大类招生培养新形势下普通地质学课程教学优化与实践

王 博，舒良树，解国爱，茆雅凤，王宝军

南京大学 地球科学与工程学院，南京 210023

近年来，大类招生和培养已经成为我国诸多高校本科教育和人才培养的新模式，取得了一定的效果，对我国高等教育发展发挥了明显的促进作用（黄兆信，2004；何金先等，2016）。通过大类培养，传统的专业精英教育已被通识教育所取代，大学生在一年级可以学习更为丰富、宽广的知识，也比以往有了更多的专业选择机会，为学生的专业兴趣挖掘和培养提供了有力保障。在地球科学大类培养中，地质、地理、大气、环境等相关专业基础课程平行开设，学生可以任选。经过一年的学习后，学生可以根据对不同专业的认知和兴趣，结合自身发展规划进行二次专业分流，甚至跨大类转专业。地球科学，特别是地质学，具有野外实践性强的特点，社会大众对地质学专业教育和职业发展普遍存在“艰苦劳累”的刻板印象或偏见，导致在大类招生中，地质学专业学生人数锐减。地质学作为基础性学科门类，如何适应大类培养，以现代化的前沿科学问题和专业内容来吸引更多的优秀学生，已成为综合性大学普遍关注和亟待解决的问题。

笔者通过多年的教学实践，特别是近年来大类培养中担任“普通地质学”课堂、实验和野外教学任务的经历，针对本科生课程学习和专业分流中倍受关注的问题，开展了一系列的调查研究，在教学实践中不断探索和优化教学内容与教学方式，引导学生加深对地质学的正确理解，提高专业学习兴趣，打好专业基础，为日后探索地球奥秘和服务国家需求而“早立志，立大志”。本文将对“普通地质学”课程的定位、大类招生新形势下面临的挑战和近年来采取的改革举措，进行逐一阐述，借此与教育同行探讨，以提高地质学基础课程的教学质量。

1 “普通地质学”的课程定位

地球科学（地学）是一门基础性自然科学，是研究和传播行星与地球不同圈层基本物质组成、内部结构、演化历史、动力系统及其资源环境效应等相关知识理论的综合性学科（Condie, 2016）。“普通地质学”作为地学大类新生接触的第一门专业性基础课程，不仅介绍固体地球科学的基础知识和原理，也包含了地理、海洋、大气、环境等表生地球科学，以及水文、地质工程等应用科学的内容（舒良树，2010，2020；吴泰然和何国琦，2011；舒良树等，2012）。作为一门专业启蒙和引导性课程，其内容既包罗万象，又浅显易懂，其中地学各分支学科的知识点在广度和深度方面相互交融，充分体现了普适性、趣味性、系统性和经典性的特点（舒良树等，2021；郑文俊等，2022），是大学新生在中学掌握有限地学知识的基础上，正式跨入到地球科学专业课程学习和训练的必经过程。因此，长期以来一直是国内外高校地学专业的必修课程，受到地学教育和研究者的广泛重视（周新民，2002；朱宗敏和谢树成，2022）。

“普通地质学”在地学类课程中历史最久、知识体系最成熟。它以广袤的大自然为课堂，以名山大川和沧海桑田为内容，因而也是一门陶冶学生科学情趣、培养爱国情怀、开展思政教育的理想课程（舒良树等，2022）。通过对地学各分支学科知识点由浅入深的介绍，一方面让学生在一年级就能够快速而全面地了解地球科学概貌，引导学生对其专业特点、研究领域和应用前景有充分而客观的认识，从而培养专业兴趣（张国伟等，2022）。另一方面，通过对各分支学科知识点之间相互联系、交叉应用的介绍，培养学生构建起一个完整的地球科学知识架构，帮助其选择未来的发展方向，以便尽早进行职业和人生规划。

