海洋微体古生物学课程教学内容构建与教学方式改革

摘 要：微体古生物学是进行海相地层划分与对比、古海洋环境重建、海洋调查与勘探，以及海底油气与矿产资源形成环境等方面研究必备的基础理论知识。在海洋科学飞速发展的当下，传统的微古教学方法面临诸多的挑战。为此，作者选择海洋科学相关的有孔虫、介形虫、钙质超微、孢粉、硅藻、放射虫、沟鞭藻七个微古门类，为海洋科学专业本科生开设海洋微体古生物学课程。通过在超星平台上建课；多种方式制作三维课堂教学模型；实习课重点选择我国沿海及大洋沉积物中的、学生以后工作中最可能接触到的微古属种作为实习标本；指导学生分组实践从样品预处理—镜下观察与鉴定—应用分析；鼓励对微古感兴趣的学生组成学习小组，拓展学习的深度和广度，积极申请大学生科技创新项目等多种方式，对传统的微古教学方式进行改革，将海洋微体古生物学这门课变成生动灵活的适合新时代大学生学习的专业课程。

关键词：海洋科学；微体古生物学；课程建设；教学内容；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）33-0060-04

Abstract： Micropaleontology is a basic theoretical knowledge that must be mastered in the fields of marine stratigraphic division and correlation， paleo-marine environment reconstruction， marine investigation and exploration， and the formation environment of submarine oil， gas and mineral resourcesKAepitRdfI3LDzAQE4f0UQ==. At present， with the rapid development of Marine science， the traditional teaching methods of micropaleontology are facing many challenges. Therefore， we selected seven micropalaeotaxa related to Marine science， such as Foraminifera， Ostracoda， Calcareous nannofossils， Spore pollen， Diatom， Radiolaria and Dinoflagellates， and set up a course of "Marine Micropaleontology" for undergraduates majoring in Marine science. By building courses on the Superstar platform; Make 3D classroom teaching model specimens in various ways; The focus of the practice course is to select the Micropaleontological species in the coastal of China and oceanic sediments that students are most likely to contact with in the future work as practice specimens. It guides students to practice in groups from sample pretreatment - microscope observation and identification - application analysis. Students who are interested in micropaleontology are encouraged to form study groups， expand the depth and breadth of learning. We actively apply for scientific and technological innovation projects for college students， so as to reform the traditional teaching methods of micropaleontology， and turn the course of Marine micropaleontology into a vivid and flexible professional course suitable for college students in the new era.

Keywords： Marine science; Micropaleontology; curriculum construction; teaching content; teaching reform

随着党的十九大提出“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”的战略部署[1]，对海洋科学的重视，在我国上升到了前所未有的高度。大洋科学钻探被誉为海洋科技领域的“皇冠”，半个世纪以来，科学家通过对数千口大洋钻井的研究，验证了板块构造理论，揭示了气候演变的规律，发现海底“深部生物圈”和“可燃冰”……，从根本上改变了人类对地球的认识， 扭转了地球科学发展的轨迹[2-3]。

2023年12月8日，我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号，在广州南沙首次试航。“梦想”号将成为中国大洋钻探的重要装备技术平台，为我国成为国际大洋钻探平台提供者，自主组织国际大洋钻探航次提供关键装备技术能力支撑[3]；意味着我国向成为国际大洋钻探计划的主要组织者之一迈进了一大步。在“梦想”号配备的九大功能实验室中，基础地质实验室拥有微体古生物、岩石矿物、沉积学、岩心数字化等方面的研究功能[3]。

大洋钻探船在海上实施科学钻探，钻井深度可达海底之下几千米，但取心的过程是9.5 m一段、一段地取到甲板上。在这个过程中，需要即时了解钻取到的岩心地质的年龄，是否打到了目标层位。由于钻孔岩心很细，船上的定年工作主要依赖于微体古生物地层学和磁性地层学方法，由于时间短、任务重，富有经验的微古专家几乎是每个航次都必须召集的上船科学家。因而，拥有微体古生物学和地层学知识，对于海洋科学人才的培养具有重要的现实意义。

建设海洋强国是我国21世纪的伟大构想和长远目标，实现我国从海洋大国向海洋强国的转变，培养具备扎实的海洋科学基础、有创新精神和实践能力的海洋专业高级技术和研究人才是近年来高等教育的发展方向之一[4-7]。中国地质大学（北京），是首都七十多所公立高校中唯一涉海高校，海洋科学专业于2021 年入选国家一流本科专业建设点[8]。该校微体古生物学专业曾经是全国实力最强、研究门类最全的团队之一，在国内享有盛誉，培养了众多微古专业人才，其中多人已成为各大高校研究所的骨干力量。作为中国地质大学（北京）海洋学院的教学科研人员，在新的机遇面前，构建和完善海洋科学专业本科生的教学体系，更是我们义不容辞的责任和义务，为此开设了海洋微体古生物学课程。

