地球化学课程教学探讨研究

（兰州大学地质科学与矿产资源学院，甘肃省西部矿产资源重点实验室，甘肃 兰州 730000）

地球化学课程是地质类专业本科生的一门重要的专业基础课程［1］。通过该课程的学习，可以培养学生的地球化学思维，锻炼其运用地球化学手段分析和解决基础地球科学问题的能力。地球化学相对于别的学科来说发展较晚，它于20世纪三四十年代才成为一门独立的学科。“地球化学”这个名词最早由德国舍恩拜因于1838年提出。19世纪中叶以后，分析化学中的重量分析、容量分析逐渐完善；化学元素周期律的发现以及原子结构理论的重大突破为地球化学的形成奠定了基础。地球化学发育于地球科学和化学科学的深根沃土上，并与其他相邻学科（如环境科学、大气科学、天文学、海洋科学、物理学、生物学等）相互渗透和结合，吸纳各学科的营养，再加上社会发展对矿产资源的需求，以及人类活动加剧造成的环境污染等因素，使地球化学得到了蓬勃的发展。地球科学基础理论的一些重大研究成果，如洋底扩张、界限事件、岩石圈演化等均与地球化学的研究相关。自20世纪70年代中期以来，地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。地球化学所涉及的研究内容纷繁复杂，形成了众多分支学科［2］。

地球化学是地质学和化学相互融合的边缘学科，主要研究的是地球包括部分其他天体的化学组成、化学演化和化学作用的一门学科。地球化学属于地球科学，地球科学的知识体系的建立依靠富有探索精神的学者从观测、实验到理论升华，再到根本科学观的创新，那么地球化学的发展也是同样。青年学子是我们地球化学学科发展的源动力。为了提高地球化学课程的教学效果，文章针对地球化学的知识结构体系特点，在以讲授为主的传统教学方法基础上，总结出一些在该门课程的教学过程中的几点体会。

一、地球化学教学过程中的现存不足

（一）教学知识内容多，而课堂教学课时少

地球化学是地球科学中研究物质成分的主干科学，以元素及其化学运动为研究对象。地球化学的研究内容包括：（1）地球化学及其主要研究内容和任务；（2）太阳系的元素丰度和元素起源；（3）地球的化学组成；（4）元素的晶体化学性质与元素结合规律；（5）微量元素地球化学；（6）放射成因同位素地球化学；（7）稳定同位素地球化学；（8）环境地球化学；（9）生物与有机地球化学；（10）分析地球化学。本课程内容较多，涉及面较广，学生较难建立起一个完整的知识系统，需要老师在课堂上进行适当的引导，因而教师教学任务相对比较繁重，然而地球化学的教学课时较少，影响了教学质量。

（二）实验教学相对比较薄弱

分析测试和实验技术是地球化学与其他科学联系的桥梁，是地球化学研究获得第一手资料的主要手段。随着地质分析测试技术水平的提高，地球化学分析不断向微区与原位、痕量与超痕量、低检出限与高灵敏度等方面发展，地球化学在解决地球科学基础理论问题等方面将越来越发挥主力军作用［3］。然而，由于课时有限，地球化学课程内容主要以讲述为主，同时受实验条件的限制，只能在课堂上对常用的、重要的分析方法进行讲解，分析测试和实验技术方面略显不足。因此，学生不能亲自动手操作，导致实际教学效果并不理想［4］，在地球化学的学习过程中学生容易感到复杂、抽象，从而影响学生对学习和探索地球化学的兴趣。

二、地球化学教学方法的一些思考

（一）兴趣是最好的老师

地球化学的绪论部分是地球化学的第一堂课，学生对课程的第一印象通常决定着对该课程的喜爱程度。在绪论部分教师应当竭尽所能让学生“死心塌地”地爱上地球化学，这便是教学成功的第一步。首先，可以采用现身说法让学生了解教师的学术背景，拉近学生和教师之间的距离。其次，利用现实生活中的实例来突出地球化学在社会发展中的重要性。最重要的是向学生引入见微知著的地球化学思维方式，并在今后的教学中重点培养学生见微知著的能力。如在讲述第五章第五节U-Th-Pb法年龄测试及Pb同位素地球化学时，结合锆石阴极发光结构照片、锆石U-Pb年龄数据及U-Pb年龄一致曲线图，形象地展示见微知著的思想及地球化学在解决地质作用过程中的作用。平时在课堂中还可以利用一些音像视频资料来使教学内容立体形象化，激发学生的学习兴趣。例如在讲述第一章第一节中陨石类型及其化学组成时，可以让学生观看纪录片《陨石真相大揭秘》，了解陨石的形成以及陨石对于地球的巨大影响；在讲述第四章第七节中地球历史中灾变事件的微量元素地球化学证据中，可以让学生观看纪录片《地球劫难日》，了解二叠纪末的生物灭绝事件和可能的诱因，以及科学研究的基本思路和方法。