随着地球科学的不断发展，特别是地球系统科学概念的提出和普及，一些高校对原有的“普通地质学”课程和教材进行了精简或改革，有的高校将该课程更名为“地球科学概论”、“地球科学导论”或“地质学基础”（万天丰，2006；杨树锋等，2020；戴紧根等，2022），但其教学内容和章节设置总体仍然与“普通地质学”一致（吕洪波，2016；章凤奇等，2022）。部分高校，特别是地学专业类高校，还根据学生人数多，以及不同分支学科培养目标的差异，同时开设了“普通地质学”和“地球科学概论”两门课程，其中“普通地质学”以面向地质学专业的学生为主，而将精简后的“地球科学概论”作为非地质类专业学生的必修课，或是面向全校学生的公选课（徐士进等，2001；董少春等，2004；朱宗敏和谢树成，2022）。改革后的“普通地质学”和“地球科学概论（导论或基础）”均强调从地球系统科学的视角，用合乎时代发展的教学理念，引入全新的国际前沿理论，包括板块构造、地球动力学、地球关键带与圈层相互作用、重大地质事件与生物演化、时域地球等（舒良树，2020；张志诚等，2022；戴紧根等，2022），目的是培养地球科学领域具有多学科交叉理念的综合性、高层次、复合型领军人才（舒良树等，2012；王瑞瑞，2016；牛漫兰等，2020）。

2 大类培养模式下普通地质学的教学形势

2.1 大类招生培养模式的优势与挑战

大类招生和大类培养是进入新世纪以来中国大学人才培养的新模式（黄兆信，2004）。实际上，一些重点大学从上世纪末就已经开始类似于大类培养模式的试点和实践了，譬如南京大学90年代初实行至今的理科强化班（现改为匡亚明学院），就是一种基于加强理科基础、淡化专业界限、注重能力训练、追求创新发展的大类培养模式（曲钦岳和陈懿，1993）。自2001年起至今，国内各类高校都提出了各自的大类招生培养方案，从本科招生到大类—跨大类专业分流，从课程教学到就业深造，可以说大类培养已成为高校本科教学管理者、一线教师和学生以及家长普遍关心的内容。这种新的招生和培养模式，降低了高考对学生前途命运的决定性影响，增加了学生自由选课选专业的机会，弱化了传统的专业界线，拓宽了学生的知识面，增加了学生发现和挖掘自身兴趣的机会，尊重学生个性发展，有利于培养宽基础、复合型、高层次的人才，也有利于高校整合内部资源，优化基础平台课程，促进教学改革。

任何事物都有两面性。虽然大类招生培养模式具有先进的理念和诸多优势，曾一度受到高考考生和家长的肯定，成为高等教育改革的热潮，但在实际执行过程中，该模式也逐渐显露出各种弊端和问题。如，大类招生缺乏大类培养的有效教学措施和管理制度，教师和管理资源未能有序整合，没有建立完整的课程体系，而只是原有课程的拼凑，专业内容浅显甚至重复，专业结构的调整优化滞后，导致二次分流混乱、专业生源分配失衡等，伤害了传统优势学科和一些具有重要价值的冷门专业（唐苏琼，2009；禹奇才等，2014；高强等，2018）。这些客观存在的问题，已经严重影响了大类培养效果，也是推进教学改革和推广大类招生培养模式的现实挑战，需及时总结和反思，采取有力改进措施，提升大类招生培养的执行效果和社会声誉。

2.2 新形势下普通地质学教学面临的问题

南京大学地质学是传统优势学科，但长期属于冷门专业，是首批进入南大跨院系大类招生和大类培养的专业之一。根据“三三制”本科人才培养方案（钱凯等，2013；王博等，2013），地球系统科学与环境大类最初实行“1+3”和“2+2”并行模式。地学大类班（地质—地理—大气—环境）一年级经过大类培养后根据学生志愿进行专业分流，进入各院系进行专业培养，是为“1+3”模式。“2+2”模式则适用于“地球系统科学与环境”理科试验班，指的是通过大一和大二两年的大类培养后，学生根据志愿进行专业分流。随着教育部“基础学科拔尖学生培养试验计划”的启动，南京大学开始执行大类和“拔尖计划2.0”双“1+3”模式。即原来的地学大类班和新的拔尖班（代替原来的理科试验班）均实行一年的大类培养和三年的专业培养。

