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教育教学论坛刊文:中美地质学教学过程实效对比及分析
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教育教学论坛刊文:中美地质学教学过程实效对比及分析

来源:www.jyjxltzzs.net 2021-4-28 13:34:26      点击:

密文天 辛杰 武景龙 商艳 李旭军

[摘 要] 美国地质学高等教育体系处于世界领先水平。通过对美国加州几所大学的地质学专业基础课程的教学模式、课堂运行、成绩评价、实践课程以及教学理念等方面的观察分析,对中美两国在该课程的教学效果及差异进行了评析。中美两国大学在地质学教学内容及教育理念上侧重点有所不同,体现在教学方法上也有差异,虽然都以培养学生的地质思维能力为主,但考核手段及标准亦有所区别。经过对比,对改进我国地质学教学理念及方法有所裨益。

[关键词] 地质学教育;课堂教学;对比及分析

[作者简介] 密文天(1982—),男,山东青岛人,博士,内蒙古工业大学矿业学院副教授,硕士生导师,主要从事地球化学研究;

辛 杰(1990—),男,内蒙古鄂尔多斯人,硕士,内蒙古工业大学矿业学院助教(通信作者),主要从事地球化学研究。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324(2021)06-0141-04   [收稿日期] 2020-08-14

根据教育部学位与研究生教育发展中心公布的全国第四轮学科评估结果[1],对地质学一级学科内具有“硕博士授权”的22所高校进行排序,依次为南京大学、中国地质大学、北京大学、西北大学、吉林大学等。入选地质类“一流学科”建设的高校主要有南京大学、西北大学、成都理工大学、中国地质大学及北京大学等。但上述高校,除北京大学外,均在2019年Quacquarelli Symonds(QS)地球与海洋科学排名[2,3]靠后。可见,我国高校地质类学科综合实力与世界顶尖水平仍有不小的差距。国外地质学高水平大学的成功经验是缩小差距、提升我国地质学办学水平的参考对象[4]。从2019年9月至2020年1月,笔者以访问学者身份在加州州立大学地质系进行研修,通过观察分析,结合对加州其他几所高校地质系教学和科研特点的认识,对中美高校地质学教学过程实效进行了对比及分析。

一、概况

现代地质学的逻辑体系发轫于欧美高等教育体系。哈佛大学、牛津大学、麻省理工学院和苏黎世联邦理工学院等长期处于地球与海洋学科排名世界前列,与其先进的教学理念和科研模式关系密切。通过对加州州立大学的“Earth history”及“沉积岩石学”课程的观摩学习,研究了其实施过程及教学方法;并考察了加州理工学院、加州大学洛杉矶分校及南加州大学的地球科学实验室。与国内高校地质课程进行对比,美国大学的地质学类课程有利于培养学生的地质能力及思维,学习主动性更强,教学效果更好,教学水平也高于国内高校地质课程[5,6]。

成立于1957年的加州州立大学富尔顿分校(CSUF)位于大洛杉矶地区Fullerton市,其地质系隶属于自然科学与数学学院。目前,其地质系主任Adam.Woods教授为“地史学”“沉积岩石学”等课程的主讲人(图1)。地球科学学院位于校区的Dan Black Hall和McCarthy Hall,是该学院行政、教学和科研场所。地质系课程体系由“Introduction to Geology”“Earth History”“Igneous and Metamorphic Petrology”“Sedimentation and Stratigraphy”“Geologic Field Techniques”“Geochemistry”“Structural Geology”“Hydrogeology”和“Environmental Geology”等主干本科课程及研究生课程组成。教学管理上的公开、透明、信息化,使其教学活动高效运行;不同教学方向的教师代表参加各种院级会议,使得决策公平。

此外,洛杉矶地区的加州理工学院、加州大学洛杉矶分校、南加州大学、加州大学圣地亚哥分校等学府是世界地球科学领域的翘楚,在历年各项排名中名列前茅,一些研究方向属于全球顶尖。例如,位于大洛杉矶地区帕萨迪那市的加州理工学院是世界顶级研究型大学,在美国理工类高校中与麻省理工学院并驾齐驱,诞生了钱学森等战略科学家,其地震以及地球物理研究长期处于领先地位。

二、教学组织及特点

首先,美国高校地质专业教学过程严谨,知识内容较深、较广。教学过程是教学效果的载体,是实现及满足学生求知欲望的必要条件,是激发学生探索精神、实现理论架构的必然过程。与中国大学教室课堂不同的是,美国高校教室内部设施丰富,配备有地质学专业书库,岩石、化石、矿物等标本,以及光学显微镜、地质挂图等辅助教具,烘托出浓厚的学术气氛。每门课程理论课及其实验有20-30次,每周5小时,分2次开展,野外实习至少1次[7]。授课教师会增加一些学术文献上的最新研究,以拓展教学深度及广度,学生需要记录笔记。教学过程中,学生与教师平等交流,极其有利于学术思想的碰撞。部分教授拥有独立的实验室,其本科生及研究生经过实验室操作及安全培训,能够进入实验室独立开展相关实验。

