美国高校野外地质教学对我国综合性大学地学创新人才培养的启发

陈宁华，胡程青，程晓敢，沈晓华，沈忠悦

浙江大学 地球科学学院，浙江 杭州 310027

比较教育研究

美国高校野外地质教学对我国综合性大学地学创新人才培养的启发

陈宁华，胡程青，程晓敢，沈晓华，沈忠悦

浙江大学 地球科学学院，浙江 杭州 310027

野外地质教学是提升学生地质专业技能，培养学生地学的情感和兴趣的重要途径，是地学创新人才培养的关键环节。本文通过分析美国亚利桑那大学、加州大学洛杉矶分校等高校野外地质教学理念、教学模式和教学方法，探讨我国综合性大学在野外地质教学中如何提高学生对地学的兴趣和积极性，提升学生的团队合作精神和人际沟通能力，培养高素质的新型地质人才。

野外地质教学；创新人才；综合性大学；美国

地质学源于对野外地质现象的好奇和探索。作为一门实践性很强的学科，野外地质教学一直是地质学教育一个重要内容，是地质学创新人才培养的关键环节。随着社会对地质类人才的进一步需求，对地质学创新人才培养提出了更高的要求。全国各类地质院校和综合大学的地质学专业都在大力加强野外地质教学的投入，在师资配备、基地建设和教学方法改革等各个方面都有了很大的改进和提高。浙江大学地球科学学院在通过野外地质教学过程培养地学创新人才方面也进行许多尝试。近几年，为增加学生的国际视野，学院鼓励和支持优秀学生参加国外的野外地质考察和野外地质课程。例如美国哈佛大学地球科学与行星科学系John Shaw教授组织的加拿大落基山脉野外地质考察和美国加州大学洛杉矶分校地球科学系尹安教授在Death Valley的地质填图实习。笔者在长期的野外教学过程中，借鉴国内外优秀院校的经验，不断尝试野外地质教学方法改革与探索，旨在激发学生地学兴趣，对地质学产生热情，提高学习的主动性和创造性，通过野外教学充分提升学生对野外地质现象的观察能力和对问题的发现能力与分析解决能力。在美国访学期间，笔者多次参加美国亚利桑那大学地球科学系美国本科生和研究生地质课程短期和课间的野外实习。本文通过自身经历以及与赴美国参加野外地质学习的学生的座谈，比较中美两国综合大学野外地质教育理念和教学方法上的差异和各自特点，为进一步提升综合类高校地质学专业地质野外教学质量提出一些建议和思考。

一、教学理念和模式

现代地质学教育越来越重视教学方法的改革与创新，其根本涉及教学理念的转变。现代教学理念特别强调学生的主体性，教学过程的互动性，而野外地质教学是最好的试验田。近年来，许多国内的地质教育工作者开展了“启发式”教育和“探究式”学习的探索，取得了显著的成效。虽然不同类型院校地质类专业培养目标和学生群体特征存在一定差异，但仍存在一些共性问题，在实际教学过程中，容易忽视学生自主“学”的过程，容易忽视学生情感的表达。在地质野外教学过程中，往往以带队老师教学为主，学生动手为辅。详细的实习指导书、严格的教学程序和固定的教学内容容易约束学生学习力和能动性。在野外地质教学中往往强调“是什么”，即对地质现象规范准确的描述，而忽略了“为什么”，即对问题的发现、分析和合理解释。诚然，准确规范的描述地质现象非常重要，然而在这个过程中，一些学生容易产生负面的情绪和消极的学习态度，不利于兴趣和科研能力的培养。

