一流本科建设中《地球科学概论》课程教学改革与探索

夏明哲，程宏飞，杨兴科，王 盟

长安大学 地球科学与资源学院，西安 710054

地球科学是一门研究领域广、分支学科多、理论与应用密切结合的学科体系。《地球科学概论》课程是在原有《普通地质学》课程基础上，拓展课程内容范围，顺应地球系统科学发展趋势而设立的（王果胜和万晓樵，1997；许延浪等，2006；万天丰，2006；何金先，2015）。《地球科学概论》是地质学、资源勘查工程、地球物理学、勘查技术与工程、地质工程、水文与水资源工程等地学类相关专业学生入校后接触的第一门专业基础课程，课程教学内容几乎涵盖了地球科学主要研究领域的基础知识和基本理论。因此，该课程不仅对引导学生树立新的时空观和地球观，掌握地球科学研究方法，培养创新性思维能力和科学实验技能具有启蒙和先导性作用，同时该课程的教学质量和学习效果，直接影响到学生对专业的认知程度及后续课程的学习兴趣。为适应新时代地质学类相关专业持续发展，长安大学《地球科学概论》课程与时俱进，深化教学改革，创新教学模式，着力培养学生扎实专业基本功和实践创新能力，以满足国家社会经济发展对高素质复合型人才的需求。

1 课程概况

《地球科学概论》课程是我校地质学类专业的基础课，也是相关专业如矿物加工工程、地质工程、水文与水资源工程、勘查技术与工程、无机非金属材料、地球物理学等本科专业的必修课和长安大学公共选修课。从1953年建校讲授《普通地质学》到1978年建院讲授《动力地质学原理》，到2000年合校讲授《地球科学概论》，该门基础地质课程建设一直得到学校的重点支持。2003年入选陕西省精品课程并历获省教改项目、国家教学团队、省资源共享课等建设支持，2013年建成国家精品视频公开课《认识我们的地球》，2017年建成MOOC在智慧树平台运行，2019年入选陕西省线上线下混合式一流本科课程，2020年入选国家级线上线下混合式一流本科课程。

2 课程目标

课程目标是教学环节中的主要组成部分，是评价课程成效的出发点和归宿。长安大学《地球科学概论》课程遵循以学生学习和发展为中心的理念，旨在通过课程学习和系统科学思维训练，掌握地球圈层结构及物质组成、内外动力地质作用、地球演化和地质历史观等基础理论知识，达到兴趣入门、固牢基础、认知探索、想象求证，渐进培养学生新的时空观、创新意识和解决具体地质问题的能力。

3 课程建设与教学改革

在新时代教育部实施一流本科课程“双万计划”背景下，课程团队以立德树人为本，遵循传承与创新发展，在课程思政、教材体系、教学内容、授课方式和实践教学等方面进行了有益的教学改革和创新。

3.1 彰显地质行业特色，深化课程思政建设

高等学校是立德树人的主阵地，而每一门课程的思政功能则是建立和巩固主阵地的基本单元（严宝文等，2020）。教育部等八部门《关于加快构建高校思想政治工作体系的意见》中要求理学、工学类专业课程思政建设要注重科学思维方法的训练和科技伦理的教育，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感，培养学生精益求精的大国工匠精神。《地球科学概论》课程立足国家战略和社会需求，深挖自身优势资源，彰显地学行业特色，构建多维度课程思政教育。从专业培养方案和课程体系入手，经过充分的调研和论证，在《地球科学概论》课程基础上，独立设置16学时“地球科学与人类发展”模块，系统梳理地学在解决全球性资源、环境、灾害三大问题的科技史和优良传统，提炼地质学专业中蕴含的家国文化基因和价值范式，将其转化为核心价值观具体化、生动化的有效教学载体，以主题讲座与互动研讨结合方式，在“润物细无声”的知识学习中融入理想信念层面的精神指引，激励学生热爱地学、追求真理，为构建人类命运共同体，实现社会经济可持续发展贡献地学智慧。

以课程教学目标为导向，突出教师思政育人的主体地位，注重思政元素融入不同章节的路径及方式。强调教师持续跟进地球科学领域的新理论、新技术和新发现，凸显我国地学研究在国际学术舞台上的领先地位和鲜明独特地学优势，例如我国具有世界独一无二的青藏高原，全球最大面积和厚度的西北黄土高原，世界罕见的中国中部大别—秦岭—祁连高压、超高压变质带，数量世界第一的地球纪年“金钉子剖面”，20世纪全球“最惊人发现”的云南澄江动物群，引领国际古生物学研究的辽西热河动物群等（舒良树等，2021），增强学生开展地球科学研究的志气、骨气、底气。梳理我校地学领域张伯声、汤中立、李佩成、彭建兵等院士和杰出校友成长轨迹以及学术成就，融合至相应章节，使学生亲身感受地学的强大实力，进一步激发学生爱国、爱校、爱专业的热情，树牢专业自信，培养探索科学研究精神，勇攀科学高峰的责任感和使命感。

3.2 构建多级教材体系，动态更新课程内容

打破课程以特定教材为蓝本构建学生知识体系模式，突破教材中心地位，让教材回归本位。依据专业特点和培养目标不同,划分不同的教学层次，合理地确定教学内容、教学时数和基本要求，差别化选用课堂教材。例如地质学类专业课堂教材选用舒良树教授主编的《普通地质学》（舒良树，2010），地质工程类专业选用汪新文教授主编的《地球科学概论》（汪新文，2013）等。针对课程庞大知识体系，按照地球系统科学一条主线，梳理划分为四层次六模块的知识框架（杨兴科等，2018）。依据认知、技能、应用、创新四个层次，优化课程内容，明确重难点，分工负责实施。课程六大知识模块划分包含了解地球科学的研究对象、内容、方法及学科前沿；掌握矿物岩石的概念与分类，常见矿物肉眼鉴定特征；掌握地球的物理性质和地球圈层构造、内动力地质作用及其产物（岩浆岩、变质岩、地质构造）、板块构造理论；掌握外动力地质作用与沉积岩，风化作用类型、产物及影响因素，外动力载体（河流、冰川、湖泊、海洋、地下水、风等）剥蚀—搬运—沉积—成岩及负荷作用；熟悉相对—绝对地质年代原理与确定方法；熟悉地球形成与生物演化、资源环境与全球变化、地球系统科学与圈层相互作用。

