“新工科”背景下上好地球化学课程探索与实践

张展适 邬斌 邓轲

[摘 要]在“新工科”背景下，如何抓住机遇建设好传统地质院校的优势学科及其支撑专业是我们的使命和任务。文章以东华理工大学校级精品课程地球化学为例，探讨和总结了在“新工科”背景下，上好理论性很强的地球化学课程的举措和实践。

[关键词]地球化学;特色教学;教学内容;教学方法

[基金项目]2018年东华理工大学研究生核心课程建设项目“高等地球化学”（2311100241）;2018年国家自然科学基金项目“丹凤地区晶质铀矿及其他含铀矿物辐射蚀变晕圈特征及意义”（41862008）

[作者简介]张展适（1965—），女，江西南昌人，博士，东华理工大学地球科学学院教授，主要从事地球化学、矿床地球化学教学与研究。

[中图分类号] G642.3[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）47-0-02[收稿日期] 2020-05-26

一、“新工科”建設背景

教育部高等教育司发布的教高司函〔2017〕6号《关于开展新工科研究与实践的通知》及教育部办公厅颁布的教高厅函〔2017〕33号《关于推进新工科研究与实践项目的通知》开启了高校“新工科”建设的步伐。“新工科”是我国高等教育为适应新经济、新产业发展的需要，在“卓越工程师”培养基础上提出的一个全新概念。“新工科”建设需要在课程体系、教材和教学内容、在线开放课程、工程教育师资队伍和实践基地等方面实现突破。东华理工大学是我国核工业系统的第一所高校，被誉为核地学人才培养的摇篮，也是国内著名传统地质院校，资源勘查工程集国家一流专业、国家级特色专业、教育部卓越工程师培养计划专业于一身，且于2018年通过工程教育专业认证。

二、上好地球化学课程的几个环节

地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学，与地质学和地球物理学一起并列为地球科学的二级学科，是地球科学的三大支柱学科之一，其研究思路、方法及应用已经渗透到地球科学的各个领域。无论是在基础研究领域还是在应用领域，许多缺乏地球化学测试数据的科学论文都得不到认同[1]。地球化学课程是资源勘查工程专业重要的专业基础课，在“新工科”建设的大背景下，把握“新工科”建设内涵，按照“工科新要求”，通过教什么和怎么教这两个环节，上好理论性较强的地球化学课程。

（一）精心设计和组织课程教学内容—教什么

我们将“新工科”建设的内涵重点放在“工科的新要求”上，展现新工科背景下“教什么”，总体方针是“针对学情，体现特色”，教学内容是“基于教材，高于教材”。

1.针对学情，体现特色。教学过程中，充分体现我校核特色方面的教学内容，尽管没有单独开设铀地球化学课程，但在教学过程中始终关注U元素！元素对比值知识点讲述Th/U比值，元素的迁移和地球化学障知识点重点分析铀元素及其还原障行为，在同位素地质年代学部分也重点介绍U-Th-Pb法，强调其特点和优势;水—岩化学作用或氢—氧同位素地球化学时则介绍学校分析测试中心当年获得“IAEA Reference Lab”称号的“故事”。

2.教学内容基于教材，高于教材。教学内容应该是可以用作发展知识的基础、发展学习的技巧及提升学习者自我学习的意识[2]。在讲授地壳丰度时，先讲授克拉克和戈尔德施密特等经典地球化学家的研究思路和研究方法，指出其不足，让同学们在学习他们的思想精华的同时不要产生盲目地崇拜，鼓励同学们在前人基础上结合现代地壳模型，设计计算地壳丰度的方案。

在教学过程中，讲授教师自身的学习和科研感悟，在分析不同教材和不同学者对某个问题的观点时采用：“我对这个问题的认识是……”及“我倾向于……”来跟学生分享教师的学习感悟;课堂教学中注重结合自身科研成果，分享研究实例，做到教学内容“基于教材，高于教材”。

3.体现新工科的学科融合。针对地球化学课程的特点，在讲清讲透理论的基础上，重点讲述应用，且应用不仅仅局限于传统的找矿，而是更多地向环境和农业地质等流域渗透。如在讲述稀土元素地球化学和风化作用地球化学时，通常跟南丰的蜜橘（蜜橘中富含Ce、La和Nd等稀土元素，并且与土壤中相应的稀土元素含量成正相关关系[3]）和烟台的苹果（黑云母片麻岩风化形成的土壤中种植的苹果优于碳酸岩类岩石风化形成的土壤）等相联系，体现新工科学科融合中的“理学+工学+农业+环境”。

（二） 优化教学方法和手段—怎么教

体现新工科背景下学生为主体的教学方法和手段很多，如探究式、合作式、关联式等，总体原则是激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习的能力，逐步养成终生学习的技能。我们的做法是：

