美國民眾身邊的地學(xué)教育及借鑒作用

沈 陽

中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 博物館，北京 100083

當(dāng)今人類社會(huì)面臨著資源、能源、環(huán)境、自然災(zāi)害等諸多與地學(xué)相關(guān)的問題，地學(xué)將在保持人類與自然和諧發(fā)展上發(fā)揮重要作用，重視和加強(qiáng)地學(xué)教育已成為世界各國教育發(fā)展的必然趨勢[1]。這里的地學(xué)教育，不僅包括專業(yè)地質(zhì)人才的培養(yǎng)，還包括公眾地學(xué)知識(shí)的普及和地學(xué)思維的培育。近年來，隨著我國研究人員赴美訪學(xué)機(jī)會(huì)的增多，一些學(xué)者總結(jié)了美國大學(xué)地學(xué)教育的特點(diǎn)，探討了中美兩國在課程教育上的差異[2-5]，希望通過相互對比，達(dá)到取長補(bǔ)短的目的。但是，對于普通公眾的地學(xué)教育問題尚少有提及。因此，本文以科羅拉多州為例，介紹了美國對普通公眾的地學(xué)教育普及，以期在我國民眾地學(xué)素養(yǎng)提高和地學(xué)人才培養(yǎng)方面提供借鑒。

一、公共休閑場所中的地學(xué)知識(shí)

公共休閑場所是人們休息娛樂的場所，在這種輕松愉快的環(huán)境中，人們更容易接受和學(xué)習(xí)新知識(shí)。美國十分重視在公共休閑場所中地學(xué)知識(shí)的普及。舉例來說，在美國科羅拉多州的小城莫里森（Morrison）有一個(gè)著名的露天劇場—紅石劇場（Red Rocks Amphitheatre），它傍山而建，矗立在壯觀的紅色砂巖山丘中。這里是周邊民眾休閑游樂的重要場所，每天都有大量居民到此鍛煉。而且，這里每年還會(huì)組織多場音樂會(huì)，著名的甲殼蟲樂隊(duì)就在這里演唱過。劇場所在的紅石公園（Red Rocks Park）里建有展館專門對紅石劇場進(jìn)行介紹，而其中很重要的一部分就是對劇場地質(zhì)歷史的介紹。比如，其中一塊展板以“紅石地質(zhì)”（Geology Comes Alive at Red Rocks）為題（圖1A），介紹了這里的地層組成、時(shí)代、地質(zhì)演化等。同時(shí)，在介紹中還普及了不整合的概念，告知民眾構(gòu)成紅石劇場的紅色巖石主要為石炭系Fountain組（時(shí)代約距今3億年），在它之下緊鄰的下伏地層是前寒武系的Idaho Springs組（距今約17億年），這之間缺失了十幾億年的地層記錄，是因?yàn)槎咧g有一個(gè)沉積間斷，在地層上則發(fā)育了名為“不整合面”的地質(zhì)現(xiàn)象，并指引民眾到“不整合面”位置進(jìn)行參觀。

另一個(gè)示例是，在丹佛的戈?duì)柕牵℅olden）小鎮(zhèn)西邊發(fā)育了一座叫Lookout Mountain的山丘，是當(dāng)?shù)鼐用裰苣┬蓍e的重要去處。其山頂設(shè)計(jì)有多條徒步路線，并在路線集結(jié)處建設(shè)了山頂平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)的作用有兩個(gè)：第一是俯瞰小鎮(zhèn)全貌和其東側(cè)兩座山（North Table Mountain和South Table Mountain）的山景，具觀景的作用；第二是科普展板的展示（圖1B），用通俗的語言介紹戈?duì)柕切℃?zhèn)的地質(zhì)演化，它告訴來此登山的民眾，現(xiàn)在站立的山頂在8000萬年前是一片淺海，那時(shí)落基山脈還不存在，淺海覆蓋了整個(gè)北美中大陸，在當(dāng)時(shí)形成的地層（Pierre組）中留下了相關(guān)的海相化石。之后到了6800萬年前地殼抬升，海水退去，山脈開始形成，等等。展板上還展示了當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)簡圖和地質(zhì)剖面圖，向民眾介紹從山頂上的視野內(nèi)可以看到何種地質(zhì)現(xiàn)象、對面的桌面山的巖石組成、熔巖的形成時(shí)間，等等。此外，還普及性介紹了沉積巖、變質(zhì)巖、巖漿巖和斷層的定義，并明確指出了它們在小鎮(zhèn)周邊的發(fā)育位置，指引民眾進(jìn)行參觀。

從這兩個(gè)示例可見，公共休閑場所無疑是向公眾普及地學(xué)知識(shí)的優(yōu)選場所，因?yàn)樗梢允谷藗冊谌粘５慕∩硇蓍e的同時(shí)，不知不覺間就學(xué)到了地學(xué)知識(shí)。

