地球科學概論通識課程教學模式探索與實踐

鄒志超

（成都理工大學 地球科學學院，成都 610059）

當今世界正處在歷史的拐點，即大發(fā)展大變革大調(diào)整的新時期，面臨著百年未有之大變局，科技創(chuàng)新是這一新時期中一個關鍵變量。我們面臨著大有可為的歷史機遇，改革和發(fā)展是當今社會的主旋律。社會對人才的需求也逐漸發(fā)生了轉變，由專業(yè)技能型轉變?yōu)閯?chuàng)新型和通識型，而推進通識教育的改革有助于促進創(chuàng)新型和通識型人才的培養(yǎng)。因為，通識教育屬于非專業(yè)性教育，是人才培養(yǎng)的一種重要模式，是拓寬學生視野及擴展學生思維的一種教育類型，旨在向學生傳授有關自然科學、社會科學和人文科學方面的知識，促進不同領域的專業(yè)知識的有機融合。大力發(fā)展通識教育早已成為現(xiàn)今世界各高校普遍接受的國際化議題。如哈佛大學、斯坦福大學等均加大了通識課程在其教學計劃中的比例[1-5]。伍榮生院士[3]認為，高校應是培養(yǎng)創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)人才的重要基地。高等教育體系內(nèi)部各部分之間互相聯(lián)系、互相作用、互相補充，各部分相互依存組成了一個有機的整體?；诖?，加強基礎學科培養(yǎng)的力度，加速學科之間的交叉融合，打破學科專業(yè)之間的壁壘顯得尤為重要。

但是由于學科的發(fā)展及專業(yè)和社會分工越來越細，社會普遍重視教育的實用性，比如，就業(yè)市場希望招聘的畢業(yè)生具備相關專業(yè)技術能力，一經(jīng)錄用便可馬上投入到工作中等。同時，學生面對著極大的就業(yè)壓力，為了滿足就業(yè)市場的需要，學生容易帶著功利性心理來學習。所以，學生普遍覺得通識課程的學習不能助力就業(yè)，對通識教育課程提不起興趣。在以上這些功利思想的驅動下，導致培養(yǎng)專門人才的專才教育得到了越來越多的重視。面對社會的需求，高校隨之做出了一系列調(diào)整，對專業(yè)劃分表現(xiàn)出過細和過窄的特點，這也導致學生過早地進入到專業(yè)化技能培訓中來，致使學生獨立思考的能力缺乏，其他學科知識了解不夠等現(xiàn)實問題。這些都限制了學生的視野，制約了學生創(chuàng)新性思維能力的培養(yǎng)。

全球工業(yè)化、城市化進程的加快，加速了全球氣候變化加劇，地球面臨著更多的極端氣候事件，由此造成的巨災發(fā)生頻率呈顯著上升趨勢，導致地球資源、環(huán)境和生態(tài)壓力急劇加大等地球科學方面的問題。在這樣的時代背景下，青年學子急需加強地學方面的知識，認識地球，珍惜土地、水、大氣和礦產(chǎn)等自然資源，愛護生存環(huán)境，增強社會責任感。而地球科學概論作為一門地球科學領域的基礎課程，可以使學生了解地球科學的基礎知識，掌握地質(zhì)學思維方法，樹立科學的、正確的地球科學現(xiàn)代發(fā)展觀。所以，將地球科學概論打造為一門地質(zhì)學基礎知識與前沿進展相結合的通識課程，可以有效推廣地球科學知識，促進學科交叉，打破學科壁壘，完善學生知識結構，打通知識脈絡，使得學生有機會接觸非專業(yè)學科的知識，擁有健全的知識體系，著力培養(yǎng)學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

但是，隨著科學技術手段的不斷發(fā)展及信息的高速傳播，學生已經(jīng)不滿足于傳統(tǒng)的課堂教學模式，所以，急需對現(xiàn)今傳統(tǒng)的教學模式進行有針對性的改革，構建新時代新教育體系成為目前高校教學中亟待解決的問題。同時，公共選修課是高校課程體系中必不可少的一部分，通過公共選修課的開設，來實現(xiàn)“通識教育”的目標?；诖苏n程的設置，達到培養(yǎng)高素質(zhì)、基礎扎實、知識面寬和綜合能力強的創(chuàng)新型人才。所以，在新時期的高校教育中提倡實行通識教育有其重要的時代背景及現(xiàn)實意義。

