苏黎世联邦理工学院建设全球顶尖地球科学专业的启示

陈小宇，仲 歆，刘俊来

1.中国地质大学（北京） 地球科学与资源学院，北京 100083；2.苏黎世联邦理工学院 地球科学学院，瑞士 苏黎世 8092；3. 奥斯陆大学 Njord中心，挪威 奥斯陆 0371

地球科学简称地学，是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六大基础自然科学之一。地球科学以地球为研究对象，包括大气圈、水圈、地球表面形态和固体地球本身[1]。地球科学不仅承担着揭示自然界奥妙与规律的科学使命，同时也为生活在地球上的人类如何利用、适应和改造自然提供科学的方法论[1]。国内开设地球科学有关专业的高校主要包括北京大学、南京大学、中国科学院大学、同济大学、中山大学、西北大学、中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）、吉林大学、成都理工大学、长安大学、河北地质大学等。2017年9月21日，教育部、财政部、国家发展改革委联合发布《关于公布世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单的通知》，正式确认公布世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单。但根据2019 Quacquarelli Symonds（QS）地球与海洋科学排名，地球科学有关的一流学科高校，只有北京大学排在前50名（第27名），国内地球科学专业与世界一流大学仍有一些差距。认识到国内大学地球科学领域与国外世界一流大学的差距，吸取国外高校成功办学经验，有利于我们建设地球科学领域世界一流大学。从2016年9月至2017年12月，笔者以联合培养博士的身份在苏黎世联邦理工学院地球科学学院构造地质与大地构造学小组学习和从事科学研究工作。本文结合笔者的这段经历，在介绍苏黎世联邦理工学院地球科学学院教学和科研特点的基础上，谈谈国内高校如何建设地球科学领域世界一流大学。

一、苏黎世联邦理工学院及其地球科学学院

苏黎世联邦理工学院（又名瑞士联邦理工学院），德语名Eidgenössische Technische Hochschule Zürich，简称ETH Zürich，英文名 Swiss Federal Institute of Technology Zurich，始建于1855年，位于瑞士苏黎世。主校区位于苏黎世市中心，与苏黎世大学毗邻，校园建筑与城市融为一体。自1960年代起，该校在市区北部的Hönggerberg山麓建设新校区。

苏黎世联邦理工学院是享誉全球的世界顶尖研究型大学，尤其是在欧洲德语区，更是佼佼者，连续多年位居欧洲大陆高校翘首。2016—2020年QS世界大学综合排名中，分别名列世界第9、8、10、7和6位。苏黎世联邦理工学院诞生了一大批对瑞士乃至世界有影响力的人物，包括爱因斯坦、伦琴等21位诺贝尔奖得主，也诞生了杰出的华人科学家，例如周培源（著名流体力学家、理论物理学家，曾任北京大学物理系教授、校长），许靖华（地质学家，曾任苏黎世联邦理工学院地球科学院院长），吴启迪（智能控制专家，曾任中华人民共和国教育部副部长）等（图1）。

图1 苏黎世联邦理工学院主楼及地球科学学院和实验室照片

苏黎世联邦理工学院共有16个院系，其中地球科学学院在全球享有极高的声望和竞争力，是地球科学领域的领军学校，在2015—2019年QS地球与海洋科学排名中，苏黎世联邦理工学院连续5年排名第一（表1），实力雄厚，堪称全球顶尖专业。

表1 近5年QS地球与海洋科学学科世界大学排名

1.地球科学学院组成及管理模式

地球科学学院位于主校区的NO楼和NW楼，NO楼是该学院主体教学和办公所在，地址是Sonneggstrasse 5。该学院由行政董事会和三个系组成。行政董事会的职责包括：教学、研究和行政。三个系由地质系、地球化学和岩石系以及地球物理系组成，其中每个系由若干不同专业组组成，例如地质系下设生物地球科学、气候地质、地球表面动力、工程地质、地质生物学、古湖沼学、构造地质与大地构造学7个不同专业，这几个专业分别以组（group）为单位进行研究生招生和培养。管理上的公开透明度以及每个人日常参与是地球科学学院取得卓越成绩的关键。不同群体（从学生到教授）通过他们的代表参加各种院级会议，确保每个决策都有广泛的支持度。地球科学学院由下列委员会组成：

（1）学院会议。学院会议是学院的最高机构。负责选举院长和副院长、研究主任、委员会的成员；负责教学方案的课程设置；负责博士论文答辩后的博士论文评审工作；根据教学委员会的需求作出决定。此外，还决定其他重要的学术和商业事项，例如教授职位的规划、教学方案的改革和财政资源的分配。

（2）教授会议。教授会议由学院里所有教授和兼职教授组成，有关成员也被邀请以顾问身份出席。教授会议负责教授级别的所有人事事务(晋升、教授职位授予)，并审查授予资格的申请。

