海洋地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)與實(shí)踐

來(lái)志慶， 韓宗珠， 林 霖， 劉 明， 劉 博

（中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266100）

0 引 言

實(shí)踐教學(xué)是高校本科教學(xué)體系的重要組成部分，其可鞏固和強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課堂講授的基本理論知識(shí)的理解和掌握，而重點(diǎn)又在于提高學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐操作技能，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、通過實(shí)踐操作獨(dú)立解決問題的能力和創(chuàng)新能力，是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型地質(zhì)人才的基礎(chǔ)教學(xué)支撐［1-4］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是承擔(dān)本科實(shí)踐教學(xué)任務(wù)的重要支撐平臺(tái)［5］，海洋地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心隸屬海洋地球科學(xué)學(xué)院，是我校培養(yǎng)地學(xué)類高素質(zhì)人才的重要實(shí)踐基地，始建于1946年，建成于2009年。2011年，該中心獲批為山東省海洋地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。中心以省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)為契機(jī)，經(jīng)過10年的建設(shè)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)習(xí)基地建設(shè)、人才隊(duì)伍建設(shè)和人才培養(yǎng)等方面均取得了顯著成效。

1 建設(shè)背景

海洋地球科學(xué)學(xué)院前身為1946年創(chuàng)辦的山東大學(xué)地質(zhì)礦物學(xué)系，1959年正式組建為山東海洋學(xué)院海洋地質(zhì)地貌系，1963年更名為海洋地質(zhì)系，1995年5月更名為海洋地球科學(xué)學(xué)院［6］。經(jīng)過幾十年的學(xué)科建設(shè)與發(fā)展，學(xué)院形成了以海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)為中心，以海洋地質(zhì)和地球信息與探測(cè)技術(shù)為兩翼的學(xué)科發(fā)展思路。學(xué)院現(xiàn)有3個(gè)本科專業(yè)（地質(zhì)學(xué)、勘查技術(shù)與工程、地球信息科學(xué)與技術(shù)）。2006年后，學(xué)院辦學(xué)空間顯著改觀，以本科教學(xué)水平評(píng)估為契機(jī)，整合原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，在學(xué)校支持下，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室、軟硬件和人才隊(duì)伍建設(shè)，組建海洋地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

目前，海洋地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心由基礎(chǔ)地質(zhì)、海洋地質(zhì)、地球物理、海洋測(cè)繪等多個(gè)二級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心組成［7-8］。近年，中心堅(jiān)持課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重的原則，進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，繼續(xù)完善“四年不斷線”的實(shí)踐教學(xué)方式，構(gòu)建新的實(shí)踐教學(xué)體系，突出我校海洋地質(zhì)專業(yè)特色。在原有教學(xué)環(huán)境建設(shè)基礎(chǔ)上，又精心選取、改造和重點(diǎn)建設(shè)了一批實(shí)驗(yàn)室和實(shí)踐教學(xué)基地群。

2 建設(shè)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

為提高培養(yǎng)海洋地學(xué)本科人才的支撐能力，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理體制的改革勢(shì)在必行。近年來(lái)，中心先后建成或改造測(cè)繪實(shí)驗(yàn)室、普通地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室、晶體光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、巖石實(shí)驗(yàn)室、構(gòu)造地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室、顯微分析實(shí)驗(yàn)室、礦物分離實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室、沉積物分析實(shí)驗(yàn)室、土力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、地球虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室、海洋沉積動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、地質(zhì)博物館、電子探針實(shí)驗(yàn)室和金屬穩(wěn)定同位素分析室等教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)室，保證了專業(yè)課及通識(shí)課的實(shí)驗(yàn)開課率達(dá)100%。選擇部分實(shí)驗(yàn)室作為開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試點(diǎn)，學(xué)生可隨時(shí)到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)，本科生訓(xùn)練計(jì)劃的學(xué)生可隨時(shí)預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)室真正成為學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)和探索未知的平臺(tái)。

2.2 實(shí)習(xí)基地建設(shè)

