［摘 要］ 以“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)實(shí)踐為例，對(duì)該課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了總結(jié)和梳理。列舉了該課程中存在的認(rèn)知負(fù)荷過重導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足，以及教學(xué)內(nèi)容中價(jià)值觀引領(lǐng)強(qiáng)調(diào)不足等主要問題。參考國(guó)內(nèi)外高校的教學(xué)實(shí)踐，立足“大工程觀”，提出了在新工科背景下強(qiáng)化“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程的價(jià)值觀引領(lǐng)、加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的深度融合等教學(xué)改革建議，融入了生態(tài)環(huán)境保護(hù)、正確價(jià)值觀引導(dǎo)以及可持續(xù)發(fā)展等教學(xué)理念，為地質(zhì)學(xué)相關(guān)專業(yè)的教學(xué)提供參考。

［關(guān)鍵詞］ 地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)；教學(xué)改革；新工科；“大工程觀”；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

［基金項(xiàng)目］ 2021年度吉林省高等教育教學(xué)改革研究課題“《地球科學(xué)概論》課程建設(shè)與教學(xué)模式改革”（JLJY202102832772）

［作者簡(jiǎn)介］ 王 明（1984—），男，吉林白城人，博士，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事地質(zhì)學(xué)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）22-0053-04 ［收稿日期］ 2023-10-11

“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程是吉林大學(xué)面向地學(xué)部勘查技術(shù)與工程、土木工程專業(yè)本科生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它以太陽、行星和地球?yàn)橹饕芯繉?duì)象［1-3］。重點(diǎn)闡釋固體地球的物質(zhì)組成、形成演化和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等。課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生通過理論與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，掌握地質(zhì)基本理論和地質(zhì)工作的基本方法，為后續(xù)學(xué)好專業(yè)知識(shí)奠定良好的科學(xué)素質(zhì)與知識(shí)基礎(chǔ)?！暗刭|(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容豐富，蘊(yùn)含大量的生態(tài)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展以及生命起源等思政元素［4-6］。通過典型事跡的講解，能夠引領(lǐng)學(xué)生形成正向的價(jià)值觀并激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷。本文的目的在于基于以往的課程教學(xué)實(shí)踐，分析“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程在教學(xué)實(shí)踐中存在的一些問題，并提出幾點(diǎn)教學(xué)改革的建議。

一、教學(xué)中存在的問題

（一）當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷偏大，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不足

認(rèn)知負(fù)荷理論是由澳大利亞新南威爾士大學(xué)的認(rèn)知心理學(xué)家約翰·斯威勒首先提出來的［7］。該理論認(rèn)為當(dāng)課堂教學(xué)需要學(xué)生記憶的知識(shí)總量大于學(xué)生工作記憶的總量，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和興趣也會(huì)隨之降低。以“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)為例，一方面，它所涉及的教學(xué)內(nèi)容十分龐雜，涵蓋巖石學(xué)、地質(zhì)年代、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、古生物學(xué)等各個(gè)部分，受限于課程的完整性，授課教師往往很難對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行取舍。另一方面，隨著地學(xué)知識(shí)體系的加速更新，教師不得不融入更多新的知識(shí)和內(nèi)容，這也在一定程度上加大了學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。目前，該課程的認(rèn)知負(fù)荷問題已經(jīng)日益凸顯。如何通過有效的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)模式改革降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷？如何在保證課堂學(xué)習(xí)效率的情況下實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系的更新？這都是當(dāng)前該課程教學(xué)所面臨的問題。

