加强地球系统科学教育　培养一流地学人才

王　颖　鹿化煜　胡文瑄　王　元　邵　进　王腊春

摘要：南京大学的地学教育发挥学科齐全之优势，以地球系统科学理论为指导，突破学科界限，强化基础，注重实践创新，培养适应“人地和谐发展”需要的交叉学科人才。历经9年的“大地学”教学改革实践，设置了地球系统科学的重要基础课，加强实验室实践教学，建立野外认知、定点观测与系统分析的实习基地，拓展国际教学实践交流，切实加强了大学生的早期科研训练。通过系列教学活动，培养了一批具有宽基础和创新能力的大学本科毕业生，为实现南京大学建设国际一流大学的目标，起到了积极推进作用。

关键词：南京大学；地学教育；地球系统科学；大学生；基础和创新能力

现代地球科学已经突破传统各学科的界限，向地球系统科学方向发展，主要表现为：强调不同时空尺度的地球作用过程及其相互影响；重视应用现代观测、探测、实验和信息技术以采集、积累和分析数据；强调地球系统的整体行为，各圈层的相互作用，自然系统中的物理、化学、生物过程和人文因素的耦合，以及全球与区域、宏观与微观、地球环境与生命过程等紧密结合。从社会对地学的需求来看，地球系统科学的发展使人们对资源、环境、灾害的认识程度和研究方式发生了重大变化，强调高效、可持续、和谐发展等理念。这些新变化要求大学地学教育要与时俱进，适应时代发展的要求，培养新时期高水平专业人才。但是，长期以来，我们的高校在地学人才培养中，主要是按照各传统分支学科的模式培养，这种教学方法限制了学科的交叉与融合，难以适应2l世纪地球系统科学发展的需要，也不利于学生坚实基础和创新能力的培养。在全国高等学校教学研究中心的支持下，南京大学从20世纪90年代末开始了地学教学改革实践，于2001年建立地球系统科学基地班，在一、二年级教学中加强地球科学、数理化和生物以及中、外文和计算机技术等基础教学，在地学教育中以地球系统科学的理论为指导，打破学科界限，强化基础、注重实践、鼓励创新。通过9年的教学实践，培养了一批具有宽基础和创新能力的大学生，为实现南京大学建设国际一流大学的目标，起到了积极推进作用。

一、发挥学科齐全优势，努力培养创新人才

南京大学具有学科多样、地学学科齐全的优势我们整合多学科资源，构建了“三位一体”地学实践教学体系，成为南京大学地学教学的核心内容。所谓“三位”，包含两层内涵，一是地质、地理和大气科学三个学科相互贯通，二是课堂实验教学、野外实践教学和科研能力训练三者并重、层层递进。所谓“一体”，就是三学科融于地球系统科学一体之中，实验、野外实践和科研训练融于创新能力培养之中。具体目标是：创建三层次课程体系；建设成多学科、多类型、多层次野外实践教学基地；建设成注重基础和学科前沿、全方位开放的地球系统科学教学实验中心；构建高水平、多层次、多方向大学生科研训练平台。三层次课程体系包括：第一层次的数、理、化、生、外语、计算机基础(由南大基础教育学院负责，1.5～2年)；第二层次的地球系统科学学科群基础课(由地学院负责)“地球科学概论”、“大气科学概论”、“环境科学导论”和“遥感与地理信息系统”；第三层次的专业主干课和专业选修课(由三院系分别负责)，由三个学科推荐并选出10门课程作为交叉互选课程，包括“现代气候学原理”、“大气探测基础”、“天气学”、“天气学实验”、“海洋科学导论”、“自然地理学”、“人文地理学”、“第四纪地质学”、“普通地质学”、“现代测试技术与应用”。

