新形势下《地球科学概论》课程改革的实践与思考

牛漫兰，徐利强，孙 毅，李秀财，谢建成，李加好，沈越峰

合肥工业大学 资源与环境工程学院，合肥 230009

合肥工业大学作为国内较早开展地学专业的高校，经历了七十多年的发展，逐步成为中国人才培养、科学研究、学科建设以及社会服务的主力军和重要基地之一。《地球科学概论》作为地学类专业入门的基础课程，担负着专业知识的启蒙和地学价值观启迪的重要作用。在长期的课程教育教学改革过程中形成了一定的特色和经验，建立了“立德树人、能力导向、创新创业”三位一体的教育教学体系。内容上，注重贴近现实，在知识体系中融入正确的价值观；讲解上，注重从问题切入，在重大理论观点的讲解中加强思想引导；方法上，注重拓展创新，增强教育教学的吸引力和感染力。同时，注重学生人文素养、科学精神、家国情怀等方面的培养，达到培养地质领军人才和陶冶情操、提升素养“同向同行”的育人目标。2019年本课程被学校评为“课程思政”教学改革优秀示范课程，课程负责人牛漫兰教授也入选为2020年安徽省“课程思政”教学名师。本文将从合肥工业大学地学教育概况、《地球科学概论》课程特点和课程改革实践与思考等三个方面入手，结合实例进行阐述和总结。

1 合肥工业大学地学教育概况

合肥工业大学的地学教育始于1950年，目前有地质学、资源勘查工程、勘查技术与工程、环境工程、地理信息科学、地下水科学与工程、环境生态工程、遥感科学与技术8个本科专业，其中，资源勘查工程和地质学专业获批国家一流本科专业建设点，现拥有博士后流动站1个，一级学科博士点2个，具有本、硕、博完备的人才培养体系；教师学缘结构合理，并拥有国家级教学团体队、国家级一流课程、国家级特色专业、安徽省国际科技合作基地“安徽省成矿理论与找矿预测国际联合研究中心”、安徽省教育厅重点实验室“纳米矿物与污染控制”省级工程技术研究中心等。

合肥工业大学地质学科不断探索教育改革、进行专业改造，以培养适应国家、社会和学科发展需要的紧缺人才。按照“厚基础、宽口径、个性化、研究型”的原则，探索拔尖创新人才培养新模式和新途径，充分发挥拔尖创新人才培养的示范和引领作用，先后设置了地质学本硕创新实验班、地质学英才班、地质学（地球深部探测）创新实验班，均取得了良好的人才培养效果，积累了丰富的拔尖人才培养经验。经历了70多年的厚重积累，合肥工业大学地学类教育培养了一大批杰出地质学家、优秀管理和技术人才，逐渐成为中国地学人才培养、科学研究、学科建设、社会服务的主力军和重要基地之一。在科学研究方面，以中国东部为主要研究基地，以长江中下游成矿带、郯庐断裂带、秦岭-大别造山带为主要切入点，研究陆内构造-岩浆-成矿和动力学等热点问题和社会需求，已形成自己的特色（牛漫兰等，2019），获得一批国内外颇有影响的研究成果，如郯庐断裂带的发现和研究成为国际地质大会的研讨专题，大别造山带岩石-地层单元的命名，淮南生物群的发现，罗平生物群、初龙型动物胎生、长江中下游成矿带的研究成果等。同时，利用科研与教学相辅相成的特点，实行学业导师制，积极指导学生参加全国大赛，鼓励学生从事科研和创新活动，探索创新拔尖地质人才协同育人模式。

2 《地球科学概论》课程开设情况

合肥工业大学资源与环境工程学院《地球科学概论》总课时为48课时，其中40学时讲课和8学时实验，授课对象为地质学、资源勘查工程、地下水、地理学等地学领域相关的一年级本科生最先接触的一门专业基础课，内容丰富，信息量大，覆盖面广。因此，一直由教学经验丰富的教师负责授课，团队教师均具有海外留学经历和丰富的野外实习工作经验，形成了“传—帮—带”的优良教学传统和稳定的教学体系基础。目前团队共有教师6人，年龄结构合理，均具有博士学位和国外交流访学经历。团队教师长期在第一线从事本科生教学工作，教学理念先进，学术造诣较深，协作精神良好，构成了培养具有中国特色社会主义的高层次地质人才的师资队伍。该课程自开设以来深受广大学生欢迎，教学效果良好，历年来学生的评教满意度均达到优秀水平。