在美国加州大学洛杉矶分校和亚利桑那大学的地质野外教学中，相对于野外实习成果，老师更注重学生兴趣与情感的培养，通过多方面的教学手段来增加野外的学习积极性。美国学者认为：学生的认知水平和情感是互相影响的，成功的野外地质教学在于学生专业学习积极性和自信心的提升，并由衷地喜欢和享受在野外的新发现，这样的野外教学才是有意义的。通过调查发现，当学生在野外教学中充满积极的情绪时，能表现出更大的自我效能，更有自信能完成任务，也就对成功有了更高的期望值。而兴趣本身作为一种内在动力，能促进学生主动学习，提高认知并全身投入其中。因而他们会积极给学生创造出正面的情绪，例如加州大学洛杉矶分校在学生实习前，将该区文献研究资料（不是该区的地质数据资料）共享给学生，学生带着问题自主进行相关背景知识的补充。在实习期间加入自由活动时间，优化实习分组等。相反，在参加野外地质实习之前和实习过程中由于各种原因，例如对于未知的恐惧，对于自己能力的不信任，对实习环境的不满意等因素会给学生带来很多负面的情绪。这些负面情绪会导致学生无法集中精力进行地质实习，甚至是对实习充满了排斥，导致整个学习过程是十分被动的、机械的，这样一来地质实习就变得没有意义。因而在地质实习过程中，需要老师更多地去关心学生，关注他们的情感和态度，创造良好的氛围，让学生有正面、积极的情绪，不单只是关注学生的产出，更关注学生能力的提升、兴趣的培养。

二、野外教学方法

在野外地质实习安排路线时，将选择路线的权利交还给学生可以提高学生学习的主动性。譬如只在地图上指明填图范围与任务，具体路线由学生自己决定；或者带队老师给出几条不同的线路，让学生选择最感兴趣的一条；甚至找一个连老师都不熟悉的陌生区域，完全放手，让学生在确定自己想要观察的地质点之后，然后自己设计路线、安排时长，让学生拥有绝对的决策权。这一教学方法在国内外野外教学中都已采用。然而，在具体实施中，国内和美国高校还存在一些差距。在国内更多的老师处于便捷、安全的考量，选择条件成熟的野外实习基地，这些实习基地都是老师们再熟悉不过的地方，每年都重复性地带不同的学生去观察露头、地质填图。这样野外教学往往使得学生在其中充当了记录数据和被动听讲的角色，对实习过程印象不深。甚至一些学生为完成地质填图任务，在网络上寻找到往年的资料，这样的地质填图学生就失去了发现的乐趣，失去了地质填图原有的价值。美国高校的野外地质实习区通常自然条件和基层设施较差，与国内大包大揽、家长式管理不同，美国学生吃住、各式装备与平常的生活都要自己准备和管理。野外露营是地质学生必须掌握的技能，需要自助烧水做饭，带队导师几乎不提供任何帮助。在这样的环境下，学生们感受到了与城市生活的差异，充满了极大的新鲜感；但是学生的动手能力和生存能力都得到了提升，对自我的认同感也会增强。而国内的野外地质实习基地，学生的衣食住行都有极大的保障，不免失去了一些挑战性和地质考察的真实性，毕竟地质学家研究的地质要素通常都存在于人迹罕见的地方。安全问题是很重要，但在美国教师不会为了安全限制学生地质认识的行为，认为都是成人应该为自己的行为负责，尤其是很多地质露头观察存在一定的危险性，但不能为了100%安全就放弃，在野外考察前，学生需要签署安全责任书。美国对填图实习区，没有指导书，网上也很难找到地质资料，只能找到各学校的实习安排计划，实习区的实际地质资料依靠指导教师口授传递。这样严格保密下，保证了学生填图的真实性和独立性。加州大学洛杉矶分校地质学部分学生四年级还会参加一次野外填图，该次填图甚至不告知实习区地层，要学生自己划分地层。