在教学理念上。坚持自然科学、人文科学和现代技术教育并行，重视地学学科交叉，注重地球圈层相互作用过程。在教学方法上，坚持把理论教学、认知实习和创新实践结合，多方位提高大学生的地学知识和科研素养。在课程设置上，打通地理、地质、海洋和大气科学的界限，开设互通式的基础课程。通过这些地学教学改革实践，使得大学地学教育突出了学科交叉、理论与实践教学并重的优势，提高了大学生实践创新能力。

二、加强实习和实验教学，提高大学生认知和动手能力

野外实习基地建设是地学人才培养的重点。为了在野外实践中贯穿学科交叉的理念，我们进行了反复论证，积极探索与实践，逐渐融合，最终形成了三个层次的实习基地：第一层次“基础实习基地”包括宁镇山脉普地实习和庐山自然地理实习基地，这些基地有50余年的建设历史：第二层次“综合实习基地”有东北长白山实习基地、台湾实习基地、阿尔卑斯实习基地；第三层次“创新实习基地”由贝加尔湖实习基地、兰州－天山－帕米尔实习基地、连云港实习基地组成。对于在不同阶段的实习，提出了不同的要求，包括认知、综合和创新等层次。从东海之滨的海岸带到世界屋脊的帕米尔高原，从烈日炎炎的海南岛到凉风习习的贝加尔湖，都有南京大学学生实习的身影。这些实习基地系列的建设，形成了在实习教学中有基础、有综合、有研究的不同形式的体系，为地学院本科生的野外实践提供了丰富多彩的场所，也为同学开展科学研究提供了广阔的空间。

先进的实验室建设是培养高水平地学人才的基础。在南京大学“985”二期经费的支持下，我们建设成以“地球动力学教学实验室”、“地理信息技术教学实验室”和“现代大气探测教学实验室”为主体的大地学实验教学体系。同时，基地班的学生还可以进入相关的国家重点实验室、省部级重点实验室和南京大学的各类实验室进行实验研究。在实验教学过程中，把实验内容(包括基本实验、提高型实验和研究创新型实验三个层次)与科学研究、工程实践和各类社会应用实践密切联系起来，既具有综合性、设计性、应用性，又具有系统性，大大提高了学生的实验和动手能力，增强了学生的科研素质。

三、注重海陆交互带的特色教学

南京大学最早涉及海洋科学是1959年，参加了为解决天津新港泥沙来源而开展的渤海海岸与浅海调查。1984年建立了南京大学海洋科学中心，包括地理、地质、大气、生物和法学。1990年，通过中加合作与世行贷款专项建立了海岸与海岛国家试点实验室，后为教育部重点实验室，研究领域从海岸带扩展至大陆架、大陆坡整个海陆交互带。2000年建立海洋地球化学研究中心和海洋大气相互作用研究中心。2006年，在南京大学地理与海洋科学学院成立了海岸海洋科学系，培养本科生和研究生。

南京大学重视海陆交互带的基础和应用研究工作，经过多年的发展和积累，形成了以海岸海洋(包括海岸带、大陆架、大陆坡及大陆隆在内的整个海陆过渡带)资源环境为重点，注重大学教育和基础研究，兼顾管理和开发的学科体系，具有一只老中青结合的精干教师队伍。对海岸海洋科学系的学生，加强其基础理论教学，与南京大学国家基础科学人才培养基地班的学生享受同样的教学资源，并强化野外实习和实验室教学。学生在参加地理与海洋科学学院的普通地质学实习、庐山自然地理学实习之后，还要到具有海岸带特色实习基地——

连云港和海南海岸海岛实习基地学习，使得学生得到了海岸海洋方面的实际锻炼，开阔了视野。同时，南京大学海岸与海岛教育部重点实验室的全部仪器设备向大学生开放，他们可以进行光释光和Pb-210的测年研究，也可进行粒度、有机质含量的沉积物分析；在高年级的时候，更多的是参与教授的课题，和教授共同参加实际工作，了解海岸海洋研究的全过程。

