地球科学学院专项总结报告.doc

地球科学学院专项总结报告明于睿思 笃于实践地球科学学院实践教学五十年姚文贵明于睿思 笃于实践地球科学学院实践教学五十年地球系统科学领域的研究对象与其他学科相比，具有一定的特殊性，许多研究内容涉及地球和宇宙间广阔的时空。地球的演化经历了几十亿年不可逆的形成过程，实践性和探索性极强。对地球系统科学的研究，需要模拟不可再现的地质事件，用“将今论古”的方法才能得出正确和科学的解释。这种模拟的实现，需要通过科学合理的实践教学过程（实验课、研究性实验、设计性实验、综合性实验）方能实现，同时还要以野外工作的实践技能作为基础。地球科学学院办学50余年，形成了注重实践教学的良好传统和特色。实践教学在本科教学中一直具有重要地位，对优秀人才培养起到至关重要的作用。在实践教学体系建设、实验室建设、实践教学手段改革、实践教材建设、实践教学管理等方面都取得了较大的成绩，为国家培养出大批活跃在地学研究与生产领域的优秀人才，形成了自己的办学特色。一、不断完善的实践教学模式构成创新型人才培养的基础五十年来，学院一直十分重视实践教学模式的研究和不断完善。以毕业生适应岗位能力及创新能力的反馈信息为基本的调整依据；以现代教育的新理念为调整的基本思想，适时地、有针对性地补充和完善实践教学体系。地球系统科学的实践教学体系的最大特点在于室内的基本试验与大量的野外综合实践的有机结合。完整的地学基本素质培养模式是：地学基本理论基本实验野外实践室内综合研究与试验。如何将室内的实验教学与野外现场实践以及课内外的实践训练有机结合起来，是地学实验教学模式建设的关键所在。地学院根据多年实践教学经验，结合现代教育理念和研究型人才培养要求，将三种基本类型的实践教学即课程实验、课外实践、大型野外实习，横纵交叉，立体整合，重新构建了新型实践教学体系，见图1。1.课程实验：是以院实验教学中心、部开放实验室、省双基实验室、数字化实验室、校测试中心（合作协助）为依托，完成地学专业知识教学需要进行的实验内容。包括各类地学基本仪器的使用；基本地质图件的阅读；各类地质标本的鉴定与认识等多层次的实验内容。2.课外实践：是以课外培养计划、实验室全面开放、本科生导师制等为依托，采取多种形式、多种渠道、多种方法，全面提高学生实践能力和创新能力而进行的一系列实践训练，包括岩矿鉴定系列赛、科研技能实训、自主性实验、研究性实验、参与教师科研课题、学院科研基金项目、校研究机会计划项目等。上述课外实践内容，采取指导教师全程管理，结束后考核并记课外实践学分的管理办法，实现“自由选择” 与“保证效果”的统一。3.大型实习：是以实习基地为依托，分年级进行的综合性实践内容，是完成野外地质现象综合分析和实地研究的实际训练。它是课堂教学和课外实践无法替代的重要环节。野外实践教学既是理性化、抽象化教学内容的直接认知与思辨过程，也是专业工作方法的实际学习与训练过程。它打破了课堂教学单课独进的“自闭式”教学方式，不同课程内容在实践中自然交融，相互渗透，能够使学生了解自然演化的和谐性、作用过程的相关性和差异性，建立地学科学思维。野外大型实习按年级不同分为四大类型：（1）一年级地球科学与社会认识实习（2周）：该实习是地学各专业培养和训练学生地学基础知识的极为重要的实践性教学环节，是培养学生观察能力、分析问题和解决问题的逻辑思维能力的重要过程。本次实习以地质内容为主线，让学生们初步认识地质与环境、矿产、能源、灾害、旅游、建筑、工程、水文、农业、城乡规划等人类赖以生存条件的关系，了解地球科学在国民经济建设和人们日常生活中的重要地位，推动地球科学的社会化进程，增强合理利用地球和保护地球的科学意识，并为学生学习后续课程打下坚实基础。