研究生培养中高级岩石学课程教学改革实践研究

李斌 邹海洋

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2022.17.031

摘  要：研究生课程高级岩石学是地质学和矿产普查与勘探专业研究生需要学习的专业课程之一。课程内容主要涉及火成岩与变质岩的成因，是开展地球深部过程和矿产资源形成机理等国际前沿热点研究的必备课程。在课程压缩的大背景下，岩石学教学还需解决学生基础薄弱等问题。因此，本研究从优化课程内容为切入点，重点突出岩浆起源与分异演化过程，岩石地球化学研究方法和手段、成岩成矿作用机制以及变质岩的成因等关键核心内容。致力于解决研究生基础薄弱的问题，着力突破师生交互过程中存在的难点，从教学团队建设、课程体系建设、教学目标、手段及方法改革，考核方式改革等方面发力，开展教学改革实践。与国际接轨，鼓励学生深度参与课程讨论，提高实践环节占比，加大计算内容在作业中的占比，推动学生结合物理、数学和化学知识，提高学生理论和实践能力。通过课程的改革实践，取得良好的预期效果。

关键词：岩石学;教学改革;教学模式;实践教学

中图分类号：G642       文献标志码：A           文章编号：2096-000X（2022）17-0124-04

Abstract： The graduate course "Advanced Petrology" mainly covers the genesis of igneous and metamorphic rocks and petrography， which is one of the specialized courses required for graduate students in geology and mineral census and exploration， and is also a necessary course for conducting international frontier research on deep earth processes and mineral resource formation mechanisms. The teaching process of petrology needs to solve the problem of weak foundation of graduate students and break through the difficulties in the process of teacher-student interaction， while facing the objective difficulties of less class time and more class content. In this study， the course content is optimized to emphasize the teaching of magma origin and divergent evolution processes， and to link the evolution of the Earth and magma in two dimensions： time and space. At the same time， the research content of rock geochemistry is emphasized to facilitate the integration of the system of rock-forming and mineralization processes. In the teaching method of the course， it is emphasized to be in line with international standards， to promote the interaction between teachers and students， to encourage students to participate deeply in the course and to increase the proportion of discussion sessions. The emphasis is on experiments， and increasing the proportion of discussion sessions. The emphasis will be on experiments， increasing the proportion of computational content in assignments， and promoting students to combine their knowledge of physics， mathematics and chemistry to improve their theoretical and practical skills.

Keywords： petrology; teaching reform; teaching mode; practice teaching

研究生教育是我國培养高层次人才的有效途径，具有承上启下的作用。研究生教育在建设科技强国、实现人才强国战略中扮演关键核心作用。岩石不仅是地球分异演化的表现形式，同时也是各种地质矿产资源的重要载体。在所有地质类相关研究生培养环节，岩石学的教学都是不可或缺的。不同于本科生阶段的岩石学课程目标，研究生岩石学课程需要有更强的针对性、深层次的内容和严密科学的内在逻辑性。做好研究生岩石学的课程教学，对培养地质类创新型人才起着关键作用。

一、研究生岩石学教学现状及发展趋势

在传统的专门化教育模式下，岩石学是大学本科和研究生教育的一个庞大的教学体系，包括岩浆岩岩石学、沉积岩岩石学、变质岩岩石学等主干课程和一系列专门课程的教材。近10多年来，国内岩石学教学内容仍然以传统的岩相学为主，强调让学生“能看”，不太注重理解和逻辑思维能力的培养。岩石学在地质学研究中起着极为重要的作用，只有在对岩理学和岩石地球化学知识掌握扎实的基础上，学生才能对岩石成因有清晰认识和理解，并能对地球演化历史和过程有深刻的理解。此外，岩石学相关教材一直没有得到系统的更新，旧的课程体系和教学内容已不适应地质学发展的需要。目前，国内外岩石学相关学科的发展进步飞快，高水平成果层出不穷，僵化的研究生教学导致我们已经逐渐与国际前沿脱节。根据“加强基础、拓宽专业、增强适应性”“缩小与世界水平的差距，促进岩石学课程体系和教学内容现代化”的宗旨，我们提出在研究生课程高级岩石学的教学内容上突出特色，重点强调岩理学、岩石地球化学、成岩成矿作用机制以及变质岩的成因的讲授，培养学生的逻辑思维，夯实基础，为保证学生适应新形势下的地质学研究奠定基础。

