(蘭州大學(xué)地質(zhì)科學(xué)與礦產(chǎn)資源學(xué)院,甘肅省西部礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730000)
地球化學(xué)課程是地質(zhì)類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí),可以培養(yǎng)學(xué)生的地球化學(xué)思維,鍛煉其運(yùn)用地球化學(xué)手段分析和解決基礎(chǔ)地球科學(xué)問(wèn)題的能力。地球化學(xué)相對(duì)于別的學(xué)科來(lái)說(shuō)發(fā)展較晚,它于20世紀(jì)三四十年代才成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。“地球化學(xué)”這個(gè)名詞最早由德國(guó)舍恩拜因于1838年提出。19世紀(jì)中葉以后,分析化學(xué)中的重量分析、容量分析逐漸完善;化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)以及原子結(jié)構(gòu)理論的重大突破為地球化學(xué)的形成奠定了基礎(chǔ)。地球化學(xué)發(fā)育于地球科學(xué)和化學(xué)科學(xué)的深根沃土上,并與其他相鄰學(xué)科(如環(huán)境科學(xué)、大氣科學(xué)、天文學(xué)、海洋科學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等)相互滲透和結(jié)合,吸納各學(xué)科的營(yíng)養(yǎng),再加上社會(huì)發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源的需求,以及人類(lèi)活動(dòng)加劇造成的環(huán)境污染等因素,使地球化學(xué)得到了蓬勃的發(fā)展。地球科學(xué)基礎(chǔ)理論的一些重大研究成果,如洋底擴(kuò)張、界限事件、巖石圈演化等均與地球化學(xué)的研究相關(guān)。自20世紀(jì)70年代中期以來(lái),地球化學(xué)和地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)已成為固體地球科學(xué)的三大支柱。地球化學(xué)所涉及的研究?jī)?nèi)容紛繁復(fù)雜,形成了眾多分支學(xué)科[2]。
地球化學(xué)是地質(zhì)學(xué)和化學(xué)相互融合的邊緣學(xué)科,主要研究的是地球包括部分其他天體的化學(xué)組成、化學(xué)演化和化學(xué)作用的一門(mén)學(xué)科。地球化學(xué)屬于地球科學(xué),地球科學(xué)的知識(shí)體系的建立依靠富有探索精神的學(xué)者從觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)到理論升華,再到根本科學(xué)觀的創(chuàng)新,那么地球化學(xué)的發(fā)展也是同樣。青年學(xué)子是我們地球化學(xué)學(xué)科發(fā)展的源動(dòng)力。為了提高地球化學(xué)課程的教學(xué)效果,文章針對(duì)地球化學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn),在以講授為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法基礎(chǔ)上,總結(jié)出一些在該門(mén)課程的教學(xué)過(guò)程中的幾點(diǎn)體會(huì)。
地球化學(xué)是地球科學(xué)中研究物質(zhì)成分的主干科學(xué),以元素及其化學(xué)運(yùn)動(dòng)為研究對(duì)象。地球化學(xué)的研究?jī)?nèi)容包括:(1)地球化學(xué)及其主要研究?jī)?nèi)容和任務(wù);(2)太陽(yáng)系的元素豐度和元素起源;(3)地球的化學(xué)組成;(4)元素的晶體化學(xué)性質(zhì)與元素結(jié)合規(guī)律;(5)微量元素地球化學(xué);(6)放射成因同位素地球化學(xué);(7)穩(wěn)定同位素地球化學(xué);(8)環(huán)境地球化學(xué);(9)生物與有機(jī)地球化學(xué);(10)分析地球化學(xué)。本課程內(nèi)容較多,涉及面較廣,學(xué)生較難建立起一個(gè)完整的知識(shí)系統(tǒng),需要老師在課堂上進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),因而教師教學(xué)任務(wù)相對(duì)比較繁重,然而地球化學(xué)的教學(xué)課時(shí)較少,影響了教學(xué)質(zhì)量。