一 地球科學概論課程開設的必要性

地球科學是一門兼具理論性和應用性的科學，是探索地球起源、演化和發(fā)展趨勢的科學，為人類了解如何和地球共處，如何適應自然環(huán)境，并利用和改造自然環(huán)境提供方向。地球科學是六大基礎自然科學（數(shù)、理、化、天、地、生）的主要分支之一，對人類社會和自然科學的發(fā)展具有深遠的意義。近年來，隨著科學技術手段的長足進步，以及人類對地球乃至宇宙的認識不斷擴展，地球科學的研究對象和研究內(nèi)容均在發(fā)生著不斷的改變，地球科學領域方面的認識也在不斷提升，逐漸形成了日臻完善的由多學科組成的綜合性學科體系。

社會飛速發(fā)展的今天，可以預見生機勃勃的21 世紀，必將是一個重大變革的新時代。與此同時，由于人類的發(fā)展導致的自然災害、生物多樣性銳減、大氣及水資源的破壞和污染等一系列問題漸漸突出，人口與資源和環(huán)境之間的矛盾問題日益凸顯，成為了現(xiàn)代社會的共同關注點。近些年來，我國經(jīng)濟高速發(fā)展，世界矚目，但由于我國初期發(fā)展采用的是粗放-擴張型經(jīng)濟發(fā)展模式，導致在經(jīng)濟增長的同時伴隨著資源過度消耗、環(huán)境污染、生態(tài)惡化、水土流失和地質(zhì)災害頻發(fā)等一系列地質(zhì)問題，使得一些重要資源的可持續(xù)利用和保護形勢愈發(fā)嚴峻。因此，生活在地球上的人類比以往任何時期都更關注地球的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[6]。無論是理科專業(yè)、工科專業(yè)還是文科專業(yè)的高校學生，都有義務、有責任來認識地球、了解地球、保護地球。通過地質(zhì)學類通識課程的學習，懂得珍惜不可再生的自然資源、保護敏感脆弱的生態(tài)環(huán)境和減輕復雜多變的地質(zhì)環(huán)境災害，以此增強新時代高校學生的社會責任感和歷史使命感。但調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今我國高校學生缺乏對地球科學研究的對象和內(nèi)容及地球科學理論的認識，尤其是缺乏地球科學思維能力，高校學生的地學文化素養(yǎng)整體表現(xiàn)不高，已落后于新時代對人才的需求[6-7]。中國科學院院士路甬祥[8]多次提出：“學科交叉點往往就是新的科學生長點和新的科學前沿。這里最有可能產(chǎn)生重大的科學突破，使科學發(fā)生革命性的變化。”

為解決非地質(zhì)學類專業(yè)學生在地學知識方面的短板，又由于成都理工大學的地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)是國家“雙一流”建設學科，為發(fā)揮學校的地質(zhì)學特色，成都理工大學打造了一門特色地質(zhì)學類通識課程地球科學概論，該課程立足于非地質(zhì)類專業(yè)學生，是一門地球科學基礎知識與前沿進展相結合的通識課程，目的在于推廣地球科學知識，培養(yǎng)學生的地球科學思維能力，完善學生知識結構，促進學科交叉，提升學生的地球科學素養(yǎng)，幫助其樹立科學的現(xiàn)代地球觀。