（3）教学委员会。教学委员会负责涉及学士及硕士学位有关的所有事宜，它为部门会议的决策奠定了基础。研究主任担任教学委员会主席。

（4）学院委员会。委员会由院长、副院长、研究主任、系主任组成。委员会成员作为各自部门的代表，向上层机构提出综合意见。

（5）博士生委员会。博士生委员会负责批准博士生的研究计划。负责联合导师的批准、博士生入学考试和学习计划的批准。

2.教学与科研特色

苏黎世联邦理工学院的教授多数是通过全球竞聘而来的国际著名学者。以地质系的构造地质与大地构造组的教授为例来说，是通过全球优秀学者招聘和竞聘而来的，曾出现过John G Ramsay等构造地质学界知名教授。生源多来自欧美、亚洲等国家，大多都是成绩优秀的佼佼者，苏黎世联邦理工学院还以其极高的淘汰率及极低的录取率闻名，录取率只有不到10%。他们的教学方式具有典型的西方教学特色和国际化特点。本科课程的主要教学语言是德语和英语，大部分硕士和博士课程为英语授课。

苏黎世联邦理工学院地球科学学院本科生教学培养目标主要是：（1）介绍地球科学的主要概念和方法，包括使用现代研究技术；（2）建立广泛的数学、物理、化学、生物和信息技术理论知识；（3）培养野外能力和室内实验分析能力；（4）透过人与自然环境的互动，灌输责任感；（5）培养独立工作和解决问题的能力，以及良好的沟通技巧。综合来看，本科生教学过程中不仅注重理论知识与实践能力培养，也注重其他交叉学科的学习，以及社会责任感和独立能力的培养。

地球科学学院本科学位是三年制，包括理论学习、分析方法学习、实验和野外工作等。前两年培养的重点是数理化等基础课以及地球科学基础课。学生们在第三年选择专业，开始专攻专业并为他们的研究生学习做准备，有两个专业可供学生选择：（1）地质和地球物理；（2）气候和水资源。此外本科生教学过程中的第五和第六个学期还设置两个关于学术成果的口头和书面表达技巧的研讨会，学生们将他们在两个研讨会中所学到的知识应用到他们的学士论文中，并在最后的展会上以海报的形式展示他们的工作。学士学位论文应在第六学期完成，旨在提高学生独立研究科学课题的能力。此外，本科教学过程中还设置必修的野外课程。

博士研究生录取程序包括临时录取和最终录取两个阶段。申请人在临时录取之后，要通过一年后的工作资格考试和研究计划的答辩，方能获得最终录取资格，属于宽进严出的培养模式。硕士和博士的课程，都允许学生在其他大学学习。通常情况下，博士生被聘为助教，由政府、企事业或苏黎世联邦理工学院的研究资助。

地学院各个系下面设有多个先进实验室，满足科研需求，例如地质系设有岩石物理与力学实验室、稳定同位素实验室、放射性碳测定实验室、裂变径迹实验室、沉积实验室、湖沼学实验室、岩土力学实验室、水化学实验室、原位滑坡实验室等。本组人员不论任何时候，只要事先预约均可方便地使用仪器设备。苏黎世联邦理工学院地学院很多实验都需要学生亲自操作，例如薄片的切片和磨制、单矿物挑选等，其好处在于使实验者了解测试过程，了解数据的误差以及可能存在的问题的来源，而在国内这些类型的实验都会委托给公司及其他单位，很大程度增加误差的范围。此外，地球科学学院还开设学术研讨会（seminar），以地质系为例，每周三下午会邀请知名学者做学术报告和小组讨论。

从本科起苏黎世联邦理工学院就非常重视学生的野外工作能力。以野外为基础的传统学科，如构造地质学、沉积岩石学、岩浆岩与变质岩过程中，学生往往有机会参与学院组织的野外考察工作。比如构造地质学课程会在复活节假期带学生前往意大利阿尔卑斯山区进行3～4天的野外考察。授课老师会以小组模式将学生分组，助教和老师轮换负责各个队伍，老师或助教只在开始过程中给予讲解，实际操作由学生完成。野外工作结束后学生需以小组的形式完成口头汇报和书面报告，再由老师打分并计入课程总成绩。地质专业的硕士研究生每年都必须在暑假期间参加学院组织的大型国际野外考察，如2013年度在摩洛哥进行长达15天的野外填图。学生需负责部分组织工作，比如饮食、票务、酒店预订甚至野外驾驶。其中学生小组（3～5人）有时需自己深入戈壁腹地进行测量及绘图。整个过程对其独立工作能力、地质基本功得到了进一步加强。这些课程的野外工作费用大部分由学院承担，学生负责少部分费用。此外每年学院还会鼓励博士生参与学院组织的“PhD retreat”，或者“PhD excursion”。为增加吸引力，通常地点均在不同国家的景点地区，其主要目的是给学生紧张的博士工作带来放松，同时拉近不同组学生之间的关系，避免因组与组之间的隔阂导致学生的交流受阻。同时学院还会令负责教育的院长及感兴趣的教授参与学生的活动，在学生组织的晚宴或者游戏中向学生了解更多学生的问题。

