地質(zhì)類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索與實踐
——以東華理工大學(xué)地質(zhì)類專業(yè)為例

張樹明， 郭福生， 孫占學(xué)， 朱志軍， 吳志春

(東華理工大學(xué)，江西 南昌 330013 )

隨著創(chuàng)新型國家概念的提出及我國高等教育事業(yè)的不斷發(fā)展，創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)已成為高等教育所面臨的必須解決的重大課題。創(chuàng)新型人才培養(yǎng)應(yīng)具有一種教學(xué)與研究相結(jié)合的氛圍，教師和學(xué)生都是其中的學(xué)習(xí)者和研究者，在教學(xué)過程中構(gòu)建一種基于研究探索的學(xué)習(xí)模式，教師和學(xué)生的相互交流和合作，以促進學(xué)術(shù)和智力環(huán)境的健康發(fā)展[1]。東華理工大學(xué)放射性地質(zhì)實驗教學(xué)中心自2009年被批準(zhǔn)為2008年度國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)單位以來(2013年通過驗收并正式掛牌)，在實驗教學(xué)體系和內(nèi)容、實習(xí)基地建設(shè)、實驗實習(xí)教材建設(shè)等方面作了較多有益的探索和實踐[2-5]。如何把理科人才培養(yǎng)成高素質(zhì)的創(chuàng)新型精英人才，以及如何更為有效地實施學(xué)生科研能力培訓(xùn)、提高科學(xué)素養(yǎng)等，正是國家級實驗教學(xué)示范中心的主要任務(wù)之一。本文通過對放射性地質(zhì)國家級實驗教學(xué)示范中心近年來在地質(zhì)專業(yè)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的探索與實踐的系統(tǒng)總結(jié)，以期對高校地學(xué)類創(chuàng)新性人才培養(yǎng)提供參考。

1 適應(yīng)地質(zhì)學(xué)科特點，不斷改革實驗教學(xué)方法

1.1 根據(jù)地質(zhì)學(xué)特點，改變先理論后實踐的單一教學(xué)模式

地質(zhì)學(xué)是一門實踐性非常強的學(xué)科，所研究的對象具有空間的廣泛性和時間的漫長性的特點，許多地質(zhì)現(xiàn)象的形成都經(jīng)過幾千萬乃至上億年的時間，任何實驗室都無法恢復(fù)地質(zhì)作用的過程，因此應(yīng)該重視大自然這個天然實驗室。近幾年來本中心將部分課程(如普通地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)等)的實驗課由原來主要集中在實驗室完成，擴展到學(xué)校地質(zhì)博物館、南昌梅嶺、鷹潭龍虎山等實物實地，既豐富了實驗教學(xué)內(nèi)容，又活躍了課堂氣氛。

1.2 通過指導(dǎo)式、自主式、漸進式教學(xué)方法，實現(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng)的目標(biāo)

(1)指導(dǎo)式教學(xué)方法。地質(zhì)學(xué)課程實驗涉及的知識面廣、內(nèi)容復(fù)雜。因此，初期對學(xué)生的指導(dǎo)和示范作用十分必要。在各類課程中，由教師設(shè)計出典型的實驗方案和內(nèi)容，重點介紹設(shè)計思路、要點和應(yīng)解決的問題，預(yù)測可能的結(jié)果，讓學(xué)生通過模仿、重復(fù)，逐漸領(lǐng)會要領(lǐng)和實驗?zāi)康摹?/p>

(2)自主式教學(xué)方法。對綜合性實驗(設(shè)計性)、創(chuàng)新性實驗，學(xué)生自選實驗項目。在教師輔導(dǎo)下，自主完成方案設(shè)計、資料收集、實驗過程、報告編寫。強調(diào)主動性學(xué)習(xí)，發(fā)展個性潛質(zhì)，激發(fā)創(chuàng)造力。

(3)漸進式教學(xué)方法。在實驗項目的選擇和總體設(shè)計上，采用循序漸進、由淺入深，由基礎(chǔ)到綜合、由簡單到復(fù)雜的理念，充分體現(xiàn)符合學(xué)生認(rèn)識規(guī)律的教學(xué)過程，使學(xué)生深入了解地球科學(xué)的特點和研究方法。

1.3 貫徹因材施教的個性化教學(xué)