二、大學(xué)校園的地質(zhì)參觀路線

大學(xué)校園是年輕學(xué)子學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)、普通大眾陶冶人文情操的重要場所。我國大學(xué)校園各具特色，而地質(zhì)類院校通常會(huì)在校園里擺放地質(zhì)標(biāo)本供人參觀。比如，在中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地學(xué)院樓前可見到典型的水晶、重晶石、角石等，在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）校園內(nèi)則會(huì)見到成林的硅化木。而在美國科羅拉多礦業(yè)學(xué)院（Colorado School of Mines）的校園內(nèi)卻有一條地質(zhì)路線。路線的起點(diǎn)位于學(xué)校中部的地質(zhì)博物館（圖1C），博物館向公眾免費(fèi)開放，并提供一份簡化版的地質(zhì)路線手冊。博物館藏品豐富，主要展示了產(chǎn)自科羅拉多州的一些精美礦物、巖石、化石標(biāo)本和產(chǎn)于全美及其他國家的典型地質(zhì)標(biāo)本，其中產(chǎn)于當(dāng)?shù)氐母黝愖匀唤稹⒅木G河組化石、熒光礦物，以及阿波羅飛船帶回來的月巖等樣品都會(huì)給人留下深刻印象。從博物館出來，沿路向西，地層的時(shí)代由新到老，到了校園西側(cè)的小山脊就是路線的第二個(gè)觀察點(diǎn)（圖1D）。這里是地層觀察點(diǎn)，有專門的展板立于巖壁前介紹觀察點(diǎn)內(nèi)容，指明該點(diǎn)為白堊系Laramie組砂巖，并在砂巖巖壁上標(biāo)出了所發(fā)育的恐龍腳印和植物化石。接著向北走是觀察點(diǎn)三，介紹砂巖、煤等的特征和它們的形成環(huán)境。觀察點(diǎn)四向大家介紹了露頭上產(chǎn)出的斷層（圖1E），等等。沿著這條路線一共有8個(gè)觀察點(diǎn)，并在路線的終點(diǎn)回到地質(zhì)博物館。對于一個(gè)非專業(yè)的參觀者來說，這一圈參觀完之后將會(huì)對地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容形成一個(gè)基本了解。這是一個(gè)開放的校園，沒有圍墻和大門，與所在的戈?duì)柕切℃?zhèn)融為一體，普通大眾可以在這里輕松地參觀、活動(dòng)，在陶冶情操的同時(shí)，也獲得了對地質(zhì)學(xué)的基本認(rèn)識(shí)。

三、科普場館和自然公園的地學(xué)教育

博物館具有收藏、研究和教育的重要功能，是重要的科學(xué)傳播和輔助教育的場所。美國有很多著名的博物館，其中有不少都涉及了地學(xué)知識(shí)，如紐約的美國自然歷史博物館、科羅拉多州的恐龍博物館和丹佛自然科學(xué)博物館等。以丹佛自然科學(xué)博物館為例，這里有兩個(gè)展廳與地學(xué)相關(guān)。一個(gè)是史前旅行展廳（Prehistoric Journey），其按照地質(zhì)年代順序介紹了地球的發(fā)展歷史和各時(shí)期的代表性古生物化石（圖1F），包括元古的細(xì)菌、多樣的三葉蟲、成群的海蝎子、巨型的恐龍等。另一個(gè)是寶石與礦物展廳（Gems &Minerals），其內(nèi)陳列了大量典型礦物晶體，更有一些礦物以復(fù)原野外的產(chǎn)出狀態(tài)進(jìn)行展示（圖2A，圖2B）。這些都使其成為普通公眾接觸和學(xué)習(xí)地質(zhì)知識(shí)的極好場所。

此外，美國還有很多自然公園和保護(hù)區(qū)，如落基山脈國家公園、拱門國家公園、峽谷地國家公園等，也都會(huì)無一例外地介紹與其相關(guān)的地學(xué)知識(shí)。比如，在猶他州的拱門公園則介紹了當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)演化歷史、拱門的形成原因，普及了波痕等各類沉積構(gòu)造和斷層的特征（圖2C）等。除了這種規(guī)模很大的國家公園外，美國還極為擅長把發(fā)育地學(xué)現(xiàn)象的地方開發(fā)為自然公園。比如，在丹佛市西邊的恐龍脊（Dinosaur Ringe），這里是一處免費(fèi)參觀恐龍腳印的地方，沿路設(shè)有一系列的說明展板，介紹展板所在位置的地質(zhì)現(xiàn)象和所反映的地學(xué)知識(shí)，包括恐龍腳印所反映的當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境、剖面上火山灰的鋯石定年（圖2D）、丹佛盆地的地層組成（圖2 E）等。再比如，在弗洛里森特地區(qū)，這里保存了距今3400萬年前豐富的化石生物群，包括各種精美的植物和昆蟲化石，美國將其開發(fā)為了國家化石保護(hù)區(qū)（Florissant Fossil Beds National Monument）。在這個(gè)公園里可以看到賦存化石的地層剖面、熔巖、巨大的硅化木，還修建了一個(gè)化石實(shí)驗(yàn)室（Fossil Lab），鼓勵(lì)參觀者親手觸摸化石，并告訴大家如何能夠采集到化石等（圖2F）。這里還開辦地質(zhì)和古生物夏令營，教小朋友們畫弗洛里森特山谷的地質(zhì)圖、用食物來創(chuàng)造弗洛里森特組的地層柱（每種食物代表弗洛里森特組的一種類型巖層）,等等，培養(yǎng)小朋友對地學(xué)的興趣，踐行了教育從娃娃抓起的理念。