第二,社会环境对学生学习及心理习惯影响很大。由于不同的社会环境、文化传统及心理习惯,美国学生在提问时更加大胆、尖锐、更有深度。学生如有疑问会随时提问,教师要即时回答,因此教师需要极大的地质专业知识储备来应对各种问题,有利于教学相长。在课堂尾声,教师会布置10道问答题进行快速复习。

相对于国内教学大部分以学生被动听课的模式开展的现状,美国高校更注重学生的主动思考及实践,小组讨论、发言提问、表达观点已成必不可少的课堂要素。这直接培养了学生的怀疑精神、批判辩证思维和独立自主思维,也为萌生创造性思维提供了最重要的要素,成为欧美国家高校创新能力长盛不衰的原因。开放交流、平等互动的教学环境,为学生形成独立、创造性的观点提供了驱动力。

院长、系主任及教授经常组织高年級学生参加由本校教授或者外单位地质学家主讲的Geoscience Seminar。学生的语言表达、多媒体制作及演讲、学术内容的组织及展示能力都得到了锻炼,增强了对地质科学前沿的跟踪。在研究生教学方面,加州州立大学地质系十分注重独立研究及学术能力的培养,每周都有硕士生分享自己的文献阅读体会,介绍地质方向的最新成果;每位导师指导1—2名硕士研究,充分与导师平等交流。

第三,学校软硬件设施十分优良。地质专业人才培养需要耗费大量的资源,学校的优良设施来源于强大的经济投入,为吸引专家与培养高素质人才提供了保障。加州的大学主要分为公立和私立高校。加州公立大学不同于美国其他州,公立大学由于加州强大的经济实力及财政收入支持,办学实力与各类排名位居前列。例如,加州大学洛杉矶分校、伯克利分校、戴维斯分校、圣地亚哥分校、河滨分校以及圣芭芭拉分校等十分优秀。而加州私立大学由于其强大的校友资源及历史积淀,其募款能力十分强大,高品质的教学与科研质量吸引了大量的优秀师资及生源,最后实现良好的正面循环,例如斯坦福大学、南加州大学等。这些优秀的大学,都具有一流的地球科学实验室及图书馆。例如,加州理工学院的地球科学专业具有独立的地学类图书馆,甚至在教室内配备图书专柜,其地震及地球物理实验室堪称一流;加州大学洛杉矶分校的同位素地球化学实验室及河滨分校的有机地球化学实验室设施也十分先进。我国地质类高校软硬件相对都较为单薄,需要加大投入。

第四,学习独立性与合作性相结合。加州高校地质专业课教材昂贵,无统一采购计划,学生自愿购买,很多学生并未购买。通过观察,大多数学生需要记录整理笔记以及在互联网、图书馆查阅相关书籍。学习过程中,常常合作学习、讨论,但又独立完成各自作业,体现了团队性和独立性相结合的特征。地质作业量比国内更大,并不存在美国高校的生活轻松、学习散漫等现象。由于学费昂贵,学习压力也较大,竞争激烈,多数学生都很努力。

第五,成绩考核十分严格。几乎每堂课结束后都会进行小测验、考试,多重检测方式使学生进一步巩固所学的知识。美国大学的地质课堂作业十分常见,而国内作业较少。其形式为填空、讀图、简答等,作业没有标准答案,更侧重学生对知识的理解及对科学问题的思考,教师批改及时,并给予分数及评价;有的会给予选择题的答题卡,学生都必须认真答题。各类测验结果计入最后总成绩。例如,以加州州立大学地质系“earth history”课的成绩总评价含有闭卷考试成绩(多次非一次),自拟题目的综述论文,实习报告,平时成绩及实验课成绩等,分数汇总后根据与总分的比值评定等级。本课程达到合格需要为C-以上,即达到成绩占总分百分比的70%,成绩关系到学生的工作、升学等具体利益。因此,几乎每次作业及报告都与最终成绩相联系。由于考核成绩的因子、权重属于多重,与中国单一的考核方式形成鲜明对比[8]。每学分达到千美元计的学费及巨大的考核压力使得学生不敢懈怠,学习强度高于中国同类高校。

三、实例教学对比

“地史学”(earth history)是美国加州州立大学富尔顿分校(CSUF)地质学系的专业基础课,属于中美高校地质专业二、三年级学生必修课。教学内容实际上与我国“古生物学与地史学”的大部分内容相近,包括地史学基础概念、研究方法和发展趋势,各论部分突出美国或中国地史发展主线,对各地史时期古生物演化史、海平面升降及沉积发育史、古环境变迁史、古板块构造史和全球重大地质事件展开论述。

