海洋科学专业三峡秭归地质实践教学改革与探索

刘恩涛 姜 涛 陈 思 刘占红

1.中国地质大学(武汉)海洋学院 湖北武汉 430074;2.中国地质大学(武汉)资源学院 湖北武汉 430074

海洋科学是研究海洋的自然现象、性质及其变化规律,以及开发利用海洋的一门学科,属于地球学科的分支学科[1]。该学科具有理论知识复杂抽象、实践性强等特点,要求学生在掌握海洋科学基本理论与知识要点基础上,结合野外现象和实践活动完成实践教学,从而达到融会贯通的教学效果。因此,系统的野外实践教学体系是海洋科学类专业学生培养的重要环节,是提高学生培养质量和提升学生动手实践能力的重要手段[2-3]。此外,大学生的创新创业精神与能力培养是高等教育目前亟待解决的问题,而实践训练在地质类专业创新创业教育过程中尤为重要,是提升学生创新创业水平的重要抓手[3-4]。因此,如何寻找合适的实践教学资源,设计具有海洋特色的实习路线,提升学生创新创业和解决实际问题的能力,已成为海洋科学专业人才培养中的重要问题。

近些年随着国家“海洋强国”战略的实施,开设海洋科学的院校从最初的几所发展到现今的近百所,然而大多数学校设立海洋科学专业较晚,野外实践资源普遍缺乏,稳定完善的实习基地更是屈指可数[4-5]。中国地质大学(武汉)三峡秭归实习基地成立于2006年,坐落在宜昌秭归县,是水利枢纽三峡大坝所在区域。基地所在区域是中国南方从新元古界拉伸系到古生代地层发育最连续、最完整的地区,保存了古海洋形成、演化直至消亡的地层和沉积记录[6]。中国地质大学(武汉)海洋科学专业创建于2003年,是“211工程”重点建设学科和湖北省重点学科,在全国学科评估中获评B+学科。本文结合中国地质大学(武汉)近10年来海洋科学专业实践教学实习探索成效和海洋科学专业特点,介绍本专业实践教学内容和改革措施,探索具有海洋科学专业特色的三峡秭归地质实践教学模式,以期对海洋科学专业人才培养和实践训练体系构建有所启发。

一、海洋科学专业地质实践教学现状与不足

(一)对实践环节重视不够,实习资源普遍缺乏

虽然野外实践环节对海洋科学专业人才培养至关重要,但是受实习资源缺乏、海上实习费用高等客观因素影响,目前国内大部分涉海高校海洋科学专业实践环节偏少。相较于其他专业,海洋科学专业实习对实习设施要求较高,需要专业调查船只或完善的基地环境等,总体实习资源偏少[5]。加上近几年很多出海实习不能开展,野外实践教学被虚拟仿真教学、视频教学所替代,实习效果必定会受到影响。

(二)缺乏稳定的实践教学基地,实习周期短导致效果有限

稳定的实践教学基地对保证实践效果至关重要,只有配备有稳定的实践基地,才能充分地挖掘实习资源,开发出完善的实习路线[2-3]。目前国内高校都在努力建设海洋科学专业实践基地,例如中国地质大学(北京)在山东日照建立实习基地,浙江大学在舟山建立实习基地,中山大学在西沙建立实习基地。但总体而言,海洋科学专业实践教学基地很少,不能满足学生实习的需要[5]。

(三)对海洋要素挖掘不够,缺乏古海洋学专业特色的教学路线

古海洋学是海洋科学专业重要的分支学科,是研究地质时期海洋环境及其演化过程的学科[1]。虽然国内建设了不少地质类实践教学基地,例如北京周口店、安徽巢湖、河北柳江、三峡秭归等实习基地,但是其教学内容和教学路线都是针对地质类专业设定的,对古海洋要素挖掘不够,没有结合海洋科学专业设置专门的实践教学体系。

二、海洋科学专业三峡秭归地质实践教学内容探索

中国地质大学(武汉)海洋科学专业自2016年开始在三峡秭归实习基地开展野外实践教学,教学团队根据海洋科学专业特点,充分挖掘实习内容中的海洋要素,形成了海洋科学专业三峡秭归地质实践教学体系。海洋科学专业三峡秭归地质实践教学包括路线教学、科研训练和报告编写等部分。路线教学部分覆盖变质岩、岩浆岩、海相地层与海洋沉积、陆相地层与三角洲、海洋构造五部分内容,设置了总计9条教学路线(表1)。