为了满足大类培养的要求，在地学大类“1+3”模式下，原“普通地质学”中与固体地球相关的内容经过简化调整后，与地理、大气和环境科学的部分内容，组合成了一门新的必修课“地球科学与资源环境导论”（32学时、第一学期），而将“普通地质学”与“地史学”部分内容合并，作为大类一年级新生的“菜单选修课”（72学时、第二学期）（王宝军和茆雅凤，2018）。在原理科试验班“2+2”模式下，将地质—地理—大气—环境四个学科的基础课程进行整合，开设了一门新的必修课“地球系统科学导论”（32学时、第一学期），将普通地质学精简掉海洋、大气、环境等内容后，组建了另一门必修课“固体地球科学原理”（32学时、第二学期）。目前的拔尖计划班“1+3”模式沿用该培养方案。应该说，南京大学地学大类的招生和培养，无论在课程体系建设和培养方案制定方面，还是花了很大力气，改革、执行和落实比较彻底，强度很大。但如此大规模跨院系的教学改革，需要各院系步伐一致、齐心协力地对原有培养方案和教学计划进行修订，对原有基础课程教学大纲和内容进行调整。各方面操作难度很大，对各学院都是一个极大的冲击和挑战。由于缺乏经验，致使在教学实践中也不断出现了一系列问题。

首先是如何在保证知识体系完整的前提下，增加课程的兴趣驱动性。鉴于大类学生在一年级结束后就进行专业分流，“普通地质学”除了承担向学生传授地球科学专业知识的功能，还新增了为地质学科人才招募的专业宣传功能和责任。实际上，大类培养模式实行以来，地学各院系也都充分利用各自开设的课程，努力宣传各自的专业方向，引导学生尽可能全面而准确地认识各自学科的特点和未来发展方向等，以实现人才招募的目标。在大类分流中，学生如何选择专业，实际上是受一系列复杂因素综合影响的。笔者从2019年起，在课后通过课程QQ群问卷调查，希望了解学生在专业分流填报志愿时考虑的主要因素。结果表明，专业兴趣一直是占比最高的选项，其次是就业渠道和工资待遇等（图1）。另外，受新冠疫情影响，保研率成为2021年学生考虑的第二大因素，而出国深造占比大幅下降。由此可见，如何在大类培养阶段让学生对地质学产生浓厚兴趣，为地质学科发展吸引优质生源，“普通地质学”承担的作用比以往任何时期都重要。因而，在新形势下“普通地质学”的教学，需要在原有教学体系的完整性不受影响的条件下，找到办法尽快让学生充分了解地质学的特点并产生学习兴趣，这也是教学改革的关键所在和最大挑战。

图1 南京大学地球科学理科试验班和大类班2019~2021年度学生专业分流优先考虑因素问卷调查结果（调查对象为全体选课学生，“81/93”表示全班93人，回收有效问卷81份；有效问卷回收率均大于63.9%，单选项；2020年为大类班和试验班总和；下同）Fig.1 Results of questionnaires for the influencing factors on the major re-admission of Earth Science students from Nanjing University, 2019-2021

其次是如何在学时学分不足的情况下优化课程知识点和内容。如上所述，大类培养模式实施之后，由于新增了一批导学类和专业选修课程，学生选课自由度增加，在学位要求的总学分不变的情况下，一些专业课的学时数大幅减少（王宝军和茆雅风，2018）。其中“普通地质学”虽然总学分未改变，但增加了“地史学”部分内容，而且随着改革的深入，课程学分和学时还存在进一步压缩的可能。如何在压缩学时的情况下，有效地讲述地球科学基础知识和基本原理，让学生充分了解和掌握必要知识并产生专业兴趣，是“普通地质学”教学面临的巨大挑战，不仅需要对教学大纲和内容作出调整，还需要对教学方式和方法进行改革和优化，反复实践，才有可能取得预期成效。