一 海洋微体古生物学教学内容的构建及其面临的挑战

微体古生物学是研究微体化石的学科，是进行海相地层划分与对比、古海洋环境重建、海洋调查与勘探，以及海底油气与矿产资源形成环境等方面研究所必须掌握的基础理论知识。微体古生物学不是按生物系统分类建立的学科，只是因为化石个体微小这个共同特点而形成的独立学科，因而传统的微体古生物学门类繁多[9]。

针对海洋科学专业的本科生，为了课程内容更聚焦，我们选择了重要的、与海洋科学特别是海洋地质学密切相关的七个微古门类，分别是：原生动物有孔虫类、原生动物放射虫类、节肢动物介形虫类、真核单细胞低等植物硅藻类、真核单细胞低等植物沟鞭藻类、高等植物繁殖器官孢子花粉和钙质超微化石等，构建海洋微体古生物学课程，主要内容包括各类群的基本特征、分类与演化、地史分布、生态特点及其在古环境研究中的应用。

海洋微体古生物学课程开课伊始，教学团队由跨学院的三位多年从事微古专业教学与科研工作的教师组成，实力强、经验丰富，有多年积累的微古化石标本研究经历，参考教材为中国地质大学（北京）郝诒纯院士领衔主编的、曾获国家教委优秀教材奖励的《微体古生物学教程》。在海洋微体古生物学教学及人才培养中，面对新时代的大学生，也遇到了一些困惑：

第一，学生学习难。在课程学习的短时间内掌握七个门类微古化石的基本构造与分类特征，并能够识别出重要的属种，了解其研究意义，时间紧、任务重，对于习惯于用电子产品快速获取知识的学生来说太难了。

第二，学习兴趣维持难。刚开始接触微古的学生都兴趣盎然，可以通过小虫看世界的微古知识很令人向往，显微镜下千姿百态的微小生物化石也确实很吸引人。可扎实的微古基础知识，需长时间在显微镜下观察标本，在脑海里记下各类化石的特点，枯燥乏味，需要极大的毅力和耐力，很多学生很快就失去了兴趣。

第三，人才培养难。微古在大洋地层的划分与对比、在古海洋环境和海底成矿环境重建、海洋污染与环境保护，甚至微古化石材料进行同位素和微量元素地球化学、生物有机地球化学等研究中的重要作用，使得这门传统的学科随着海洋科学的飞速发展愈益受到重视，但微古人才培养难，在海洋微古研究中，出现了严重的人才断层。

第四，对微古知识认识片面，由于现代先进技术设备的运用，海洋同位素和微量元素地球化学、微生物有机地球化学得到了前所未有的快速发展，样品可以使用仪器快速测出结果、实验简单、精度高，很多海洋科学学生的未来发展更期望选择这个方向。但是忽略了该测试材料很多是海底沉积物中的化石壳体、或者微体植物形成的有机质，如果不了解这些古代微体生物的种类、形态、生态、发育阶段，又如何确定地球化学数据反映的是它们生活时的真实环境？不扎实的微古基础理论会严重束缚学生在这个方向的未来发展。

海洋微体古生物学包含了七个门类，每一个门类都可自成一门课程，学习内容较多。尤其对于化石基本构造的认识，需要花费大量时间在实验室里观察标本，所以要想学好这门课，需要的教学课时比较多。由于现代科技的飞速发展，更多的新学科新技术不断地进入本科生的教学培养环节中，传统课程的课时不断被压缩，海洋微体古生物学这门课也从开课时的56个学时压缩到48学时。每一个门类从化石的基本结构、分类演化、生态到应用的理论知识加实习，总共8个学时的学习时间（放射虫、沟鞭藻两个类别仅4个学时），既要顾及基础理论又要分出课时来讲应用价值，这么短的时间内很难做到基础扎实。如果只讲基础不谈应用，课程内容机械枯燥，学生提不起兴趣，很快会放弃努力；抛去基础直接讲应用，学生领略到微古在海洋科学研究中的价值，学习兴趣倒是有了，但缺乏扎实的微古基础理论知识，急功近利反而对未来发展产生不利影响。传统的教学方式面临严峻的挑战，改革势在必行。

