地球科学双语课程综合教学改革实践

刘仰光，齐永安，宋党育

(河南理工大学 资源环境学院，河南 焦作 454000)

双语教学是我国高等教育改革中教学模式的创新[1-6]，在教育部推进“双一流”建设中，双语教学的重要性必将进一步提高。国内外研究学者对双语教学的教学模式及其在教育中的重要作用进行了大量研究，表明双语教学在促进学生专业知识水平、外语水平的提高，甚至在促进大脑的活跃、提高学术成就等方面起到积极的作用[3-11]。伴随着全球化进程的加快，对于既具有专业知识背景，又能在国际合作交流中发挥作用的高级复合型人才的需求急剧增加。为适应国内教育形势，教育部自2007年在高等院校评选出双语教学示范课程，目的在于大力推进国内高等院校的本科教育工作，将学生的英语综合能力运用于专业课程，进一步培养学生的国际交流能力，切实提高大学生专业知识水平。然而目前，学界对于双语教学的内涵并没有统一的界定，教育部等相关部门在课程开设、内容讲授、双语授课比例、考核方式等方面均没有相关的规范或标准，同时不同高校之间师资建设状况和学生英语基础均存在一定差异，成为开设双语课程的难点[6]。

为了主动适应教学形势的变化，针对地球科学双语课程教学进行了综合改革，对课程教学方法和授课内容进行了梳理，加强了实验室建设工作，在师资队伍建设方面也取得了优异的成绩。通过该课程的综合教学改革，提高了教师队伍的整体教学水平，同时也充分调动了学生学习的积极主动性，逐渐改变学生的学习方法和思维方式，培养学生学习地球系统科学的兴趣和创新性思维，达到综合教学改革的目的。

1 课程基本情况

1.1 课程开设的意义

传统教学中高等院校非外语专业的专业基础课一般为单语课，即任课教师采用中文讲授专业知识，这种教学模式能够充分发挥师生的母语优势，便于教师课堂上知识点的讲解以及师生间的学术探讨和交流，而该模式的不足之处在于它不利于学生专业外语能力的培养，不利于学生英语思维能力的形成。

地球科学双语教学是指教师在课堂上同时使用中文和英语相结合的教学方式进行地球科学相关知识的讲授活动。在授课过程中，英语作为主要讲授语言的使用比例一般不低于50%，同时要注意中文在课程教学过程中的重要作用，促进学生英语和中文能力的共同提高与进步。通过双语课程的学习，使学生增加对地球科学相关知识掌握的广度与深度；通过课堂上师生之间用英语进行交流和互动，提高学生使用外语开展专业学术交流的能力。在双语教学过程中，最终使学生养成用英语思维分析问题和解决问题的习惯。

地球科学是河南理工大学资源与环境学院为地学类专业高年级本科生和研究生开设的与地球科学相关的双语课程，课程内容与普通地质学或地质学基础的部分内容相近。作为地学类专业的专业基础课，各高校地矿类专业普遍开了类似于地球科学概论、地球科学等双语教学课程[6-13]。

通过地球科学双语课程的学习，一方面使学生基本认识地球以及宇宙的有关知识；了解地表的地形、地貌的基本特征；掌握地球的基本物质组成：元素、矿物和岩石；理解岩石圈和水圈中的各种地质作用，各种动力驱使下地球的运动；掌握和理解各种地质作用的方式、过程和产物、对地表及地球的改造以及地球物质循环的规律等，进一步激发学生学习和探索地质学，乃至地球系统科学的兴趣。另一方面，通过双语教学使学生提高英语听力和语言表达能力，熟悉与地球科学相关的英语词汇，了解国内外地球科学方面的最新进展。

1.2 课程教学内容和目标

课程主要讲述的专题内容包括：1)Earth in Solar System；2)Mineral and Rocks；3)Geologic Time；4)Plate Tectonics；5)Earthquake；6)Volcanoes and Volcanism；7)Groundwater；8)Weathering；9)Oceans；10)Atmosphere；11)Energy resources。具体教学内容及目标要求如下11个方面。

