“有机地球化学”课程教学改革探索

袁国礼

中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083

课程建设

“有机地球化学”课程教学改革探索

袁国礼

中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083

根据教学经验，中国地质大学（北京）地质学及固体资源勘查专业的学生在有机化学、沉积学等方面基础知识储备不足，对“有机地球化学”课程的教学内容理解速度慢，理解程度低，本文针对出现的这些问题进行了分析，并总结探讨了教学方法上的改进措施。同时，从学校专业建设层面的角度对课程改革提出了一些建议。

有机地球化学；教学方法；教学改革

一、有机地球化学简介

我国有机地球化学经过近年的不断发展, 已经从油气勘探领域拓展到了煤成气、生物、环境和气候几大主要研究领域, 为我国国民经济发展和社会进步作出了重要贡献。有机地球化学是地球化学的一个分支，主要研究地壳或地表各类岩石或沉积物中有机质含量、结构、分布特征及相关的石油、天然气、煤及油页岩等矿产资源，同时研究表生环境中的有机质污染等。根据有机质的组成、赋存形式、结构和形成特征，主要可以分为油气有机地球化学和环境有机地球化学两大类。油气有机地球化学主要是应用化学原理研究地质体中的有机质、石油、天然气及其次生产物的组成、结构、性质和分布，是由地质学、有机化学和生物学相互交叉渗透而形成的新兴边缘科学。有机污染是环境污染的主要防治对象，环境有机地球化学是解决环境有机污染的主要防治手段之一。由此可见，有机地球化学在能源与环境领域均具有广泛的应用前景，因此，中国地质大学（北京）地球科学与资源学院地球化学教研室开设了“有机地球化学”课程。

二、我校“有机地球化学”课程开课情况

我校“有机地球化学”课程分A和B两种课程。A类主要针对油气地质专业,为必修课程。B类主要针对地质学及固体资源勘查专业，为选修课。课程均安排在大学三年级下学期，共32学时。该课程包括两大部分内容，油气地球化学（22学时）和环境地球化学（10学时）。“有机地球化学”与其他基础课程有着密切的关联，内容涉及到“有机化学”和“沉积学”等基础课程。我校能源学院的油气地质专业在大三之前开设有“有机化学”、“石油地质”等基础课程，专业基础知识比较好，课堂教学和学生理解难度小。然而，地质学和固体资源勘查专业学生在本课程授课前，缺乏有机化学和沉积学相关知识，课堂理解能力有限，教学过程中授课难度较大。同时B类课程为选修课，学生选修目的多样化。本文主要针对地质学和固体资源勘查专业授课情况加以分析，并就笔者在教学过程中进行的教学改革进行探讨。

三、学生专业背景知识不足

1.有机化学知识

地质学和资源勘查两专业的“有机地球化学”教学为32学时，无实验课。从“有机地球化学”教学内容的复杂程度和教学学时上看，存在学时短、内容多的问题，而且内容涵盖油气及环境两方面。就油气地球化学内容而言，不但要求掌握有机化学基本知识，还要涉及萜类化合物、甾族化合物、姥鲛烷与植烷、糖、氨基酸及蛋白质等天然产物部分内容及立体化学的部分内容（图1,2），而这一部分内容是油气地球化学的基础同时也是重点。因此，在有限的教学课时安排情况下，需要针对学生有机化学知识不足的问题开展预备知识授课，这样就占用了大量的课时，且短时间内学生对这些内容掌握程度较低。另外，为了使学生更好地理解有机物在地质过程中的演化，还需适当增加各种化合物物理性质，如熔点、沸点、溶解性、旋光等内容的讲解。

图1 姥鲛烷与植烷结构式

图 2 甾烷结构式

涉及到有机污染物，学生需要掌握含氮化合物、含磷化合物、含氯化合物，以及各种稠环芳香烃等大分子结构，才能更好地理解环境污染过程或机理。因此，在教学过程中，还需要增加一些环境有机化学知识的讲解，如这些化学物质的命名方法、结构、性质等。在讲解持久性有机污染物时，对于持久性有机污染物的结构的了解是理解其在环境中性质的基础。如六六六，它有4种异构体（图3），这4种异构体虽然分子式均为C6H6Cl6，但它们的空间结构和环境行为不同。因此，教学中适当的加入一些有机化合物异构体的原理以及手性结构、空间异构等知识的讲解，让学生们对化合物的空间结构有所认识。

图 3 六六六（HCH）分子结构式

2.沉积学与岩相古地理知识

由于本课程在大学三年级上学期开设，学生尚未学习“沉积学”等相关课程。沉积有机质的演化是伴随着沉积地质过程的化学过程，只有正确理解盆地演化及沉积物的沉积与成岩过程，才能更好地理解有机物在这一过程中的反应与结构变化。有机质是伴随着沉积物沉积，其演化受到地质体的演化温度、压力和其他物理化学条件控制。例如，有机质能够沉积并保存下来就需要一个半封闭、厌氧、迁补偿的沉积环境。在成岩作用过程中，由于成岩、深成和准变质阶段的物理化学条件的变化，有机质会发生不同化学反应，生成相应的有机化合物。另外，有机质的来源不同，也影响着有机质在地质环境中的演化过程和最终生成物。这也是有机质分别生成油、气或煤的主要控制因素之一。因此，“沉积学”甚至“盆地演化”等课程的基础知识是该课程的必备知识，有限课时内需要进行相关知识的补充教学。