美国高校在进行野外地质实习中，通常将学生分成三至五人的小组，其意义在于：传递团队合作的概念，训练人际交流的技巧；确保学生的人身安全；让不同学术背景的学生之间形成优势互补，增加学科间的交流。同时为了加强学生彼此能力与思想的碰撞，在跟进不同实习项目时，可以打乱分组交换组员，学生可以自行决定分组安排，这极大地增进了学生之间的交流和互动。在工作过程中，虽然是以团队的形式合作，但仍要求每个学生能自主完成任务，在强调团队合作的同时也重视对学生独立性的培养。分组的模式使得在地质实习结束之后，学生的团队合作能力、人际交往能力、沟通能力都能得到提高。夜晚回到住所休息时，学生还以小组为单位完善白天的工作，提出自身的疑难问题进行交流讨论，若仍无法解决，可以待至全员讨论会议或是第二日请教带队老师，不断提升学生独立解决问题的能力。此外组织一周一次的全员讨论会议，给予每个学生5～10分钟的时间汇报一周在实习过程中收获、见解以及碰到的一些疑难问题，还可以分享从文献中了解到的国内外的研究现状和通过文献资料解决的实际问题，这样可以加强学生对地学问题研究的兴趣。相对而言国内野外地质实习过程中对于学生实习成果以外的能力提升重视不够，在实习过程中，一个带队老师可能需要带十几名学生，老师没有精力关注到每个学生的成长。在整个过程中主要是老师的教学为主，学生缺少自我思考的时间，也缺乏团队合作的机会，导致学生对知识的汲取受到了阻碍，也不利于学生之间的团队能力的培养。

美国高校在评定过程中不单只关注学生的实习成果，更关心学生各方面的进步，对其是否能灵活运用所学知识进行数据分析、是否能综合各因素解决问题的能力进行评定，实习前后各项能力的提升程度，用发展的眼光对学生进行评定。通过颁发实习证书或是资质认定，对学生的努力和成绩做出肯定，使得学生在实习过程中有更多的动力和积极性，这些正面情绪都会让学生主动地更投入到学习中。除了对学生的评定，美国高校的地质实习结束之后，也会安排对老师的评定，通常是老师间的互评和学生对老师的评定，从而考察老师的教学水平和受欢迎程度，有利于老师教学能力的提升和学生学习兴趣的提升。对老师教学工作的评定，还是国内所欠缺的。

对比国内外高校学生参加野外实习的时间长短来看，目前国内地质院系组织学生野外实习的时间是比较短的。大三期间的实习时间可能稍长，一般维持四周左右。反观国外的高校则能够安排足够长的时间给学生参加野外地质实习，例如有些学校要求大学生的平均野外实习时间为60～90天，加拿大、美国等大学在固定的野外实习之外还要求学生进行为期3个月的野外地质填图，长时期的野外锻炼能极大地提升学生对于野外实习的认知和兴趣。从实习的进程安排来看，美国高校通常将课程分成四个部分，达到循序渐进的效果：课程导入，初步练习，分组实习，实地参观。课程导入的设置为期两天，主要是让学生回顾地质基础知识，学习使用基本的地质考察工具，如何利用罗盘测量走向、倾向、倾角；如何在地形图上确定位置并记录感兴趣的地质要素；如何安全使用地质锤等。导入结束后安排个人测验，以考察每个学生的掌握程度，使得学生能回顾所学知识，并对地质实习有初步的了解，帮助学生建立心理预期。初步练习的设置可以安排在营地附近，为期两天，目的是让学生对地质实习有初步的直观理解，可以是收集地质数据，对简单露头的草图进行绘制，或是对小型地质构造进行产状的测量等。在对学生进行初步的地质训练之后，就可以开始真实的地质实习工作了，将学生分组后自行选择路线，在指导老师的引导下，合理规划时间收集地质数据、解译构造现象、完成地质填图和地质报告，这部分是实习的重点和难点。而实地参观设置的目的是让学生在长时间枯燥的地质考察过程中有短暂的休息，尽量降低高强度实习给学生带来的负面情绪，让学生自行选择地点和范围，走走看看，观察有兴趣的地质现象，不以完成任务为目的，而是去享受奇妙的大自然。通过四个不同性质的阶段培训，使得学生能保持高度的正面情绪来投入其中，积极主动地完成各项任务。