在教学方式上，国际上从15年前，兴起了对教学模式的改革和探索实践，其本质是高度注重课堂上的因材施教和互动。例如翻转课堂的教学模式，已在全球教育界流行起来，成为受关注的教学模式。这种教学模式已在国内多家高校和单位开展应用实践，取得了非常好的教学效果。然而，简单照搬国外翻转课堂的模式可能不会起到很好的教学效果。以高级岩石学课程为例，特别注重学生的逻辑思维和动手实践能力培养，简单引入翻转课堂教学模式，虽然能一定程度地促进学生的自主学习意识，但缺乏扎实的基础知识为依托。因此，我们课程计划借鉴翻转课堂的思路，而不是形式，开展独特的实践教学模式创新。此外，新的教学理念的引入和实施也需要先进教学设备和技术发展的支撑。中南大学极为重视教学条件的改善和提升，已经全部换装最新的显微镜，WIFI覆盖，实现教师和学生实时互联和共享，也为启发式教学和研究性学习的模式建立创造了优良的条件。

目前，国际留学生的比例不断增加，学生与学生之间互动和交流的机会增多，如何在课堂上将这种交流变得更高效，更有价值，拓展学生的国际视野，也成为高校教学中不断探索和创新的课题。为保证教学质量，保证国内学生与国际留学生都能适应这门课程，我们在教学方式和内容上应该保持连续性和先进性，做到持续追踪国际科技前沿，始终坚持课程内容与国家重大战略需求相结合。同时应该加强课程思政内容的建设，在课堂教学过程中，潜移默化地将思政内容引入到国际留学生课堂的教学中，增加师生之间的有效互动交流，有效促进学生对中国文化的认同，对新时代中国特色社会主义思想和基本方略有初步的认知，真正实现从“以教师为中心”到“以学生为中心”的转变，从而有效地促进学生求真和创新能力的发展，解决目前面临的主要难点。因此，采取怎样的教学模式，可以充分发挥岩石学课程尤其是实验实习课师生互动和交流的便利条件，实施研究性学习和以学生为主体的教学，如何有效激发学生独立探索的热情，提升学生的实际工作能力和创新意识成为课堂教学改革亟待解决的重要问题。

二、课程体系建设与改革着力优化课程内容，重点突出成因岩石学和岩石地球化学

在充分了解本专业的特点、培养目标，该课程内容与前后相继课程关系等前提下，合理使用教材及适当补充或取舍教学内容。根据中南大学本专业的特点，在注重系统性、基础性、科学性和综合性原则的前提下，不同于本科生课程重点讲授岩石学的基本理论、基本知识，讲授各类岩石的成分、结构、构造、产状、分类、成因以及与矿产和工程等的关系;重点选取高级岩石成因论，岩石学示踪地球深部作用和动力学过程，重点剖析岩浆演化分异与成矿作用的关系，岩浆-流体转换过程的成矿作用机制，强调岩石地球化学的关键作用，培养学生具备扎实的新技术、新方法理论知识。详细课程体系图谱如图1所示。

高级岩石学课程的教学目标提高，以培养具有吃苦耐劳、甘于奉献的精神和良好人格的优秀地质科研工作者和专业技术人才为主要目标。通过教学改革和师生交互，使研究生能够树立社会主义核心价值观和资源安全观，成为合格的社会主义建设者和社会需要的时代新人;同时，在教学过程中，要注重采取合适的方法，科学地提升学生的学习兴趣，真正让岩石学教学告别枯燥。将岩石学研究中的核心内容，包括各种岩石类型和主要矿物，次要矿物的特性、手标本描述和矿物组成描述，都能在课堂教学中得以体现，有效考核，让学生真正掌握。以地球的形成与演化为切入点，吸引学生的兴趣，引导地球与岩石形成的关系;串联地球分异演化、地球圈层构造、岩浆的演化与成岩成矿作用，让学生具有时空演化分异规律的逻辑思维，提升学生全面认识岩石学的能力。