二、苏黎世联邦理工学院地球科学学院对我国建设地球科学领域世界一流大学的启示

建设地球科学领域世界一流大学，意味着主要学科要有一批大师级人才，能够批量培养出世界一流的原创基础理论人才。人员匹配、课程设置、人才评价、资源配置、机制设计等都围绕着培养能出创新型人才这一中心目标展开。在地球科学领域，连续5年QS排名第一的苏黎世联邦理工学院，其管理模式、师资结构、教学和科研特色、生源质量等都是值得我们学习和借鉴的地方，具体有如下建议和思考。

1.教学与科研方面

国内中学甚至高校教学模式依然是以老师课堂教授、学生听课为主。学生往往处于被动接受知识的位置，导致学生从中学开始在自主思考、动手实践和表达能力上有所欠缺。而在苏黎世联邦理工学院，很多课都有讨论（或小组讨论）课，学生可以畅所欲言，发表自己的观点，这不仅可以培养学生独立思考和批判性思维能力，同时从本质上为创新性思维创造了条件。因此，可采用“启发与互动式”教学模式，在老师指导下，为学生建构一个开放的学习环境， 给学生以足够空间，允许学生形成自己的观点和按自己的方式去研究[2-3]。此外，国内多数学生的表达能力有所欠缺，例如研究生开题、中期和毕业答辩时候，多数都是按照多媒体上的内容照本宣科，而且多媒体很多时候都是用很短时间准备完成，内容上文字居多，不够简洁，而在苏黎世联邦理工学院，与写论文一样，学生会花费很多时间准备多媒体，毕业答辩之前会进行多次试答辩，而且学生的表达能力整体都比较强，这就需要我们从小培养学生的表达能力、演讲能力和展示自我的能力。

不可否认，英语是世界上的主导性语言，国际会议和交流通常以英语为主，但是在国内高校教育中，通常是以汉语为主，双语课程很少，相比欧美和亚洲其他国家，国内学生的英语口语和写作表达能力有所欠缺，这在很大程度上阻碍了国内学生进行国际交流和发表高水平论文。以苏黎世联邦理工学院为例，虽然处于德语区，本科课程多为德语授课，但在三年级时部分课程使用英语授课，而且研究生教学多为英语授课，不仅国际化而且也能吸引全球优秀师资人才。建设国内高校世界一流大学行列和吸引全球人才，势必要重视英语教学和学生的英文能力。

在研究生培养这方面，苏黎世联邦理工学院注重宽进严出，每位老师带领的博士研究生数量不会很多，每位学生都会得到很大程度的关注和培养，而且师生之间关系更像朋友一般，更有利于师生交流；国内一些高校，博士研究生招生过多，不利于优质培养，师生关系传统化一些，国内研究生培养应该多注重质量培养，而不是数量优势。

2.提高软硬件设施

只有提高学校的软硬件设施，为师生创造良好的教学、科研、生活环境，才能吸引优秀的师资队伍。例如：苏黎世联邦理工学院的图书馆（ETHBibliothek）收藏书报、地图等资料逾690万件，是瑞士最大的图书馆，也是瑞士科技信息中心，读者可以通过此网络借阅全瑞士80多个高校或研究机构图书馆的资料，同时，各系所也拥有自己的小型图书馆，例如地球科学学院设有专门的地球科学类图书馆。而以中国地质大学（北京）图书馆为例，馆藏资源较少，种类不全（例如文学类图书较少），限制了资料的查阅。加大高校图书资源，既能满足高校师生教学、科研以及业余阅读需求，又能提高高校图书馆藏书量。

众所周知，地球科学专业涉及一些国家机密信息，例如地形图、地质图、测井信息等，这就需要确保电脑系统及软件的正版安装以及高校内部的电脑维护，以防止数据泄露等。国内很多高校不提供正版软件的下载和安装，这在很大程度上不方便教学和科研工作。以苏黎世联邦理工学院为例，每个学院都设有IT Support，学生可以用自己在学校注册的账号免费下载和升级IT Shop里面的软件。建议高校设立自己的IT组织，该组织负责提供高校师生正版软件安装和升级服务，以及电脑维护服务等。这项举措不仅增加正版软件的安装，防止盗版侵权以及泄露科研数据，还能提高高校师生的工作效率以及增强师生的知识产权意识。

致谢：感谢苏黎世联邦理工学院外导JeanPierre Burg教授的邀请和指导，贾娟博士、张文博士提供的部分图件以及中国留学基金委的资助。