3.学生学习目的有待明确

与油气地质专业学生相比，地质学与固体资源勘查专业学生选课目的不是十分明确，这也与我们的培养方针和教学重点有关。针对地质学与固体资源勘查专业，我校强调的是基础地质学和金属勘查知识的教学和技能的培养，导致学生认为自己所学的专业与油气资源等没有直接联系。但是，地质学是相互关联的，因此我们需要对学生的片面认识进行疏导。另外，长期以来，学生对选修课有一种误解，认为选修课没有必修课重要。选修课不是不重要，而是在有限的教学课时内，针对某一专业知识的专门介绍。上述问题的解决单靠授课教师的课堂疏导作用有限，必须从专业方向说明和专业知识的拓宽等各种渠道进行疏导。

四、实验教学环节缺乏

由于有机化合物的复杂性，其检测分析手段也相应比较复杂。传统地球化学所涉及到的仪器种类较少，分析手段较单一，并且不能应用于有机物的分析检测。有机分析涉及到一些特殊的仪器，例如气相色谱、质谱、高效液相色谱等。许多学生对有机分析方法感到陌生, 特别是相关仪器, 如色质联机、二次质谱、激光拉曼光谱等。教学上必须在课堂上对部分分析方法加以解释,才能使同学们理解相关内容。由于种种原因，目前没有有机地球化学实验室可供教学，教学大纲中也未设置实验教学内容，只能通过课堂讲解方式帮助理解。有机地球化学也是一门应用科学,需要结合具体教学开展实验教学，增强学生对仪器的了解和动手能力。但是由于缺少实验教学条件，这也使得不少教学内容成为了“纸上谈兵”，因为实际动手教学被枯燥的解说所替代，学生的学习兴趣可能已经被枯燥讲解所替代。

五、教学方法与手段的改进

结合教学过程中出现的问题，笔者在目前的教学中改进教学手段与教学方法，虽然这些只能是杯水车薪，但还是取得了一些明显效果。

1.启发式与互动教学

学习的主要目的就是为学生将来从事专业工作打下良好的基础，教学过程中除了让学生掌握理论知识外，结合研究生产实例讲解。针对学生思维活跃，但不善于总结规律、公开表述自己观点的特点，授课时要注重课堂提问，鼓励学生积极发言，最后由教师进行讲评，调动学生的热情。在授课中，充分考虑学生的反映，有针对性地按课程的重点、难点， 分层次提问、引导，鼓励学生不断探索和掌握新知识、新内容。此外，就知识的前沿鼓励学生查阅文献，提交读书报告，由教师课堂点评。

2.多媒体与板书结合教学

多媒体教学是一种图文并茂的教学方式，它使传统教学中枯燥抽象、用单一语言文字和图形讲解难以理解的概念变得具体生动，令学生耳目一新，印象深刻。但是，多媒体教学只是一种辅助教学手段，绝不能代替教师授课，只有将传统的授课方式与多媒体教学有机地结合起来, 才能发挥各自的特长, 收到最佳教学效果。因此，针对重点、难点问题的讲解，笔者采取板书形式，使得学生在思路和理解速度上都能跟进教学进度。

3.辩证讲解

针对疑难内容，采取课堂讨论，教师总结的方式。另外，教学内容也要随时代发展有所更新，对一些教科书部分内容与现代研究结果有所出入的地方，鼓励学生查阅最新文献，引导学生辩证地理解问题，不能机械地记忆和理解教材内容。引导学生辩证地思考问题，任何结论都是在某种特定的条件下的论证结论，随着条件的改变，结论可能不同或相反。

六、深化教学改革建议

针对以上问题，笔者认为我校的“有机地球化学”课程有必要加大改革力度，尤其我校在实行模块化教学后，“有机地球化学”将成为地球化学专业本科生的主干课程。笔者结合实际教学总结，主要建议如下：（1）修订与完善课程教学大纲，加入实验教学环节；（2）推进教材建设，编写适合我校地质学及固体资源勘查专业的本科教材；（3）改进课程设置，课程授课时间由现在的大学三年级上学期，推迟到大学三年级下或四年级上学期；(4)完善教学实验室制度，利用“211工程”建设平台，建设可供学生实际使用的教学实验室，授课教师应是实验室教学的实际参与者和管理者，杜绝出现实验室被研究占用化以及空洞化的现象。

[1] 林玉祥，任拥军，李瑞雪.石油地球化学教学改革的设想[J].石油教育，1999，(5)：28-29.

[2] 张水昌.我国有机地球化学研究现状、发展方向和展望[J].石油与天然气地质， 2010，(3)：265-276.

[3] 周玉路.资源地质专业生物标志物的有机化学教学[J].广东化工，2012，(1)：133-134.

[4] 苗建宇，刘永昌.推进课程建设、深化教学改革[J].高等理科教育，2005，(6)： 90-92.

Exploration on the Teaching Reform of the Organic Geochemistry Course

YUAN Guo-li
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

The students majoring in geology and solid resource exploration in our university are lack of such basic knowledge as organic chemistry and sedimentology. Thus, they are difficult to completely understand the lectures of organic geochemistry, e. g., understanding slowly and low-level understanding. In response to these problems, some discussion and analysis are performed. Also, some improved methods are investigated and concluded which have been tried in lectures in order to improve in teaching quality. In addition, some suggestions are put forward for the curriculum reform in our university.

organic geochemistry; teaching method;teaching reform

G642

A

1006-9372 （2012）04-0120-03

2012-07-11；

2012-08-21。

袁国礼，男，副教授，主要从事环境地球化学及实验地球化学的教学和研究工作。