地球物理学专业本科生“第二课堂”实践育人的探讨

何平

[摘 要] 在国家高等教育“拔尖”“强基”人才培养改革的大背景下，地球物理学专业相关高校从大学科贯通、理论与实践教学并重等不同角度大力推动第一课堂建设改革，但在第二课堂的实践育人探索上仍稍显薄弱。地球物理学专业兼具“理”“工”双重学科特征，而目前学生普遍存在偏工科化思维、逻辑思维与表达能力训练不足等问题。该文从“第二课堂”实践育人角度来探讨地球物理专业基础创新人才培养的方向和途径。

[关键词] 第二课堂教育;地球物理专业;基础创新

[中图分类号] P3;G642  [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）01-0009-04    [收稿日期] 2020-11-23

习近平总书记在2018年两院院士大会上指出：“创新决胜未来，改革关乎国运。”陈宝生部长在2018年全国高等教育本科工作会议上指出我国已发展到了“高等教育强国建设”的新阶段。在新时代新形势下，党和国家对我国高等教育发展进行了一系列意义深远的谋划布局，如“双一流大学和学科建设”“六卓越一拔尖计划”“强基计划”等，突出强调了“基础创新”和“领跑者理念”在高校人才培养中的重要性。如何培养符合国家需要的优秀人才，支撑国家战略布局，是国家赋予高等教育工作者的新使命。我国当前高校育人工作可以分为第一课堂教育和第二课堂教育两个组成部分。第一课堂是高校育人的主阵地，依教学大纲以讲授为主，着重专业知识和技能的培养，有着严格的课时安排和教学计划;第二课堂是有组织、有计划地开展各类学科竞赛、大学生科研、学术报告会、导师制、学科宣传科普、团会班会和创新创业等活动，来提升学生的综合素质和创新思维，并以引导思想成长为目标，是第一课堂的重要延续和补充。由于两类课堂在学校内归口管理部门不同，其育人体系设计是相互独立的，受专业差异性影响，不可避免地存在衔接上不紧密和互促性不强等问题[1]。随着信息化爆炸发展和社会认识观念变化，第二课堂在学生创新思维培育、创造能力提升、综合素质培养等方面的作用更加凸显，能极大地改善第一课堂育人形式固化的不足。因此，专业课教师应积极发挥在第二课堂教育的主观能动性，利用自身对学科专业内涵的把握，推动高校育人发展。本文以地球物理学专业为例，结合笔者所在院校“建议地学领域研究型大学”的阶段目标，首先分析了学科专业特点，针对学生培养中出现的问题，来探讨专业教师参与第二课堂育人实践的方向和途径。

一、地球物理专业学科特点

地球物理学是地球科学的重要分支，是通过定量的场源观测研究地球行为、属性、相态和演化的学科，是融入了物理学、地质学、大气科学、海洋科学和天文学多个学科的交叉学科[2]。随着现代空间观测和人工智能技术的发展，地球物理学专业又进一步与大数据等信息学科深度关联。为了准确把握对现代地球物理学学科的认识，本文以我校地球物理學专业为例，通过毕业生问卷、专业教师面访等形式，从专业课程学习和就业发展两方面进行了调研总结。

（一）地球物理专业课程学习

一是学科内容交叉性及学习难度高：地球物理学专业对数学、物理、计算机和英语有较高的要求，同时本身又包含有重、磁、电、震、测和空间等不同的技术手段和研究对象，在现象解释上又要求有较强的地质学和地球动力学知识背景，学生的普遍感受是短时间内对专业不易有深入了解和认知，整体学习难度偏大;二是课上和课下的结合：地球物理学习需要的基础知识，仅从课堂获取是远远不够的，需要自己进行资料查找和课后补充;三是理论与实践并重：在基础学习之外，要实际动手去操作和学习编程，在实验课、实习等中去提高自己的动手能力，同时要注意锻炼自己的团队协作能力。