1.激发学习兴趣，培养思维方式。在教学过程中，重点激发学生对地球化学的学习兴趣和培养学生见微知著的地球化学思维方式，如结合学生在地质认识实习和区域地质调查实习中观察到的宏观地质现象（如杭州水乐洞中的缝合线、南高峰灰岩中的各种生物化石），将上述宏观地质现象转化成地球化学问题（富硅和富二氧化碳流体的热液充填作用、化石中的微量元素和同位素指示生物生存时的水质条件等），做到“学会（地球化学）思维”“生成（地球化学）智慧”。通过知识和方法的传授，来实现技能的传授，结合开放性的课外作业，培养学生自主学习的能力，逐步养成终生学习的技能。

2.教学过程的双边互动。“新工科”背景下以学习者为主体的课堂教学，是以学生为中心的主动参与式学习，教师的主要作用是引导和促进学生的学习，引领和指导学生思考、分析和探究，解释、批评和鼓励并用。因此在教学过程中鼓励学生参与到教学活动中来，启发学生提问，鼓励学生课堂上随时提问;鼓励学生发表自己的观点和看法，哪怕是不成熟的观点都可以发表，帮助分析其合理的核心和需要改进的方向。同时课堂教学中掌握“留白”的艺术，如在微量元素地球化学教学中，通过“K/Pg界面铱异常”事件，讲述20世纪70年代末撞击理论的提出和由此引发的20世纪80年代撞击坑较多发现和研究热潮，我国楚雄—兰坪盆地K/Pg界面铱异常的发现和认识，一直是延续小行星撞击造成恐龙灭绝学术观点[4]。2017年赵资奎等提出了新的证据和解释，认为南雄盆地K/Pg界面是一个以多个铱异常为标志的地球化学环境变化事件，铱含量异常来源于德干火山喷发[5]，形成德干暗色岩的热点火山（现在位于印度洋的留尼旺岛）仍在释放出铱[6]，因此并不能因为存在铱异常，就认为恐龙的灭绝是由陨石撞击造成的[7]。通过这一典型实例分析，留给学生思考的空间、未来努力的方向和前进的动力。

3.线上线下相结合的混合式教学。混合式教学与学习是不同教学要素和学习方式的相互结合，现阶段我们主要是通过课堂教学与网络，也就是将线下与线上这两种学习模式的优势相结合，将教学理念、教学模式和教学组织方式综合在一起，组织教学资源、实施学习活动，以达到提高教学效率的目标。具体的实施过程符合现今“翻转课堂”的概念，在“角色”和“课堂内外”同时翻转：在角色上，将传统课堂中老师和学生分别是知识的“传授者”与被动的“接受者”，翻转为“指导者”和主动的“研究者”;课堂内外的翻转，大量的基本知识点不再占用课堂的时间来讲授，在课堂有限的时间里，让学生更专注于主动的基于项目和问题的学习，主动考虑项目的“地质地球化学意义”，更多地与教师之间进行提问答疑、讨论交流，共同研究和解决学习中的重点和难点问题，从而获得对教学内容更深层次的理解。

参考文献

[1]罗照华.也谈地球化学的思考[J].地球科学，2018，43（11）：42 67-4268.

[2]赖绍聪.以学习者为主体的课堂教学[J].西北工业大学学报（社会科学版），2018（03）：39-42.

[3]刘平辉，芮玉奎，叶长盛.南丰蜜桔中稀土元素与土壤的关系[J].光谱学与光谱分析，2007（12）：2575-2577.

[4]董树文，李廷栋，高锐，等.我国深部探测技术与实验研究与国际同步[J].地球学报，2013，34（01）：7-23.

[5]Sant D A， Mathew G，Khadkikar A S，et al.Co-existent Cristobalite and Iridium at 65 Ma，Anjar Intertrappeans，Kachchh，Western India[J].Cretac Res，2003（24）：105-110.

[6]Toutain J，Meyer G.Iridium-bearing Sublimates at the Hot-spot Volcano（Piton de la Fournaise，Indian Ocean）[J].Geophys Res Lett，1989（16）：1391-1394.

[7]赵资奎，叶捷，王强.南雄盆地白垩纪—古近纪交界恐龙灭绝和哺乳动物復苏[J].科学通报，2017，62（17）：1869-1881.

Abstract： Under the background of "emerging engineering education" construction， how to seize the opportunity to build the superior disciplines and supporting specialties is the mission and task of traditional geological colleges and universities. Taking the excellent course of Geochemistry of East China University of Technology as an example， this paper discusses and summarizes the measures and practices to improve the teaching of Geochemistry which is very theoretical under the background of "emerging engineering education" construction.

Key words： Geochemistry; characteristic teaching; teaching content; teaching method