分析測(cè)試和實(shí)驗(yàn)技術(shù)是地球化學(xué)與其他科學(xué)聯(lián)系的橋梁,是地球化學(xué)研究獲得第一手資料的主要手段。隨著地質(zhì)分析測(cè)試技術(shù)水平的提高,地球化學(xué)分析不斷向微區(qū)與原位、痕量與超痕量、低檢出限與高靈敏度等方面發(fā)展,地球化學(xué)在解決地球科學(xué)基礎(chǔ)理論問(wèn)題等方面將越來(lái)越發(fā)揮主力軍作用[3]。然而,由于課時(shí)有限,地球化學(xué)課程內(nèi)容主要以講述為主,同時(shí)受實(shí)驗(yàn)條件的限制,只能在課堂上對(duì)常用的、重要的分析方法進(jìn)行講解,分析測(cè)試和實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面略顯不足。因此,學(xué)生不能親自動(dòng)手操作,導(dǎo)致實(shí)際教學(xué)效果并不理想[4],在地球化學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生容易感到復(fù)雜、抽象,從而影響學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)和探索地球化學(xué)的興趣。
地球化學(xué)的緒論部分是地球化學(xué)的第一堂課,學(xué)生對(duì)課程的第一印象通常決定著對(duì)該課程的喜愛(ài)程度。在緒論部分教師應(yīng)當(dāng)竭盡所能讓學(xué)生“死心塌地”地愛(ài)上地球化學(xué),這便是教學(xué)成功的第一步。首先,可以采用現(xiàn)身說(shuō)法讓學(xué)生了解教師的學(xué)術(shù)背景,拉近學(xué)生和教師之間的距離。其次,利用現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例來(lái)突出地球化學(xué)在社會(huì)發(fā)展中的重要性。最重要的是向?qū)W生引入見(jiàn)微知著的地球化學(xué)思維方式,并在今后的教學(xué)中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生見(jiàn)微知著的能力。如在講述第五章第五節(jié)U-Th-Pb法年齡測(cè)試及Pb同位素地球化學(xué)時(shí),結(jié)合鋯石陰極發(fā)光結(jié)構(gòu)照片、鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)及U-Pb年齡一致曲線(xiàn)圖,形象地展示見(jiàn)微知著的思想及地球化學(xué)在解決地質(zhì)作用過(guò)程中的作用。平時(shí)在課堂中還可以利用一些音像視頻資料來(lái)使教學(xué)內(nèi)容立體形象化,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在講述第一章第一節(jié)中隕石類(lèi)型及其化學(xué)組成時(shí),可以讓學(xué)生觀看紀(jì)錄片《隕石真相大揭秘》,了解隕石的形成以及隕石對(duì)于地球的巨大影響;在講述第四章第七節(jié)中地球歷史中災(zāi)變事件的微量元素地球化學(xué)證據(jù)中,可以讓學(xué)生觀看紀(jì)錄片《地球劫難日》,了解二疊紀(jì)末的生物滅絕事件和可能的誘因,以及科學(xué)研究的基本思路和方法。
地球化學(xué)是地質(zhì)學(xué)與化學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科交叉的產(chǎn)物,要求學(xué)生掌握地球化學(xué)相關(guān)計(jì)算的基本方法,注重培養(yǎng)學(xué)生分析整理數(shù)據(jù)的能力以及應(yīng)用這些數(shù)據(jù)解釋相關(guān)的地質(zhì)現(xiàn)象的能力。課堂上可以進(jìn)行當(dāng)堂測(cè)試,及時(shí)了解學(xué)生對(duì)課程的掌握程度,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正,提高課堂效率。課后可以布置一定的課后習(xí)題,如講述微量元素標(biāo)準(zhǔn)化圖解、放射成因同位素地球化學(xué)時(shí),通過(guò)必做題、選做題和思考題,既培養(yǎng)學(xué)生分析處理數(shù)據(jù)的能力,同時(shí)也達(dá)到促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)和提高科學(xué)素質(zhì)的目的。教學(xué)過(guò)程中重視運(yùn)用小組學(xué)習(xí)、案例研究等方法,注重培養(yǎng)學(xué)生研究和解決問(wèn)題的意識(shí)與能力。同時(shí)要求學(xué)生結(jié)合自己的研究興趣和方向,開(kāi)展學(xué)術(shù)演講,讓學(xué)生自由思考,掌握科學(xué)的思維方法,提高表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力,幫助學(xué)生早日融入學(xué)術(shù)交流,提高學(xué)術(shù)交流的能力[5]。觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)和前提。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放力度,創(chuàng)造條件讓學(xué)生上機(jī)測(cè)試,滿(mǎn)足學(xué)生們的實(shí)驗(yàn)需求,注重地球化學(xué)樣品分析的實(shí)踐環(huán)節(jié),鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力[6]。
