海洋微體古生物學課程教學內容構建與教學方式改革

摘 要：微體古生物學是進行海相地層劃分與對比、古海洋環(huán)境重建、海洋調查與勘探，以及海底油氣與礦產資源形成環(huán)境等方面研究必備的基礎理論知識。在海洋科學飛速發(fā)展的當下，傳統(tǒng)的微古教學方法面臨諸多的挑戰(zhàn)。為此，作者選擇海洋科學相關的有孔蟲、介形蟲、鈣質超微、孢粉、硅藻、放射蟲、溝鞭藻七個微古門類，為海洋科學專業(yè)本科生開設海洋微體古生物學課程。通過在超星平臺上建課；多種方式制作三維課堂教學模型；實習課重點選擇我國沿海及大洋沉積物中的、學生以后工作中最可能接觸到的微古屬種作為實習標本；指導學生分組實踐從樣品預處理—鏡下觀察與鑒定—應用分析；鼓勵對微古感興趣的學生組成學習小組，拓展學習的深度和廣度，積極申請大學生科技創(chuàng)新項目等多種方式，對傳統(tǒng)的微古教學方式進行改革，將海洋微體古生物學這門課變成生動靈活的適合新時代大學生學習的專業(yè)課程。

關鍵詞：海洋科學；微體古生物學；課程建設；教學內容；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）33-0060-04

Abstract： Micropaleontology is a basic theoretical knowledge that must be mastered in the fields of marine stratigraphic division and correlation， paleo-marine environment reconstruction， marine investigation and exploration， and the formation environment of submarine oil， gas and mineral resourcesKAepitRdfI3LDzAQE4f0UQ==. At present， with the rapid development of Marine science， the traditional teaching methods of micropaleontology are facing many challenges. Therefore， we selected seven micropalaeotaxa related to Marine science， such as Foraminifera， Ostracoda， Calcareous nannofossils， Spore pollen， Diatom， Radiolaria and Dinoflagellates， and set up a course of "Marine Micropaleontology" for undergraduates majoring in Marine science. By building courses on the Superstar platform; Make 3D classroom teaching model specimens in various ways; The focus of the practice course is to select the Micropaleontological species in the coastal of China and oceanic sediments that students are most likely to contact with in the future work as practice specimens. It guides students to practice in groups from sample pretreatment - microscope observation and identification - application analysis. Students who are interested in micropaleontology are encouraged to form study groups， expand the depth and breadth of learning. We actively apply for scientific and technological innovation projects for college students， so as to reform the traditional teaching methods of micropaleontology， and turn the course of Marine micropaleontology into a vivid and flexible professional course suitable for college students in the new era.

Keywords： Marine science; Micropaleontology; curriculum construction; teaching content; teaching reform

隨著黨的十九大提出“堅持陸海統(tǒng)籌，加快建設海洋強國”的戰(zhàn)略部署[1]，對海洋科學的重視，在我國上升到了前所未有的高度。大洋科學鉆探被譽為海洋科技領域的“皇冠”，半個世紀以來，科學家通過對數(shù)千口大洋鉆井的研究，驗證了板塊構造理論，揭示了氣候演變的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)海底“深部生物圈”和“可燃冰”……，從根本上改變了人類對地球的認識， 扭轉了地球科學發(fā)展的軌跡[2-3]。

2023年12月8日，我國自主設計建造的首艘大洋鉆探船“夢想”號，在廣州南沙首次試航?！皦粝搿碧枌⒊蔀橹袊笱筱@探的重要裝備技術平臺，為我國成為國際大洋鉆探平臺提供者，自主組織國際大洋鉆探航次提供關鍵裝備技術能力支撐[3]；意味著我國向成為國際大洋鉆探計劃的主要組織者之一邁進了一大步。在“夢想”號配備的九大功能實驗室中，基礎地質實驗室擁有微體古生物、巖石礦物、沉積學、巖心數(shù)字化等方面的研究功能[3]。

大洋鉆探船在海上實施科學鉆探，鉆井深度可達海底之下幾千米，但取心的過程是9.5 m一段、一段地取到甲板上。在這個過程中，需要即時了解鉆取到的巖心地質的年齡，是否打到了目標層位。由于鉆孔巖心很細，船上的定年工作主要依賴于微體古生物地層學和磁性地層學方法，由于時間短、任務重，富有經驗的微古專家?guī)缀跏敲總€航次都必須召集的上船科學家。因而，擁有微體古生物學和地層學知識，對于海洋科學人才的培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實意義。