（二）地球物理专业就业发展

相对于计算机、导航遥感等专业而言，地球物理专业相对小众，更偏向基础性研究，主要就业单位面向各科研院所、高校、地震局和地矿等相关事业部门，给公众的感觉是薪酬待遇与工作环境缺乏竞争性。在调研的50份问卷中，共计有30人保研，14人考研，5人工作，1人待业，被调研学生普遍认为读研深造与未来的薪资待遇和就业环境直接正相关。虽然样本有限，但能反映出读研深造对地球物理学专业学生的发展至关重要，学科的基础性和研究性特征决定了就业门槛如果仅为本科是难以胜任的，需要“基础拔尖”能力。

因此，可以看出地球物理学专业兼具“理”“工”双重学科特征，如基础和创新要求高、学习难度大、学科相对小众等特点，本专业学习需要有内在兴趣驱动、勤奋刻苦的态度和正确的择业观。

二、地球物理专业育人实践现状

以个人工作经历并结合不同高校地球物理学科发展背景的对比，总结目前我国地球物理学专业育人实践普遍存在以下两个方面的不足。

（一）重工科应用，轻理科思维

经过近70年的发展，现代地球物理学专业既涉及观测仪器技术、数据采集与处理等工科属性的培养内容，也涉及现象揭示、归纳演绎、理论证明等理科属性的培养内容[3]。目前许多地球物理专业学生可以熟练利用各类地球物理方法技术做出很好的数据结果，甚至将成果发表在国际高水平期刊上;然而在描述其研究工作的动机和拟解决的科学问题时却并不清晰，过度强调技术方法的学习并将其泛化使用，从而出现两个突出问题：一是仅以数学指标作为研究工作评价的依据，揭示的地球物理机制很多时候并非最优甚至存在谬误，即“过拟合”现象。二是过度论证技术方法的优越性，忽视了技术方法的改进是否等价于地球物理问题解的直接贡献，不理解地球物理反演问题存在非唯一性、不稳定性以及病态等特殊性。这种现象可总结为“重工科应用、轻理科思维”，产生的原因主要有：其一，部分高校地球物理学专业开设时间较晚或者是基于其相关工科基础发展建立的，有浓厚的工科背景，因此导致在地球物理学专业培养大纲的设计中缺乏顶层理学思考，其人才培养模式变革仍处于探索阶段。其二，地球物理学本身涉及一系列的方法和技术，数据采集和处理工作对学生的实践动手能力要求较高。相关高校在其培养方案中都在有意识地强化实验教学学分占比，此外专业教师从教学效果的角度也在积极开设配套的实验教学课程或者安排一些课时进行实践，从教学整体反馈来看，学生能够对课程知识进行巩固并建立感性认识，效果是值得肯定的，而这些实验教学课程间接强化了学生的“工科思维”。其三，“五唯”指挥棒的间接影响。在保研面试及奖学金评比等不同场合，学生的科研成果要求日益提高，而技术方法应用能产生短平快的成果，加强了对学生的吸引力。从事实来看，这种“理”“工”地位认识的失衡对地球物理学专业学生的培养是极其不利的。只有平衡科学问题探索与实践动手能力，让学生回归科学问题本身，围绕科学问题来综合运用各类知识或方法技术展开探索工作，能甘坐冷板凳，才有助于学生创新思维的培养和扎根基础研究的突破。