地学认识实习突破了传统的局限，其突出的特点是涉及面更为广泛，不是仅限于传统的资源与勘探，而是站在地球系统科学的角度去认识地球及与人类的关系。地学认识实习区域包括长春市、吉林市和四平市部分地区，总面积达1万多平方千米。目前，我院结合地学认识实习基地建设，编写并正式出版了实习教材地学认识实习指南（吉林大学“十五”规划教材），为确保实习质量奠定了基础。教研项目长春周边地质认识实习基地建设，获吉林省教学研究成果一等奖。一年级地球科学与社会认识实习内容见表1。表1 地学认识实习路线与内容表序号实习内容实习地点01水成岩与火成岩长春市净月坛02地层、褶皱、断裂长春九台市03火山地质作用长春伊通04河流地质作用长春幸福乡05地下水地质作用长春吊水壶溶洞06城市地质吉林市07油气资源开发长春双阳08煤炭资源开发与环境保护长春九台营城镇09金属矿床开发长春双阳兰家10野外生存训练结合路线内容进行11地质罗盘、地形图、GPS使用结合路线内容进行序号实习内容实习地点01水成岩与火成岩长春市净月坛02地层、褶皱、断裂长春九台市03火山地质作用长春伊通04河流地质作用长春幸福乡05地下水地质作用长春吊水壶溶洞06城市地质吉林市07油气资源开发长春双阳08煤炭资源开发与环境保护长春九台营城镇09金属矿床开发长春双阳兰家10野外生存训练结合路线内容进行11地质罗盘、地形图、GPS使用结合路线内容进行（2）二年级教学实习（6周）：教学实习以兴城实习基地为依托，在完成主要地质基础课程教学和地学认识实习的基础上开展的实践性教学活动。经过几十年的改革与完善，我院教学实习形成了一套科学、完整的野外实践教学模式，并取得了较好的效果，具体特点如下：用现代地球系统科学的新思想、新理论武装学生头脑，制定少而精且与科研生产有直接相关性的教学内容，尤其注重对学生的观察能力、综合分析能力、解决问题能力的全面培养，实现了教学重心从知识灌输向智能培养的转变。兴城实习基地是吉林大学2002年新建的高水平基地。丰富的地质教学资源和优良的学习生活条件，为全面提高地学部14个专业的教学实习质量奠定了基础。二年级教学实习阶段及内容见表2。 表2 二年级教学实习阶段及内容表 阶段与类型实习内容第一部分：基本野外工作方法1.各类岩石的野外观察2.地层划分与对比的基本原理与方法3.地质体间重要接触关系认识与观察4.地质构造特征认识与观察5.地貌及第四纪地质观察6.遥感技术在地学中的应用第二部分：区域地质调查基本知识、工作程序和一般方法1.区域地质调查基本知识2.区域地质调查的基本程序3.区域地质调查一般野外工作方法4.地质报告编写第三部分：兴城教学基地区域地质1.自然地里概况2.区域地质概况（3）三年级专业科研生产实习（6周）：专业科研生产实习以教科研联合基地与教师科研项目所在地区为依托。学生可根据院、系的组队方案，自主选择实习内容和基本方向，从事基础地质研究或专题研究。实习内容可以有所差别，但要求完成实践教学大纲所规定的实习内容。主要实习内容包括两个方面基础地质了解工作区区域地质和研究对象的地质特征、能阅读工作区有关地形图、区域地质图和地质体的大比例尺地质图。能结合毕业论文选题收集工作区有关的地层、岩浆岩、构造和矿产的资料和图件，在此基础上能提出工作区的踏勘路线，通过踏勘进一步掌握工作区或研究地质体的地质特征。对论文选题涉及的地质体或重点工作区段能布置观察路线，选定有典型意义的剖面和测制地质剖面(信手和实测可根据需要而定)。