二 教學改革的主要內(nèi)容

（一）教學內(nèi)容的更新與多樣性

地球科學概論的教學對象主要為非地質(zhì)類專業(yè)學生，講授所面臨的首要問題是授課對象對地球科學的知識基礎及儲備不足，甚至對地球科學不感興趣。那么在授課過程中，如何讓學生對地球科學課程感興趣，并且能聽懂，這就成為了授課教師需要面對和解決的一個難題。在這一現(xiàn)實問題的驅動下，教學內(nèi)容首先應該更新，教學內(nèi)容應側重于地球科學方法論，重視學生知識框架體系的建立，而非單純灌輸?shù)厍蚩茖W中的某一知識點，課程教學過程中應該引導學生學會分析、歸納和總結相關地學問題。如地球科學的著名理論之爭——“水火之爭”，即水成論與火成論的論戰(zhàn)，二者都有各自的事實依據(jù)和科學道理，但由于論著的提出者只關注事實的某一方面，導致看待問題片面化。因此，在教學過程中不斷強調(diào)辯證唯物看待問題的重要性，將有助于學生在以后的學習生活中應用科學的方法論看待和處理問題。這樣的教學環(huán)節(jié)雖是立足于知識教育，但又超越了單純學習相關知識點的教學目標，達到了通識教育的目的。另外，為了滿足學生的需求，則需要適時調(diào)整教學安排，豐富教學內(nèi)容，增加諸如全球變暖、地質(zhì)災害、物種多樣性銳減和資源過度開發(fā)等與人類息息相關的社會熱點問題的討論，更好地適應不同學科專業(yè)學生的需求。所以對傳統(tǒng)教學內(nèi)容的改革，主要是向科普教學方向進行轉變，提高學生的科學素養(yǎng)，提升其科學知識量。比如，環(huán)境、生態(tài)污染、“雙碳”達標和物種多樣性的減少等熱點問題極具人文精神，了解這些方面的知識，可以加強學生保護生態(tài)環(huán)境的意識，以及對時事的敏感度和把控能力；地震、地面塌陷、滑坡、崩塌和泥石流等知識可以加深學生對自然災害的認識，了解科學技術手段的發(fā)展在預防自然災害中的重要作用。通過學習，使非地質(zhì)類學生理解并能初步運用地球科學的觀點、思維方法去認識一些地質(zhì)現(xiàn)象，提高學生的創(chuàng)新思維能力。

另外，由于當今世界地球化學、地球物理、計算機及實驗技術發(fā)展迅猛，大量新方法、新技術、新發(fā)明、新成果和新理論不斷涌現(xiàn)，前人的科學成果和理論在不斷地被質(zhì)疑和完善。而教材是在總結前人研究成果的基礎上編寫，其中所闡述的內(nèi)容必然會落后于地球科學的發(fā)展，無法與突飛猛進的科學技術相匹配，所以在地球科學概論課堂教學的過程中，要求授課教師了解地球科學各個分支領域，不斷學習，緊密追蹤前沿熱點問題，不斷更新相關教學內(nèi)容。如，地球的結構從外到內(nèi)依此由三個圈層構成：有薄薄的地殼，有厚厚的地幔，以及地球最深處的圈層地核。其中地核可以再分為由液態(tài)鐵組成的外核和固態(tài)鐵組成的內(nèi)核兩部分，這一理論被認為是科學常識。然而，最新科學研究表明，地核并非僅僅由外核-內(nèi)核雙層結構組成，在內(nèi)核內(nèi)部存在更小的核心[9]。在教學過程中，對于這類重大的研究成果應介紹給學生，使教學內(nèi)容充分體現(xiàn)地球科學的發(fā)展前沿和最新成果。

（二）教學模式的改革與探索

目前，高等教育正面臨從傳統(tǒng)校園型教學向在線自學進行轉型的關鍵時期，特別是近年來國家大力推進的在線課程“慕課”的逐漸普及，給學生提供了學習更為廣泛的優(yōu)質(zhì)課程的可能，同時，也給傳統(tǒng)高等教育帶來了挑戰(zhàn)和機遇[6-8]?！澳秸n”具有課程資源豐富、受眾廣泛、不受地域和規(guī)模限制、可重復多次學習等多種以人為本的優(yōu)勢。面對高等教育新形勢的挑戰(zhàn)，如果傳統(tǒng)的課堂教學不能從單一的知識傳授模式中走出來，將難以激發(fā)學生的學習熱情和興趣，必然會逐漸喪失在高等教育中的主導地位[10-13]。另外，雖然“慕課”為學生的自學和討論提供了平臺，但仍主要針對理論知識點的講授，學生缺少實踐操作和體驗的平臺。而對學生的成長而言，不應僅局限在書本知識的累積上，更重要的是能力的培養(yǎng)及自身綜合素質(zhì)的提高。

