地球化学实验教学实践与改革

李丹丹 刘盛遨

摘  要：地球化学在现代地质学研究和教学过程中扮演了重要的角色，其中实验更是获得地球化学数据的主要途径和重要手段。由于传统教学模式及实验资源的限制，学生往往重理论轻实践，对地球化学实验在专业体系中的重要性缺乏足够的认识和重视，因此在实验过程中存在很多问题，包括安全问题和实验操作规范等等。文章探讨了在地球化学实验教学过程中如何加强学生安全意识，增强学生实验操作能力，发扬集体合作精神等几个方面，以确保学生通过本次实验课程真正地了解并掌握地球化学相关实验操作，为今后的科学研究打下坚实的基础。

关键词：地球化学;实验安全;科研态度;创新意识;考核制度;集体合作

中图分类号：G642        文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）23-0146-04

Abstract： Geochemistry is an important major in the teaching and research of geosciences. Geochemical experiments are the main means for geochemists to obtain data. At present， most of the students pay attention to theory studies but not practice， resulting in the lack of sufficient understanding of geochemical experiments in the professional system， because of the traditional teaching mode and the limitation of experimental resources. There are many problems in the experimental process， including safety issues and experimental operation specifications and so on. This article discusses how to use teaching methods to strengthen safety awareness， enhance experimental operation ability， promote the spirit of collective cooperation， and ensure the accuracy of experimental data.

Keywords：  Geochemistry; experimental safety; scientific attitude; innovation consciousness; assessment system; collective cooperation

地球化學是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的交叉学科，它和地质学、地球物理学成为固体地球科学的三大支柱[1]。地球化学是以实验数据为基础的学科，而实验数据的获取离不开地球化学实验。然而，在很多高等学校的教学体系中，往往只开展理论教学，忽视实验教学，对学生缺少实际动手能力的培养[2-4]。例如，我校地质学及相关专业研究生几乎没有接触过地球化学实验相关教学，只学习了简单的大学化学实验课，而且该课程主要是大班教学，老师演示、学生模仿为主，学生亲自动手实验、设计实验的机会很少。加之学生重理论轻实践的现象普遍存在，导致学生动手能力差，缺乏创新性，对地球化学实验在专业体系中的重要性缺乏足够的认识和重视。此外，在教学过程中实验内容涉及的知识面非常有限，如微量元素、同位素的分离提纯等精细化学实验鲜有涉及。很多研究生不了解数据是如何获得的，对实验过程及实验环节中可能造成数据不准确的因素更是知之甚少。

随着地球化学基础理论的成熟和完善，地球化学研究方法由定性转入定量化、参数化，相关分析测试朝着更精确、更快速的方向发展。此外，随着学科发展的需要和院校的重视，对实验室平台的建设加大了力度，高标准与国际相比肩的实验室相应而生，这对实验室工作人员和学生的科研水平和实验技能要求更高。针对目前地球化学实验教学的客观要求及存在问题，改变实验教学方式，直接关系到教学质量及学生的科研能力。

本文以中国地质大学（北京）地质过程与矿产资源国家重点实验室同位素地球化学实验室为依托，在开设地球化学样品测试方法理论课的基础上，开设了同位素地球化学分析实验课，该课程采用小班教学（限10人）的方式，先有教师示范实验操作，学生再针对实际样品性质亲自动手完善，改进实验流程，在确保数据准确性的同时，能更好地针对样品本身掌握测试方法技术，把理论知识演变为科研、生产的实践过程，使学生得到解决实际问题能力的训练。经过几年的教学实践，学生对该课程评价颇高，现将相关教学方法和经验与各位同仁分享。

一、增强实验安全意识

目前，地球化学研究中微量和痕量元素测试及同位素分离纯化等精细化学实验都需要在超净实验室中进行。超净实验室也称为无尘室或清净室，是通过过滤系统将一定空间范围内空气中的微粒、有害空气、细菌等污染物排除，人为地将室内温度、压力、洁净度、气流速度与分布、噪音振动及照明、静电等控制在某一需求范围内，而特别设计的房间[5]。与普通化学实验室不同，具有密闭、恒温、恒压和恒湿等特性，是地球化学实验的重要场所，常存有种类繁多的危险化学品甚至是剧毒药品。根据超净实验室固有特点，对学生进行严格的安全培训是进入实验室前的首等大事，让学生明白安全的重要性，严格遵守安全管理条例，不疏忽大意，时时紧绷“安全第一”这根弦，保证师生的人身和财产安全，才能确保教学和科研的顺利进行。