（二）纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行

地球化学是地质学与化学、物理学等基础学科交叉的产物，要求学生掌握地球化学相关计算的基本方法，注重培养学生分析整理数据的能力以及应用这些数据解释相关的地质现象的能力。课堂上可以进行当堂测试，及时了解学生对课程的掌握程度，发现问题及时纠正，提高课堂效率。课后可以布置一定的课后习题，如讲述微量元素标准化图解、放射成因同位素地球化学时，通过必做题、选做题和思考题，既培养学生分析处理数据的能力，同时也达到促进知识学习和提高科学素质的目的。教学过程中重视运用小组学习、案例研究等方法，注重培养学生研究和解决问题的意识与能力。同时要求学生结合自己的研究兴趣和方向，开展学术演讲，让学生自由思考，掌握科学的思维方法，提高表达能力和团队合作能力，帮助学生早日融入学术交流，提高学术交流的能力［5］。观测、实验是科学研究的基础和前提。在实验教学过程中，要加强实验室的开放力度，创造条件让学生上机测试，满足学生们的实验需求，注重地球化学样品分析的实践环节，锻炼学生的实验动手能力［6］。

（三）传统教学和现代多媒体教学相结合

利用多媒体技术可以将最新学科发展动态和研究成果补充到教材中，以丰富教学内容。充分利用多媒体教学，可以丰富课堂教学内容，极大地提高学生对地球化学的学习兴趣，但过分依赖多媒体而忽视传统教学中精华的部分也是不可取的。如在一些公式的推导中，多媒体课件使老师的授课过程加快，学生对所讲的内容没有足够的时间理解，不利于学生在课堂上对本门课程知识的消化和吸收。传统板书的应用可以使教学内容概括化、系统化，帮助学生掌握教学内容的思路、基本结构，了解重点和难点知识，增加记忆，提高课堂效率。在教学过程的电子课件制作中，可以应用一些知识框架结构图，既能凸显知识的系统性，又能使知识点间的内在联系一目了然［7］。所以，教师应该根据不同教学环节将传统教学和现代教学方式相结合，实现优势互补。

（四）加强专业英语的学习

随着国际交流的日趋广泛，专业英语将是青年学子今后学习和交流的重要工具，通过英语跟踪学科的最新发展动态已经成为时代的要求。因此，地球化学专业英语教育不仅是一门语言的学习，而且也是专业知识的学习。在地球化学的教学中穿插专业英语不仅可以让学生掌握专业词汇，而且能够培养学生的国际视野和专业英语能力。通过布置小论文，动员学生查阅外文文献，自主地了解地球化学领域的理论前沿和最新发展动态，并试着进行全文阅读及翻译。这种训练让学生在掌握专业知识的基础上提高阅读外文的能力，同时培养学生的理解、综合写作能力，让学生在不知不觉中记住专业术语。这样既能够巩固专业英语学习，又能让学生在潜移默化中了解科技论文的写作方法。我们也要鼓励学生参加学校和院系组织的学术讲座，在聆听讲座和与国际学者交流的过程中，真切地感受到专业英语的国际性与实用性。

（五）注重课后反思

一位优秀的教师，不仅要备好课，讲好课，还需要做好课后反思。反思能够传承精华，去除糟粕，孕育智慧。教学反思应该贯穿于教师的整个教学生涯。在课堂教学过程中，学生是学习的主体，教师与学生课堂沟通的纽带和桥梁就是师生之间的相互倾听与对话。教师要能够耐心地听取学生的意见和建议，把握学生的学习程度，找出一些实际存在的问题，对自己的教学实践进行思考和梳理。这样既能使学生的好想法、好思路得以推广，而且也是对学生的一种赞赏和肯定，同时更是对课堂教学的补充与完善，可以拓宽教师的教学思路，提高教学水平。教学反思要求教师要敢于怀疑自己，敢于和善于突破、超越自我。“教然后而知困”，在教学过程中，教师要经常对自身的教学经验、教学策略进行反思、总结，不断提高自身的教学水平；在教学中更要大胆尝试和创新，形成自己独特的教学个性和教学风格。

