地球物理學(xué)專業(yè)本科生“第二課堂”實(shí)踐育人的探討

何平

[摘 要] 在國家高等教育“拔尖”“強(qiáng)基”人才培養(yǎng)改革的大背景下，地球物理學(xué)專業(yè)相關(guān)高校從大學(xué)科貫通、理論與實(shí)踐教學(xué)并重等不同角度大力推動第一課堂建設(shè)改革，但在第二課堂的實(shí)踐育人探索上仍稍顯薄弱。地球物理學(xué)專業(yè)兼具“理”“工”雙重學(xué)科特征，而目前學(xué)生普遍存在偏工科化思維、邏輯思維與表達(dá)能力訓(xùn)練不足等問題。該文從“第二課堂”實(shí)踐育人角度來探討地球物理專業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的方向和途徑。

[關(guān)鍵詞] 第二課堂教育;地球物理專業(yè);基礎(chǔ)創(chuàng)新

[中圖分類號] P3;G642? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）01-0009-04? ? [收稿日期] 2020-11-23

習(xí)近平總書記在2018年兩院院士大會上指出：“創(chuàng)新決勝未來，改革關(guān)乎國運(yùn)?！标悓毶块L在2018年全國高等教育本科工作會議上指出我國已發(fā)展到了“高等教育強(qiáng)國建設(shè)”的新階段。在新時(shí)代新形勢下，黨和國家對我國高等教育發(fā)展進(jìn)行了一系列意義深遠(yuǎn)的謀劃布局，如“雙一流大學(xué)和學(xué)科建設(shè)”“六卓越一拔尖計(jì)劃”“強(qiáng)基計(jì)劃”等，突出強(qiáng)調(diào)了“基礎(chǔ)創(chuàng)新”和“領(lǐng)跑者理念”在高校人才培養(yǎng)中的重要性。如何培養(yǎng)符合國家需要的優(yōu)秀人才，支撐國家戰(zhàn)略布局，是國家賦予高等教育工作者的新使命。我國當(dāng)前高校育人工作可以分為第一課堂教育和第二課堂教育兩個(gè)組成部分。第一課堂是高校育人的主陣地，依教學(xué)大綱以講授為主，著重專業(yè)知識和技能的培養(yǎng)，有著嚴(yán)格的課時(shí)安排和教學(xué)計(jì)劃;第二課堂是有組織、有計(jì)劃地開展各類學(xué)科競賽、大學(xué)生科研、學(xué)術(shù)報(bào)告會、導(dǎo)師制、學(xué)科宣傳科普、團(tuán)會班會和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等活動，來提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新思維，并以引導(dǎo)思想成長為目標(biāo)，是第一課堂的重要延續(xù)和補(bǔ)充。由于兩類課堂在學(xué)校內(nèi)歸口管理部門不同，其育人體系設(shè)計(jì)是相互獨(dú)立的，受專業(yè)差異性影響，不可避免地存在銜接上不緊密和互促性不強(qiáng)等問題[1]。隨著信息化爆炸發(fā)展和社會認(rèn)識觀念變化，第二課堂在學(xué)生創(chuàng)新思維培育、創(chuàng)造能力提升、綜合素質(zhì)培養(yǎng)等方面的作用更加凸顯，能極大地改善第一課堂育人形式固化的不足。因此，專業(yè)課教師應(yīng)積極發(fā)揮在第二課堂教育的主觀能動性，利用自身對學(xué)科專業(yè)內(nèi)涵的把握，推動高校育人發(fā)展。本文以地球物理學(xué)專業(yè)為例，結(jié)合筆者所在院校“建議地學(xué)領(lǐng)域研究型大學(xué)”的階段目標(biāo)，首先分析了學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，針對學(xué)生培養(yǎng)中出現(xiàn)的問題，來探討專業(yè)教師參與第二課堂育人實(shí)踐的方向和途徑。

一、地球物理專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)

地球物理學(xué)是地球科學(xué)的重要分支，是通過定量的場源觀測研究地球行為、屬性、相態(tài)和演化的學(xué)科，是融入了物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)和天文學(xué)多個(gè)學(xué)科的交叉學(xué)科[2]。隨著現(xiàn)代空間觀測和人工智能技術(shù)的發(fā)展，地球物理學(xué)專業(yè)又進(jìn)一步與大數(shù)據(jù)等信息學(xué)科深度關(guān)聯(lián)。為了準(zhǔn)確把握對現(xiàn)代地球物理學(xué)學(xué)科的認(rèn)識，本文以我校地球物理學(xué)專業(yè)為例，通過畢業(yè)生問卷、專業(yè)教師面訪等形式，從專業(yè)課程學(xué)習(xí)和就業(yè)發(fā)展兩方面進(jìn)行了調(diào)研總結(jié)。

