地球科学基础课程实验教学改革探讨——以“古生物地史学”课程为例

林志成，段江，郭欣

重庆科技学院已经被列为应用型技术大学试点高校，实验教学改革是提升学生技术应用能力的一个至关重要的环节。“古生物与地史学”作为地球科学类专业的一门重要的专业基础课程，如何适应应用技术大学的发展要求，让学生既牢固掌握好基础理论知识，又能灵活地将知识运用到实践中去，提升动手能力和实践能力，这是转型过程中必须解决的一个关键问题。

“古生物与地史学”是学校地质学、资源勘查工程两个地学类专业开设的必修专业基础课程，被称为地质科学的三大支柱（地球物质科学、地球动力科学、地球历史科学）之一，也是地质学最主要的分支之一。与所有地球科学基础学科一样，实验教学是“古生物与地史学”课程的重要组成部分。本文以“古生物与地史学”为例，在应用技术大学发展背景下，对专业基础课程进行了一些改革探索与实践。

一、实验教学改革措施

第一，重新定位教与学的关系，利用新信息技术手段提高学习效率。传统教学方法对包括“古生物与地史学”在内的专业基础课程都是以教师讲授为主，课堂教学“满堂灌”，这种方法在过去学时充足的条件下，曾经起到过很好的作用。但是，随着课程改革的深入，专业课学时较过去被大幅度压缩[1]，如何在有限的理论教学学时内，扎实、高效地引导学生掌握必要的基础理论知识，并能够将理论知识在实验和实践中灵活使用，则成了一个需要探索的重要问题。

在这种新形势下，首先要求学生必须改变过去的老师教什么就学什么的传统认识。教师在讲清各门课程的地位和重要性后，要激发学生学习专业知识的兴趣，引导他们把大量的时间花在课堂之外，进行课前预习和课后复习，充分利用现代信息化网络技术开展学习。互联网改变了人们的生活和学习方式，大规模在线开放课程（MOOC）已在国际上兴起，国内部分高校也已经开始运用这一新兴教学形式。它可以改变未来的教学模式，使学生学习的时间更为自由和学习效率更加高效。

传统的课堂教学应借助信息技术推进教学改革，教与学的方式也应该进行重大变革，克服传统的“满堂灌”的教学方式，课堂教学以学生提出问题，教师点拨重点内容，解决问题的模式进行。教师在课堂上主要是帮助学生培养兴趣，变“满堂灌”为引领式学习，高效利用课堂教学时间，解决关键性的问题，切实提升学生的实践能力[2]。

新技术手段的应用和课堂教学方法的转变，课堂教学将由过去的以教师的教为主转变为以学生的学为主，这对学生的学习自觉性和主动性提出了更高的要求。学生必须明白，专业基础知识掌握得好不好，直接影响到实践能力的培养和将来的就业，不刻苦钻研，将面临被社会淘汰。

第二，理论与实践相结合，探索理论考试与实验内容相结合的模式。过去，“古生物与地史学”每完成一个门类的观察就认为全部完成了该门类生物的理论和实验教学，认定学生已经掌握而不再进行考查。为了强调实验教学的重要性，课程组将实验学时数大于16学时的内容单独开设为一门实验课程，其好处是学生必须像对待理论课一样重视独立设置的实验课，但容易造成实验内容和理论内容在教学顺序上的脱节。单独设置的实验课程，可能出现学生完成某一门类古生物理论学习很久之后才开设对应的实验，由于间隔时间长，学生的理论知识没有得到实验课的及时巩固，进行实验时理论术语就已经淡忘了。这给实验教学带来困难，达不到预期的教学效果。

为解决这一矛盾，课程教学团队采取了在理论课考试中融入实验教学内容的模式，在理论教学的同时复习实验内容，在理论考试中出一道实验课程内容考题，让学生自行绘制某类已做过实验的古生物素描图，标注其构造名称、地史分布、环境意义。这种方法让学生更加熟悉实验内容，认识到实验的重要性，从而下更多的功夫在实验内容上，加深对各项实验的印象，已便于在工作实践中学以致用。