利用多媒體技術(shù)可以將最新學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究成果補(bǔ)充到教材中,以豐富教學(xué)內(nèi)容。充分利用多媒體教學(xué),可以豐富課堂教學(xué)內(nèi)容,極大地提高學(xué)生對(duì)地球化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,但過(guò)分依賴(lài)多媒體而忽視傳統(tǒng)教學(xué)中精華的部分也是不可取的。如在一些公式的推導(dǎo)中,多媒體課件使老師的授課過(guò)程加快,學(xué)生對(duì)所講的內(nèi)容沒(méi)有足夠的時(shí)間理解,不利于學(xué)生在課堂上對(duì)本門(mén)課程知識(shí)的消化和吸收。傳統(tǒng)板書(shū)的應(yīng)用可以使教學(xué)內(nèi)容概括化、系統(tǒng)化,幫助學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的思路、基本結(jié)構(gòu),了解重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí),增加記憶,提高課堂效率。在教學(xué)過(guò)程的電子課件制作中,可以應(yīng)用一些知識(shí)框架結(jié)構(gòu)圖,既能凸顯知識(shí)的系統(tǒng)性,又能使知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系一目了然[7]。所以,教師應(yīng)該根據(jù)不同教學(xué)環(huán)節(jié)將傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代教學(xué)方式相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
隨著國(guó)際交流的日趨廣泛,專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)將是青年學(xué)子今后學(xué)習(xí)和交流的重要工具,通過(guò)英語(yǔ)跟蹤學(xué)科的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)已經(jīng)成為時(shí)代的要求。因此,地球化學(xué)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)教育不僅是一門(mén)語(yǔ)言的學(xué)習(xí),而且也是專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。在地球化學(xué)的教學(xué)中穿插專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)不僅可以讓學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)詞匯,而且能夠培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)際視野和專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)能力。通過(guò)布置小論文,動(dòng)員學(xué)生查閱外文文獻(xiàn),自主地了解地球化學(xué)領(lǐng)域的理論前沿和最新發(fā)展動(dòng)態(tài),并試著進(jìn)行全文閱讀及翻譯。這種訓(xùn)練讓學(xué)生在掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上提高閱讀外文的能力,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的理解、綜合寫(xiě)作能力,讓學(xué)生在不知不覺(jué)中記住專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。這樣既能夠鞏固專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)學(xué)習(xí),又能讓學(xué)生在潛移默化中了解科技論文的寫(xiě)作方法。我們也要鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)校和院系組織的學(xué)術(shù)講座,在聆聽(tīng)講座和與國(guó)際學(xué)者交流的過(guò)程中,真切地感受到專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的國(guó)際性與實(shí)用性。