（一）地球物理專業(yè)課程學(xué)習(xí)

一是學(xué)科內(nèi)容交叉性及學(xué)習(xí)難度高：地球物理學(xué)專業(yè)對數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)和英語有較高的要求，同時(shí)本身又包含有重、磁、電、震、測和空間等不同的技術(shù)手段和研究對象，在現(xiàn)象解釋上又要求有較強(qiáng)的地質(zhì)學(xué)和地球動力學(xué)知識背景，學(xué)生的普遍感受是短時(shí)間內(nèi)對專業(yè)不易有深入了解和認(rèn)知，整體學(xué)習(xí)難度偏大;二是課上和課下的結(jié)合：地球物理學(xué)習(xí)需要的基礎(chǔ)知識，僅從課堂獲取是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要自己進(jìn)行資料查找和課后補(bǔ)充;三是理論與實(shí)踐并重：在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)之外，要實(shí)際動手去操作和學(xué)習(xí)編程，在實(shí)驗(yàn)課、實(shí)習(xí)等中去提高自己的動手能力，同時(shí)要注意鍛煉自己的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（二）地球物理專業(yè)就業(yè)發(fā)展

相對于計(jì)算機(jī)、導(dǎo)航遙感等專業(yè)而言，地球物理專業(yè)相對小眾，更偏向基礎(chǔ)性研究，主要就業(yè)單位面向各科研院所、高校、地震局和地礦等相關(guān)事業(yè)部門，給公眾的感覺是薪酬待遇與工作環(huán)境缺乏競爭性。在調(diào)研的50份問卷中，共計(jì)有30人保研，14人考研，5人工作，1人待業(yè)，被調(diào)研學(xué)生普遍認(rèn)為讀研深造與未來的薪資待遇和就業(yè)環(huán)境直接正相關(guān)。雖然樣本有限，但能反映出讀研深造對地球物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的發(fā)展至關(guān)重要，學(xué)科的基礎(chǔ)性和研究性特征決定了就業(yè)門檻如果僅為本科是難以勝任的，需要“基礎(chǔ)拔尖”能力。

因此，可以看出地球物理學(xué)專業(yè)兼具“理”“工”雙重學(xué)科特征，如基礎(chǔ)和創(chuàng)新要求高、學(xué)習(xí)難度大、學(xué)科相對小眾等特點(diǎn)，本專業(yè)學(xué)習(xí)需要有內(nèi)在興趣驅(qū)動、勤奮刻苦的態(tài)度和正確的擇業(yè)觀。

二、地球物理專業(yè)育人實(shí)踐現(xiàn)狀

以個(gè)人工作經(jīng)歷并結(jié)合不同高校地球物理學(xué)科發(fā)展背景的對比，總結(jié)目前我國地球物理學(xué)專業(yè)育人實(shí)踐普遍存在以下兩個(gè)方面的不足。