近5年來(lái)，按照“教學(xué)上循序漸進(jìn)、地域上相互關(guān)聯(lián)、方法上突出創(chuàng)新、有顯著特色、科學(xué)合理”的原則［9］，重點(diǎn)建設(shè)了一批實(shí)踐／實(shí)習(xí)教學(xué)基地群。

（1）地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)基地。地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是考核和訓(xùn)練學(xué)生對(duì)“普通地質(zhì)學(xué)”課程的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能在野外實(shí)踐的應(yīng)用能力，并為后續(xù)地質(zhì)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)樹立必要的基本概念和感性認(rèn)識(shí)。在學(xué)校和學(xué)院支持下，中心在桃村地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)基地完成了野外實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，增加陳列了500余件典型礦物、巖石、礦床、構(gòu)造標(biāo)本和大量的圖件、照片，為野外地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)造了良好的場(chǎng)地和教學(xué)條件。

（2）地質(zhì)綜合教學(xué)實(shí)習(xí)基地。地質(zhì)教學(xué)綜合實(shí)習(xí)是訓(xùn)練和考核學(xué)生對(duì)地質(zhì)教學(xué)的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能在野外實(shí)踐的綜合應(yīng)用能力，是地質(zhì)專業(yè)的提高型實(shí)踐教學(xué)，也是重要的專業(yè)素養(yǎng)訓(xùn)練之一［10］。上世紀(jì)60年代以來(lái)，先后建設(shè)了南京湯山、安徽巢湖兩處綜合教學(xué)實(shí)習(xí)基地，其中巢湖綜合教學(xué)實(shí)習(xí)基地被教育部地學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)指定為“高等學(xué)校地學(xué)實(shí)習(xí)基地”。近年又陸續(xù)開辟和建設(shè)了遼寧興城和山東泰安地質(zhì)綜合教學(xué)實(shí)習(xí)基地。

（3）海洋地質(zhì)實(shí)習(xí)基地。海洋地質(zhì)學(xué)是我院地質(zhì)學(xué)專業(yè)的特色學(xué)位專業(yè)課程，該課程包含大量實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。鑒于此，2003年新開辟了山東東部沿海海岸帶實(shí)習(xí)基地［11］。學(xué)校和學(xué)院投入資金近50萬(wàn)元，購(gòu)置了差分GPS接收機(jī)（RTK）和無(wú)人機(jī)等海洋地質(zhì)調(diào)查設(shè)備，實(shí)習(xí)過程中還利用了大量“985”建設(shè)和大型項(xiàng)目購(gòu)置的海洋調(diào)查設(shè)備。至今已連續(xù)多年組織學(xué)生開展山東半島沿岸海洋地質(zhì)與地貌教學(xué)實(shí)習(xí)，極大地鍛煉了學(xué)生通過海岸帶調(diào)查、取樣和研究分析解決海洋科學(xué)問題的能力。

（4）基于“東方紅2號(hào)”等科考船的海洋實(shí)習(xí)平臺(tái)。近年來(lái)，在學(xué)校和船舶中心的支持下，不斷完善東方紅2號(hào)和天使號(hào)等科考船的建設(shè)，船上配置了測(cè)深儀和鹽溫深測(cè)量系統(tǒng)（CTD）等大量海洋探測(cè)設(shè)備，豐富了本科生的海洋實(shí)習(xí)和實(shí)踐內(nèi)容，提高了學(xué)生對(duì)海洋科學(xué)的認(rèn)識(shí)、海洋地質(zhì)調(diào)查的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操能力。

2.3 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（1）保障實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和堅(jiān)持海洋特色。根據(jù)地質(zhì)學(xué)本科培養(yǎng)計(jì)劃及教學(xué)大綱的總體安排，實(shí)踐教學(xué)體系在時(shí)間上保持連續(xù)性，在內(nèi)容上保持漸進(jìn)性［5］。在保證基礎(chǔ)地質(zhì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容數(shù)量和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，增加海洋學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)內(nèi)容，依托海洋實(shí)習(xí)基地與平臺(tái)，讓學(xué)生較全面地掌握海洋調(diào)查和研究相關(guān)的基本知識(shí)和實(shí)踐技能。