1)了解宇宙、太阳系，理解和掌握地球在太阳系中的位置，与其他星球的关系及比较；地球的主要物理性质、圈层结构。2)地壳的元素组成，理解和掌握主要矿物和岩石的基本特征及其肉眼鉴定方法，三大类岩石的概念、形成和结构构造特征。3)掌握地质年代的判断和测定方法，判断相对地质年代的基本理论，测量绝对地质年龄的基本原理和方法。4)了解大陆漂移学说和海底扩张学说的起源、基本理论和理论依据。掌握板块构造理论的内涵、理论依据和动力来源。5)掌握地质作用的成因、危害、分级，震级的测量、地震的预报以及地震带的分布。6)了解火山机构和火山喷出物，理解喷出作用、侵入作用，理解和掌握岩浆的起源和演化，岩浆活动的基本规律。7)理解地下水的基本特征，地下水的地质作用，了解岩溶发育的条件。8)理解和掌握风化作用的基本类型、影响因素，风化壳的主要类型和土壤。9)理解和掌握海水的动力，海岸带和浅海带地质作用；了解半深海和深海带的地质作用。10)理解大气层的演化、组成、太阳辐射光波，以及大气层的组成特性。11)了解我国和世界范围内能源的基本构成，煤、石油和其他绿色能源地质基本知识，煤炭、石油生产和利用过程中的环境问题。其中各种地质作用及其产物是课程学习的重点；对地质学的一些基本理论、基本概念的理解和掌握是学习的难点。

资源环境学院地学类专业包括：资源勘查工程、地球信息科学与技术、地质工程、水文与水资源工程等专业，各专业可以根据培养方案和教学计划，由授课教师结合专业实际选择更适合于本专业特色的专题内容。

2 课程教学改革的基本思路和措施

地球科学双语课程教学改革的基本出发点是体现教育全球化进程加快的趋势[1]、具有专业特色的课程特点[6]，全面反映国内外地球系统科学的基本知识和最新研究成果。加强师资队伍建设，注重培养学生的科学思维，采用课堂授课、探讨式教学、翻转课堂和课外实践，在教学过程中充分利用现代化技术手段，为学生学习后续专业课程和学生就业奠定坚实的基础。在综合教学改革中主要采取了如下措施。

2.1 师资队伍建设

师资力量是课程教学的保障，教师的专业能力和教学水平会直接影响教学效果[12]，因而需要不断加强师资队伍的建设工作，全面提升任课教师的整体素质[2]。在队伍建设方面，采取“引进来”和“走出去”的政策方针。一方面柔性引进国外研究学者参与到课程专题教学中，招聘具有海外留学背景的博士加入到教学团队。另一方面，学院出台了一系列政策，鼓励教师到欧美发达国家进行交流访问，参加国际学术会议，加速教师观念的更新和师资力量的提高。同时，吸收青年教师参与课程的教学和团队建设工作，老教师发扬“传、帮、带”的优良风格，帮助青年教师提高教学和科研能力，努力组建一支年龄和职称结构合理且凝聚力强的教学团队和学术梯队。

拟参与双语教学的授课教师必须通过学院制定的英语口语测试。众所周知，中小学乃至高等院校教师必须具有教师资格证才能开展课堂教学工作，拥有教师资格证也说明教师的普通话水平达到国家统一标准。鉴于此，在课程的双语教学改革中，有必要对双语教师的入职条件做一个额外限定：必须通过英语口语测试。

英语口语的测试工作主要包括两个方面，一方面是请外语学院资深英语教师对拟任双语教师的语音、语调等进行测试；另一方面，学院组织学术委员会对教师在课程试讲过程中体现的专业素养进行评定。当两方面都合格了，才能获得双语教学资格。通过这种条件限定，吸纳既掌握专业知识又具备较强英语语言能力的教师到教学团队中，从根本上保证了师资的质量。

经过多年的建设，地球科学双语课程教学团队中5名教师均具有6个月以上的留学背景，留学国别包括美国、澳大利亚、丹麦和日本，其中教授3名，副教授1名，讲师1名。从年龄结构看，60后、70后、80后教师分别为2人、2人、1人。另外，为了提高教学团队的整体水平，资源与环境学院聘请美国宾夕法尼亚州立大学刘世民和澳大利亚昆士兰大学地球科学系周锋德为讲座教授，负责该课程能源和煤层气专题。

2.2 教材建设

双语教学在师资条件满足后，另外一个制约因素是教材的选择和使用。选择教材一般有两种情况，一种情况是国外原版教材，另外一种情况是国内学者编著的双语教材。国外教材的资料丰富、图片精美，往往能够吸引学生，有利于体现欧美学者的文化素养和思维方式，其不足之处在于高昂的价格[6,13]。由于国外原版教材篇幅较长、价格较贵，国内普通高校，特别是非“985”“211”院校，图书馆的这种藏书有限，仅可作为学生的参考用书，而作为学生的推荐教材不太现实。国内学者编写的双语课教材主要以普通地质学为主，不利于增强学生对地球科学的兴趣。