（一）重工科應(yīng)用，輕理科思維

經(jīng)過近70年的發(fā)展，現(xiàn)代地球物理學(xué)專業(yè)既涉及觀測儀器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理等工科屬性的培養(yǎng)內(nèi)容，也涉及現(xiàn)象揭示、歸納演繹、理論證明等理科屬性的培養(yǎng)內(nèi)容[3]。目前許多地球物理專業(yè)學(xué)生可以熟練利用各類地球物理方法技術(shù)做出很好的數(shù)據(jù)結(jié)果，甚至將成果發(fā)表在國際高水平期刊上;然而在描述其研究工作的動機(jī)和擬解決的科學(xué)問題時(shí)卻并不清晰，過度強(qiáng)調(diào)技術(shù)方法的學(xué)習(xí)并將其泛化使用，從而出現(xiàn)兩個(gè)突出問題：一是僅以數(shù)學(xué)指標(biāo)作為研究工作評價(jià)的依據(jù)，揭示的地球物理機(jī)制很多時(shí)候并非最優(yōu)甚至存在謬誤，即“過擬合”現(xiàn)象。二是過度論證技術(shù)方法的優(yōu)越性，忽視了技術(shù)方法的改進(jìn)是否等價(jià)于地球物理問題解的直接貢獻(xiàn)，不理解地球物理反演問題存在非唯一性、不穩(wěn)定性以及病態(tài)等特殊性。這種現(xiàn)象可總結(jié)為“重工科應(yīng)用、輕理科思維”，產(chǎn)生的原因主要有：其一，部分高校地球物理學(xué)專業(yè)開設(shè)時(shí)間較晚或者是基于其相關(guān)工科基礎(chǔ)發(fā)展建立的，有濃厚的工科背景，因此導(dǎo)致在地球物理學(xué)專業(yè)培養(yǎng)大綱的設(shè)計(jì)中缺乏頂層理學(xué)思考，其人才培養(yǎng)模式變革仍處于探索階段。其二，地球物理學(xué)本身涉及一系列的方法和技術(shù)，數(shù)據(jù)采集和處理工作對學(xué)生的實(shí)踐動手能力要求較高。相關(guān)高校在其培養(yǎng)方案中都在有意識地強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)分占比，此外專業(yè)教師從教學(xué)效果的角度也在積極開設(shè)配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程或者安排一些課時(shí)進(jìn)行實(shí)踐，從教學(xué)整體反饋來看，學(xué)生能夠?qū)φn程知識進(jìn)行鞏固并建立感性認(rèn)識，效果是值得肯定的，而這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程間接強(qiáng)化了學(xué)生的“工科思維”。其三，“五唯”指揮棒的間接影響。在保研面試及獎學(xué)金評比等不同場合，學(xué)生的科研成果要求日益提高，而技術(shù)方法應(yīng)用能產(chǎn)生短平快的成果，加強(qiáng)了對學(xué)生的吸引力。從事實(shí)來看，這種“理”“工”地位認(rèn)識的失衡對地球物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)是極其不利的。只有平衡科學(xué)問題探索與實(shí)踐動手能力，讓學(xué)生回歸科學(xué)問題本身，圍繞科學(xué)問題來綜合運(yùn)用各類知識或方法技術(shù)展開探索工作，能甘坐冷板凳，才有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和扎根基礎(chǔ)研究的突破。

（二）重第一課堂，輕第二課堂

在地球物理專業(yè)育人的理論探索上，不同專家學(xué)者從各自角度給出許多有益的建設(shè)思路，例如學(xué)科融會貫通教學(xué)[4]、中外同專業(yè)基礎(chǔ)課程對比設(shè)置[5]、專業(yè)相關(guān)的信息化課程建議[6]、實(shí)踐類課程教學(xué)改革[7]等。已有的這些探索研究，都圍繞第一課堂教育的探索，而第二課堂建設(shè)探索較為薄弱。近年來，我校開展了一系列以院士以及“杰青”“優(yōu)青”人才為骨干師資的本科生創(chuàng)新能力育人項(xiàng)目，如李四光計(jì)劃、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才計(jì)劃、卓越地質(zhì)師計(jì)劃、高徒計(jì)劃等，是第二課堂建設(shè)非常好的探索實(shí)踐。然而，這類育人實(shí)踐面向全校地學(xué)類學(xué)生選拔，師資力量相對有限，對學(xué)生而言存在“僧多粥少”的問題。本人在近期參加的一次我院學(xué)生科報(bào)會過程中，發(fā)現(xiàn)參與學(xué)生的工作匯報(bào)少有就科學(xué)問題展開的，個(gè)別同學(xué)甚至介紹一些無關(guān)的“個(gè)人成績/業(yè)績”，也沒有相互提問和討論，將好好的科研交流討論會變成了一個(gè)“評獎會”。事后了解得知學(xué)生們先入為主地以發(fā)表文章成果論成敗，將科報(bào)會當(dāng)成走過場，因此不熱心、不重視。以上幾個(gè)方面，都折射出“重第一課堂、輕第二課堂”的現(xiàn)象，固然有資源配置等客觀因素，但也存在浮躁和對第二課堂育人重視不足的主觀因素。地球物理的研究問題具有較強(qiáng)的開放性，如地球的深部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部物質(zhì)組成和遷移，其約束主要來源于地表的各類物理場和幾何位移，對結(jié)果現(xiàn)象的解釋是存在較大不確定度的;此外，隨著觀測技術(shù)的日新月異和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的累積，對地球物理問題的認(rèn)識也是不斷更新和深入的;最后，地球物理的具體研究對象也有較大差異性和分散性，其結(jié)論也往往僅具有局部適用性或存在假設(shè)前提。因此，第一課堂的內(nèi)容安排受限于教師個(gè)人研究方向，難免有更新不及時(shí)、認(rèn)識有差異等現(xiàn)象，讓學(xué)生在第二課堂中通過交流以激發(fā)其邏輯思維和獨(dú)立思考問題能力，將能有助于凝練學(xué)生對地球物理學(xué)習(xí)的共性和差異性問題認(rèn)識。