进一步在课程目标上让学生达到能概括岩石成岩作用理论及学科前沿知识，分析不同类型的岩石的差异与循环的能力。充分结合每名学生要开展的研究工作，从这一角度切入，让每名同学都独立设计一个作业，老师和学生共同完成。共同分析课程案例，共同解析学生的研究计划，逐个拆解学生在研究中可能面临的不同科学问题，并融入到课程教学中去，以研促学，以学导研，真正达到课程目标。学生通过高级岩石学课程的学习，把学生研究生阶段的研究内容和研究计划融入进来，让学生在课程学习过程中，就能将所学知识融会贯通，并与自己的研究方向紧密结合，这样学生学得也认真，感受更为直观，相应的学习效率也会大大提升。但在这个过程中，任课教师需要付出较大的精力和较多的时间，为每名学生量身定做相应的辅学材料，并需要学生的积极配合，最大限度地发挥学生的主观能动性，做到一对一的指导和交流。结合现代分析测试技术手段的讲述，提升学生的学习兴趣和主动性。让学生能了解如何利用岩石地球化学和原位分析技术获取成岩成矿信息;学生在本科生阶段就有地球化学和岩矿测试技术的基础，高级岩石学的课程需要将岩石学的基础知识和地球化学与岩矿测试技术的相关知识做有机的结合与提高，在岩石地球化学与岩石学的现代分析技术上作为重点内容进行讲述，让学生了解如何分析岩石样品，获取地球化学数据，掌握岩石主量元素、微量元素以及Sr-Nd同位素的分析方法，简单介绍获取的岩石地球化学数据的处理方法，舉例说明，并留作业。要求学生掌握锆石U-Pb年代学在岩石成因研究中的重要作用，以典型特征副矿物为例，介绍矿物演化在示踪成岩成矿作用过程的巨大潜力。要求学生能根据岩石学的岩相学、造岩矿物组成、主微量元素和同位素组成以及年代学数据资料，分析区岩石形成物理化学条件、成因和演化过程、时空作用机制和地球动力学背景。从介绍最新的国际研究热点问题为切入点，提升学生的学习兴趣，使学生能够熟练查阅岩石学领域的中英文文献，能对某一主题进行前沿动态综述分析;要求能绘制精美的标本素描图和薄片矿物组成素描图，撰写岩矿鉴定报告;预设问题开展小组讨论，让学生充分理解团队合作的重要性，具备个人工作和团队协作的能力;能以口头和书面等形式进行有效地沟通;能利用网络资源进行自主学习，不断拓展自己的知识面。开拓学生视野，提升学生的学习兴趣。岩石学联通微观矿物、分子、原子与宏观地球、行星、宇宙世界，培养学生树立宏大的世界观，脚踏实地的做事。培养学生具有朴素的爱国情操和正确的世界观、人生观、价值观。

三、解决研究生基础薄弱的问题，突破师生交互过程中存在的难点

经过多年的教学实践，针对研究生高级岩石学教学环节存在的各种问题，为解决研究生基础薄弱的问题，我们提出了从课程教学团队建设，课程考核方法以及教学手段和方法等三个方面作出改革和探索。

（一）课程教学团队建设

在教学过程中，贯穿始终的两个核心是教师和学生。教师的选配和队伍建设是上好这门课的关键。课程开始过程中，既要重视教学团队的学科基础，还要关注教学团队的科研进展情况。教学团队的岩石学领域的科研做得优秀、扎实，是成果开展高级岩石学教学的基本保障。在实际教学过程，充分调动教师的积极性，增加教师自身正在开展的科研项目和科研成果的融入，以更好地提高课程的教学质量。