（二）知識(shí)運(yùn)用和價(jià)值觀引領(lǐng)相對(duì)薄弱

20世紀(jì)70年代，麻省理工學(xué)院提出現(xiàn)代工程教育必須轉(zhuǎn)向?qū)嵺`化、寬泛化、整合化和全球化的發(fā)展?！按蠊こ逃^”的全局教育理念也正是在這一背景下誕生的。“大工程觀”強(qiáng)調(diào)不能割裂地看待整個(gè)工程項(xiàng)目［8］。在我國(guó)，“大工程觀”主要強(qiáng)調(diào)資源環(huán)境保障和工程建設(shè)并重的多目標(biāo)、多功能的工作理念［9］。隨著科技的不斷發(fā)展，當(dāng)前對(duì)學(xué)生地質(zhì)能力的培養(yǎng)提出了新的要求。探索“大工程觀”背景下的“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)革新已經(jīng)勢(shì)在必行?！暗刭|(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)目的不僅要求學(xué)生掌握一定的專業(yè)知識(shí)，還要培養(yǎng)學(xué)生的地質(zhì)能力，樹立地質(zhì)及環(huán)境理念。如何通過課程教學(xué)改革，探索建立與當(dāng)前學(xué)科發(fā)展相適應(yīng)的考核模式及教學(xué)模式，在滿足知識(shí)體系構(gòu)建的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)生興趣和學(xué)習(xí)熱情，對(duì)于促進(jìn)教學(xué)水平提升有重要意義。美國(guó)工程與技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)（ABET）對(duì)21世紀(jì)的新工程人才提出了11條評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，其中有接近一半的要求為人文素養(yǎng)方面的。包括表達(dá)與交流能力、社會(huì)責(zé)任感、職業(yè)道德等。由此可見，加強(qiáng)人文素質(zhì)教育是“大工程觀”的內(nèi)在要求。當(dāng)前背景下，對(duì)于“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)而言，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，尤其是人文素養(yǎng)，并不斷推動(dòng)課程教學(xué)內(nèi)容革新，緊跟時(shí)代發(fā)展，是該課程改革的核心內(nèi)容。

（三）新工科背景下，實(shí)踐教學(xué)如何定位前沿

新工科是我國(guó)基于國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)新形勢(shì)、立德樹人新要求而提出的工程教育改革方向。相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，新工科人才的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型人才［10-14］?！暗刭|(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程的知識(shí)體系與工程實(shí)踐聯(lián)系非常緊密，實(shí)踐教學(xué)是實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)從理論走向應(yīng)用的最主要環(huán)節(jié)。如何通過該課程實(shí)踐教學(xué)的改革，助力地質(zhì)科技人才的成長(zhǎng)，滿足我國(guó)未來新工科背景下地質(zhì)工程型人才的戰(zhàn)略需求，這是目前該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

二、教學(xué)改革建議

（一）教學(xué)模式及教學(xué)方法改革

在我國(guó)傳統(tǒng)教學(xué)模式中，“講授+問答式”曾是本科教學(xué)的最主要方式。近年來，針對(duì)我國(guó)地質(zhì)基礎(chǔ)類課程的課堂教學(xué)，國(guó)內(nèi)一些教學(xué)工作者開展了諸多卓有成效的教學(xué)模式改革與嘗試?；?dòng)式、參與式、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式、翻轉(zhuǎn)課堂、PBL（problem-based learning，問題式學(xué)習(xí)）以及研究性學(xué)習(xí)等眾多新興教學(xué)模式和教學(xué)方法出現(xiàn)在地質(zhì)學(xué)的本科教學(xué)中。這些先進(jìn)教學(xué)方法的應(yīng)用在很大程度上提升了課堂教學(xué)的質(zhì)量。然而，面對(duì)“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程越來越復(fù)雜的知識(shí)體系，這些教學(xué)方法并不能完全解決該課程教學(xué)中學(xué)生面臨的認(rèn)知負(fù)荷偏大的問題?；诖?，筆者認(rèn)為可以采用OBE（outcomes-based education，成果導(dǎo)向教育理念）對(duì)“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行重新設(shè)定。OBE是當(dāng)前被國(guó)際高等教育界廣泛認(rèn)同的一種先進(jìn)的教育理念。它以學(xué)習(xí)擬達(dá)到的成果為導(dǎo)向，反向設(shè)計(jì)課程與教學(xué)內(nèi)容［15-17］。以“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)為例，首先應(yīng)當(dāng)明確學(xué)生要取得的學(xué)習(xí)成果是什么、學(xué)生取得這樣的學(xué)習(xí)成果的意義是什么、如何才能高效地取得這些學(xué)習(xí)成果、怎樣檢驗(yàn)學(xué)生是否取得了這些學(xué)習(xí)成果。針對(duì)這些問題，課程教學(xué)內(nèi)容可以進(jìn)行大膽的革新，同時(shí)學(xué)生也會(huì)目標(biāo)明確，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