提供給學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)的第二課堂，鼓勵學(xué)生課余到近郊的南昌梅嶺、臨川溫泉、鷹潭龍虎山和假期回家鄉(xiāng)進行小型地質(zhì)考察，撰寫小論文進行課堂討論和學(xué)術(shù)交流，成果突出者給予獎勵。在綜合地質(zhì)實習(xí)中，運用最優(yōu)化的思想，按地質(zhì)填圖實習(xí)的自然階段，確定各實習(xí)階段的子目標(biāo)，重視學(xué)生的能力培養(yǎng)，加強對整個實習(xí)過程的監(jiān)控，改革實習(xí)評價方法。根據(jù)學(xué)生的實際狀況，因材施教，對學(xué)有余力者在完成填圖基本要求的基礎(chǔ)上開展科研小專題研究，并在實習(xí)隊大會交流，以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，取得了良好的教學(xué)效果。

2 改革實驗課程考核方法，強調(diào)綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)

實驗課程教學(xué)對學(xué)生的考核結(jié)果，已不再是簡單的最后測試分?jǐn)?shù)，而是通過一定的手段，對學(xué)生的理論知識水平、學(xué)習(xí)態(tài)度、實踐能力、綜合表述能力以及創(chuàng)新能力等給予正確地、客觀地把握和判斷，建立各方面相結(jié)合的學(xué)生實驗成績評定法。根據(jù)實驗項目的類型(課內(nèi)實驗、課外實驗、研究性實驗、實驗基本技能訓(xùn)練等)設(shè)計了多種類型實驗考核方式，建立了較為科學(xué)全面的考核方法。

2.1 課內(nèi)實驗考核方法

對單獨設(shè)立的實驗課和實驗與理論并行的兩類課內(nèi)實驗課，分別采取不同的考核方式。

(1)單獨設(shè)立實驗課程的考核方式。平時成績占總成績的70%，包括實驗習(xí)慣(遵守作息制度、實驗準(zhǔn)備工作、愛護樣本或樣品等)10%、儀器設(shè)備操作10%、實驗過程及數(shù)據(jù)和結(jié)果30%、實驗報告20%、期末實驗理論考試成績30%。

(2)與理論課程并行的實驗課程考核方式。根據(jù)實驗內(nèi)容占課程全部內(nèi)容的比例確定實驗考核比例，一般為25%～35%?？己藘?nèi)容以實驗過程和實驗報告為依據(jù)。另外部分實驗內(nèi)容作為期末考試內(nèi)容，以促使學(xué)生重視實驗，真正掌握實驗課程的內(nèi)容和方法。

2.2 課外實驗考核方法

(1)自主性實驗考核方式。學(xué)生根據(jù)自身學(xué)習(xí)的需要選擇實驗，可以是對課內(nèi)實驗的復(fù)習(xí)、補充或加強，也可以對自己感興趣的內(nèi)容進行實驗。由實驗技術(shù)人員提供幫助并進行管理。采取登記、計時的管理辦法，不計學(xué)分。

(2)綜合性、設(shè)計性(研究性)實驗考核方式。學(xué)生按照中心提供的實驗項目，自主選3題或自行設(shè)計實驗題目，經(jīng)過申請登記，利用課余時間在開放實驗室完成。項目完成后，采取答辯式結(jié)題考核方法，從實驗方案設(shè)計、文獻查閱、實驗準(zhǔn)備、儀器調(diào)試、實驗過程、數(shù)據(jù)處理、報告(論文)編寫等多方面綜合考核，按五級分制評定成績?？己顺煽兎譃閷嶒炦^程和實驗報告兩部分，由實驗教師和實驗技術(shù)人員組成的評定組評定。

(3)實驗基本技能訓(xùn)練考核方式。學(xué)生根據(jù)中心公示的實驗技能訓(xùn)練內(nèi)容和訓(xùn)練大綱的要求，進行項目選擇并提出申請，獲得批準(zhǔn)，方可進行實驗。實驗技術(shù)人員按照大綱要求對學(xué)生訓(xùn)練過程進行考核，考核方式有提交合格產(chǎn)品、分析測試報告、圖件或現(xiàn)場考核實際操作等。考核成績記為合格與不合格兩類，由實訓(xùn)教師評定。

3 實驗教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容改革與實驗技術(shù)訓(xùn)練相結(jié)合