基于上述原因，地球科学教学团队积极组织教学骨干宋党育和符勇两名老师着手教材的编写工作。教材的编写以满足教学为原则，以专题的形式介绍地球科学的分支学科，并采用英文编写。在编写过程中，编者参阅了一些国外原版教材、网络上的优秀文献资料和一些国际组织公布的最新数据、图片等，这些资料有利于学生对国内外地球科学领域最新进展的了解和学习兴趣的提高。2009年7月，宋党育和符勇编写的教材《Earth Science》在中国矿业大学出版社出版发行。该教材的出版有助于学生课前预习和课后复习，便于学生针对某一专题进行深入阅读。该教材于2010年被煤炭教育协会评选为全国煤炭高校优秀教材一等奖。为了更好地适应教学和学科的发展，目前，双语课教材的修订工作正在展开，计划由河南理工大学齐永安、宋党育、符勇、侯广顺、刘仰光和太原理工大学孙蓓蕾老师参加编写。

2.3 课堂教学模式

在授课过程中，双语课的教学遵循开放性原则和主体性原则。开放性原则体现在教师提出课程的重要知识点，鼓励学生在课堂上与教师进行双向互动，在开放的教学环境中让学生理解和掌握知识概念；主体性原则指学生是参与的主体，围绕着地球科学这个主线，在体验学习的过程中不断提高自身能力。授课方式上，双语课程应该采用英语和中文教学相结合的教学方法，而英语和中文的授课比例可根据学生专业知识背景和英语基础综合确定。一般而言，英语授课所占比重不低于中文授课。在教学改革实践中，地球科学双语课程充分利用课堂授课、探讨式教学、翻转课堂与课外实践相结合的课程教学模式。

1)课堂授课。良好的课堂授课是教学质量得以保证的前提，这取决于授课教师的知识水平和授课艺术。针对统招的地质类学生与地质工程第二学士学位(以下简称地质二学位)、地质工程单招班学生的基础不同，任课教师要了解学生的背景，挖掘学生的优点，做到因材施教，达到全面提高学生素质的目的。针对不同的授课对象，课程内容的深度和广度要有一定差异，授课方式和方法应略有不同。课堂上，教师应充分调动学生思考问题的主动性，激发学生学习地球科学的兴趣。授课内容既要讲授地球科学相关的理论和概念，也要对重要理论或发现的产生过程和发展阶段进行一定的阐述，从而激发学生学习兴趣[6]。

在课程开始前，通过统计学生通过英语四六级的情况，来达到调查学生英语水平的目的，进而决定课堂上中英文授课比例。在英语授课的过程中，应使用简单和常用的英文语句来解释相关的概念和原理。必要时在英文解释后，再用中文解释一遍。由于不熟悉专业词汇，这样的授课方式对初学者来说是一种挑战，随着学习进程的展开，该授课模式对学生专业知识和英语水平的提高都会起到促进作用。

2)探讨式教学。课堂授课环节应避免传统教学中任课教师单一的、灌输式的传授知识，而应充分调动学生在教学过程中的积极主动性，逐渐形成教师和学生互动的常态化，以及学生之间讨论的多样化。在调动学生的积极性方面，传统的平铺直叙式的教学模式已经不再适用，探讨式教学模式更有利于激发学生主动思考，调动学生学习的积极性，让学生能够更加深刻的理解课堂知识[6,14]。探讨式教学模式可以采用“提出问题—分析问题—解决问题”模式。如在讲地震这个专题的时候，不直接讲地震的产生、震级测量和影响等方面的知识，而是提出问题：请问大家是否经历过地震？地震是如何产生的？是否可以预测地震发生的时间、地点和震级？通过教师和学生的分析和讨论，逐步把问题解答，同时引出该章节的主要内容。通过这种探讨式教学，可以让学生能够更加深刻的理解课堂知识。

3)翻转课堂。是让有讲课兴趣的学生就某个问题参与课堂教学，激发学生主动学习的积极性。如在讲大气的章节，授课教师不直接讲具体的内容，而是提出问题：目前我国华北地区空气污染状况与20年前相比有什么差异？造成目前大气污染的主要原因是什么？如何解决大气污染问题？围绕这些相关问题，让学生分组讲授大气层的演化、结构等方面的知识。这种授课方式不仅仅是模式的变化，更是教育理念的改变。学生通过查阅资料、准备演讲、与任课教师和同学们交流、研究等环节，能够更好地掌握某一专题的内容。

4)课外实践。该课程教学大纲中未设置专门的实验项目，在课堂讲授过程中，任课教师往往引导学生自愿参与实践环节，即学生可以根据自身兴趣，自愿参与教师义务指导的河南省焦作市缝山针地质认识实习，申请参与大学生科技攀登计划、大学生创新创业训练计划、教师的科研项目、开放实验等等。虽然该课程的实践环节为学生自愿参与的，但根据多年的教学情况统计，地质类专业学生的参与度达到96%。

2.4 课堂教学内容

该课程是针对不同的专业开设的，学生的专业背景存在差异。因此，针对授课对象的不同，不同专业学习的侧重点不同，任课教师需要对授课内容进行调整。如对于资源勘查工程专业的本科生，重点和难点放在矿物和岩石的结构组成、地质年代、地球结构等方面，而水文与水资源工程专业的学生则主要学习地表水、地下水等方面的相关知识。