《地球科学概论》采用的是南京大学舒良树教授主编的《普通地质学（第三版）》作为主讲教材，陶世龙、万天丰编著的《地球科学概论（第二版）》和杨树锋主编的《地球科学概论（第二版）》作为参考教材。本课程作为地质类专业的入门课程，既要高屋建瓴、纵观全局，从整体上介绍地球科学的系统脉络，让学生了解地球科学的特点、基本理论、研究方法和最新研究进展，避免学生在今后的学习中只见树木不见森林；又要深入浅出、生动形象，使学生了解地质工作的特点和意义，吸引学生对地质学产生兴趣。由于本课程涉及知识面宽，感性知识多，团队教师团队采用雨课堂等新的教学工具和双语教学、交互式教学等新的教学方法，使用多种教学方式提升育人实效。同时，为了更好推进素质教育，本课程在介绍专业知识的同时，特别注意培养科学素质、科学精神、团队意识、投身科学的热情和社会责任感。

3 课程改革的建设背景和面临的新变化

科学思想是科学发展的动力，现代自然科学体系在文艺复兴之后逐步确立以来，地球科学指导思想也发生了数次变化，这极大地促进了地球科学的发展。地球科学发展史上曾存在几次代表性的大论战，即“水成论”与“火成论”、“均变论”与“灾变论”、“固定论”与“活动论”等，每一次论战之后地球科学便迈上一个新台阶。二十世纪末，地球系统科学继“活动论”之后逐渐成为地球科学新的指导思想，地球科学的核心研究对象也由固体地球逐渐扩展至地球表面，地表各圈层（如大气圈、水圈、生物圈、岩石圈）的交互作用、协同演化成为地球系统科学的学科发展方向。

当前，自然科学也面临新的形式，如新工科、大数据、人工智能等正在成为科学的前沿和热点，这些新的研究领域与地球科学逐渐走向深度融合，学科的交叉性日渐增强，广泛的国际合作成为解决重大地学问题的重要方式。此外，人类对行星地质体的探测和研究已不局限在地球，人类的深空探测已取得了突破性进展，如我国已成功从月球上成功取回月壤，“祝融号”探测器成功登录火星。行星科学与地球科学的结合正日渐紧密，“未来地球”和“宜居星球”将会是未来一个时期地球科学的发展方向。同时，招生方式由以前按专业招生转化为大类招生，由单一的课堂教学转变为课堂+互联网的多元化学习方式。在此背景下，传统的地球科学概论授课内容和授课模式不能很好地适应当前快速的学科发展，这要求地球科学概论的课程体系、授课方式和实践内容必须进行调整，对课程进行教学改革势在必行。

4 课程改革的实践与思考

4.1 优化教学大纲，改革考核方式，提升创新能力

为深入贯彻全国教育大会和新时代全国高等学校本科教育工作会议精神，贯彻落实《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》、《教育部办公厅关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知》等文件要求，学院在2019年对地学类专业人才培养方案进行了修订，贯彻“育人为本，德育为先，创新为魂，实践为根，理论奠基，能力导向，全面发展”的人才培养理念，整合优质的教育教学资源，从教学理念、教学方法和教学手段三个方面入手，建立“能力导向一体化”的人才培养体系，注重培养学生的协同创新意识，强化协同创新能力，提升协同创新素养。

合肥工业大学2019版人才培养方案是在2015年的培养方案的基础上进一步优化了课程体系，精简课内学时，增加了选修课比重，强化立德树人、能力导向、学科交叉和创新创业教育，探索人才培养目标与社会需求相结合、通识教育与专业教育相结合、实践教育与创新创业教育相结合、课堂学习与课外学习相结合、个性化培养与全面发展相结合、产学研结合的人才培养机制和以质量提升为核心的本科专业内涵式发展之路，促进学生知识、能力、素质协调发展和综合提高，努力造就一大批“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的高素质创新型地质人才。

针对专业培养要求达成，我们科学合理地优化《地球科学概论》教学大纲，采用导入教学、案例教学、研讨教学、视频教学、实践教学、体验教学等多种教学方式，充分调动学生学习积极性。团队打破传统考评体系，采用课堂测试、提问与讨论、总结报告等多样化的考核方式，期末考试不超过40%，增加思政考核要素，注重学生人文素养、科学精神、家国情怀等方面的培养，达到培养地质领军人才和陶冶情操、提升素养“同向同行”的育人目标。

4.2 加强课程思政，坚持立德树人，提升综合素养

习近平总书记2016年12月在全国高校思想政治工作会议上发表重要讲话“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”，并提出：“其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，与思政课同向同行，形成协同效应”。