二 海洋微体古生物学课程教学方式的改革

海洋微体古生物门类属种众多，运用广泛，既要掌握化石壳体的基本结构构造特点、属种鉴定方法，又要能够理解如何将其广泛而深入地运用到海洋科学研究中，在学校的课本里、实验室有限的标本里学到的知识是远远不够的，必须要有主动获取知识的能力。针对上述问题，在现阶段海洋科学迅猛发展的新形势下，我们从以下几个方面调整教学方式，尝试对传统的微体古生物学教学方式进行改革，从灌输学生知识使其被动学习，到引导他们有针对性地自主学习。

（一） 理论课教学

首先，我们在超星平台上建设该课程的内容，将有孔虫、介形虫、钙质超微、孢粉、硅藻、放射虫和沟鞭藻这七个门类的化石基本结构构造、分类演化、古生态等基础知识进行系统总结后上传至平台，利用平台引导并培养学生的自学能力，去除学生上课依赖老师的多媒体课件（PPT）、应付考试的学习习惯。

其次，针对理论课讲授各类化石基本结构构造特点时，扁平化的图片无法直观地感觉化石的各个部位特征，传统的课堂教学模型数量少，一个门类只能有几个代表性属种的模型，我们购置了一套包含有一百多个有孔虫属种的模型（图1（a）），其他类别如介形虫、钙质超微、孢粉、硅藻、放射虫和沟鞭藻除运用传统的课堂教学模型外，还根据课堂教学需要，及时制作3D打印模型（图1（b））。在课堂教学过程中，运用大量的教学模型，结合超星平台上的文字描述及化石图片内容，直观地给学生讲授各门类化石的基本结构构造特征。

第三，学习海洋微体古生物学的一个重要目的，就是帮助学生在以后的实践工作中，在面对海洋沉积物中的微体化石时，能够迅速地确定其归属，也就是鉴定出属种。因而，传统的教学中，在学习了各个门类化石的基本结构构造特征之后，就要介绍其分类方法、系统分类，以及各类别代表性属种的基本特征。针对各个门类数量繁多的代表性属种，我们并不对全部代表性属种一一讲解，而是挑选其中在海洋科学研究中最有价值的少量属种，引导学生结合超星平台的PPT课件、教材、相关的文献资料，通过其中的属种描述、化石图版或照片，自主识别代表性属种的特点并学习如何进行鉴定。因为微古化石在全球分布广泛、数量众多，不同的海区出现的主要属种差别很大，代表性属种并不一定具有全球代表性。采取这种方式，使得学生既免于对代表性属种的死记硬背，在以后的工作中如果遇到教科书中没有的属种时，也能有办法很快地识别出来。

第四，在课堂上，教师运用多年从事海洋科学研究的经验，如大洋钻探船上运用微古化石即时对钻探取得的岩心进行生物地层方法定年，参加大洋科考的经历等，以及在我国海岸带运用海底沉积物样品中的微古化石重建古海洋环境、探讨气候变化对海岸带环境的影响等，讲授微古在海洋科学研究中的应用，最新前沿科学问题，培养学生学习兴趣，激发学生学习热情。

（二） 实习课教学

本门课程采取了一次课堂教学配合一次实习课的授课方式，及时将课堂上介绍的微体化石的基本结构构造、各分类群重要属种特征等在实习课上对照标本进行观察，并对观察到的内容做素描图、写实习报告。

实习课存在的一大问题是标本，七大门类实习所需微体古生物实体标本数量众多，大部分无处购买，需由任课老师从自己的科研样品中获取，而老师的研究区域有限，难以涵盖七大门类的全部典型属种。针对这个问题，我们对实习内容做了适当调整，海洋微体古生物学的主要研究对象是海底表层和钻孔岩心沉积物样品，故我们有意识地选择我国沿海以及大洋沉积物中的微古标本，既是学生以后工作中最可能接触到的微古属种，又能从国内的海洋研究所以及国际大洋钻探岩心库申请到样品及时补充实习过程中的损耗。

此外，除了单纯的标本观察、描述与绘图等传统的实习方式，我们也增加了实习内容，指导学生分组实践从样品预处理—镜下观察与鉴定—应用分析，并将实习课内容总结成可修改的电子版内部实习指导材料。在每一年补充实习标本的同时修改实习材料，保证每一个新出现的标本在实习指导材料中都能查到其所属属种的详细描述和图版说明。