第三是如何解决理论教学与实习实践教学之间的脱节问题。在地质学专业培养方案中，通常学生在大一修“普通地质学”，然后在大一暑期进行“普地实习”，以便实现理论与实践的结合。由于大类培养模式下，学生对未来专业方向不确定而未修读“普通地质学”的情况下，分流到地质学专业后将因缺乏“普通地质学”知识而影响实习效果；但如果缓修“普地实习”，又会与二年级“区测实习”的时间冲突。这虽然是部分同学的特殊问题，但在“普地实习”野外教学中，是不能回避、需要重点关注和特殊处理的难点。近年来，通过学生课外资源的自主学习（见后文）和实习过程中加强基础知识教学，该问题得以部分缓解。

第四是如何充分利用信息技术手段，结合教学方式方法改革提高教学效果。“普通地质学”作为一门启蒙性、引导性和统领性的课程，其内容涉及地质学基础知识体系中的最必要部分，具有衔接和统领地学各分支学科知识的特点，与后续的各专业课程存在一定的重叠，这是符合教学由浅入深规律的。通过近一个世纪的教学实践，“普通地质学”与各专业课程在知识点的深度和广度上，已经实现了较好的平衡（郑文俊等，2022）。普通地质学课程具有独特的兴趣引领和知识体系有机连接的功能，已成为各专业课不可或缺的奠基课程，是地学专业教学不可逾越的阶段（Stanley and Donna,2007）。但大类培养中新设立的“地球科学与资源环境导论”和“地球系统科学导论”（简称导论课），是将“普通地质学”的部分内容进行了不同程度的精简，并增加了大气圈、水圈等基础知识的导学类课程，是地学大类以及理科试验班（现为拔尖班）学生的必修课。对于大二分流到地质学专业的学生，“普通地质学”或“固体地球科学原理”课程仍然是必修课。如果一年级未修读“普通地质学”的学生需要补修。也就是说，在大类培养模式下，地质学专业的学生将必修一门“导论课”，还要必修“普通地质学”或“固体地球科学原理”。这势必在教学内容上存在重复，是大类培养模式实行以来“普通地质学”教学面临的突出问题，这需要通过一系列教学方式方法的改革，同时充分利用信息时代多种教学技术手段和信息共享平台，拓展新的学习和教学途径，进而提高教学效果。

3 教学优化策略与实践

为了尽快适应大类招生与培养的新教改形势，在大类分流中争取更多的优质生源，“普通地质学”的教学必须积极主动地在教学大纲、教学内容、教学方式方法和课程资源建设等方面，做出不懈努力，为培养新时代一流地学人才夯实基础。

3.1 明确定位，精简内容，加强基础

基于新的大类培养方案和课程体系，笔者充分调研了新设的导学课（地球系统科学导论和地球科学与资源环境导论）的授课内容，以及改革后专业平台课程的教学大纲，针对存在问题，有的放矢，新制定了一套适合地球系统科学大类人才培养的“普通地质学”教学大纲和知识体系，从传统的“课堂+实验”线下教学方式，逐步转变为课前慕课学习+在线答疑、课堂知识讲解与问题讨论+实验课技能训练为一体的线下线上混合教学模式。新的教学大纲将导学课中已经涉及的基本概念和专业课中详细介绍的基本原理进行了适当简化，结合反转课堂的形式将部分内容安排在课前的在线慕课中进行自学。该模式的出发点，一是明确了“普通地质学”在导学课和专业课之间的桥梁衔接作用；二是防止因课时减少、教学内容缩减而残缺不全，不成体系，同时也避免与导学课产生过多重叠；三是强调精准掌握地质学基本概念和基本原理的重要性，强化普通地质学在地学知识体系构建、专业兴趣引导方面不可替代的作用，将课堂教学重点放在各知识点之间的关联性和系统性的串讲上，帮助学生举一反三、融会贯通。通过在教学实践过程中不断摸索和调整完善，一定程度上缓解了课时压缩产生的压力，提高了课堂授课的针对性，促进了学生自主学习的积极性。