（六）尽信书不如无书

地质工作运用“将今论古”的方法认识过去，每一步都需要大胆猜想和严密求证［8］。我们在学习和科研过程中要敢于对现有理论进行怀疑、批判，也要敢于提出能解决问题的新理论、新观念。没有思想的科学只能让技术牵着鼻子走，是不可能有生命力的。我们读书时应该加以分析，学会独立思考，不能盲目地迷信书本。教材在排版和印刷过程中难免存在一些纰漏，如由张宏飞和高山主编，地质出版社出版的《地球化学》教材中第175页根据对样品测定40Ar∕39Ar和36Ar∕39Ar比值进行放射成因40Ar*∕39Ar计算时，课本中“40Ar*∕39Ar=40Ar*∕39Ar-295.5 x36Ar*∕39Ar”，应 该 为“40Ar*∕39Ar=40Ar∕39Ar-295.5x36Ar∕39Ar”；第181页中181Os同位素衰变的母体是“190Pt”，而课本印刷成“190Pa”。一旦教师发现这种问题应该及时给学生指出，避免误导学生。同时，也要求学生在进行阅读时，要有一定的识别能力和批判精神。

三、地球化学专业人才培养的思考

地球化学专业人才除了要具备学习地球化学方面的基本理论和基本知识，还应受到基础研究、应用基础研究和技术开发方面科学思维和科学实践的训练。教师在教学过程既要注重提高自身的教学水平，提升教学质量，更要注重培养学生自主学习的能力和严肃的科学态度。

（一）关注地球化学理论前沿和发展新动态

科研是教学的“源头活水”，如果没有科研做支撑，课堂教学就会失去“灵魂”。随着社会经济的发展和人类的进步，科学发展的态势正在日益发生变化。教师应该多关注地球化学理论前沿和发展新动态，不断学习和吸收新知识，摆脱旧观念的束缚，将新思想、新方法、新成果不断充实到课堂中，这样有助于教师深刻透彻地对教学内容进行思考，更加准确的把握知识，让地球化学教学“深入浅出”，促进学生的学习与理解；同时弥补了原有课程知识与最新研究之间的“断层”，提高学生的学习兴趣，拓宽学生的知识面，培养学生的发散思维和触类旁通的能力，锻炼学生提出问题、解决问题的能力。

（二）提高自身综合素质

教师在全面提升科研素养的同时，更应加强自身综合素质的提高。教师不仅应“专而精”，而且还应做到“博而精”。学科交叉是科技创新的思想源泉，跨学科听课能够提升对本学科相关问题深层次的认知。他山之石，可以攻玉。我们应多学习一些地球科学、化学、物理和人文等课程，增加知识的广度和深度，研究别人的教学长处，尤其是要研究教学名师的教学思想。可通过学习先进的教育教学理论以及与自身的教学经验进行对比，找出理念上的差距，教授手段、方法上的差异，从而提高自己的理论水平，吸取好的教学方法，结合地球化学课程特点，合理采用、融会贯通，从而达到完善教学方法、拓宽教学渠道的目标。教师深厚的文化修养、高尚的道德素养对学生具有潜移默化的影响，教师系统的知识结构有助于对学生创新能力的培养，促进学生的全面发展［9］。

（三）培养学生的科研诚信

科研诚信是开展科学研究的道德基础。然而，随着社会经济的快速发展，科研工作者受学术竞争、利益驱动等社会因素和个人因素的影响，导致学术不端行为屡禁不止。中国科学院院士、地球化学家李曙光先生认为，科学道德规范的培养要融入整个教育进程中。做研究，需要具备良好的品格，脚踏实地去思考、去实践。地球化学课程通常都在本科阶段第三学年开课，教师应该对科研工作的“入门者”从最初接触科研活动时就进行科研道德和科研规范的教育。在教学过程中要注意培养学生今后从事科研、生产工作的良好职业道德，教育学生在今后的工作中，正确认识、理解、对待和处理地球化学所隐含的信息，不要轻易丢弃或漠视一些不合常态的数据，更不能任意篡改和随意杜撰数据［10］，让学生从起步阶段就为自己的职业生涯奠定诚信和责任的基础。

四、总结

在地球化学课程的备课及授课过程中，教师要注重强调与总结地球化学知识点之间的关联，通过传统教学和现代多媒体教学相结合的方法展现地球化学知识的系统性，加强地球化学样品分析的实践环节，强调专业英语的学习，激发学生的学习兴趣，增强学生的自信心，提高教学效果；同时教师要进行课后反思，不断提升自身综合素质，在课堂中注重培养学生的科研诚信，增加地球化学理论前沿和发展新动态的知识。

总之，地球化学课程要求任课教师根据教学大纲合理安排授课内容，运用多种教学手段不断提高教学效果。“授人以鱼，不如授之以渔”。通过基础理论和实践教学活动的开展，在教学过程中要提高学生掌握和理解地球化学基本知识、利用地球化学知识解决地质问题的能力，着重培养学生的独立思考能力、表达能力和团队合作能力，形成国际视野、全局观念以及多学科交叉的思维方式，从而达到培养创新型复合人才的目的。