（二）“大工程觀”背景下，強(qiáng)化價(jià)值觀引領(lǐng)，加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的深度融合

1.地球外部圈層相互作用與可持續(xù)發(fā)展思想的有機(jī)結(jié)合教學(xué)案例。地球外部圈層包括包圍著固體地球表層的大氣圈、水圈和生物圈等幾個(gè)主要的圈層。這些圈層是相互作用、相互影響甚至相互制約的有機(jī)整體。破壞自然循環(huán)中的任意一個(gè)環(huán)節(jié)都可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。典型的實(shí)例就是二氧化碳在大氣圈和生物圈中的循環(huán)過程。在陸地上，植物通過光合作用將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，陸地上的綠色植物進(jìn)行著大氣圈中碳的轉(zhuǎn)換，是調(diào)節(jié)大氣圈二氧化碳含量的重要樞紐。在水圈中，藻類和其他水生植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)，也消耗了水體中的二氧化碳，當(dāng)這些植物死亡后還可以形成水體中的碳酸鹽沉積，使二氧化碳被固化在巖石圈或有機(jī)軟泥中。然而，近年來由于人類工業(yè)化生產(chǎn)步伐的不斷加速，消耗大量的煤和石油等化石能源，煤和石油在工業(yè)消耗過程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w，而當(dāng)前的二氧化碳排放量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地球生物圈所能承載的總量。過量排放的二氧化碳一方面導(dǎo)致溫室效應(yīng)的不斷加劇，促使全球氣候變暖，冰川融化；另一方面，一部分過剩的二氧化碳溶入海水中與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量碳酸根離子和氫離子［18］，使海水不斷酸化。酸化的海水具有腐蝕性，會(huì)對(duì)甲殼類生物造成致命的傷害，也會(huì)導(dǎo)致珊瑚的大面積死亡，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成毀滅性的打擊。因此，只有合理的開發(fā)利用化石能源，努力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，才能有效遏制當(dāng)前因過度排放二氧化碳所導(dǎo)致的環(huán)境問題。

2.生物演化規(guī)律與正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀引領(lǐng)教學(xué)案例。在地質(zhì)學(xué)的教學(xué)過程中，地球的生物演化過程是課程教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。例如，地球上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的古生物化石告訴我們，地球早期出現(xiàn)的生命體都是簡(jiǎn)單的、低等的單細(xì)胞或原核生物。隨著時(shí)間演化，生命體的機(jī)體結(jié)構(gòu)逐漸變得復(fù)雜。生物演化總是從低等到高等，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，這一過程是不可逆的。進(jìn)入顯生宙以后，地球生物出現(xiàn)了周期性的繁盛和滅絕，發(fā)生了五次生物大滅絕事件。每次生物大滅絕事件發(fā)生以后，地球上的生物面貌就煥然一新并更加繁盛。通過這些素材的介紹，能夠幫助學(xué)生建立正確的生命起源觀念，積極引導(dǎo)學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，培養(yǎng)其成為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的合格人才。