3.2 积极建设慕课，拓展课下学习资源

教学团队利用承担省级以上教改项目和南京大学“百门优质课程”项目的契机，由舒良树教授设计制作—主讲—录像—配全时字幕，历时2年（2016~2018），建成了“江苏省优秀线上课程”和“中国大学慕课”普通地质学（舒良树，2018），并坚持每年开课和在线答疑。目前，该慕课已开课4个学期，选修人数已累积约3.1万人次（图2），学员不仅包括在校大学生，还有研究生、部分重点中学的中学生和地理教师，以及普通社会大众等。该慕课已经成为地学大类学生课前课后线上学习的重要资源。除此之外，本课程的精品课程网站、校园SPOC课堂、超星图书馆和B站视频资源，也都是学生课下自学的补充资源。这些课外资源，也是未修读“普通地质学”的大类学生，在专业分流后参加野外实习前进行自主补课的推荐学习内容。通过对近三年地学大类班和理科试验班同学调查发现，利用线上教学资源自主学习和复习的同学比例从8.9%上升到18.6%。相比而言，通过百度百科等网络资源查询碎片化专业知识的同学比例，从35.6%下降到22.6%（图3）。另外，新编全彩第四版教材（舒良树，2020）的出版，也进一步丰富了学生课外学习资源。通过丰富教学方式，做到线上、线下教学衔接，课堂讲授与课后自学和复习相结合，取长补短，主次分明，有效拓展了课堂以外的专业知识，缓解了课时紧张带来的不利影响。

图2 普通地质学慕课开课与选修情况截屏Fig.2 A total participators learning the MOOC course of Physical Geology

图3 南大地学大类班和理科试验班学生2019~2021年度普通地质学学习资料问卷结果Fig.3 Polls on learning resources of Earth Science students from Nanjing University, 2019-2021

3.3 以学生为主体，提高课程内容的现代性和科学性

以给学生提供最适合时代发展要求的大类专业基础教育为宗旨，通过调查分析大学新生对学科专业的认知、往届毕业生职业发展情况、学生就业的专业素养需求等，进而对原有的教学内容和教学方式进行优化。调研中发现，近三年新生中约30%的学生认为“普通地质学”所讲授内容太多，接近40%的同学希望能够适当增加运用数理化生基本原理解释地质现象和地质过程的内容，60%~70%的同学希望在保持现有知识结构的基础上，适当增加有关数理知识在地学中应用的讲解，并加强地学专业基础教学（图4）。为此，作者近年来不断尝试，在一些重要知识点的讲解中，适当增加了运用基本数理化生原理和运算方法理解和研究地质现象的简要介绍，让学生更多地了解相关专业知识背后的科学判据和现代化研究手段，进而体会到地球科学极度复杂性、科学现代性、高度综合性的特点。譬如，运用经验公式、高温高压实验方法等，定量表达温度、岩浆成分等因素的物理化学过程及其对岩浆黏度的影响；关于科里奥利力，通过介绍地球旋转体系中物体运动线速度和角动量之间的数学表达式，理解科里奥利效应及地球表生作用等。另外，以地球宜居性、全球气候变化与碳达峰碳中和、重大地质事件的资源环境效应、海洋环境与生物多样性演化等全球性科学命题为主线，紧密联系课程知识点与这些重大科学问题、经济社会发展需求之间的相互关系，让学生充分感受到地学专业的科学性、实用性和重要性，提升其专业学习的兴趣和热情。

图4 南大地学大类班和理科试验班学生2019~2021年度普通地质学学习感受问卷结果Fig.4 Learning feedbacks of Earth Science students from Nanjing University, 2019-2021