第三，室内实验与野外实践相结合，回归生产实际，检测学习效果。地球科学是一门实验科学，学科的发展和学生学习的过程都遵循着从野外到书本（理论）到实验再回到野外的模式，这是地球科学发展的原动力。“古生物地史学”也不例外，必须坚持室内实验与野外实践相结合，以及理论与实践相结合的基本模式[3]。在课堂上，老师要充分利用有限的时间讲授模型标本各部分构造的专业名称，这种模型标本是为了展示某一门类生物的构造特征，往往是虚构的，自然界中并不存在虚构的生物。学生通过对室内相对完整和典型的标本开展实验，将理论知识运用到各个具体的属种上，找到鉴定该门类具体生物属种的方法，了解各部分硬体结构的特征。在实践过程中，仅通过书本和经典实验掌握的知识是远远不够的，学生还要灵活运用所学知识，甚至只有创造性地使用已有知识和已掌握的技能和方法，才能在实际生产活动或科研活动中将知识融会贯通来解决实际问题。

野外是地球科学天然的实验室，也是检验学生掌握理论和实践知识的最好考场。通过学习理论知识，打牢基础，在室内实验课上实际运用所学基本理论知识解决典型标本的鉴定问题，学生初步了解了理论知识的实践意义，也掌握了一些典型标本的鉴定特征。但是，在野外的特定时代特定区域的真实环境中，产出的标本除了实验室内的典型门类外，尚有大量未曾发现或者尚未研究过的古生物和地层剖面。课程组立足四川和重庆地区的野外实际，通过理论—室内实验—野外实践的教学模式，让学生熟悉了川渝地区大部分的地层和古生物特征，使学生具备了对整个区域内新剖面开展地层古生物乃至全套地质基础研究工作的能力。

第四，立足重庆地域扩充实验标本，完善实验教学内容。应用技术大学教学改革的重点是强化应用和实践能力。以“古生物与地层学”为代表的地球科学类专业最宝贵的室内实验教学资源莫过于各种标本，它们是地球科学开展实验教学与进行科研工作的基石[4，5]。

建立地史古生物的化石标本库，对于学生认知早已绝灭的地史时期的生物，利用这些化石来划分对比地层，掌握基本地质技能具有不可替代的作用。重庆科技学院于1951年建校时就开设了“古生物地史学”，经过几代教师的积累，古生物标本基本涵盖了主要海生无脊椎动物门类和部分的微体古生物化石。但是，古生物中的一个重要门类——古植物化石标本却不齐全，也未能开出相关实验项目。借助本次改革机会，作者通过开展科研、实习、野外教学、科技创新等途径和办法，立足重庆及附近地区地层收集化石，将科研项目完成后准确鉴定的标本，连同实验室过去未分类的化石标本一起，整理出了几套能够用于教学的古植物标本，开出了古植物的实验项目。这些标本的补充，拓展了学生对古生物的认识范围，从过去仅有的海生无脊椎动物化石扩展到了陆地植物。更重要的是，这些化石均采集于川渝地区常见地层，逐步建立了一个类型比较齐全的本地化石标本库，让学生在理论和室内实验学习时，就能了解川渝地区野外地层中常见的主要化石门类，这对大部分毕业后在川渝地区开展地质工作的同学有极大的帮助。

表1 “古生物地史学”开出实验项目

第五，科研与教学相结合，用最新的知识和教师的科研经历激发学生的专业兴趣。当前，我国的地球科学，尤其是以古生物学、地层学、地史学为代表的一些分支学科，许多新的发现和成果已经处于世界前沿，得到了国际同行的认可[6，7]。 但是，由于教科书更新相对较慢，许多新的知识没有写入教材。教师借助阅读大量最新文献开展科研工作，将最新的理论知识和科研成果在授课时讲授给学生，让学生增强学科专业的荣誉感和自信心，了解将来工作或进一步学习可能涉及到的领域的前沿动态，为学生指明了工作或学习努力的方向。例如，在对“纪”一个级别的年代地层单位命名时，从寒武纪到第四纪没有一个与中国相关的名称被应用到其中。这是因为欧美国家起步早，我国那时地球科学尚在萌芽期，没有能力参与其中。但是，随着我国地球科学的迅猛发展，截至2014年，在全部已经确定的65个全球界线层型剖面和层型点（GSSP，俗称“金钉子”）中，有10个定在我国，数量超过了英国、意大利、美国、法国等发达国家和传统地质强国，位列所有国家之首。而且，这10颗“金钉子”中有5颗是以中国的地名命名的，在国际地层表（GTS）中阶一级的单位里有了自己的地位。在课堂上将这些信息及时传递给学生，能够激发他们的专业兴趣。