一位優(yōu)秀的教師,不僅要備好課,講好課,還需要做好課后反思。反思能夠傳承精華,去除糟粕,孕育智慧。教學(xué)反思應(yīng)該貫穿于教師的整個(gè)教學(xué)生涯。在課堂教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,教師與學(xué)生課堂溝通的紐帶和橋梁就是師生之間的相互傾聽(tīng)與對(duì)話(huà)。教師要能夠耐心地聽(tīng)取學(xué)生的意見(jiàn)和建議,把握學(xué)生的學(xué)習(xí)程度,找出一些實(shí)際存在的問(wèn)題,對(duì)自己的教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行思考和梳理。這樣既能使學(xué)生的好想法、好思路得以推廣,而且也是對(duì)學(xué)生的一種贊賞和肯定,同時(shí)更是對(duì)課堂教學(xué)的補(bǔ)充與完善,可以拓寬教師的教學(xué)思路,提高教學(xué)水平。教學(xué)反思要求教師要敢于懷疑自己,敢于和善于突破、超越自我?!敖倘缓蠖А保诮虒W(xué)過(guò)程中,教師要經(jīng)常對(duì)自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)策略進(jìn)行反思、總結(jié),不斷提高自身的教學(xué)水平;在教學(xué)中更要大膽嘗試和創(chuàng)新,形成自己獨(dú)特的教學(xué)個(gè)性和教學(xué)風(fēng)格。
地質(zhì)工作運(yùn)用“將今論古”的方法認(rèn)識(shí)過(guò)去,每一步都需要大膽猜想和嚴(yán)密求證[8]。我們?cè)趯W(xué)習(xí)和科研過(guò)程中要敢于對(duì)現(xiàn)有理論進(jìn)行懷疑、批判,也要敢于提出能解決問(wèn)題的新理論、新觀念。沒(méi)有思想的科學(xué)只能讓技術(shù)牽著鼻子走,是不可能有生命力的。我們讀書(shū)時(shí)應(yīng)該加以分析,學(xué)會(huì)獨(dú)立思考,不能盲目地迷信書(shū)本。教材在排版和印刷過(guò)程中難免存在一些紕漏,如由張宏飛和高山主編,地質(zhì)出版社出版的《地球化學(xué)》教材中第175頁(yè)根據(jù)對(duì)樣品測(cè)定40Ar∕39Ar和36Ar∕39Ar比值進(jìn)行放射成因40Ar*∕39Ar計(jì)算時(shí),課本中“40Ar*∕39Ar=40Ar*∕39Ar-295.5 x36Ar*∕39Ar”,應(yīng) 該 為“40Ar*∕39Ar=40Ar∕39Ar-295.5x36Ar∕39Ar”;第181頁(yè)中181Os同位素衰變的母體是“190Pt”,而課本印刷成“190Pa”。一旦教師發(fā)現(xiàn)這種問(wèn)題應(yīng)該及時(shí)給學(xué)生指出,避免誤導(dǎo)學(xué)生。同時(shí),也要求學(xué)生在進(jìn)行閱讀時(shí),要有一定的識(shí)別能力和批判精神。
地球化學(xué)專(zhuān)業(yè)人才除了要具備學(xué)習(xí)地球化學(xué)方面的基本理論和基本知識(shí),還應(yīng)受到基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)方面科學(xué)思維和科學(xué)實(shí)踐的訓(xùn)練。教師在教學(xué)過(guò)程既要注重提高自身的教學(xué)水平,提升教學(xué)質(zhì)量,更要注重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度。
科研是教學(xué)的“源頭活水”,如果沒(méi)有科研做支撐,課堂教學(xué)就會(huì)失去“靈魂”。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類(lèi)的進(jìn)步,科學(xué)發(fā)展的態(tài)勢(shì)正在日益發(fā)生變化。教師應(yīng)該多關(guān)注地球化學(xué)理論前沿和發(fā)展新動(dòng)態(tài),不斷學(xué)習(xí)和吸收新知識(shí),擺脫舊觀念的束縛,將新思想、新方法、新成果不斷充實(shí)到課堂中,這樣有助于教師深刻透徹地對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行思考,更加準(zhǔn)確的把握知識(shí),讓地球化學(xué)教學(xué)“深入淺出”,促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與理解;同時(shí)彌補(bǔ)了原有課程知識(shí)與最新研究之間的“斷層”,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,拓寬學(xué)生的知識(shí)面,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和觸類(lèi)旁通的能力,鍛煉學(xué)生提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