四、探索国际化交流协作，拓展实践教学内涵

在南京大学“985”教学项目的支持下，我们组织地质学、地理学、气象气候学和生物学的学生组成野外联合考察队，由相关学科的教师与俄罗斯伊尔库茨克大学地学教师共同带队，到贝加尔湖地区进行为期两周的地学和生命科学的野外考察。考察期间，有俄罗斯知名专家给学生讲解；同时，在出国考察之前，学生在老师的指导下作了相关的准备，带着科研问题观察、采样和分析。迄今，我们已经成功地组织了三次联合考察，使学生开阔了眼界，启迪了地球系统科学的思维习惯，取得了很好的效果。此外，地质学和地理学国家基础科学人才培养基地班的学生还有机会到欧洲阿尔卑斯地区进行野外综合实习。实习之前，我们精心组织了地理和地质等相关领域的知名教授和专家带队，聘请法国奥尔良大学知名教授(包括国际地科联副主席Charvet教授)连续10天给学生现场讲解地球系统科学的基础科学问题和前沿科学问题，使得学生的眼界大为开阔。在实习过程中，既可以看到教科书提到概念的经典原型，比如阿尔卑斯的冰川沉积和单面山，也可看到板块构造控制的太平洋火山和台风发育过程模拟等典型现象。这些都为他们理解地球系统科学问题和培养地学思维起到了积极作用。

五、强化大学生早期科研训练

大学生的科研能力训练和创新能力培养是地学教学的核心，我们一直重视本科生的科研创新能力的培养。目前，科研训练项目已经成为每一名大学生在校期间必须完成的学习项目。从2002年起，依托国家人才培养基金和教师的科研项目，每年设立60项左右科研训练课题，每个课题由2～3人的学生科研小组承担，配以相关指导教师，针对性地指导学生循序渐进地步入科学研究中。正在执行的学生训练项目包括“国家大学生创新训练计划”项目，南京大学985“大学生创新训练计划”项目，以及国家基金委“地理学”人才基金资助项目。这些项目涵盖不同专业方向，供不同兴趣和特长的学生自主选题，开展科研训练研究，逐步提高学生的科研能力和创新能力。

同时，我们要求每一名毕业生的毕业论文与指导教师承担的科研项目和科研训练项目挂钩，积极利用国家、省部级和南京大学的各类实验室，进行实质性的研究，提高毕业论文的质量。指导教师亲自带学生出野外考察、采样；在专业人员的指导下，大学生到实验室进行测试和实验分析；分析测试结果在小组上讨论，撰写的毕业论文在老师的指导下反复修改，直至达到专业水平。为了活跃学术气氛，强化学生所学到的基本知识，定期举办学术报告讲座和本科生学术研究报告会，并评选出优秀的学生论文和报告给予奖励。优秀的报告经导师指导撰写论文，在学术刊物发表。这些活动大大提高了学生的科研能力。

自2001年招收地球系统科学(大地学)基地班学生以来，按照新模式培养的学生普遍具有宽厚的理科和大地学基础、良好的科学素养和多学科交叉知识结构、较强的实践和科研能力、良好的发展潜力，为国内多所知名研究机构和高校输送了高质量的研究生生源，还有多名学生赴美国、加拿大、瑞典等国深造；工作之后受到用人单位的高度评价。

在新时期，为了实现南京大学创建国际一流大学的目标，我们将继续优化教学资源，提高办学质量和教学水平，加强地球系统科学基础理论的教学，深化国际交流和国际化办学水平，为把南京大学建设成国际知名的重要地学人才培养基地而奋斗。

感谢全国高等学校教学研究中心和教育部高等学校地球科学教学指导委员会的支持与鼓励，感谢国家基金委员会基础科学人才培养基金以及南京大学985教学项目的资助，感谢台湾大学、俄罗斯伊尔库茨克大学、法国奥尔良大学及相关专家教授的大力支持

责任编辑余大品