3.1 利用多種實驗教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

積極利用多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、實物投影等，采用電子化、數(shù)字化、顯微示教、三維視頻技術(shù)等現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高實驗教學(xué)效果。中心建立了多個多媒體實驗室，學(xué)生可隨時調(diào)用網(wǎng)上實驗教學(xué)資源，通過網(wǎng)絡(luò)開展互動式教學(xué)。放射性地質(zhì)實驗教學(xué)中心對多年積累的大量實物標(biāo)本，進行“二次開發(fā)”和數(shù)字化建設(shè)，在地質(zhì)博物館學(xué)生除了觀察大量的巖石、礦物、化石食物標(biāo)本，還可通過人機對話的方式，觀察巖礦標(biāo)本的礦物組成、古生物化石細(xì)微結(jié)構(gòu)及微觀特征，還可以觀察標(biāo)本顯微鏡下特征。這種趣味性、自主性相結(jié)合的方式提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，有效地提高了實驗教學(xué)質(zhì)量。在江山區(qū)域地質(zhì)調(diào)查(填圖)教學(xué)過程中，在傳統(tǒng)填圖技術(shù)基礎(chǔ)上引入了數(shù)字化填圖技術(shù)，將地質(zhì)“新三件”(筆記本電腦、GPS、數(shù)碼相機)等高新技術(shù)手段運用于野外實習(xí)，實現(xiàn)了“新三件”與“老三件”(羅盤、地質(zhì)錘、放大鏡)的有機結(jié)合。

3.2 實驗內(nèi)容改革與實驗技術(shù)訓(xùn)練相結(jié)合

實驗內(nèi)容的改革是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的關(guān)鍵，實驗技術(shù)訓(xùn)練是完成內(nèi)容的基礎(chǔ)。放射性地質(zhì)實驗教學(xué)中心在實驗內(nèi)容的設(shè)計和實驗項目的選擇上，將基本實驗技術(shù)和綜合實驗技術(shù)相結(jié)合，加強學(xué)科間、課程之間的銜接，注重科研成果在教學(xué)中的應(yīng)用，通過實驗過程啟迪學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，實現(xiàn)能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

基本技術(shù)訓(xùn)練方面，設(shè)計了礦物、巖石、化石等實物標(biāo)本的鑒定，鏡下鑒定，地質(zhì)圖件編制等基本技能訓(xùn)練。綜合實驗技術(shù)方面，設(shè)立了課程之間和學(xué)科之間相銜接的綜合性實驗，如巖石學(xué)實驗分為火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖三門課程，設(shè)計了“巖石綜合鑒定”實驗，讓學(xué)生從巖石的物質(zhì)來源、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、成巖作用、演化機制等多方面進行分析對比，找出三類巖石的共性與差異，效果較好。綜合實驗技術(shù)與方法方面，根據(jù)高年級實驗課程綜合性、研究性較強，技術(shù)要求全面的特點，設(shè)計了綜合實驗技術(shù)和綜合實驗方法相結(jié)合的綜合實驗。研究性實驗技術(shù)方面，以科研項目成果轉(zhuǎn)化，野外與室內(nèi)綜合研究，本科生研究機會計劃等，設(shè)立了專題研究實驗項目，為學(xué)生開展創(chuàng)新活動提供技術(shù)支撐。

4 實驗教學(xué)與科研、工程和社會應(yīng)用實踐結(jié)合

為了加強對學(xué)生“能力和素質(zhì)”的培養(yǎng)，加強實驗教學(xué)與科研、工程和社會應(yīng)用實踐的結(jié)合，中心依托資源與環(huán)境省部共建國家重點實驗室培育基地(東華理工大學(xué))、江西省數(shù)字國土重點實驗室等研究平臺，建立了不同層次的學(xué)生創(chuàng)新研究基地，為學(xué)生營造科學(xué)研究的條件和氛圍，使學(xué)生盡早融入學(xué)科前沿，達到強化科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)的目的。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和志向選修實驗或自主設(shè)計研究性實驗項目，或參加教師的科研工作，或申請并獨立完成學(xué)校“本科生創(chuàng)新工程”科研項目，從而拓寬知識面，熟練掌握現(xiàn)代地質(zhì)分析技術(shù)和研究方法，體驗科學(xué)研究的思維方法和探索過程，在“實戰(zhàn)”中鍛煉科研創(chuàng)新能力，提高科學(xué)素養(yǎng)。

4.1 科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)內(nèi)容

將近年來科研中所取得的技術(shù)成果與學(xué)生的實驗教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，并逐漸將教學(xué)效果好的新的實驗內(nèi)容加以保留，而將一些效果差的實驗內(nèi)容刪節(jié)或淘汰。例如，“鈾資源地質(zhì)學(xué)”中的“砂巖型鈾礦”實驗課題材就是直接來自任課教師在鄂爾多斯砂巖型鈾礦所取得的研究成果。由于科學(xué)研究成果不斷進行著上述的多種“轉(zhuǎn)化”，從而為實驗項目的不斷更新創(chuàng)造了極為有利的條件。目前，提高型(綜合性、研究型、設(shè)計性、應(yīng)用性)實驗項目已高達數(shù)十個，研究創(chuàng)新性與參與科研型實驗項目多達十余個，因此，明顯提高實驗教學(xué)的質(zhì)量。

