特色鮮明的“高等地球化學(xué)”課程建設(shè)探索

何洪濤 邢樂(lè)才 劉劍 金超 秦身鈞

[摘 要] 在河北省研究生示范課的立項(xiàng)建設(shè)過(guò)程中，嘗試探索出一條適合河北工程大學(xué)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)“高等地球化學(xué)”課程的建設(shè)思路，是提高研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要前提條件。基于學(xué)科特色和研究生的研究背景，只有“依托學(xué)科特色，兼顧前沿領(lǐng)域”的課程建設(shè)思路才適合“高等地球化學(xué)”研究生課程。在課程內(nèi)容上重點(diǎn)突出黑色巖系涉及的地球化學(xué)問(wèn)題，基于地球化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊的最新論文和國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議報(bào)告，自編講義，授課團(tuán)隊(duì)建設(shè)注重年輕化、最優(yōu)化，靈活安排授課及考核方式，注意引導(dǎo)學(xué)生從地球化學(xué)角度思考資源環(huán)境問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的地球化學(xué)思維。

[關(guān)鍵詞] 前沿;研究生;高等地球化學(xué);示范課

[基金項(xiàng)目] 2020年度河北省研究生示范課程建設(shè)項(xiàng)目“高等地球化學(xué)”（KCJSX2020082）;2020年度河北工程大學(xué)教育教學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“新工科建設(shè)背景下勘查技術(shù)與工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革探索與實(shí)踐”（XN1200130819）;2021年度河北省專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)案例建設(shè)項(xiàng)目“‘農(nóng)業(yè)地質(zhì)學(xué)原理課程教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)”（KCJSZ2021094）

[作者簡(jiǎn)介] 何洪濤（1985—），男，江蘇東海人，博士，河北工程大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要從事地球化學(xué)研究;秦身鈞（1977—），男，河北邯鄲人，博士，河北工程大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院教授（通信作者），主要從事地球化學(xué)研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] P59 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2021）30-0104-04 ? [收稿日期] 2021-04-06

一、問(wèn)題的提出

自1981年1月1日起我國(guó)正式實(shí)行三級(jí)學(xué)位授予制度[1]，碩士研究生培養(yǎng)成為學(xué)士、碩士和博士三級(jí)人才培養(yǎng)體系的重要中間環(huán)節(jié)，具有承前啟后的作用。事實(shí)上，本科階段的重要任務(wù)是夯實(shí)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，主要是學(xué)習(xí)知識(shí)的階段。而博士階段則需要學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立探索、思考和解決問(wèn)題，主要是創(chuàng)造知識(shí)和技術(shù)的階段。只有經(jīng)歷碩士研究生階段的初級(jí)學(xué)術(shù)訓(xùn)練，學(xué)生才具備面對(duì)難題的勇氣，培養(yǎng)出勢(shì)必攻克難題的決心以及掌握基本的研究方法，才能順利地進(jìn)入博士階段的學(xué)習(xí)。2020年7月，習(xí)近平總書(shū)記對(duì)研究生教育工作做出重要指示，強(qiáng)調(diào)研究生教育在培養(yǎng)創(chuàng)新人才、提高創(chuàng)新能力、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、推進(jìn)國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化方面具有重要作用[2]。在深化研究生培養(yǎng)模式改革中，需要進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)科課程設(shè)置，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研融合，著力增強(qiáng)研究生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，才能為建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)提供更堅(jiān)實(shí)的人才支撐。河北省教育廳為貫徹落實(shí)《河北省關(guān)于深化研究生教育改革的意見(jiàn)》，加強(qiáng)和改進(jìn)研究生課程建設(shè)，遴選出一批適應(yīng)河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要、符合創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)、體現(xiàn)培養(yǎng)單位辦學(xué)特色的研究生課程體系。河北工程大學(xué)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程學(xué)術(shù)型研究生的專(zhuān)業(yè)學(xué)位課“高等地球化學(xué)”成功獲批2020年度省級(jí)研究生示范課立項(xiàng)建設(shè)。