（二）重第一课堂，轻第二课堂

在地球物理专业育人的理论探索上，不同专家学者从各自角度给出许多有益的建设思路，例如学科融会贯通教学[4]、中外同专业基础课程对比设置[5]、专业相关的信息化课程建议[6]、实践类课程教学改革[7]等。已有的这些探索研究，都围绕第一课堂教育的探索，而第二课堂建设探索较为薄弱。近年来，我校开展了一系列以院士以及“杰青”“优青”人才为骨干师资的本科生创新能力育人项目，如李四光计划、创新创业人才计划、卓越地质师计划、高徒计划等，是第二课堂建设非常好的探索实践。然而，这类育人实践面向全校地学类学生选拔，师资力量相对有限，对学生而言存在“僧多粥少”的问题。本人在近期参加的一次我院学生科报会过程中，发现参与学生的工作汇报少有就科学问题展开的，个别同学甚至介绍一些无关的“个人成绩/业绩”，也没有相互提问和讨论，将好好的科研交流讨论会变成了一个“评奖会”。事后了解得知学生们先入为主地以发表文章成果论成败，将科报会当成走过场，因此不热心、不重视。以上几个方面，都折射出“重第一课堂、轻第二课堂”的现象，固然有资源配置等客观因素，但也存在浮躁和对第二课堂育人重视不足的主观因素。地球物理的研究问题具有较强的开放性，如地球的深部结构、内部物质组成和迁移，其约束主要来源于地表的各类物理场和几何位移，对结果现象的解释是存在较大不确定度的;此外，随着观测技术的日新月异和基础数据的累积，对地球物理问题的认识也是不断更新和深入的;最后，地球物理的具体研究对象也有较大差异性和分散性，其结论也往往仅具有局部适用性或存在假设前提。因此，第一课堂的内容安排受限于教师个人研究方向，难免有更新不及时、认识有差异等现象，让学生在第二课堂中通过交流以激发其逻辑思维和独立思考问题能力，将能有助于凝练学生对地球物理学习的共性和差异性问题认识。

三、第二课堂育人的探索

基于当前地球物理学实践育人存在的问题和国家对“基础创新”人才培养的现实需求，发挥第二课堂建设在学生创新性能力培养中的作用[8]，可以进行几个方面的探索。

（一）推进导师制及項目课题育人实践

自2020年开始，武汉大学将地球物理学专业纳入学校弘毅学堂拔尖计划，北京大学则将地球物理学专业纳入强基计划，我校地球物理专业近来亦在一定范围内开展了导师制探索。这些举措都指向了地球物理学专业学生的精英化培养模式。事实上，目前中国科学技术大学、北京大学、武汉大学和我校的地球物理学专业，单个年级师生比接近或大于1，具有最优越的师资力量，有精细化育人实践的前提条件。另外，相关高校地球物理学科经过20多年的发展，师资结构日趋完善，有条件满足学生差异化的兴趣选择。因此，开展地球物理专业导师制建设育人是第二课堂育人的一个重要方向。除导师制外，我校部分教师基于项目课题为学生提供赴青海、新疆和西藏等地进行地球物理野外实践的机会，也资助一些兴趣小组协作进行小课题研究，这也是一个好的探索方向。因此，项目课题是以科学问题为导向的，涉及的观测技术和问题探索具有综合性，而项目组成员的研究方向又具有交叉性，对学生的引导是全方位的。

（二）重视科普宣传和丰富学术讲座

考虑到地球物理专业的基础性和创新性培养目标，以及学习难度大的特点，第二课堂建设应该注重学习的内在驱动性。在专业课程设计上，大一、大二低年级学生以通识课和基础课学习为主，与专业相关的仅有少量的导论课，不可忽视的是这个阶段学生对专业却有较强的好奇心和探知欲。例如武汉大学六院士20年坚持的“测绘学概论”课，场场学生爆满，对其测绘相关专业育人意义深远。迄今个人多次遇到低年级学生询问是否可以选修我在大三开设的专业课。武汉大学模式无法复制，低年级学生选修高年级专业课程也不合理，但是可以利用第二课堂引导学生这类兴趣的发展。以我系空间物理方向为例，相关教师专门做过一期“空间天气”科普展览，之后报考该方向的研究生人数也较多。借鉴这种方式，以浅显直白生动的方式定期开展科普宣传，将有助于建立专业学习的内在驱动力。此外，丰富各类学术讲座也应是第二课堂建设的重要内容，有助于拓展学生知识边界，并使其了解学科国际前沿创新，提升其思维活跃度和实践主观能动性，进而促进学生的基础创新实践能力培养。