3.將環(huán)境保護(hù)、生態(tài)文明建設(shè)理念融入水的循環(huán)教學(xué)案例。在水圈中，隨著海水的蒸發(fā)，大量的淡水以水蒸氣的形式回歸到大氣層中，并隨著大氣環(huán)流完成降雨，補(bǔ)給地表水。而地表水通過滲透和地表徑流又回到海洋中。生物從自然界攝取水分，當(dāng)生物死亡后，機(jī)體組織分解，又會(huì)把機(jī)體組織內(nèi)的水體分解出來。整個(gè)水圈的各個(gè)水體都在不斷地循環(huán)著、運(yùn)動(dòng)著。那么這是不是意味著水是取之不盡、用之不竭的呢？答案顯然是否定的。那是因?yàn)樵谒χ心軌虮蝗祟愔苯永玫牡Y源實(shí)際不足全球總水量的1%。而且，一個(gè)地區(qū)的地下水一旦被污染，幾乎需要數(shù)年甚至數(shù)十年的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)水體的自然凈化。在我國(guó)很多地區(qū)，淡水資源仍然嚴(yán)重短缺。保護(hù)水資源、節(jié)約用水是我國(guó)乃至全人類一直倡導(dǎo)的全球環(huán)境理念，是我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分。黨的十九大報(bào)告提出了“綠水青山就是金山銀山”的理念，并將生態(tài)作為“五位一體”建設(shè)的重要任務(wù)之一。在課堂教學(xué)中，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人與自然和諧統(tǒng)一的理念，樹立敬畏自然、順應(yīng)自然的生態(tài)文明理念。

（三）豐富地質(zhì)學(xué)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建多元化的實(shí)踐教學(xué)體系

建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家，需要大量創(chuàng)新型的人才。培養(yǎng)具有實(shí)踐能力的創(chuàng)新型地質(zhì)人才是“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程教學(xué)的根本任務(wù)，可以通過構(gòu)建多元化的實(shí)踐教學(xué)體系來提升學(xué)生的地質(zhì)綜合能力。首先，通過開展地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科競(jìng)賽激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。其次，通過開展綜合性、開放性實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力和分析判斷能力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。最后，更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，探索更多的地質(zhì)理論與實(shí)際相結(jié)合的實(shí)例，強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用和興趣培養(yǎng)。將學(xué)科前沿的最新知識(shí)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)與現(xiàn)代的結(jié)合，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐相結(jié)合，增加設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的課時(shí)比例，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

（四）修訂教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化考核評(píng)價(jià)方式

“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程傳統(tǒng)的考核方式主要是基于學(xué)生的期末考試成績(jī)、平時(shí)成績(jī)以及實(shí)驗(yàn)成績(jī)，這種相對(duì)單一的考核評(píng)價(jià)方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前新工科背景下人才培養(yǎng)的需求，也難以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。立足新工科建設(shè)，以O(shè)BE理念為基礎(chǔ)，以學(xué)生的能力達(dá)成為目標(biāo)，倡導(dǎo)多元化的考核辦法。強(qiáng)化創(chuàng)新與實(shí)踐能力的考核，降低期末考試成績(jī)?cè)诳己嗽u(píng)價(jià)中的比例，逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)踐能力考核與綜合素質(zhì)考核相結(jié)合的考核評(píng)價(jià)體系。

結(jié)語

“地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容與人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活聯(lián)系緊密。在課堂教學(xué)中，針對(duì)學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)，合理地將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行取舍和有機(jī)融合，科學(xué)地融入OBE教育理念，能夠有效地提升課堂教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化知識(shí)運(yùn)用的教學(xué)目標(biāo)。將生命起源、資源環(huán)境以及自然規(guī)律等科學(xué)理念融入專業(yè)課教學(xué)中，不僅可以豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以在當(dāng)代大學(xué)生素質(zhì)教育的大背景下發(fā)揮價(jià)值觀引領(lǐng)的先導(dǎo)性作用，達(dá)到素質(zhì)教育的真正目的。然而，如何合理地融入OBE教育理念以及如何實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的深度融合仍然需要在以后的教學(xué)中不斷探索和完善。

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