地球科學概論的教學對象主要為全校非地質(zhì)類專業(yè)本科學生，課程均為大班授課，課時有限，學生對于地球科學的知識了解有限，如何在現(xiàn)有的條件下，加長學習時長，提升學習質(zhì)量，拓展實踐練習是本課堂面臨的急需解決的實際問題。針對這一現(xiàn)實情況，作為一名一線教師，筆者認為在教學中應采用多元化的教學方法，課堂精講，課外拓展，在以課堂教學為主的前提下，向課外的多手段結合轉變，讓學生能夠真正理解所學內(nèi)容顯得尤為必要。因此，將慕課轉化為教學的工具，使慕課和地球科學概論課堂教學有機融合在一起勢在必行。

為更好地實現(xiàn)這一目標，授課教師在課堂教學前需做好如下幾個方面。第一，在教學設計中增加主題討論課，通過在超星（學習通）教學平臺發(fā)布教學預習視頻，課前給學生發(fā)布在線學習的消息，使學生了解課堂中將要學習的內(nèi)容，并發(fā)布在線討論問題，督促學生在線上進行討論，授課教師通過跟蹤了解學生學習情況，收集學生存在及反饋的問題。第二，授課教師在上課前發(fā)布課程內(nèi)容中涉及的相關知識點的測試，以此了解學生對于教學內(nèi)容的掌握情況。第三，在線上發(fā)起不記名投票，了解學生感興趣的知識點。通過以上幾點，在線下課堂教學中，可以根據(jù)學生對相關問題的討論情況、知識點的了解情況，以及學生的興趣點，實時調(diào)整線下教學內(nèi)容及流程，對呈現(xiàn)出的主要問題及當前的熱點問題進行深入討論，使得學生在興趣點的驅動下，對課堂教學內(nèi)容保持濃厚熱情的態(tài)度進行學習。

另外，在課堂教學過程中同樣可以增加部分地球科學領域制作精良的教學視頻，達到視覺上和感性上的沖擊，加深學生理性的理解。通過線上線下混合式教學的深度融合，解決現(xiàn)有大班授課和課時學時有限等問題，激發(fā)學習的潛能。

在課后，可以結合學?，F(xiàn)有的線上資源，如虛擬仿真實驗室，學生可自行進入學習平臺自主學習和體驗，使學生能夠自主學習有關礦物、巖石和構造的樣品，以及體驗地質(zhì)作用的相關虛擬場景，而且學生對感興趣的內(nèi)容可以在線上反復學習，實現(xiàn)知識在實踐中升華。同時，將部分國際最新地球科學領域的研究成果上傳到教學平臺中，使學生在本科階段就有機會接觸到國際上的前沿熱點問題，從而培養(yǎng)其開放的創(chuàng)新思維能力。

（三）教學評價體系改革

在傳統(tǒng)的課堂教學過程中，無法對全部學生的知識掌握情況進行實時監(jiān)控，只能依賴期末的統(tǒng)一考核。這種單一的考核手段導致部分學生在學習過程中對學習內(nèi)容不重視，全憑考試前的臨時抱佛腳，導致教學效果不盡如人意。近年來，基于大數(shù)據(jù)和人工智能等新型信息技術手段的發(fā)展，不僅可以對課程的理論課內(nèi)容體系和實踐內(nèi)容體系進行改革，同樣考試評價體系的改革亦迫在眉睫。通過增加線上考核，督促學生完成必要的學習環(huán)節(jié)。并加重線上問題討論在成績中的權重，突出學生思考問題的重要性，而非是單純死記硬背某些知識點。在全新的考核評價體系下，幫助學生打通地學知識的全脈絡，促進深度學習。

三 結束語

地球科學概論課程是成都理工大學在發(fā)揮學校的地質(zhì)學特色基礎上，著力打造的一門特色地質(zhì)學類通識課程，力求完善非地質(zhì)學類學生的知識結構。通過學科的交叉融合，激發(fā)學生探索和創(chuàng)新的能力，增強學生社會實踐能力和社會責任感。而通識教育的教學理念、教學內(nèi)容、教學模式的改革，必須通過貫徹始終的實踐與探索，方能取得一定成效。故而，在今后的教學改革中必須不斷完善教育教學觀念，有針對性地開展教學改革工作。而通過建設地球科學概論在線課程，并以慕課為教學工具，重塑新時代教學新體系，打造新時代線上線下混合式教學模式，有效激發(fā)學生學習熱情，引導學生多維度思考問題、探究知識，培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新思考能力。