三、野外教学设备使用

美国高校野外实习中，对学生工具使用的培养注重两大块：一方面培养是单纯借助传统老三件（地质罗盘、放大镜、地质锤）进行野外实习，另一方面培养是应用高新的数字化仪器进行辅助记录、处理、分析数据。美国的高校在培养学生地质学习能力时，经常只发给学生最传统的地质工具和地形图，在不借助GPS的情况下，让学生确定自己的位置，寻找特定的地质点，甚至是完成地质填图。他们希望通过这样的能力训练，培养出真正的地质学家。与此同时，他们也重视数字化仪器的使用，在野外实习之前让学生学习使用最新的地学工具和软件，提升实习的工作效率和准确度。

随着技术的进步，GPS、掌上电脑、激光测距仪、无人机等高精度仪器设备和高分辨率影像都用在了野外地质填图教学中，这些数据和方法极大提高了地质填图的准确性，也提高了学生的学习兴趣。因而在地质实习中应该安排学生进行相关学习，并灵活的应用。通过RS影像可以获取实习区域的基本地质、地形、水文等情况，对整个实习环境有初步的认知；利用GIS技术可以实现对研究区数据的数字化分析。利用先进的3S技术和数字填图系统，可以将对野外实习中观察到的地质现象和勘察路线存储在空间数据库和属性数据库中，实现野外地质观察与描述的数字化。通过掌上机数字剖面测量软件数字化录入，建立导线数据库、分层数据库、样本数据库、产状数据库和照片数据库等一系列数据库，通过数据库获取相关信息直接生成柱状图和剖面图，极大地减少传统方法中大量计算与绘图工作，使得绘制工作简化，实习成果也能更好储存和方便查阅。除了3S技术，激光扫描仪、无人机这些高新产品都能对实习进行辅助，它们通过三维点云和照片数据，将真实世界的地质现象以数字化的方式存储起来，并可以重复查看使用，学生还能在室内作业将三维物体还原出来。基于高新技术的便捷性和实用性，我们需将它们引入到野外实习中，培养学生不拘泥于传统的方法，用新科技新方法解决问题的习惯，以更好地完成实习任务。传统的地质方法，加以新技术辅助，是研究收集地质数据、解译构造现象、完成地质填图的重要手段。然而过度依赖现代仪器和技术方法，也容易使学生忽视野外的观察和问题的发现。

四、总结

野外地质教学是高等院校培养地学创新人才的关键环节，野外地质教学需要根据学生的认知特征、人才培养目标和现代社会对地质人才的需求特点不断改革和探索。本文通过比较我国与美国大学两者在教学理念、教学方法、教学工具等方面的不同，探讨了美国野外地质教育对我国地学创新人才培养的启示。一是以学生认知水平为基础，以学生为中心，重视学生兴趣的培养和与学生情感的沟通，是提高野外地质教学质量的关键所在。二是以问题为导向的野外地质教学有助于激发学生学习兴趣，培养其主动性和创造性。三是在野外教学中融入现代技术方法可以有效提升学生的学习兴趣和适应性。然而，需要重视传统野外方法和现代技术的综合运用，过度依赖现代仪器和技术方法，也容易使学生忽视野外的观察和问题的发现。

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Title:Geology Field Education of American Universities and Its Enlightenments to the Cultivation of Geological Innovative Talents of China

geology field education; innovative talents; comprehensive university; America

G649

A

1006-9372（2017）01-0069-04

2016-10-10。

陈宁华，男，教授，主要从事构造地质和遥感地质教学与研究工作。

投稿网址： www.chinageoeducation.net.cn 联系邮箱：bjb3162@cugb.edu.cn

陈宁华，胡程青，程晓敢，等.美国高校野外地质教学对我国综合性大学地学创新人才培养的启发[J].中国地质教育，2017，26（1）：69-72.

Author(s):Chen Ning-hua, Hu Cheng-qing, Cheng Xiao-gan, Sheng Xiao-hua, Sheng Zhong-yue