建設海洋強國是我國21世紀的偉大構想和長遠目標，實現(xiàn)我國從海洋大國向海洋強國的轉變，培養(yǎng)具備扎實的海洋科學基礎、有創(chuàng)新精神和實踐能力的海洋專業(yè)高級技術和研究人才是近年來高等教育的發(fā)展方向之一[4-7]。中國地質大學（北京），是首都七十多所公立高校中唯一涉海高校，海洋科學專業(yè)于2021 年入選國家一流本科專業(yè)建設點[8]。該校微體古生物學專業(yè)曾經是全國實力最強、研究門類最全的團隊之一，在國內享有盛譽，培養(yǎng)了眾多微古專業(yè)人才，其中多人已成為各大高校研究所的骨干力量。作為中國地質大學（北京）海洋學院的教學科研人員，在新的機遇面前，構建和完善海洋科學專業(yè)本科生的教學體系，更是我們義不容辭的責任和義務，為此開設了海洋微體古生物學課程。

一 海洋微體古生物學教學內容的構建及其面臨的挑戰(zhàn)

微體古生物學是研究微體化石的學科，是進行海相地層劃分與對比、古海洋環(huán)境重建、海洋調查與勘探，以及海底油氣與礦產資源形成環(huán)境等方面研究所必須掌握的基礎理論知識。微體古生物學不是按生物系統(tǒng)分類建立的學科，只是因為化石個體微小這個共同特點而形成的獨立學科，因而傳統(tǒng)的微體古生物學門類繁多[9]。

針對海洋科學專業(yè)的本科生，為了課程內容更聚焦，我們選擇了重要的、與海洋科學特別是海洋地質學密切相關的七個微古門類，分別是：原生動物有孔蟲類、原生動物放射蟲類、節(jié)肢動物介形蟲類、真核單細胞低等植物硅藻類、真核單細胞低等植物溝鞭藻類、高等植物繁殖器官孢子花粉和鈣質超微化石等，構建海洋微體古生物學課程，主要內容包括各類群的基本特征、分類與演化、地史分布、生態(tài)特點及其在古環(huán)境研究中的應用。

海洋微體古生物學課程開課伊始，教學團隊由跨學院的三位多年從事微古專業(yè)教學與科研工作的教師組成，實力強、經驗豐富，有多年積累的微古化石標本研究經歷，參考教材為中國地質大學（北京）郝詒純院士領銜主編的、曾獲國家教委優(yōu)秀教材獎勵的《微體古生物學教程》。在海洋微體古生物學教學及人才培養(yǎng)中，面對新時代的大學生，也遇到了一些困惑：

第一，學生學習難。在課程學習的短時間內掌握七個門類微古化石的基本構造與分類特征，并能夠識別出重要的屬種，了解其研究意義，時間緊、任務重，對于習慣于用電子產品快速獲取知識的學生來說太難了。

第二，學習興趣維持難。剛開始接觸微古的學生都興趣盎然，可以通過小蟲看世界的微古知識很令人向往，顯微鏡下千姿百態(tài)的微小生物化石也確實很吸引人?？稍鷮嵉奈⒐呕A知識，需長時間在顯微鏡下觀察標本，在腦海里記下各類化石的特點，枯燥乏味，需要極大的毅力和耐力，很多學生很快就失去了興趣。

第三，人才培養(yǎng)難。微古在大洋地層的劃分與對比、在古海洋環(huán)境和海底成礦環(huán)境重建、海洋污染與環(huán)境保護，甚至微古化石材料進行同位素和微量元素地球化學、生物有機地球化學等研究中的重要作用，使得這門傳統(tǒng)的學科隨著海洋科學的飛速發(fā)展愈益受到重視，但微古人才培養(yǎng)難，在海洋微古研究中，出現(xiàn)了嚴重的人才斷層。

第四，對微古知識認識片面，由于現(xiàn)代先進技術設備的運用，海洋同位素和微量元素地球化學、微生物有機地球化學得到了前所未有的快速發(fā)展，樣品可以使用儀器快速測出結果、實驗簡單、精度高，很多海洋科學學生的未來發(fā)展更期望選擇這個方向。但是忽略了該測試材料很多是海底沉積物中的化石殼體、或者微體植物形成的有機質，如果不了解這些古代微體生物的種類、形態(tài)、生態(tài)、發(fā)育階段，又如何確定地球化學數(shù)據(jù)反映的是它們生活時的真實環(huán)境？不扎實的微古基礎理論會嚴重束縛學生在這個方向的未來發(fā)展。