海洋科学专业三峡秭归地质实践内容覆盖了上扬子地区古海洋形成、演化直至消亡的过程。岩浆岩路线讲授了约8.5亿年前,黄陵花岗岩侵入,形成黄陵背斜主体,作为古海洋的基底。海相地层与海洋沉积路线则覆盖了晋宁运动结束后,海平面上涨,海洋沉积作用开始,上扬子地区成为浅海环境。随后南华大冰期出现,冰川堆积于黄陵花岗岩之上,而后南华纪-三叠纪中期地壳相对稳定,逐步形成碳酸盐岩-碎屑岩海相沉积[6]。而高家堰三角洲沉积路线则介绍了中三叠世后受控于区域抬升,海水退去逐渐上升为陆相,形成三角洲、湖泊等沉积序列。

三、海洋科学专业三峡秭归地质实践教学改革举措

(一)充分挖掘海洋要素,突出专业特色和特点

三峡秭归地质实践教学内容主要是针对地质类学生而设立,对于海洋科学专业的学生而言,还需要加强海洋地质的基础知识,例如海洋沉积环境分析、海洋沉积物特征、海洋生物化学等。在充分调研、实地考察的基础上,教学团队对教学内容进行了梳理,将原有路线进行了补充和优化,充分挖掘了古海洋地层、海洋沉积、海洋矿产等海洋要素。例如,在讲解陡山沱组与南沱组地层分界的时候,需要强调该界线代表“雪球地球”事件的终结,海平面显著上升,存在显著的全球性海相碳同位素的负漂移,并发育帐篷构造、穹窿、晶洞等构造,可能与甲烷的气流体逃逸过程有关[6]。再如,在讲解埃迪卡拉纪地层时,需要与全球成磷事件结合起来,突出海洋矿产形成条件与沉积背景[6]。

(二)寓教于乐,突出学生自主性,培养团结协作精神

随着社会的不断发展,社会对人才的需求提出了新的要求,除了对其专业素养有要求,还需要团结协作和独立工作的能力。野外教学实习不仅要强调学生的专业素质,还需要突出学生的自主性,培养团结协作的精神;不仅要强调艰苦奋斗的地大精神,还需要强调“快乐地质”的教学理念。在实习过程中将学生分为若干个学习小组,在野外调查、观察记录与实践考核等环节均强调“实习小组”的概念,只有团队成员取长补短、紧密协作,才能圆满地完成每一阶段的实习任务,并在最后的考核中取得优异的成绩。

(三)促进科研与实践融合,引导学生自主思考

在实习过程中,除了注重学生实践动手能力外,还促进科研与实践高度融合。在科研训练环节,列出近30个与海洋相关的科学选题,供学生根据个人兴趣选择,实行“一人一题”的模式,让学生围绕个人选题开展探索研究[5]。在探索研究过程中,采用启发式、探索式的教学方法,学生需要结合选题及其国内外研究现状,开展野外剖面和地质现象考察,再调研国内外的文献进行观点的梳理和总结,最后提出个人的观点并完成报告的撰写。这种教学方式有利于充分调动学生的自主性和主观能动性,提升学生分析问题、解决问题的能力,使学生的创新能力和科学思维得到锻炼。

(四)开展翻转课堂,优化学生实践考核模式

传统的教学模式是教师讲授野外地质现象,引导学生观察,做好野外记录。而以学生为主体的翻转课堂,使教师和学生的身份互换,这种倒逼机制使学生学会主动去研究和探索,提升学生实际动手能力。当学生已经掌握区域地层序列特征后,选择学生未观察的野外剖面进行翻转课堂教学,让学生观察地层特征判断所属地层单元,并运用所学的理论知识去解释观察到的现象,将该部分的成绩纳入学生的考核成绩中。学生的实践考核体系主要考查学生的野外动手能力、知识掌握程度和科研素养,由平时成绩、野簿成绩、专题报告、野外剖面考核等多部分构成。

结语

实践教学是培养学生实践动手能力和创新意识的重要教学过程,而开展实践教学资源共享是新形势下高等教育改革的重要举措。海洋科学专业招生规模逐年扩大,但稳定的实践教学基地及资源非常缺乏。中国地质大学(武汉)三峡秭归实践教学基地所在的地区,海洋要素丰富,具有独特的地缘优势,发育古海洋形成、演化直至消亡的地层记录。中国地质大学(武汉)海洋科学专业自2016年开始在三峡秭归实践教学基地开展教学实习,不断拓展实践教学资源,挖掘海洋要素,形成了具有海洋科学学科特色的实践教学体系,覆盖变质岩、岩浆岩、海相地层与海洋沉积、陆相地层与三角洲、海洋构造等多部分内容,可以加深学生对古海洋学、海洋沉积学、海洋地质学等基础知识与理论的理解,提升学生实践能力和专业技能。海洋科学专业三峡秭归实践教学改革成效显著,在学生管理上突出学生自主性,培养团结协作精神;在教学方式上开展翻转课堂,促进科研与实践融合;在考核形式上不断优化学生实践考核模式,以上改革措施为其他高等院校海洋科学专业实践教学改革提供参考。