在实习课的课堂教学上，教师用很短的时间介绍本堂课的主要实习内容，之后在学生们自主观察时，老师在课堂上巡查，逐个指导学生如何进行观察，考察学生们是否真正理解了所学内容，同时回答学生提出的问题。下课时收集全部学生的实习报告，对学生认识错误的地方进行批改，并发还批改后的实习报告帮助学生加深认识。这种授课方式激发了学生的学习积极性，锻炼了学生通过平台自主学习的能力，同时也强化了基本概念知识的掌握，培养了其动手能力及运用理论知识到实践中的能力。

（三） 课程和大学生创新项目相结合

在教学过程中，有很多学生对海洋微古产生了极大的兴趣，我们建议其组成学习小组，在课下查阅相关文献资料、拓展学习的深度和广度，在课堂上就相关的科研热点问题开展讨论，引导学生通过课程学习，对海洋微古科学前沿问题进行思考。在此基础上，鼓励已有一定积累的学习小组积极申请大学生科技创新项目。2017年，中国地质大学（北京）海洋学院4位学生利用所学海洋微古知识，申请了一项大学生创新创业训练计划项目“海岸带不同底栖有孔虫属种对AMS14C测年结果的影响”，圆满完成并获得了校一等奖，在核心期刊《第四纪研究》的希望之星专栏上发表了学术论文《东海陆架浙闽沿岸泥质区不同属种底栖有孔虫对14C测年的影响及其原因初探》[10]。这种课程教学和大学生创新项目的结合，提高了学生对与本课程相关的基础知识和学术前沿的兴趣、敏感度、鉴赏力，使部分同学在相关研究方面产生了真正的参与热情，培养其从事海洋科学研究的潜力。

三 结束语

海洋微体古生物学作为海洋科学专业本科生的一门重要的专业课程，在海洋科学飞速发展的当下，传统的教学方式面临诸多的挑战。本次教学改革探索过程中，我们通过三个方面进行了变革：①课堂教学上，选择海洋科学相关的有孔虫、介形虫、钙质超微、孢粉、硅藻、放射虫和沟鞭藻七个微古门类在超星平台上建课；多种方式制作三维课堂教学模型；引导学生结合超星平台的PPT课件、教材、文献资料，获得能够独立鉴定化石属种的基本能力；②实验课教学上，指导学生分组实践从样品预处理—镜下观察与鉴定—应用分析，重点选择我国沿海及大洋沉积物中学生以后工作中最可能接触到的微古属种进行观察，教师在实习课上逐个指导学生进行观察并批改实习作业及时修正偏差，强化理论课上学到的知识；③科研拓展方面，鼓励对微古感兴趣的学生组成学习小组，在课下查阅相关文献资料、拓展学习的深度和广度，积极申请大学生科技创新项目，培养其从事海洋科学研究的潜力。这样的教学方式的改革，将海洋微体古生物学这门课变成生动灵活的、适合新时代大学生学习的专业课程。

参考文献：

[1] 习近平.决胜全面建成小康社会 夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利——在中国共产党第十九次全国代表大会上的报告[J].中国经济周刊，2017（42）：68-96.

[2] 汪品先.大洋钻探五十年：回顾与前瞻[J].科学通报，2018，63（36）：3868-3876.

[3] 走近大国重器 | 叩问海底一万米，探访我国首艘大洋钻探船“梦想”号[EB/OL].https：//mp.weixin.qq.com/s/zLW40f1Eib3TSBCQ_T q5PA.

[4] 周莉，韩坤煌.海洋强国背景下涉海高校海洋专业教学改革——以宁德师范学院为例[J]. 教育教学论坛，2022（33）：53-56.

[5] 陈美香，杨洁，王雪竹，等.海洋科学本科生科研素质全面提升的探索与实践——以河海大学课程实践教学为例[J].大学教育，2023（2）：124-126.

[6] 吴亚平.“海洋强国战略”背景下本科人才培养模式改革探讨[J].科技与创新，2020（19）：100-101，106.

[7] 张媛媛，林武辉，黄荣勇.海洋科学专业课程与思政教学创新融合探索[J].高教学刊，2023，9（20）：53-56.

[8] 柳长峰，王睿，姜正龙.国家级一流本科专业背景下海洋科学实验中心的建设与实践——以中国地质大学（北京）为例[J].中国地质教育，2023，32（2）：132-136.

[9] 郝诒纯，茅绍智.海洋微体古生物学教程[M].武汉：中国地质大学出版社，1993.

[10] 樊耘畅，丁旋，樊加恩，等.东海陆架浙闽沿岸泥质区不同属种底栖有孔虫对14C测年的影响及其原因初探[J].第四纪研究，2018，38（3）：792-798.