海洋微體古生物學包含了七個門類，每一個門類都可自成一門課程，學習內容較多。尤其對于化石基本構造的認識，需要花費大量時間在實驗室里觀察標本，所以要想學好這門課，需要的教學課時比較多。由于現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，更多的新學科新技術不斷地進入本科生的教學培養(yǎng)環(huán)節(jié)中，傳統(tǒng)課程的課時不斷被壓縮，海洋微體古生物學這門課也從開課時的56個學時壓縮到48學時。每一個門類從化石的基本結構、分類演化、生態(tài)到應用的理論知識加實習，總共8個學時的學習時間（放射蟲、溝鞭藻兩個類別僅4個學時），既要顧及基礎理論又要分出課時來講應用價值，這么短的時間內很難做到基礎扎實。如果只講基礎不談應用，課程內容機械枯燥，學生提不起興趣，很快會放棄努力；拋去基礎直接講應用，學生領略到微古在海洋科學研究中的價值，學習興趣倒是有了，但缺乏扎實的微古基礎理論知識，急功近利反而對未來發(fā)展產生不利影響。傳統(tǒng)的教學方式面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，改革勢在必行。

二 海洋微體古生物學課程教學方式的改革

海洋微體古生物門類屬種眾多，運用廣泛，既要掌握化石殼體的基本結構構造特點、屬種鑒定方法，又要能夠理解如何將其廣泛而深入地運用到海洋科學研究中，在學校的課本里、實驗室有限的標本里學到的知識是遠遠不夠的，必須要有主動獲取知識的能力。針對上述問題，在現(xiàn)階段海洋科學迅猛發(fā)展的新形勢下，我們從以下幾個方面調整教學方式，嘗試對傳統(tǒng)的微體古生物學教學方式進行改革，從灌輸學生知識使其被動學習，到引導他們有針對性地自主學習。

（一） 理論課教學

首先，我們在超星平臺上建設該課程的內容，將有孔蟲、介形蟲、鈣質超微、孢粉、硅藻、放射蟲和溝鞭藻這七個門類的化石基本結構構造、分類演化、古生態(tài)等基礎知識進行系統(tǒng)總結后上傳至平臺，利用平臺引導并培養(yǎng)學生的自學能力，去除學生上課依賴老師的多媒體課件（PPT）、應付考試的學習習慣。

其次，針對理論課講授各類化石基本結構構造特點時，扁平化的圖片無法直觀地感覺化石的各個部位特征，傳統(tǒng)的課堂教學模型數(shù)量少，一個門類只能有幾個代表性屬種的模型，我們購置了一套包含有一百多個有孔蟲屬種的模型（圖1（a）），其他類別如介形蟲、鈣質超微、孢粉、硅藻、放射蟲和溝鞭藻除運用傳統(tǒng)的課堂教學模型外，還根據(jù)課堂教學需要，及時制作3D打印模型（圖1（b））。在課堂教學過程中，運用大量的教學模型，結合超星平臺上的文字描述及化石圖片內容，直觀地給學生講授各門類化石的基本結構構造特征。

第三，學習海洋微體古生物學的一個重要目的，就是幫助學生在以后的實踐工作中，在面對海洋沉積物中的微體化石時，能夠迅速地確定其歸屬，也就是鑒定出屬種。因而，傳統(tǒng)的教學中，在學習了各個門類化石的基本結構構造特征之后，就要介紹其分類方法、系統(tǒng)分類，以及各類別代表性屬種的基本特征。針對各個門類數(shù)量繁多的代表性屬種，我們并不對全部代表性屬種一一講解，而是挑選其中在海洋科學研究中最有價值的少量屬種，引導學生結合超星平臺的PPT課件、教材、相關的文獻資料，通過其中的屬種描述、化石圖版或照片，自主識別代表性屬種的特點并學習如何進行鑒定。因為微古化石在全球分布廣泛、數(shù)量眾多，不同的海區(qū)出現(xiàn)的主要屬種差別很大，代表性屬種并不一定具有全球代表性。采取這種方式，使得學生既免于對代表性屬種的死記硬背，在以后的工作中如果遇到教科書中沒有的屬種時，也能有辦法很快地識別出來。

第四，在課堂上，教師運用多年從事海洋科學研究的經驗，如大洋鉆探船上運用微古化石即時對鉆探取得的巖心進行生物地層方法定年，參加大洋科考的經歷等，以及在我國海岸帶運用海底沉積物樣品中的微古化石重建古海洋環(huán)境、探討氣候變化對海岸帶環(huán)境的影響等，講授微古在海洋科學研究中的應用，最新前沿科學問題，培養(yǎng)學生學習興趣，激發(fā)學生學習熱情。

（二） 實習課教學

本門課程采取了一次課堂教學配合一次實習課的授課方式，及時將課堂上介紹的微體化石的基本結構構造、各分類群重要屬種特征等在實習課上對照標本進行觀察，并對觀察到的內容做素描圖、寫實習報告。