《地球科学概论》是地质类相关专业大学一年级学生的入门专业基础课，担负着专业入门知识启蒙和地学价值观启迪的重要作用，在立德树人方面有这不可替代的责任和义务，教学团队一直注重专业课教学与思政课教学同向同行。因此，课程负责人以入选全国首批高校“双带头人”教师党支部书记工作室为契机，率先根据专业人才培养特点和专业能力素质要求，通过课程组集体磨课、备课、研讨等方式，针对课程培养目标，挖掘不同章节的思政素材，搭建课程思政育人元素的知识体系，科学合理的设计思想政治教育内容，构建了本课程全方位、多层次、立体化思想政治教育课程大纲（牛漫兰等，2020），包括课程思政的整体规划、实施思路、重点措施、授课形式与教学方法、教学成效等，录制了课程思政小视频。在课程教学时注重，厚植爱国主义情怀，着眼建设社会主义现代化强国宏伟目标分析本学科的使命与任务，确保学生的理想信念、道德情操与专业知识同步提升。学院始终坚持立德树人根本任务，把培养具有家国情怀、人文情怀、世界胸怀的地球系统科学高素质人才作为学院发展的使命担当。课程组积极挖掘思政育人要素和典型事迹，用好课堂主渠道，把思想政治工作贯穿教育教学全过程中，引导学生树立正确的人生观、世界观和价值观，做好学生的引路人；并开展各类讲座，全方位、多维度、深层次培养学生的自主精神、科学精神和人文素养。

4.3 注重大师引领，构建协同育人，增强国际视野

拔尖地学人才的培养的关键是教师，尤其是高素质、热心和敬业的教师队伍。本课程专门组建了一支经验丰富的教师队伍给本科生上课，注重营造活跃的课堂互动氛围。同时，利用学科平台优势，邀请院士、国内外著名的特聘教授、兼职教授、访问学者做讲座，开展丰富多彩的学术互动，用榜样的力量激发学生创造的潜能和兴趣，引导学生坚定专业信心，树立远大理想。

依托地质学和资源勘查工程两个国家级一流专业建设点，广泛开展产学研合作。积极推进与中国地调局、中国地质科学院等科研院所和安徽省地勘局、铜陵有色、马钢等大型企事业单位协同育人，为学生提供优质的实践实训平台，为培养一流人才提供了保障。同时，利用外专千人计划、海外名师项目等国家外专项目，与澳大利亚、加拿大、美国等国外一流高校建立了良好的合作关系，选送优秀学生赴境外学习，拓展和提升了学生国际化视野和国际交流能力（牛漫兰等，2021）。

4.4 改变教学方式，实行小班教学，激发课堂活力

地质拔尖人才培养重视强化基础，训练思维，激发兴趣，同时对学生因材施教，发挥所长。选用适宜的学科领域最高水平的教材，在课程建设过程中考虑因材施教和个性化培养的要求，提供多种选择。《地球科学概论》课程团队通过实施“小班化”和“团队化”教学，开展案例教学、网络教学、情景学习、讨论学习、角色扮演教学等，使得课堂形式生动活泼，互动性强，更好地发挥了学生的主动性和互相合作交流的机会，开展更多的互动，激发学生的创新思维，营造多元化、富有活力的学术氛围，增强学生独立思考的能力，提升综合素养。同时，采用阶梯式培养方式，一方面拓展低年级学生的知识面，培养兴趣，加强基础交叉学科，另一方面为学生提供了个性化教学、差异化培养，激发学生的积极主动性、创造力和发展潜能，营造独立思考、自由探索的多方位学术空间，提高了学生解决问题和创新的能力。

4.5 倡导理工结合，注重实践环节，增强创新能力

“新工科”建设成为新一轮科技革命和产业升级的重要支撑手段, 并逐渐上升成为我国国家战略的重要组成部分，是在“卓越工程师培养计划”的基础上，一项持续深化工程教育改革的重大行动计划。在多年的创新人才培养教学改革的实践过程中，我们不断探索创新人才培养模式，注重理工结合、学科交叉融合。面向未来，紧跟地球科学前沿，以国家加快建设和发展“新工科”为契机，深度融合“新工科”建设和“大数据”科学，探索“新工科”创新人才培养模式。同时，以“地质大数据”为主要的学科培养方向，以“理工融合”为主要特色，培养新时代、新背景下，满足国家和社会需求的创新性、数字化、智慧化的地球科学领军人才。

教学实践是教学过程中一个非常重要的环节，是培养理工科学生具有宽厚的基础知识、敏捷的思维能力、勇于创新、敢于探索的重要措施之一。地质学教师利用科研与教学相辅相成的特点，实行学业校内和校外双导师制，积极指导学生参加全国大赛，鼓励学生参与科研和创新活动，100%参与大学生创新创业项目和科研项目等，培养的学生基础理论和基本技能扎实，创新能力强，参与科学研究、科技开发、成果转化、社会实践等制度健全、成效显著。近年来，本专业教师指导70余项国家级、省级、校级大学生创新创业计划训练项目。根据对毕业五年的学生进行跟踪调查和用人单位的问卷调查，所有用人单位都认为合肥工业大学地质专业毕业生基础扎实、学风端正、品德优良、实践能力强、具有创新思维和能力，有很大的发展潜力。创新理念和价值塑造与各项创新创业体验活动有机结合，使学生能够在地学实践教学和体验活动中激发创新创业的灵感和兴趣，在课堂教学中感悟知识，在实验训练中体验知识，在创新创业中运用和创新知识，全方位地培养学生的地学创新思维和创新能力。