三、第二課堂育人的探索

基于當(dāng)前地球物理學(xué)實(shí)踐育人存在的問題和國家對“基礎(chǔ)創(chuàng)新”人才培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)需求，發(fā)揮第二課堂建設(shè)在學(xué)生創(chuàng)新性能力培養(yǎng)中的作用[8]，可以進(jìn)行幾個(gè)方面的探索。

（一）推進(jìn)導(dǎo)師制及項(xiàng)目課題育人實(shí)踐

自2020年開始，武漢大學(xué)將地球物理學(xué)專業(yè)納入學(xué)校弘毅學(xué)堂拔尖計(jì)劃，北京大學(xué)則將地球物理學(xué)專業(yè)納入強(qiáng)基計(jì)劃，我校地球物理專業(yè)近來亦在一定范圍內(nèi)開展了導(dǎo)師制探索。這些舉措都指向了地球物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的精英化培養(yǎng)模式。事實(shí)上，目前中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、北京大學(xué)、武漢大學(xué)和我校的地球物理學(xué)專業(yè)，單個(gè)年級師生比接近或大于1，具有最優(yōu)越的師資力量，有精細(xì)化育人實(shí)踐的前提條件。另外，相關(guān)高校地球物理學(xué)科經(jīng)過20多年的發(fā)展，師資結(jié)構(gòu)日趨完善，有條件滿足學(xué)生差異化的興趣選擇。因此，開展地球物理專業(yè)導(dǎo)師制建設(shè)育人是第二課堂育人的一個(gè)重要方向。除導(dǎo)師制外，我校部分教師基于項(xiàng)目課題為學(xué)生提供赴青海、新疆和西藏等地進(jìn)行地球物理野外實(shí)踐的機(jī)會，也資助一些興趣小組協(xié)作進(jìn)行小課題研究，這也是一個(gè)好的探索方向。因此，項(xiàng)目課題是以科學(xué)問題為導(dǎo)向的，涉及的觀測技術(shù)和問題探索具有綜合性，而項(xiàng)目組成員的研究方向又具有交叉性，對學(xué)生的引導(dǎo)是全方位的。

（二）重視科普宣傳和豐富學(xué)術(shù)講座

考慮到地球物理專業(yè)的基礎(chǔ)性和創(chuàng)新性培養(yǎng)目標(biāo)，以及學(xué)習(xí)難度大的特點(diǎn)，第二課堂建設(shè)應(yīng)該注重學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動性。在專業(yè)課程設(shè)計(jì)上，大一、大二低年級學(xué)生以通識課和基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)為主，與專業(yè)相關(guān)的僅有少量的導(dǎo)論課，不可忽視的是這個(gè)階段學(xué)生對專業(yè)卻有較強(qiáng)的好奇心和探知欲。例如武漢大學(xué)六院士20年堅(jiān)持的“測繪學(xué)概論”課，場場學(xué)生爆滿，對其測繪相關(guān)專業(yè)育人意義深遠(yuǎn)。迄今個(gè)人多次遇到低年級學(xué)生詢問是否可以選修我在大三開設(shè)的專業(yè)課。武漢大學(xué)模式無法復(fù)制，低年級學(xué)生選修高年級專業(yè)課程也不合理，但是可以利用第二課堂引導(dǎo)學(xué)生這類興趣的發(fā)展。以我系空間物理方向?yàn)槔?，相關(guān)教師專門做過一期“空間天氣”科普展覽，之后報(bào)考該方向的研究生人數(shù)也較多。借鑒這種方式，以淺顯直白生動的方式定期開展科普宣傳，將有助于建立專業(yè)學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動力。此外，豐富各類學(xué)術(shù)講座也應(yīng)是第二課堂建設(shè)的重要內(nèi)容，有助于拓展學(xué)生知識邊界，并使其了解學(xué)科國際前沿創(chuàng)新，提升其思維活躍度和實(shí)踐主觀能動性，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生的基礎(chǔ)創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)。