實習課存在的一大問題是標本，七大門類實習所需微體古生物實體標本數(shù)量眾多，大部分無處購買，需由任課老師從自己的科研樣品中獲取，而老師的研究區(qū)域有限，難以涵蓋七大門類的全部典型屬種。針對這個問題，我們對實習內容做了適當調整，海洋微體古生物學的主要研究對象是海底表層和鉆孔巖心沉積物樣品，故我們有意識地選擇我國沿海以及大洋沉積物中的微古標本，既是學生以后工作中最可能接觸到的微古屬種，又能從國內的海洋研究所以及國際大洋鉆探巖心庫申請到樣品及時補充實習過程中的損耗。

此外，除了單純的標本觀察、描述與繪圖等傳統(tǒng)的實習方式，我們也增加了實習內容，指導學生分組實踐從樣品預處理—鏡下觀察與鑒定—應用分析，并將實習課內容總結成可修改的電子版內部實習指導材料。在每一年補充實習標本的同時修改實習材料，保證每一個新出現(xiàn)的標本在實習指導材料中都能查到其所屬屬種的詳細描述和圖版說明。

在實習課的課堂教學上，教師用很短的時間介紹本堂課的主要實習內容，之后在學生們自主觀察時，老師在課堂上巡查，逐個指導學生如何進行觀察，考察學生們是否真正理解了所學內容，同時回答學生提出的問題。下課時收集全部學生的實習報告，對學生認識錯誤的地方進行批改，并發(fā)還批改后的實習報告幫助學生加深認識。這種授課方式激發(fā)了學生的學習積極性，鍛煉了學生通過平臺自主學習的能力，同時也強化了基本概念知識的掌握，培養(yǎng)了其動手能力及運用理論知識到實踐中的能力。

（三） 課程和大學生創(chuàng)新項目相結合

在教學過程中，有很多學生對海洋微古產生了極大的興趣，我們建議其組成學習小組，在課下查閱相關文獻資料、拓展學習的深度和廣度，在課堂上就相關的科研熱點問題開展討論，引導學生通過課程學習，對海洋微古科學前沿問題進行思考。在此基礎上，鼓勵已有一定積累的學習小組積極申請大學生科技創(chuàng)新項目。2017年，中國地質大學（北京）海洋學院4位學生利用所學海洋微古知識，申請了一項大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目“海岸帶不同底棲有孔蟲屬種對AMS14C測年結果的影響”，圓滿完成并獲得了校一等獎，在核心期刊《第四紀研究》的希望之星專欄上發(fā)表了學術論文《東海陸架浙閩沿岸泥質區(qū)不同屬種底棲有孔蟲對14C測年的影響及其原因初探》[10]。這種課程教學和大學生創(chuàng)新項目的結合，提高了學生對與本課程相關的基礎知識和學術前沿的興趣、敏感度、鑒賞力，使部分同學在相關研究方面產生了真正的參與熱情，培養(yǎng)其從事海洋科學研究的潛力。

三 結束語

海洋微體古生物學作為海洋科學專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)課程，在海洋科學飛速發(fā)展的當下，傳統(tǒng)的教學方式面臨諸多的挑戰(zhàn)。本次教學改革探索過程中，我們通過三個方面進行了變革：①課堂教學上，選擇海洋科學相關的有孔蟲、介形蟲、鈣質超微、孢粉、硅藻、放射蟲和溝鞭藻七個微古門類在超星平臺上建課；多種方式制作三維課堂教學模型；引導學生結合超星平臺的PPT課件、教材、文獻資料，獲得能夠獨立鑒定化石屬種的基本能力；②實驗課教學上，指導學生分組實踐從樣品預處理—鏡下觀察與鑒定—應用分析，重點選擇我國沿海及大洋沉積物中學生以后工作中最可能接觸到的微古屬種進行觀察，教師在實習課上逐個指導學生進行觀察并批改實習作業(yè)及時修正偏差，強化理論課上學到的知識；③科研拓展方面，鼓勵對微古感興趣的學生組成學習小組，在課下查閱相關文獻資料、拓展學習的深度和廣度，積極申請大學生科技創(chuàng)新項目，培養(yǎng)其從事海洋科學研究的潛力。這樣的教學方式的改革，將海洋微體古生物學這門課變成生動靈活的、適合新時代大學生學習的專業(yè)課程。

參考文獻：

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[3] 走近大國重器 | 叩問海底一萬米，探訪我國首艘大洋鉆探船“夢想”號[EB/OL].https：//mp.weixin.qq.com/s/zLW40f1Eib3TSBCQ_T q5PA.

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[10] 樊耘暢，丁旋，樊加恩，等.東海陸架浙閩沿岸泥質區(qū)不同屬種底棲有孔蟲對14C測年的影響及其原因初探[J].第四紀研究，2018，38（3）：792-798.