重点观察、描述和记录剖面上的地质现象，对于因研究需要不必作剖面测量的毕业实习应加强观察点及其追索地质现象的记录，野薄记录必须规范化(按教学实习要求)，做到图文并茂和整洁。掌握野外肉眼观察和鉴定矿物和岩石的方法，能给各类岩石以正确的描述和定名。能正确地测制和表示地层剖面，初步掌握地层学和古生物学的野外工作方法。能识别种类简单构造的几何形态及其组合形式，并能根据有关标志分析其运动学性质。总结所研究地质体或地层的产状、接触关系、时空分布特征。专题研究专题研究与毕业论文选题要协调一致，论文题目切忌定得过大、过统，应与专业基础教育相适应。在掌握基础地质的基础上开展专题研究，对有重要意义的现象进行更大比例尺研究。在掌握全面地质特征的基础上，有目的地进行系统采样，必要时还应配以地质素描和照象，并使地形图、野薄记录、样品位置和照片素描图一一对应。如果有可能，尽量给学生安排一定的独立野外地质工作时间，其间的野薄记录应与其它记录有别。综合分析、整理和研究所收集的地质资料，提出问题，并进行深入研究。（4）毕业实习与毕业设计（论文）（9周）：毕业实习与毕业设计（论文）是培养学生综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能的重要实践教学环节。多年来，学院一直十分重视此项工作。目前，学院资料室保存着自建院以来全部毕业论文资料，为毕业实习和毕业设计（论文）教学改革和教学评估提供了翔实全面的档案资料。我院毕业实习和毕业设计（论文）在导师安排上给予高度重视，教授、副教授必须指导本环节教学。由导师结合自己的科研项目为学生进行选题。选题在满足教学要求的前提下结合生产、科研进行使学生真正融入到生产与科研的实际工作中，以增强其创新能力和实际工作能力。许多选题还结合不同专业、不同学科的内容相互交叉渗透，扩大了专业面，开阔了学生的眼界。规范撰写、严格答辩，使学生经受了难得的学术训练。多年来，有很多学生的论文评为校级优秀毕业论文。二、不断改革创新的实践教学方法是培养高素质人才的基本手段1997年，学院打破长期形成的实验室分散管理的局面，建立统一调度的院实验教学中心，开始了实验室调整改造、功能开发、实验室开放、科研技能实训等建设和改革，成为“吉林省基础实验教学示范中心” 。1.实践教学方法与教学手段的综合改革对地球系统科学领域的问题研究，需要通过采集和研究大量的地质标本、显微镜下的微观特征、多种数据和图件，大量的实验资料方能实现。同时，要以野外工作的实践技能作为基础。因此，要想培养高素质、创新型地球系统科学研究人才，不断改革实践教学方法和手段具有十分重要的意义。(1)地学综合实验室功能开发学院在几十年的办学过程中，积累了近百万件岩石、矿物、矿床、古生物化石、地层、矿石等标本（仅古生物地层标本就达二十余万件），是常规地学实验教学中不可缺少的宝贵资源，在几十年的教学中发挥了重要作用。这些标本有相当比例是来自于国内外珍惜类型或已终止开采矿区，再无采集可能的成套标本。但是，传统的实验教学体系和方法及其他客观原因，造成这些珍贵的教学资源的大量信息不能完全发挥作用。例如，受当时科技水平的限制，标本所蕴涵的大量科学信息未能发掘出来；受经济条件限制，综合实验的仪器设备较为缺乏，难以将标本中的科学信息提取出来；受传统教学习惯的影响，实验室与实验教学设施为学科或课程所分割，学科之间难以融合，实验室功能单一，学生实践训练的时空狭小；受原有的管理体制限制，科学研究与实验教学之间相互分割，难以形成科研与教学之间相互促进的良性循环。