（2）強(qiáng)化新技術(shù)應(yīng)用，建設(shè)虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互等信息化手段，創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，構(gòu)建海洋地球科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)共享平臺(tái)［7-9］，有效拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，提高了學(xué)生的儀器實(shí)操技能和儀器使用效率（見圖1）。

圖1 觀測(cè)平臺(tái)的投放和回收過程

（3）更新教學(xué)手段，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方法。及時(shí)更新實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)，豐富教學(xué)內(nèi)涵；采用“任務(wù)式”“啟發(fā)式”和“翻轉(zhuǎn)課堂”等教學(xué)方式，使實(shí)踐教學(xué)真正體現(xiàn)設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)學(xué)生新的地質(zhì)邏輯思維、綜合分析與創(chuàng)新能力。實(shí)行導(dǎo)師制，學(xué)生參與教師的科研和教學(xué)研究項(xiàng)目，提前接受專業(yè)研究素質(zhì)的訓(xùn)練。

2.4 重視人才隊(duì)伍建設(shè)

學(xué)院高度重視人才隊(duì)伍建設(shè)，制定一系列有利政策并采取相應(yīng)措施，穩(wěn)定中心教學(xué)隊(duì)伍，注重中青年教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的培養(yǎng)和培訓(xùn)，鼓勵(lì)和引導(dǎo)人才隊(duì)伍成長(zhǎng)，引進(jìn)杰青、優(yōu)青等高水平人才，進(jìn)一步提升實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)。鼓勵(lì)教師圍繞實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)規(guī)劃和學(xué)科發(fā)展，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研工作，進(jìn)一步提高中心教師隊(duì)伍的學(xué)術(shù)水平和實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

3 建設(shè)成效

3.1 硬件設(shè)備與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境顯著改善

海洋地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)為契機(jī)，重新建設(shè)、整合和改造了中心下設(shè)的20個(gè)二級(jí)實(shí)驗(yàn)室和6個(gè)野外教學(xué)實(shí)習(xí)基地，增購(gòu)偏光顯微鏡、巖石礦物、古生物標(biāo)本等教學(xué)用具。新購(gòu)置電子探針顯微分析儀（見圖2）、多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、元素分析儀、氣體穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀、三重四級(jí)桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、海底地震儀、自主研發(fā)大功率水下電流發(fā)射系統(tǒng)和聲學(xué)多普勒流速儀等科研和教學(xué)儀器設(shè)備2 000余臺(tái)（件），總價(jià)值9 000余萬(wàn)元。

圖2 電子探針顯微分析儀

3.2 實(shí)踐教學(xué)保障能力明顯提高

最大限度、高質(zhì)量、高效率地滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的現(xiàn)代化實(shí)踐教學(xué)需要，有力保障實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和效率?；诋?dāng)前實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)基地及儀器設(shè)備已可面向海洋地球科學(xué)學(xué)院、工程學(xué)院以及環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院（環(huán)境工程）等3個(gè)學(xué)院共7個(gè)本科專業(yè)的學(xué)生開設(shè)必修和選修實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐、實(shí)習(xí)等36門課程／實(shí)習(xí)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目共計(jì)231個(gè)，每年接納實(shí)驗(yàn)學(xué)生650余人次，同時(shí)全校20余個(gè)專業(yè)學(xué)生均可選修本中心的實(shí)驗(yàn)課。學(xué)生還可通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)，借助網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，大大改善了教學(xué)效果。

鼓勵(lì)并積極引導(dǎo)學(xué)生盡早進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，逐次接受基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能、綜合實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，為學(xué)生開展自選式、設(shè)計(jì)型、研究性實(shí)驗(yàn)提供必需條件。以中心實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，作為連接學(xué)生與教師科研活動(dòng)的媒介，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參加教師的科研項(xiàng)目，以研促教，積極為本科生訓(xùn)練計(jì)劃等學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)提供良好的科研實(shí)驗(yàn)環(huán)境［12］。

