海洋地球科学实验教学示范中心建设与实践

来志庆， 韩宗珠， 林 霖， 刘 明， 刘 博

（中国海洋大学海洋地球科学学院，山东 青岛 266100）

0 引 言

实践教学是高校本科教学体系的重要组成部分，其可巩固和强化学生对课堂讲授的基本理论知识的理解和掌握，而重点又在于提高学生的专业实践操作技能，强调培养学生的动手能力、通过实践操作独立解决问题的能力和创新能力，是培养高素质创新型地质人才的基础教学支撑［1-4］。实验教学中心是承担本科实践教学任务的重要支撑平台［5］，海洋地球科学实验教学中心隶属海洋地球科学学院，是我校培养地学类高素质人才的重要实践基地，始建于1946年，建成于2009年。2011年，该中心获批为山东省海洋地球科学实验教学示范中心。中心以省级实验教学示范中心建设为契机，经过10年的建设，在实验教学改革、实验室建设、实习基地建设、人才队伍建设和人才培养等方面均取得了显著成效。

1 建设背景

海洋地球科学学院前身为1946年创办的山东大学地质矿物学系，1959年正式组建为山东海洋学院海洋地质地貌系，1963年更名为海洋地质系，1995年5月更名为海洋地球科学学院［6］。经过几十年的学科建设与发展，学院形成了以海底科学与探测技术为中心，以海洋地质和地球信息与探测技术为两翼的学科发展思路。学院现有3个本科专业（地质学、勘查技术与工程、地球信息科学与技术）。2006年后，学院办学空间显著改观，以本科教学水平评估为契机，整合原有实验教学资源，在学校支持下，加强实验室、软硬件和人才队伍建设，组建海洋地球科学实验教学中心。

目前，海洋地球科学实验教学中心由基础地质、海洋地质、地球物理、海洋测绘等多个二级实验教学中心组成［7-8］。近年，中心坚持课堂教学与实践教学并重的原则，进一步强化实践教学环节，继续完善“四年不断线”的实践教学方式，构建新的实践教学体系，突出我校海洋地质专业特色。在原有教学环境建设基础上，又精心选取、改造和重点建设了一批实验室和实践教学基地群。

2 建设内容

2.1 实验室建设

为提高培养海洋地学本科人才的支撑能力，实验室建设和管理体制的改革势在必行。近年来，中心先后建成或改造测绘实验室、普通地质实验室、晶体光学实验室、岩石实验室、构造地质实验室、显微分析实验室、矿物分离实验室、化学地质实验室、沉积物分析实验室、土力学实验室、地球虚拟现实实验室、海洋沉积动力学实验室、地质博物馆、电子探针实验室和金属稳定同位素分析室等教学和科研实验室，保证了专业课及通识课的实验开课率达100%。选择部分实验室作为开放实验室进行试点，学生可随时到实验室进行学习，本科生训练计划的学生可随时预约进入实验室开展实验，使实验室真正成为学生实践能力培养和探索未知的平台。

2.2 实习基地建设

近5年来，按照“教学上循序渐进、地域上相互关联、方法上突出创新、有显著特色、科学合理”的原则［9］，重点建设了一批实践／实习教学基地群。

（1）地质认识实习基地。地质认识实习是考核和训练学生对“普通地质学”课程的基本理论、基础知识和基本技能在野外实践的应用能力，并为后续地质专业课程的学习树立必要的基本概念和感性认识。在学校和学院支持下，中心在桃村地质认识实习基地完成了野外实验室建设，增加陈列了500余件典型矿物、岩石、矿床、构造标本和大量的图件、照片，为野外地质实践教学创造了良好的场地和教学条件。

（2）地质综合教学实习基地。地质教学综合实习是训练和考核学生对地质教学的基本理论、基础知识和基本技能在野外实践的综合应用能力，是地质专业的提高型实践教学，也是重要的专业素养训练之一［10］。上世纪60年代以来，先后建设了南京汤山、安徽巢湖两处综合教学实习基地，其中巢湖综合教学实习基地被教育部地学教学指导委员会指定为“高等学校地学实习基地”。近年又陆续开辟和建设了辽宁兴城和山东泰安地质综合教学实习基地。

（3）海洋地质实习基地。海洋地质学是我院地质学专业的特色学位专业课程，该课程包含大量实践和实验教学内容。鉴于此，2003年新开辟了山东东部沿海海岸带实习基地［11］。学校和学院投入资金近50万元，购置了差分GPS接收机（RTK）和无人机等海洋地质调查设备，实习过程中还利用了大量“985”建设和大型项目购置的海洋调查设备。至今已连续多年组织学生开展山东半岛沿岸海洋地质与地貌教学实习，极大地锻炼了学生通过海岸带调查、取样和研究分析解决海洋科学问题的能力。

（4）基于“东方红2号”等科考船的海洋实习平台。近年来，在学校和船舶中心的支持下，不断完善东方红2号和天使号等科考船的建设，船上配置了测深仪和盐温深测量系统（CTD）等大量海洋探测设备，丰富了本科生的海洋实习和实践内容，提高了学生对海洋科学的认识、海洋地质调查的现场实操能力。

2.3 改革实验教学

（1）保障实践教学质量和坚持海洋特色。根据地质学本科培养计划及教学大纲的总体安排，实践教学体系在时间上保持连续性，在内容上保持渐进性［5］。在保证基础地质实践教学内容数量和质量的基础上，增加海洋学、海洋地质学的实验和实习内容，依托海洋实习基地与平台，让学生较全面地掌握海洋调查和研究相关的基本知识和实践技能。