教学内容可设置2个学时的学科前沿讲座，根据学院的教学科研安排，邀请国外知名学者开设英文专题讲座，增强高年级本科生了解学科发展前沿问题。2014年12月，邀请加拿大湖首大学霍林斯教授来河南理工大学进行学术交流时，安排学生听取了“中大陆裂谷的地球化学特征”的学术报告。给学生提供在英语环境中学习、思考和交流的机会，切实提高学生的专业知识水平和国际视野。

2.5 实验室建设

注重教学设施和实验条件的现代化建设，学院具有多个教学科研平台，获得了国家级实验教学示范中心、省级重点实验室、省级协同创新中心、省级高校重点实验室培育基地、国家级科普教育基地等，研究方向涵盖了地质资源与地质工程、水文与水资源工程等学科及相关的主要领域，为该课程学生提供良好的实验条件。

2.6 现代化教育技术的利用

多媒体课件是授课的媒介，任课教师可以收集丰富的教学资源，将专题内容形象化、立体化、动态式的在课堂上讲授；另外，板书也是必不可少的辅助教学手段。任课教师可以通过板书将授课重点、难点给学生提纲式的列出来，让学生能够有一个脉络分明的感觉，便于学生学习。

基于Sakai平台，实现多媒体资源与学生共享，让学生自主学习时有丰富的资源可以利用；利用Sakai平台的作业与测验模块，了解学生对知识的掌握程度，更加有效的考查学习效果；通过网络平台实现与学生的交流与沟通。

3 改革效果分析

通过多年的教学改革和教学团队建设，地球科学双语教学在全校范围内获得了很好的评价。河南理工学大教务处在2015-2016学年第一学期第六周对16门双语课程督导听课，督察结果显示：河南理工学大全程使用双语授课比例较少，其中全中文授课比例占69%。双语教材使用率较低，仅有1门课程使用的是外文版教材，有2门课程没有教材。需要指出的是，地球科学的任课教师全部采用外文版教材且使用双语授课。地球科学双语教学团队积极开展课程建设，该课程于2010年入选为国家级双语教学示范课程建设项目。

近三年，通过在资源勘查工程、地质二学位专业开展地球科学双语课程的教学改革研究，累计481人选课，其中477人完成课程学习，4人需要重修该课程。分组、分模块学习讲解专题知识的教学措施带动了学生的学习积极性，让学生成为学习的主体，形成自主、合作、探究的学习方式。根据近三年的教学质量评价统计，学生对课程评价是整体满意和比较满意的达到100%，对采取的课堂授课、探讨式教学、翻转课堂和课外实践的教学模式满意度达到97%以上，对综合成绩评定方法的满意度为95%。同时，学生也提出了很好的改进建议：如翻转课堂环节，建议每个参与的学生都要发言，而不是目前每组推举1～2人发言。

毕业生的反馈是对教学效果的最好评价。地质二学位2014级共招收27人，学生就业率为100%，其中26人分别进入了潞安矿业(集团)有限责任公司和大同煤矿集团有限责任公司工作。该班毕业生对地球科学双语课程的教学内容安排和教学模式非常满意，反馈意见显示本课程对他们工作帮助最大部分是与能源相关的专题。在该专题中讲授了煤、煤层气、页岩气和石油的形成、开采、利用及其对环境的影响等方面的相关信息，对他们今后从事与能源相关的工作帮助很大。

曾经参加该课程学习的资源勘查工程班学生的英语水平和专业能力均有大幅提高，在研究生入学考试和复试中表现较好，资源勘查工程2012级学生的考研录取率达到50%，考取中科院、“985”“211”院校比例达到77.8%。

4 结束语

通过多年的地球科学双语教学综合改革实践，河南理工大学双语教学取得了优异的成绩。这些成绩主要体现：在以下3个方面。1)师资力量明显增加。双语教学促进了我校地球科学教学团队的建设，提高了师资力量，获得了教育部和财政部资助的地球科学国家级双语教学示范课程建设项目。2)学生的专业英语能力明显增强。双语教学提高了授课质量，拓展了我校地学类专业学生的专业知识，提高了学生的英语水平，使学生紧紧把握与地球科学相关的国内外学术最新动态，进一步培养了学生的创新思维和综合能力。3)实践基地或实验平台得到加强。为了增强学生的实践能力，河南理工大学加强了地学类专业野外实习基地建设和实验室建设，于2013年建成了河南理工大学-云台山世界地质公园理科实践教育基地，资源环境学院煤田地质与勘探中心实验室入选2014年国家级实验教学示范中心。