（三）開展邏輯思維及表達(dá)能力訓(xùn)練

地球物理研究問題具有較強(qiáng)的開放性，例如利用有限的地表觀測約束來探究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成和遷移過程等，因此要求對結(jié)果要學(xué)會分析歸納總結(jié)和推理演繹。相比某一具體方法技術(shù)和研究問題的學(xué)習(xí)，地球物理邏輯思維和獨(dú)立思考問題能力的培養(yǎng)更為重要。在畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯時(shí)，有學(xué)生做了很多重要的工作，但是出現(xiàn)結(jié)果評價(jià)不高的問題，根本原因在于欠缺邏輯性思維和表達(dá)能力。在交流討論中，準(zhǔn)確高效的表達(dá)能力是減少交流成本、鍛煉邏輯思維的一個(gè)重要途徑。在大學(xué)中，可以看出在邏輯思維和表達(dá)能力上，普遍存在著學(xué)生干部優(yōu)于其他學(xué)生、研究生優(yōu)于本科生的現(xiàn)象。因此，本科生第二課堂建設(shè)應(yīng)探索以班會、組會等為平臺，組織學(xué)生通過自主查找資料制作PPT進(jìn)行定期輪流演講，其他同學(xué)提問的方式，營造活潑開放的交流氛圍，鍛煉學(xué)生的邏輯思維與表達(dá)能力。另外，需要重視學(xué)生干部的鍛煉作用，如在班級實(shí)行班委輪流等。

（四）學(xué)工思政與專業(yè)教師育人協(xié)同

高校育人中，學(xué)工教師是第二課堂育人的重要組成部分，承擔(dān)學(xué)生價(jià)值觀引導(dǎo)、學(xué)風(fēng)建設(shè)、評優(yōu)評先、就業(yè)發(fā)展規(guī)劃等重要工作?；诘厍蛭锢韺W(xué)專業(yè)對學(xué)生厚基礎(chǔ)、強(qiáng)創(chuàng)新的高要求，就業(yè)面相對小眾的特點(diǎn)，要想避免本專業(yè)學(xué)生在大學(xué)學(xué)習(xí)中自我約束力下降、自我發(fā)展定位不清，以及就業(yè)從眾心理的不利影響，需要學(xué)工教師來進(jìn)行正確引導(dǎo)和督促。此外，學(xué)工教師負(fù)責(zé)的各類活動組織策劃和學(xué)生評優(yōu)評先政策制定，與學(xué)生的很多切身利益直接相關(guān)，具有較強(qiáng)的導(dǎo)向性。例如近年來受到地球物理專業(yè)相關(guān)高校教師和學(xué)生重視的全國大學(xué)生“創(chuàng)新杯”地球物理知識演講大賽，相關(guān)高?；騾f(xié)會團(tuán)體邀請學(xué)科頂尖學(xué)者組織舉辦暑期專題講座等，能更大程度地鼓勵(lì)學(xué)生參與進(jìn)來并從中受益。因此，學(xué)工教師需要和專業(yè)課教師一起制定更為合理有效的鼓勵(lì)政策和細(xì)節(jié)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)宣傳，引導(dǎo)學(xué)生積極參加專業(yè)知識競賽，使其每學(xué)期有效地聽取若干次學(xué)術(shù)講座。

四、結(jié)語

總之，在新形勢下，地球物理專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)需要向精英化和國際化邁進(jìn)，同時(shí)重視“發(fā)現(xiàn)問題和提出問題”精神，著力加強(qiáng)基礎(chǔ)創(chuàng)新素養(yǎng)。第二課堂能夠有效激發(fā)學(xué)生求知內(nèi)在驅(qū)動力，鍛煉其邏輯思維，與第一課堂有互補(bǔ)互促作用，對新時(shí)代地球物理專業(yè)基礎(chǔ)創(chuàng)新人才培養(yǎng)有著重要的實(shí)踐意義。在網(wǎng)絡(luò)信息高度發(fā)展的今天，第二課堂建設(shè)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，探索如何避免傳統(tǒng)第二課堂教育存在的形式化和空殼化問題，創(chuàng)建具有地球物理專業(yè)特色的第二課堂育人實(shí)踐模式，任重道遠(yuǎn)。

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