3.4 创新教学方式，努力抵消传统偏见

在多媒体课件中，尽量减少文字内容，精心选择国内外经典地质现象的野外照片、航拍视频、模型动画等资料作为课堂主要素材，生动逼真地展示地球自然现象，以此引出相应的地学知识点，以启发引导的方式，让学生逐渐建立起由认知—理解，到探究—检验，然后再加深认知，进而总结规律的地质思维，激发其探索地球和自然奥秘的好奇心（张国伟等，2022）。通过介绍教师以及高年级学生在国内外经典理论创立圣地实地科学考察和野外实习的经历，强调在交通发达和物质丰富的社会条件下，开展野外考察的乐趣、宽阔的胸怀，以及专业学习的成就感，改变学生及其家长（社会大众）对地质学的传统偏见，培养学生的科学和人文素养。坚持开展课间实习，结合实验课的拓展性实践技能训练，多年坚持野外实践教学，有效解决课堂理论与野外实践脱离的问题（舒良树等，2012；解国爱等，2012；王博等，2013），及时发现课堂教学中存在的问题，使学生在实践中进一步夯实专业基础，积累野外工作经验，锻炼和强化地质思维。

3.5 践行课程思政，引导学生树立健康的价值观

随着经济社会发展和生活水平提高，一方面现代大学生开始不受基本生活条件的束缚，有了个人独立的科学追求，对特定学科方向的兴趣成为他们选择专业的主要因素；另一方面，当前的社会竞争和生活压力也让很多大学生不得不继续考虑未来的就业渠道和工资待遇。同时，社会上一些享乐主义和实用主义的思想也在一定程度上影响了现代大学生的世界观、人生观和价值观，导致部分学生希望拥有轻松的工作环境，青睐简单易学、要求不高却能获得高分的课程。一些学生为了转专业而大量选修其它专业课程，而对本专业必修课则以“免修不免考”蒙混过关。个别学生为了获得高分或者能够及格，平时不认真学习却向任课老师打招呼要成绩等诸如此类社会不良风气也时有发生。为了尽力扭转这种不良现象，落实践行立德树人，教书育人的根本任务，笔者多年来坚持将思政教育融入到“普通地质学”课堂、实验和野外教学中，用鲁迅、王进喜、黄大年等近现代人物为国家地质事业和民族振兴不畏艰辛、忘我拼搏的事迹，鼓舞学生树立正确的价值观。无论经济社会如何发展，为国家和民族的利益而早立志，立大志，永远都不过时。用丁仲礼院士为中国等发展中国家争取碳排放权利的实例，用中美贸易和科技摩擦中卡脖子关键技术和战略金属矿产资源的开发利用与保护等事例，激励学生努力学好本领，服务国家需求，增强为民族复兴伟业添砖加瓦的历史使命感。用地学前辈温家宝总理的话“只要有人类存在，只要有地球存在，只要人类发展，只要地球变化，地质学就不会枯竭！”来勉励同学独立思考，热爱地质事业，安心学习，努力钻研，为探索和保护地球家园做出自己的贡献。

4 结语

笔者近年来经过不断摸索，持续改进优化课程内容和教学方式，已初步建成大类培养模式下“普通地质学”的教学大纲和知识体系，取得了较好的教学效果。近三年来，地学大类分流中第一志愿填报地质学的优秀学生都有明显增加，特别是学分绩较高、综合表现优异的同学比例也有显著增加。其原因既有普通地质学课程教学和启发的效果，也有学生工作中采取的一系列积极引导和激励措施发挥了作用。

随着科学与社会的发展，需要与时俱进、因势利导、有针对性地开展教学改革。大类招生与培养新形势下“普通地质学”的教改任重道远，应以提高教学质量为宗旨，以提高学生专业兴趣、加强专业基础和提升地质思维为目标，以任课教师为主体，才能实现宽视野、强基础、重能力、善创新的高层次地学人才培养目标。