四、對我國地學(xué)教育的啟示

以上美國的這些示例可以為我國的地學(xué)教育帶來一些啟示。

1． 加強(qiáng)公共場所的地學(xué)教育

公共場所地學(xué)教育的宣傳與普及有助于提高民眾的地學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)修養(yǎng)，幫助人們運(yùn)用科學(xué)知識(shí)來理解地球、保護(hù)地球。美國民眾普遍能夠從身邊的公共場所接觸到有益的地學(xué)知識(shí)，這些場所或許是校園、博物館，也或許就是在徒步的小路邊，能夠在潛移默化間學(xué)習(xí)地學(xué)知識(shí)。我國也應(yīng)挖掘能夠進(jìn)行地學(xué)知識(shí)普及與宣傳的公共場所，加強(qiáng)公共場所對民眾地學(xué)知識(shí)的灌輸，提高普通民眾對地學(xué)的認(rèn)識(shí)。這一工作需要相關(guān)政府部門推動(dòng)，大學(xué)和科研院所配合，從而保障地學(xué)知識(shí)普及力度，并保證知識(shí)的科學(xué)性。

圖2 美國公眾身邊的一些地學(xué)教育場所（二）

2． 地學(xué)教育應(yīng)該是一項(xiàng)全民教育

地學(xué)教育應(yīng)該是一項(xiàng)全民教育，應(yīng)該貫穿在人們成長的各個(gè)階段。全國政協(xié)委員、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）副校長王訓(xùn)練教授在2018年的一份政協(xié)提案中曾建議，在全國普及地球科學(xué)知識(shí)，將“地球科學(xué)概論”作為高等學(xué)校學(xué)生的必修課。他同時(shí)認(rèn)為應(yīng)該在小學(xué)高年級(jí)和中學(xué)開設(shè)地球科學(xué)相關(guān)課程，在普及自然科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，宣傳生物與環(huán)境相互依存、環(huán)境對生物的控制作用，增強(qiáng)學(xué)生自覺保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。如果這個(gè)建議能夠落實(shí)，將有助于我國全民地學(xué)素養(yǎng)的提高，有助于實(shí)現(xiàn)人與地球的和諧發(fā)展。

3． 完善地質(zhì)人才生成體系

國外教育從小學(xué)甚至幼兒園開始，就注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神，注重培養(yǎng)學(xué)生對地球科學(xué)的興趣[6]。興趣是最好的老師，很多時(shí)候由于掌握的知識(shí)多了，相對更擅長了，興趣也就產(chǎn)生了。如中國地質(zhì)學(xué)會(huì)地質(zhì)教育研究分會(huì)在2017 年啟動(dòng)了地質(zhì)知識(shí)走進(jìn)中小學(xué)課堂的活動(dòng)，以期喚起孩子們對地質(zhì)科學(xué)的熱愛，在更好地普及地學(xué)知識(shí)的同時(shí)，潛移默化地培養(yǎng)一批對地質(zhì)專業(yè)有濃厚興趣的生源[7]。地球科學(xué)已經(jīng)不僅僅是關(guān)于過去的科學(xué)，而是一門關(guān)系到未來的科學(xué)，今天的兒童將擔(dān)負(fù)起處理未來難題的重任[6]。地質(zhì)知識(shí)進(jìn)校園是一種很好的方式，另一種方式就是在民眾中增加地質(zhì)學(xué)相關(guān)活動(dòng)，比如針對中小學(xué)生舉辦地學(xué)夏令營，在重要的化石產(chǎn)地舉辦科普活動(dòng)等，讓中小學(xué)生從小就能接觸到地學(xué)知識(shí)，慢慢對其感興趣。這類工作將能夠完善地質(zhì)人才的早期興趣培養(yǎng)階段。增加大眾對地學(xué)的了解，讓更多人愿意從事地質(zhì)工作，促進(jìn)優(yōu)秀地學(xué)人才的產(chǎn)生。

五、結(jié)論

民眾的素質(zhì)與其受教育程度和生活環(huán)境息息相關(guān)，我國可以借鑒美國的一些經(jīng)驗(yàn)，增加地學(xué)知識(shí)的普及，使普通民眾在身邊就能接觸到地學(xué)，在趣味生活中獲得地學(xué)知識(shí)的輸入。如此，在提升公民素質(zhì)的同時(shí)，激發(fā)人們對地學(xué)知識(shí)的興趣，培養(yǎng)更多熱愛地學(xué)的人才，為應(yīng)對不斷增大的資源、環(huán)境等問題提供智力保障。

致謝：在美國期間得到David Leach教授，劉英超副研究員，黃世強(qiáng)、孫茂妤和劉鍇然博士的幫助，在此深表謝意。