我國(guó)著名的礦床學(xué)家、地球化學(xué)家涂光熾院士曾給地球化學(xué)下過(guò)一個(gè)經(jīng)典的定義：地球化學(xué)是研究地球（也包括部分天體）的化學(xué)組成、化學(xué)作用和化學(xué)演化的一門(mén)學(xué)科[3] （P25-30）。該學(xué)科涉及的研究面非常廣，從行星演化到金屬元素富集成礦再到分子/原子層面上的同位素分餾機(jī)制，從宏觀到微觀。近年來(lái)，隨著多接受電感耦合等離子體質(zhì)譜（MC-ICPMS）、納米離子探針（NanoSIMS）等為代表的一批先進(jìn)測(cè)試手段的應(yīng)用，地球化學(xué)已然成為定量探索地球科學(xué)前沿問(wèn)題的重要手段，甚至一度沒(méi)有地球化學(xué)數(shù)據(jù)就很難發(fā)表地學(xué)類(lèi)文章。盡管全國(guó)地礦高校針對(duì)地質(zhì)類(lèi)高年級(jí)本科生開(kāi)設(shè)了“地球化學(xué)”課程，但限于課時(shí)，大多只能淺顯地介紹地球化學(xué)的基本概念、基本原理及一些地球化學(xué)指標(biāo)的基本應(yīng)用，并且學(xué)生缺乏參與研究課題的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，不具備在研究課題執(zhí)行過(guò)程中檢驗(yàn)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的條件。因此，在研究生階段，各類(lèi)學(xué)校多會(huì)在地質(zhì)學(xué)（理學(xué)一級(jí)學(xué)科）和地質(zhì)資源與地質(zhì)工程（工學(xué)一級(jí)學(xué)科）的培養(yǎng)方案中開(kāi)設(shè)“高等地球化學(xué)”這門(mén)課，以期進(jìn)一步提高學(xué)生利用地球化學(xué)手段解決資源環(huán)境實(shí)際問(wèn)題的能力。廣泛的調(diào)研結(jié)果表明，研究生在參與導(dǎo)師的科研課題過(guò)程中，對(duì)于各類(lèi)地球化學(xué)指標(biāo)和圖解，知其然不知其所以然，不注重結(jié)合地球化學(xué)原理分析元素、同位素?cái)?shù)據(jù)背后的控制機(jī)理。此外，當(dāng)前的地球科學(xué)前沿問(wèn)題不斷細(xì)化并呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)，如“地球早期古海洋的氧化還原狀態(tài)和原生動(dòng)物的協(xié)同演化”需要深度結(jié)合地球化學(xué)、沉積學(xué)、變質(zhì)巖石學(xué)、古生物學(xué)和地層學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，再如“華北克拉通破壞”這一國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)重大研究計(jì)劃項(xiàng)目的執(zhí)行需要地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)等多個(gè)學(xué)科專(zhuān)家的參與。研究生在碰到此類(lèi)重要/重大地球科學(xué)問(wèn)題時(shí)，難以快速進(jìn)入角色，無(wú)法將各學(xué)科所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行有效的遷移、綜合。究其原因，一是學(xué)生的知識(shí)面狹窄，平時(shí)沒(méi)有追蹤地球科學(xué)前沿報(bào)道的習(xí)慣，不具備從多個(gè)分支學(xué)科角度思考問(wèn)題的能力;二是近年來(lái)河北工程大學(xué)招錄的研究生多為跨專(zhuān)業(yè)報(bào)考或調(diào)劑的學(xué)生，本科階段根本未曾學(xué)習(xí)過(guò)地球化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。在研究生擴(kuò)招的大背景下，這也是同一層次同類(lèi)高校共同面臨的問(wèn)題。如何在有限的課時(shí)內(nèi)，將這些“門(mén)外漢”變成至少具備地球化學(xué)思維的專(zhuān)業(yè)研究生，普適性的“高等地球化學(xué)”課程框架和內(nèi)容恐怕難以完成這一任務(wù)?？紤]到各類(lèi)學(xué)校的地質(zhì)學(xué)或地質(zhì)資源與地質(zhì)工程學(xué)科具有各自的研究特色和專(zhuān)長(zhǎng)，只有“依托學(xué)科特色，兼顧前沿領(lǐng)域”的課程建設(shè)思路才適合“高等地球化學(xué)”研究生課程。