4.2 教師科研課題作為本科生畢業(yè)論文依托

本中心充足的科研經(jīng)費支持，為本科生的科研訓(xùn)練特別是畢業(yè)論文研究提供了可靠的經(jīng)費保證。按照教學(xué)安排，本科生三年級就可選擇導(dǎo)師介入科研活動，參與到導(dǎo)師的科研項目中來；四年級進入導(dǎo)師科研隊伍，一起開展野外調(diào)查和室內(nèi)研究工作；最后撰寫畢業(yè)論文，完成一個比較完整的科研訓(xùn)練過程。這不僅使學(xué)生所學(xué)的知識在實踐中得到應(yīng)用和深化提高，而且鍛煉了學(xué)生綜合科研素質(zhì)。

4.3 重點實驗室作為大學(xué)生科研訓(xùn)練基地

資源與環(huán)境省部共建國家重點實驗室培育基地(東華理工大學(xué))擁有JXA-8100型電子探針、MAT253型氣體同位素比值質(zhì)譜儀、THMS600冷熱臺等先進的儀器設(shè)備。本科學(xué)生除了正常的實驗教學(xué)外，只要提出申請就可以使用實驗中心的實驗室，動員教師讓高年級本科生參與研究課題，讓學(xué)生盡早進入實驗室，隨科研人員進行初步的實驗訓(xùn)練。此外，在學(xué)生的學(xué)習(xí)和實驗過程中，如果發(fā)現(xiàn)一些有興趣且有一定理論和實踐價值的課題，教師將指導(dǎo)其申請學(xué)校和院系的學(xué)生創(chuàng)新基金或基地論文基金，鼓勵學(xué)生進行獨立思考，并將一些思維和想法通過國家重點實驗室的平臺加以實現(xiàn)。通過重點實驗室的訓(xùn)練和部分實驗工作，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)素養(yǎng)和實驗?zāi)芰Χ嫉玫胶艽蟮奶岣摺?/p>

4.4 生產(chǎn)單位、科研院所作為大學(xué)生實踐教學(xué)場所

近年來，學(xué)校加強了與礦山、地質(zhì)隊、研究所等生產(chǎn)單位、科研院所的合作關(guān)系，成立了大學(xué)生社會實踐和科學(xué)實踐基地，如中核撫州金安鈾業(yè)有限公司、江西核工業(yè)地質(zhì)局261大隊、核工業(yè)203研究所、核工業(yè)270研究所、核工業(yè)208大隊、核工業(yè)216大隊等，進一步提高了在培養(yǎng)高層次、綜合型的優(yōu)秀人才方面的能力。同時，也為這些機構(gòu)輸送了廣受他們歡迎的優(yōu)秀人才。這種互益的關(guān)系使我們的實習(xí)基地建設(shè)進入了良性循環(huán)。

4.5 加強國際合作，提高學(xué)習(xí)興趣和綜合能力

近幾年，實驗教學(xué)中心通過與國外多所相關(guān)大學(xué)學(xué)生一起在龍虎山、廬山等進行野外地質(zhì)考察和實踐，讓大學(xué)生與國外一流大學(xué)的學(xué)生一起，相互交流、相互學(xué)習(xí)，為提高他們的國際合作和交流能力提供了實踐機會，顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合能力。

[1] 高等學(xué)校國家級實驗示范中心聯(lián)席會地球科學(xué)學(xué)科組. 地球科學(xué)實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新 [M]. 西安: 西北大學(xué)出版社,2010.

[2] 劉曉東,張樹明,臧德彥,等.保障“卓越計劃”順利實施加大野外實訓(xùn)基地建設(shè)力度[J].中國地質(zhì)教育,2012(1):9-12.

[3] 張樹明. 區(qū)域地質(zhì)調(diào)查學(xué) [M]. 北京: 地質(zhì)出版社,2013.

[4] 張樹明,孫占學(xué),郭福生,等.地學(xué)類專業(yè)之知識體系和課程體系構(gòu)建探討———以江西省資源勘查工程專業(yè)為例[M]//江西省地質(zhì)學(xué)會 .2014 江西地學(xué)新進展. 南昌: 江西科學(xué)技術(shù)出版社,2015:13-20.

[5] 張樹明,郭福生,孫占學(xué),等. 放射性地質(zhì)實驗教學(xué)示范中心實踐教學(xué)改革與實踐[J].東華理工大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版,2016,35(4):377-379,406.