此外，教学团队的搭配也非常关键。不同教师各自具有自己擅长的方向和领域。岩石学课程的团队建设要各展所长，相互配合，针对科学教学中的不同环节，选取不同的教师，开展针对性的课堂教授和实践指导。目前我们建立了由两名教授、三名副教授和一名实验员的岩石学课程团队。在实际的教学课程中，将课程内容分割成不同的模块，采用新老结合的模式，倚重老教授的实验岩石學功底，并发挥年轻教师在国际交流方面的特长，互相补充，充分开展经验交流和总结，提高教学水平，共同努力达到优良的教学效果。

（二）教学目标、手段及方法改革

教育和教学是一种认知育能的活动，教师和学生双边能动活动要贯穿于整个教学的全过程。教师“主导”，学生“主体”;教学过程是“合作”解决科学问题，“中心”是学生，方法的核心是“因材施教”;有意识地引导学生进行探索性、发散性、想象性思维活动，以激发和提高学生们的自主学习和创新能力。结合采用讨论式、设难问疑、典型剖析的方法进行课堂教学;课堂教学可向学生反提几个问题，引起其在认知时的疑惑和思考，加深学生对知识点的理解和记忆，提高学生运用知识的能力。以学生为主体引领课程进度，依靠学生的理解进行讲述，老师进行纠正。

（三）课程考核方式

本课程的考核方式采取多种方式相结合的形式，注重增加实践考核。主要为未知手标本和未知薄片的鉴定;手标本和薄片均从各类岩石样品中抽取3个（1个手标本+2片薄片），进行手标本描述和岩相鉴定，写出鉴定报告。而理论考核重点在成因岩石学和岩石地球化学方面，采取作业和论文相结合的方式考核学生的知识掌握情况。对重点内容，会要求学生翻译英文文献，并做课堂汇报。

四、与国际接轨，提高实践环节占比

提高实验办学能力。在实验过程中，要求学生每个实验课内2学时，集中课外实验2学时，课内以薄片观察为主，课外以岩石手标本观察为主。描述的岩石薄片和手标本都要画素描图，引导学生特别注意矿物颗粒的大小和形态特征;采用联想式、启发式引导学生自己得出结论。重点加强岩石学实验室开放，学生平时在课余时间可以随时联系到实验室做实验，学生较多时，会安排教师辅导，很多学生经常到实验室加班看岩石薄片、手标本和答疑。

五、结束语

研究生高级岩石学的教学绝对不同于本科生岩石学课程，其采用的形式和方法不能照搬。为了适应培养学生具有扎实专业知识和高素质研究能力的新要求，必须对研究生高级岩石学课程进行改革和探索。在课程讲授过程中，通过对成因岩石学的讲授，是学生从最本源理解岩石的形成和演化过程，并与地球的形成、分异演化和地球动力学机制相联系。重点剖析岩浆-热液转换机制及成岩成矿作用，与中南大学以有色金属成矿理论研究为学科发展特色相匹配，并能有效对接国家关键战略金属重大战略需求，对接维护国家安全战略。在高级岩石学课程的讲授过程中，学生不仅可以了解岩浆演化的原理，以及如何将这些原理应用于揭示地球圈层结构的变迁史的实践中去。更进一步而言，拓宽了学生的视野，增进了老师和学生的充分交流和互动，真正做到教学相长，激发学生专业兴趣，并进一步提高教师的业务水平和科研能力，促进理论教学与实践教学的深度融合，为把高级岩石学课程打造成精品示范课程奠定了坚实的基础。

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基金项目：中南大学研究生教育教学改革研究项目“研究生培养中高级岩石学教学内容与方法研究”（2020096）

作者简介：李斌（1985-），男，汉族，山东莱芜人，博士，副教授，博士研究生导师，研究方向为矿物学、岩石学、矿床学、地球化学。