教学过程中课程团队定期研讨，不断修改和完善教学大纲，动态补充教学内容，尽可能将新知识、新认识迅速补充到课程之中，形成更具时代性、先进性和基础性的完整课程体系。教师引导和鼓励学生阅读前沿国内外经典科普素材和文献，课中引入知识点的讲解及学科前沿理论的探讨，使得学生对教材中的知识点产生较浓的学习兴趣。

课程教学团队也在教学过程中充分发挥长期积累的大量数字教学资源优势，发挥新形态教材在课堂教学创新方面的作用，专人负责上传各类优质专业电子图书资料至线上平台或者班级学习辅导群，丰富课堂的深度与广度，不断提高课程教学质量，为新形态教材建设探索有益的经验。

3.3 组建多元化教学团队，小班授课充分互动

学院坚持以本为本的发展理念，优选教学能力强、学生评教成绩优秀的不同专业背景教师，组建稳定课程团队。名师筑核心、团队建课程，改变以往一位教师课堂教授和实验实践指导全程负责的局面。多位教师共同授课，分工负责，各显其才。线下课堂讲授、线上课程辅导、线下实验指导有不同老师专门负责，充分施展教师专业特长，启发学生思考创新。两年来，随着课程教学团队不断优化，师生交流密切，学生学习积极性稳步提升，教学成效凸显。

《地球科学概论》课程采取小班授课的方式，每班学生约30人。研究表明小班授课有利于调动教师和学生的双主体作用，有效激发学生学习的主动性、创造性和内在潜力（朱红等， 2016）。在小班授课过程中团队教师更多的承担引导者角色，鼓励学生充分参与、讨论和分享观点，这样学生很容易找到课堂存在感和成就感，营造积极友好的课堂氛围。课堂中师生充分互动，也可以促使学生课后投入更多的时间进行预习和查阅资料，以便为参与课堂讨论做好充足的准备。实践证明，小班授课效果较好，学生由被动学习渐变为主动学习，专业兴趣明显增加。

3.4 开展线上线下混合教学，强化课程实践教学

在教育信息化的时代，《地球科学概论》课程以线下智慧教室为载体，线上团队自建智慧树MOOC（http: //www.portals.zhihuishu.com/xahu）和国家精品视频公开课（http: //www.icourses.cn/dirQueryVCourse.action），有序开展线上线下混合教学模式。长安大学地质学类专业《地球科学概论》课程共有56学时，其中线下授课32学时，线上自学6学时，线下分组研讨4学时，线下室内实验14学时。课前要求学生线上预习、了解学习目标和重难点，为线下埋设伏笔；课堂中由教师导入关键知识点，师生层次推进，探索问题路径方法，尝试创新意识；线下由浅入深层次提升，增加实验和实习，理论与实践结合，强化学生对现象原理的深入理解。课后教师在平台布置习题、作业等，学生线上完成，学生存在问题线上留言，教师随时答疑。线上线下混合式教学消除了时间、空间的限制，实现了个性化教学与协作式教学的结合，提高了学生的参与率与注意力，培养了学生自主学习和合作探究的能力（顾永红等，2020）。

长安大学地质学类专业具有厚基础、重实践的优良传统。在学生培养过程中室内实验课、野外实习、课程设计、科研实训、实验测试等环节构成了实践教学的基本单元。《地球科学概论》课程实践教学环节由室内实验课和西安周边野外认识实习两部分组成。室内实验课在课程专用实验室进行，主要为观察和鉴定常见矿物、岩石和古生物标本以及各类构造模型。西安周边野外认识实习则利用春季学期周末时间开展，通常优选4条地质现象丰富、自然风光优美的考察路线，旨在引导学生走进自然、学习观察发现问题、深入思考，强化对现象原理的深入理解。同时期望通过集体实践活动，增强学生专业自信，使学生树立正确的人生观、世界观和苦乐观。

《地球科学概论》课程线上与线下、讲授与研讨、课堂与实习、课间实习与野外实习四结合，实现了全时段课程教学。课程成绩评定主要有平时过程考核和期末综合考试两部分组成。平时过程考核侧重课程教学日历要求的学生线上自学部分视频学习完成度、课堂分组研讨实际表现、课后作业完成情况、课程学习心得等，期末综合考试包括课程内容闭卷考试和实践能力测试（常见矿物岩石鉴定，完成鉴定报告），充分体现学生专业综合素质和能力。

4 结束语

《地球科学概论》课程教学改革仍在实践中不断地探索前进，我校课程建设始终以学生的学习和发展为中心，依据专业特点和培养目标，差别化选用课堂教材，不断将新知识、新认识带到课堂之中，丰富了课堂的广度，提升了学生学习兴趣；组建优秀教学团队，开展小班授课，线上线下混合教学，加强研讨式、共享式、开放式互动学习，实现了激发兴趣练技能，启发研讨找问题，科学思维求创新；教学中思政元素与专业知识的充分融合，坚定了学生的爱国情怀，强化价值引领，也使学生对专业前景有了更好的憧憬，激励学生以更大的热情投入到专业学习中，努力成为具有社会责任感的高素质地学人才。