué)生在興趣點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容保持濃厚熱情的態(tài)度進(jìn)行學(xué)習(xí)。

另外，在課堂教學(xué)過程中同樣可以增加部分地球科學(xué)領(lǐng)域制作精良的教學(xué)視頻，達(dá)到視覺上和感性上的沖擊，加深學(xué)生理性的理解。通過線上線下混合式教學(xué)的深度融合，解決現(xiàn)有大班授課和課時(shí)學(xué)時(shí)有限等問題，激發(fā)學(xué)習(xí)的潛能。

在課后，可以結(jié)合學(xué)校現(xiàn)有的線上資源，如虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可自行進(jìn)入學(xué)習(xí)平臺(tái)自主學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，使學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)有關(guān)礦物、巖石和構(gòu)造的樣品，以及體驗(yàn)地質(zhì)作用的相關(guān)虛擬場(chǎng)景，而且學(xué)生對(duì)感興趣的內(nèi)容可以在線上反復(fù)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)在實(shí)踐中升華。同時(shí)，將部分國際最新地球科學(xué)領(lǐng)域的研究成果上傳到教學(xué)平臺(tái)中，使學(xué)生在本科階段就有機(jī)會(huì)接觸到國際上的前沿?zé)狳c(diǎn)問題，從而培養(yǎng)其開放的創(chuàng)新思維能力。

（三）教學(xué)評(píng)價(jià)體系改革

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過程中，無法對(duì)全部學(xué)生的知識(shí)掌握情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，只能依賴期末的統(tǒng)一考核。這種單一的考核手段導(dǎo)致部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容不重視，全憑考試前的臨時(shí)抱佛腳，導(dǎo)致教學(xué)效果不盡如人意。近年來，基于大數(shù)據(jù)和人工智能等新型信息技術(shù)手段的發(fā)展，不僅可以對(duì)課程的理論課內(nèi)容體系和實(shí)踐內(nèi)容體系進(jìn)行改革，同樣考試評(píng)價(jià)體系的改革亦迫在眉睫。通過增加線上考核，督促學(xué)生完成必要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。并加重線上問題討論在成績(jī)中的權(quán)重，突出學(xué)生思考問題的重要性，而非是單純死記硬背某些知識(shí)點(diǎn)。在全新的考核評(píng)價(jià)體系下，幫助學(xué)生打通地學(xué)知識(shí)的全脈絡(luò)，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

三 結(jié)束語

地球科學(xué)概論課程是成都理工大學(xué)在發(fā)揮學(xué)校的地質(zhì)學(xué)特色基礎(chǔ)上，著力打造的一門特色地質(zhì)學(xué)類通識(shí)課程，力求完善非地質(zhì)學(xué)類學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。通過學(xué)科的交叉融合，激發(fā)學(xué)生探索和創(chuàng)新的能力，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)實(shí)踐能力和社會(huì)責(zé)任感。而通識(shí)教育的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式的改革，必須通過貫徹始終的實(shí)踐與探索，方能取得一定成效。故而，在今后的教學(xué)改革中必須不斷完善教育教學(xué)觀念，有針對(duì)性地開展教學(xué)改革工作。而通過建設(shè)地球科學(xué)概論在線課程，并以慕課為教學(xué)工具，重塑新時(shí)代教學(xué)新體系，打造新時(shí)代線上線下混合式教學(xué)模式，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生多維度思考問題、探究知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思考能力。