教師在全面提升科研素養(yǎng)的同時(shí),更應(yīng)加強(qiáng)自身綜合素質(zhì)的提高。教師不僅應(yīng)“專(zhuān)而精”,而且還應(yīng)做到“博而精”。學(xué)科交叉是科技創(chuàng)新的思想源泉,跨學(xué)科聽(tīng)課能夠提升對(duì)本學(xué)科相關(guān)問(wèn)題深層次的認(rèn)知。他山之石,可以攻玉。我們應(yīng)多學(xué)習(xí)一些地球科學(xué)、化學(xué)、物理和人文等課程,增加知識(shí)的廣度和深度,研究別人的教學(xué)長(zhǎng)處,尤其是要研究教學(xué)名師的教學(xué)思想??赏ㄟ^(guò)學(xué)習(xí)先進(jìn)的教育教學(xué)理論以及與自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,找出理念上的差距,教授手段、方法上的差異,從而提高自己的理論水平,吸取好的教學(xué)方法,結(jié)合地球化學(xué)課程特點(diǎn),合理采用、融會(huì)貫通,從而達(dá)到完善教學(xué)方法、拓寬教學(xué)渠道的目標(biāo)。教師深厚的文化修養(yǎng)、高尚的道德素養(yǎng)對(duì)學(xué)生具有潛移默化的影響,教師系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)有助于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展[9]。
科研誠(chéng)信是開(kāi)展科學(xué)研究的道德基礎(chǔ)。然而,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,科研工作者受學(xué)術(shù)競(jìng)爭(zhēng)、利益驅(qū)動(dòng)等社會(huì)因素和個(gè)人因素的影響,導(dǎo)致學(xué)術(shù)不端行為屢禁不止。中國(guó)科學(xué)院院士、地球化學(xué)家李曙光先生認(rèn)為,科學(xué)道德規(guī)范的培養(yǎng)要融入整個(gè)教育進(jìn)程中。做研究,需要具備良好的品格,腳踏實(shí)地去思考、去實(shí)踐。地球化學(xué)課程通常都在本科階段第三學(xué)年開(kāi)課,教師應(yīng)該對(duì)科研工作的“入門(mén)者”從最初接觸科研活動(dòng)時(shí)就進(jìn)行科研道德和科研規(guī)范的教育。在教學(xué)過(guò)程中要注意培養(yǎng)學(xué)生今后從事科研、生產(chǎn)工作的良好職業(yè)道德,教育學(xué)生在今后的工作中,正確認(rèn)識(shí)、理解、對(duì)待和處理地球化學(xué)所隱含的信息,不要輕易丟棄或漠視一些不合常態(tài)的數(shù)據(jù),更不能任意篡改和隨意杜撰數(shù)據(jù)[10],讓學(xué)生從起步階段就為自己的職業(yè)生涯奠定誠(chéng)信和責(zé)任的基礎(chǔ)。
在地球化學(xué)課程的備課及授課過(guò)程中,教師要注重強(qiáng)調(diào)與總結(jié)地球化學(xué)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián),通過(guò)傳統(tǒng)教學(xué)和現(xiàn)代多媒體教學(xué)相結(jié)合的方法展現(xiàn)地球化學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)性,加強(qiáng)地球化學(xué)樣品分析的實(shí)踐環(huán)節(jié),強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的自信心,提高教學(xué)效果;同時(shí)教師要進(jìn)行課后反思,不斷提升自身綜合素質(zhì),在課堂中注重培養(yǎng)學(xué)生的科研誠(chéng)信,增加地球化學(xué)理論前沿和發(fā)展新動(dòng)態(tài)的知識(shí)。
總之,地球化學(xué)課程要求任課教師根據(jù)教學(xué)大綱合理安排授課內(nèi)容,運(yùn)用多種教學(xué)手段不斷提高教學(xué)效果。“授人以魚(yú),不如授之以漁”。通過(guò)基礎(chǔ)理論和實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展,在教學(xué)過(guò)程中要提高學(xué)生掌握和理解地球化學(xué)基本知識(shí)、利用地球化學(xué)知識(shí)解決地質(zhì)問(wèn)題的能力,著重培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、表達(dá)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力,形成國(guó)際視野、全局觀念以及多學(xué)科交叉的思維方式,從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型復(fù)合人才的目的。