（三）开展逻辑思维及表达能力训练

地球物理研究问题具有较强的开放性，例如利用有限的地表观测约束来探究地球内部结构、物质组成和迁移过程等，因此要求对结果要学会分析归纳总结和推理演绎。相比某一具体方法技术和研究问题的学习，地球物理逻辑思维和独立思考问题能力的培养更为重要。在毕业设计答辩时，有学生做了很多重要的工作，但是出现结果评价不高的问题，根本原因在于欠缺逻辑性思维和表达能力。在交流讨论中，准确高效的表达能力是减少交流成本、锻炼逻辑思维的一个重要途径。在大学中，可以看出在逻辑思维和表达能力上，普遍存在着学生干部优于其他学生、研究生优于本科生的现象。因此，本科生第二课堂建设应探索以班会、组会等为平台，组织学生通过自主查找资料制作PPT进行定期轮流演讲，其他同学提问的方式，营造活泼开放的交流氛围，锻炼学生的逻辑思维与表达能力。另外，需要重视学生干部的锻炼作用，如在班级实行班委轮流等。

（四）学工思政与专业教师育人协同

高校育人中，学工教师是第二课堂育人的重要组成部分，承担学生价值观引导、学风建设、评优评先、就业发展规划等重要工作。基于地球物理学专业对学生厚基础、强创新的高要求，就业面相对小众的特点，要想避免本专业学生在大学学习中自我约束力下降、自我发展定位不清，以及就业从众心理的不利影响，需要学工教师来进行正确引导和督促。此外，学工教师负责的各类活动组织策划和学生评优评先政策制定，与学生的很多切身利益直接相关，具有较强的导向性。例如近年来受到地球物理专业相关高校教师和学生重视的全国大学生“创新杯”地球物理知识演讲大赛，相关高校或协会团体邀请学科顶尖学者组织举办暑期专题讲座等，能更大程度地鼓励学生参与进来并从中受益。因此，学工教师需要和专业课教师一起制定更为合理有效的鼓励政策和细节评价标准，加强宣传，引导学生积极参加专业知识竞赛，使其每学期有效地听取若干次学术讲座。

四、结语

总之，在新形势下，地球物理专业学生培养需要向精英化和国际化迈进，同时重视“发现问题和提出问题”精神，着力加强基础创新素养。第二课堂能够有效激发学生求知内在驱动力，锻炼其逻辑思维，与第一课堂有互补互促作用，对新时代地球物理专业基础创新人才培养有着重要的实践意义。在网络信息高度发展的今天，第二课堂建设应与时俱进，探索如何避免传统第二课堂教育存在的形式化和空壳化问题，创建具有地球物理专业特色的第二课堂育人实践模式，任重道远。

参考文献

[1]穆帆，何帅，吴德钰，等.高校第一课堂与第二课堂协同育人现状及优化建议[J].科教文汇（中旬刊），2019（1）：10-11.

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[3]陈超.新时期地球物理学本科专业实践教学之思考[J].教育教学论坛，2017（3）：98-101.

[4]蔡晋安，陈会忠，沈萍，等.机器学习与地震科学研究[C]//中国地球物理学会信息技术专业委员会.第二届地球物理信息前沿技术研讨会论文摘要集.中国地球物理学会信息技术专业委员会，2019.

[5]陶继华，郭福生，姜勇彪.澳大利亚悉尼大学地质与地球物理专业的课程设置特点与启示[J].中国地质教育，2018，027（003）：96-99.

[6]刘国其.地球物理学与空间物理学教学融合的探讨[J].教育教学论坛，2019（52）：164-165.

[7]欧东新，李静和.“地球物理反演”课程教学中提高学生学习兴趣的实践[J].高教学刊，2018（8）：90-92.

[8]李大海.高等学校第二课堂对大学生创新素质能力培养重要性的阐析[J].智库时代，2019（8）：68+70.