3.3 人才隊(duì)伍建設(shè)效果顯著

專職教師的教學(xué)和科研水平是高校實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量本科教學(xué)的基礎(chǔ)［13-14］。在學(xué)?！傲⒆闩囵B(yǎng)、積極引進(jìn)”的人才政策支持下，中心進(jìn)一步優(yōu)化了人才隊(duì)伍結(jié)構(gòu)、提高了教師隊(duì)伍的整體教學(xué)科研水平。10年來(lái)，培養(yǎng)杰青2人，優(yōu)青2人，引進(jìn)校外杰青和優(yōu)青各1人，共有40余位教師獲評(píng)教授或副教授。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在教學(xué)支撐、實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)物資管理服務(wù)方面發(fā)揮了不可替代的作用，有力保障實(shí)踐教學(xué)順利進(jìn)行［15］。10年來(lái)，中心共有6位實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在職攻讀博士學(xué)位，已有5位取得博士學(xué)位，提升了隊(duì)伍的整體專業(yè)素質(zhì)；有2位實(shí)驗(yàn)系列教師獲評(píng)教授級(jí)實(shí)驗(yàn)師，5位教師獲評(píng)為高級(jí)實(shí)驗(yàn)師。此外，組織教師參加實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理等研討會(huì)，累計(jì)達(dá)200余人次。

3.4 教學(xué)與科研成果豐碩

近10年，教學(xué)示范中心的教師共承擔(dān)教改項(xiàng)目180項(xiàng)（其中省級(jí)20項(xiàng)、校級(jí)160項(xiàng)），教師以第一作者發(fā)表教學(xué)教改論文20余篇，出版《海洋地質(zhì)學(xué)》等教材10余部。建設(shè)國(guó)家級(jí)一流本科課程1門、省級(jí)一流本科課程2門，獲得省級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)4項(xiàng)，校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)20余項(xiàng)。

“四年不斷線”式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，持續(xù)有力地提高了大學(xué)生的地質(zhì)專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)了高質(zhì)量的海洋地質(zhì)本科創(chuàng)新型人才。組織地質(zhì)學(xué)專業(yè)的本科生組隊(duì)參加“全國(guó)大學(xué)生地質(zhì)技能競(jìng)賽”，多次獲得單項(xiàng)一等、二等、三等以及優(yōu)勝獎(jiǎng)，多次獲得團(tuán)隊(duì)二等和三等獎(jiǎng)；支撐學(xué)生承擔(dān)本科生研究訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目100余項(xiàng)，發(fā)表研究論文10余篇，其中SCI論文5篇［16］。以上成績(jī)的取得，有力調(diào)動(dòng)了學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)、參加實(shí)踐教學(xué)的興趣與積極性和專業(yè)學(xué)習(xí)志趣。

4 結(jié) 語(yǔ)

中心將遵循科學(xué)規(guī)劃、強(qiáng)化建設(shè)、注重創(chuàng)新、銳意改革的方針，繼續(xù)依托學(xué)科優(yōu)勢(shì)，與學(xué)科建設(shè)、教學(xué)基地建設(shè)密切結(jié)合；培養(yǎng)學(xué)科基礎(chǔ)厚、專業(yè)口徑寬、知識(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)、科研和應(yīng)用素質(zhì)強(qiáng)的創(chuàng)新復(fù)合型人才。爭(zhēng)取建成國(guó)內(nèi)一流、在國(guó)內(nèi)海洋地學(xué)領(lǐng)域具有廣泛輻射和示范作用的海洋地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

結(jié)合山東省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)要求和規(guī)范，繼續(xù)扎實(shí)推進(jìn)海洋地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，遵循“先進(jìn)性、開放性、共享性”的建設(shè)原則，以建設(shè)一流人才隊(duì)伍、一流辦學(xué)條件和一流教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，在保持與提高已有建設(shè)成果基礎(chǔ)上，爭(zhēng)取在教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新等方面再有所突破。