第六，开展双语教学，提升学生的国际和地区交流能力。现代社会的信息技术高速发展，而教科书的更新往往慢于学科的发展，国内的地球科学则更为突出。由于国外起步早，许多先进理论和技术都掌握在外国学者或技术人员手中，要想学习和掌握这些理论和技术，不可避免会遇到国际交流问题[2]。要掌握专业的一些前沿动态，必须参加国际会议或者能够及时阅读外文文献，这是基础英语所学习的常用对话和生活语句所不能完成的。学生在与外方人员探讨专业理论和技术时，专业词汇和专业术语便成了一大难题。有的学生连一些简单的专业术语都无法表达，究其原因：一是目前专业英语课程学时少、定位低（选修或限选课），学生重视程度不高；二是在进行专业课程教学时，几乎完全局限于母语，不重视双语教学和外文专业名词的介绍，导致学生与外方人员交流时常常不知道如何表达。有时，甚至与台湾地区的学者开展交流时，也会由于两岸对外文术语的翻译不同而遇到障碍，常常需要寻找词汇原本的英文表达来进行沟通。第一作者在台湾开展博士后研究工作期间就曾遇到过这类问题，如对岩石地层单位的四个级别群（Group）、组（Formation）、段（Member）、层（Bed）的翻译，台湾地区分别翻译为群、层、段、小层[8]，有两级单位和大陆不一致且中文名称出现交叉混淆现象，如果不还原为英文理解，在沟通中就会出现歧义和障碍。

解决这类问题，一方面要继续注重基础英语教学，让学生具备基本的沟通表达能力；另一方面，对专业教师也提出了更高的要求，需要尽可能地掌握专业术语的英文表达，在授课时，对有一定专业基础的学生开展双语教学，提升他们的专业英语水平，使他们逐渐具备国际交流能力。并且教会学生获得最新的知识和技术的方法，增强他们的自信心，从而获得更多更广的就业和发展机会。

二、结语

借助应用技术大学建设的契机，通过采取上述六个方面的改革措施，大力推进以“古生物地史学”为代表的地学类基础课程实验教学改革，运用多种手段激发学生主动学习的兴趣，努力完善实验条件、丰富实验方法，加深理论教学和实验教学的相互融合渗透，让学生切实掌握地球科学的基本研究方法和手段，并应用到工作和研究实践中，从而提升学生的实践能力和创新能力。

[1]肖松.“古生物地史学”教学改革尝试[J].重庆石油高等专科学校学报，2002（4）.

[2]龚淑云.《古生物地史学》课程教学改革的思考[J].中国地质教育，2000（3）.

[3]孙柏年，阎德飞，解三平，等.“古生物地史学”精品课程的建设与实践[J].高等理科教育，2007（5）.

[4]蔡熊飞，陈斌，王莉，等.精品化石图册：普通古生物学实习教材[M].武汉：中国地质大学出版社，2011：81.

[5]赵秀丽，李守军，王平丽.《古生物地史学》课程教学改革与实践[J].教育教学论坛，2014（1）.

[6]孙柏年，阎德飞，解三平，等.结合学科发展推动地质古生物学的教学改革与创新[J].高等理科教育， 2009（3）.

[7]童金南，殷鸿福，江海水.古生物学教育需要与时俱进[J].地球科学，2012（s2）.

[8]何春荪.普通地质学[M].台北：五南图书出版公司，2009：751.