二、課程內(nèi)容

基于地質(zhì)資源與地質(zhì)工程的學(xué)科發(fā)展特點(diǎn)，組織課程內(nèi)容體系。河北工程大學(xué)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程碩士學(xué)位授權(quán)一級(jí)學(xué)科依托“河北省煤炭資源綜合開(kāi)發(fā)與利用協(xié)同創(chuàng)新中心”“河北省資源勘測(cè)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等平臺(tái)，以煤等黑色巖系中共（伴）生“三稀”礦產(chǎn)的成礦規(guī)律與預(yù)測(cè)研究、粉煤灰中有價(jià)元素的提取工藝研究、古環(huán)境和古生態(tài)重建為特色，并且這三個(gè)方向已被河北工程大學(xué)列為本學(xué)科的重點(diǎn)支持方向，同時(shí)地質(zhì)資源與地質(zhì)工程也是河北工程大學(xué)正在申請(qǐng)博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)的學(xué)科之一。此外，地球科學(xué)與工程學(xué)院的一批科研人員在這三個(gè)方向上承擔(dān)了多個(gè)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)研究課題，已取得一系列重要學(xué)術(shù)成果。選課的大部分研究生今后也將參與這些方向的研究課題。鑒于此，“高等地球化學(xué)”的授課內(nèi)容應(yīng)該在涵蓋元素地球化學(xué)、同位素地球化學(xué)和地質(zhì)年代學(xué)、礦床地球化學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)等地球化學(xué)主要分支的基礎(chǔ)上，著重突出煤和黑色頁(yè)巖體系涉及的地球化學(xué)問(wèn)題。例如，近十年來(lái)，學(xué)者們相繼發(fā)現(xiàn)煤中Li-Ga-Ge-U-REE等關(guān)鍵礦產(chǎn)元素可以高度富集[4，5]。最為著名的是中國(guó)的兩個(gè)世界級(jí)超大型鍺礦烏蘭圖噶鍺礦和臨滄鍺礦。它們都是賦存在煤中的鍺礦床，有別于鉛鋅礦伴生鍺礦床。因此，在微量元素地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)這兩個(gè)章節(jié)的授課過(guò)程中，介紹相關(guān)元素基本地球化學(xué)性質(zhì)的同時(shí)，引入分散元素成礦理論和新興的非傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素，有利于探討煤中有價(jià)元素的成礦機(jī)制和成礦物質(zhì)來(lái)源。另外，黑色巖系是由大量繁殖的浮游植物和藻類(lèi)死亡后堆積形成的，是海水地球化學(xué)信息的重要載體。那么，基于黑色巖系的有機(jī)碳同位素和氧化還原敏感元素的富集程度等數(shù)據(jù)，向?qū)W生介紹古海洋氧化還原狀態(tài)和后生動(dòng)物協(xié)同演化以及地球宜居性形成、演化和可持續(xù)性等熱點(diǎn)問(wèn)題，有利于學(xué)生掌握測(cè)試數(shù)據(jù)的具體用途，及時(shí)調(diào)整思考問(wèn)題的方向。再者，出于公眾對(duì)環(huán)境污染事件的關(guān)注，結(jié)合礦區(qū)土壤重金屬污染問(wèn)題，向?qū)W生介紹環(huán)境地球化學(xué)的研究現(xiàn)狀以及霧霾、重金屬污染修復(fù)等熱點(diǎn)問(wèn)題。