第一,国内高校“古生物学与地史学”教学更注重对知识的掌握和理解,强调对各类古生物化石的知识理论体系的认识,如结构、分类及命名等,但对古生物的形态成因、生活习性及地史背景涉及较少。例如,在教授古生物学的头足纲菊石时,对菊石的缝合线、脐、脐接线、壳饰、住室及气室等构造分析十分透彻,对无棱菊石、棱菊石、齿菊石及菊石等类型划分及命名细致,但对菊石的形态成因、生活环境及演化驱动力涉及较少,仍以识记性讲解作为重点;美国教授菊石时,将后者作为授课重点,引发学生深入思考及讨论,对科学问题的涉及更加深入(图2)。同样,在研究爬行纲恐龙化石时,对恐龙的蜥臀目和鸟臀目等分类介绍细致,对恐龙生活的兴盛、灭绝时代介绍较多,但很少从全球地史时期古环境演化对恐龙的影响方面开展探讨。

第二,加州州立大学地质系十分推崇“古生物学与地史学”的野外技能的锻炼,而国内高校该课程与野外结合较少。在古生物学与地层学的研究生野外教学过程中,学生均需参加至少一天的野外技能考核,在加州荒漠山区、国家地质公园、洛杉矶橙县及太平洋东海岸等地实地考察,在至少1个选好的地质点位进行描述,现场打分并给出成绩;每位同学均需要完成地质点的介绍。导师将地质资料提前发给学生掌握,学生在野外现场实践,最后完成口头或实习报告,计入总成绩。假期会有国际地质考察项目,如在欧洲阿尔卑斯山的野外调查,进一步拓展学生的视野及组织能力,其地质理论与实践能力完美结合,独立工作能力及野外技能得到提升。野外的车辆、油料费用由学校与学生共同承担。而国内大学的古生物学与地史学教学过程中,野外实习实践机会较少,以单一的期末考试成绩来评价学生[9],不利于学生的独立性及创新意识的培养。

总之,高等教育地质类专业的培养计划中,专业基础课“古生物学与地史学”“岩石学”等是建立学科体系的时间尺度及物质骨架,是描述地球发展历史及其规律性的课程,其教学效果直接影响学生地质思维的建立和合格地质人才的培养。

四、结论

全球地质学科处于领先的高校,一般有战略型地质科学家,培养的人才能提出原创性的理论,其师资条件、课程体系、运行机制以及资源配置都为培养创新型人才这一终极目标而努力。美国高校的管理模式、师资结构、教研运行以及生源质量值得借鉴。虽然某些教学形式上二者也有相同之处,如多媒体课件、板书及实验课等形式,总体上看,中国大学的地质学人才培养更注重对学生知识的灌输,认为掌握知识是学习的主要目的,并以此来衡量成绩。灌输知识导致了传统的教学模式成为主流,教学环节缺乏互动。推动我国高校地质教育的国际化,应适当提高英语授课的范围。

参考文献

[1]全国第四轮学科评估结果公布(CUSR)[EB/OL].(2017-12-28)[2020-02-4].http://www.cdgdc.edu.cn/xwyyjsj

yxx/xkpgjg/.

[2]QS Quacquarelli Symonds Limited.QS World University Rankings 2019[EB/OL].(2018-06-10)

[3]陳小宇,仲歆,刘俊来.苏黎世联邦理工学院建设全球顶尖地球科学专业的启示[J].中国地质教育,2019(4):85-89.

[4]赵鹏大.在新起点上推进地质教育科学发展[J].中国地质教育,2010(4):1-5.

[5]邱隆伟,杨勇强,王冠民,等.美国俄克拉荷马州立大学地质学专业人才培养机制调研[J].中国地质教育,2014(1):89-91.

[6]杨承运,刘雨,卢晓东,等.国外地学教育概况和一些启示[J].中国地质教育,2000(1):68-76.

[7]曹文融,高远.美国南加州大学以学生为中心的野外地质实习感受[J].中国地质教育,2008(1):53-56.

[8]时国,郭福生,Adam Woods.美国加州州立大学富尔顿分校“沉积与地层学”课程教学特点探析[J].中国地质教育,2014(3):103-106.

[9]顾松竹.中美大学地质学入门课程教学过程对比[J].中国地质教育,2011,20(03):89-92.

Abstract: The higher education system of geology in the United States is in the leading position all over the world. Based on the observation and analysis of the teaching models, classroom operation, performance evaluation, practice courses and teaching concepts of the basic courses of geology major in several universities in California, this paper analyzes the teaching effect and differences between China and the United States in this course. Chinese and American universities have different emphasis on teaching contents and educational concepts, which is reflected in the differences in teaching methods. Although both of them are mainly to cultivate students' geological thinking ability, the assessment methods and standards are different. Through this comparison, it is helpful to improve the teaching idea and method of geology in China.

Key words: geology education; classroom teaching; comparison and analysis

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