（2）强化新技术应用，建设虚拟仿真教学平台。利用虚拟现实、人机交互等信息化手段，创建网络教学资源，构建海洋地球科学虚拟仿真实验教学体系，建设虚拟仿真实验教学共享平台［7-9］，有效拓展了实验教学手段，提高了学生的仪器实操技能和仪器使用效率（见图1）。

图1 观测平台的投放和回收过程

（3）更新教学手段，创新实践教学方法。及时更新实践教学设计，丰富教学内涵；采用“任务式”“启发式”和“翻转课堂”等教学方式，使实践教学真正体现设计性、综合性和创新性，培养学生新的地质逻辑思维、综合分析与创新能力。实行导师制，学生参与教师的科研和教学研究项目，提前接受专业研究素质的训练。

2.4 重视人才队伍建设

学院高度重视人才队伍建设，制定一系列有利政策并采取相应措施，稳定中心教学队伍，注重中青年教师和实验技术人员的培养和培训，鼓励和引导人才队伍成长，引进杰青、优青等高水平人才，进一步提升实验队伍的构成和结构。鼓励教师围绕实验中心的建设规划和学科发展，开展实验教学和科研工作，进一步提高中心教师队伍的学术水平和实验教学水平。

3 建设成效

3.1 硬件设备与实验教学环境显著改善

海洋地球科学实验教学中心以省级实验教学示范中心建设为契机，重新建设、整合和改造了中心下设的20个二级实验室和6个野外教学实习基地，增购偏光显微镜、岩石矿物、古生物标本等教学用具。新购置电子探针显微分析仪（见图2）、多接收电感耦合等离子体质谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、元素分析仪、气体稳定同位素质谱仪、三重四级杆气相色谱质谱联用仪、海底地震仪、自主研发大功率水下电流发射系统和声学多普勒流速仪等科研和教学仪器设备2 000余台（件），总价值9 000余万元。

图2 电子探针显微分析仪

3.2 实践教学保障能力明显提高

最大限度、高质量、高效率地满足实验教学中心的现代化实践教学需要，有力保障实践教学质量和效率。基于当前实验室、实习基地及仪器设备已可面向海洋地球科学学院、工程学院以及环境科学与工程学院（环境工程）等3个学院共7个本科专业的学生开设必修和选修实验、实践、实习等36门课程／实习，实验项目共计231个，每年接纳实验学生650余人次，同时全校20余个专业学生均可选修本中心的实验课。学生还可通过实验教学中心的网络教学资源和虚拟仿真教学平台进行网上学习，借助网络辅助教学，大大改善了教学效果。

鼓励并积极引导学生尽早进入实验室，逐次接受基础实验技能、综合实验技能和创新实验技能训练，为学生开展自选式、设计型、研究性实验提供必需条件。以中心实验室为平台，作为连接学生与教师科研活动的媒介，鼓励和引导学生参加教师的科研项目，以研促教，积极为本科生训练计划等学生实践活动提供良好的科研实验环境［12］。

3.3 人才队伍建设效果显著

专职教师的教学和科研水平是高校实现高质量本科教学的基础［13-14］。在学校“立足培养、积极引进”的人才政策支持下，中心进一步优化了人才队伍结构、提高了教师队伍的整体教学科研水平。10年来，培养杰青2人，优青2人，引进校外杰青和优青各1人，共有40余位教师获评教授或副教授。实验技术人员在教学支撑、实验室和教学物资管理服务方面发挥了不可替代的作用，有力保障实践教学顺利进行［15］。10年来，中心共有6位实验技术人员在职攻读博士学位，已有5位取得博士学位，提升了队伍的整体专业素质；有2位实验系列教师获评教授级实验师，5位教师获评为高级实验师。此外，组织教师参加实验教学、实验室建设与管理等研讨会，累计达200余人次。

3.4 教学与科研成果丰硕

近10年，教学示范中心的教师共承担教改项目180项（其中省级20项、校级160项），教师以第一作者发表教学教改论文20余篇，出版《海洋地质学》等教材10余部。建设国家级一流本科课程1门、省级一流本科课程2门，获得省级教学成果奖4项，校级教学成果奖20余项。

“四年不断线”式的实验教学，持续有力地提高了大学生的地质专业素养，培养了高质量的海洋地质本科创新型人才。组织地质学专业的本科生组队参加“全国大学生地质技能竞赛”，多次获得单项一等、二等、三等以及优胜奖，多次获得团队二等和三等奖；支撑学生承担本科生研究训练计划项目100余项，发表研究论文10余篇，其中SCI论文5篇［16］。以上成绩的取得，有力调动了学生专业学习、参加实践教学的兴趣与积极性和专业学习志趣。

4 结 语

中心将遵循科学规划、强化建设、注重创新、锐意改革的方针，继续依托学科优势，与学科建设、教学基地建设密切结合；培养学科基础厚、专业口径宽、知识结构优、科研和应用素质强的创新复合型人才。争取建成国内一流、在国内海洋地学领域具有广泛辐射和示范作用的海洋地球科学实验教学中心。

结合山东省实验教学示范中心建设要求和规范，继续扎实推进海洋地球科学实验教学改革，遵循“先进性、开放性、共享性”的建设原则，以建设一流人才队伍、一流办学条件和一流教学质量为目标，在保持与提高已有建设成果基础上，争取在教学理念、实验教学方法、实验教学改革与创新等方面再有所突破。