上述问题，制约和束缚着地学实验教学的发展和提高。自2001年起，学院以发掘现有实验资源潜力为基础，创建了以“地球物质”和“地球演化”为主题的两个大型综合实验室，投资210万元，用房面积620m2，已于2002年投入使用。“地球表层系统”大型综合实验室正在建设中。两个大型综合实验室开发并实现五项综合实验功能。A.学科综合 按地球物质与地球演化两个系列，集中相关学科关联交叉的内容，保证综合性实验教学的需要。地球物质实验室涉及的学科和课程包括矿床学、矿相学、岩石学、矿石学、晶体光学、宝石资源地质学等；地球演化综合实验室涉及的学科和课程包括古生物学、地层学、地貌学、区域地质学、第四纪地质学、古地磁学等。B.实验功能综合 经过调整与开发，地学综合实验室具有五大功能，即本科生综合性实验教学功能；教师、研究生、本科生、访问学者科研功能；大型野外实习模拟教学功能；典型标本与科研成果检索查询和集中展示功能；相关科学知识及实习实验成果展示功能。C.实践教学任务综合 通过对宝藏标本和资料的二次开发，构建模拟实验教学平台，使实验教学、部分模拟野外实习、本科高年级科研实习等教学过程能够在实验室实现并完成。D.教学层次综合 兼顾教师、研究生、本科生、访问学者等多层次实验及研究。E.效果综合 在完成各项实验教学任务的同时，促进了实验资源数字化建设，将科研与实验教学相结合，使之相互促进，提高本科实验教学质量。2.开发实验资源，逐步完成数字化实验室建设开发现代化的实验教学方法与手段，在地学类专业人才培养中具有十分重要意义。近年来，学院和实验中心以多年积累的大量实物标本为基础，本着求实创新精神，将实验室的建设重点从实物化建设转向数字化建设，二次开发原有资源，逐步实现各类标本的数字化建设，拓展实验教学时空，创新实验教学方法，提高实验教学质量。2002年，学院自筹经费，组织数字化实验室建设项目招标，确定古生物、岩石、构造地质等四个数字化实验室建设项目。目前，部分成果已应用于实验教学。传统的地学标本认知教学（包括矿物、岩石、古生物、矿床、地层、构造等）存在很多弊端，学生面对大量枯燥，静止的标本，机械重复地记忆其表面特征，难免失去学习兴趣，导致学习效果不佳。实验标本的数字化，可以将其内部结构、显微图像、形成过程等内容通过图片、动画和三维立体图像直观、生动、形象地表现出来。例如，一件岩石标本，经过数字化处理之后，学生可以通过网络，系统地观察标本的矿物组成和分布规律，观察其结构构造的微观特征，还可以系统观察矿物在单偏光、正交偏光、锥光等不同条件下的光性特征。这种利用数字标本的实验教学方式，既可以在短时间内使学生获得大量的相关信息，又能以较强的趣味性调动学生的学习性趣，在实验内容的深度上也提高了一大步，有效保证了实验教学质量。此项教学手段的改革，是地学教学实验的新发展方向之一，国内尚无成型先例。3.推陈出新，改革旧的实验教学方法地球系统科学实验教学的特点之一是显微镜下各类矿石光片、岩石薄片的鉴定和认识。传统的镜下鉴定实验教学过程是先由教师讲解需要进行的镜下实验内容，即相关的实验理论，然后学生根据实验要求，以发给自己的光、薄片为目的物，完成镜下实验内容并提交实验报告。由于学生所用的岩、矿石光、薄片虽然类型相同，但每个光、薄片之间的特点千差万别，学生在实验中“人自为战”，寻找典型的结构和特征并加以鉴别比较困难。课堂上虽然教师和实验人员彼于奔命般地辅导帮助，常常是顾此失彼，三、五个人同时举手发问的情况屡见不鲜，极大地影响了教学效果。针对这种情况，我们与相关单位合作开发了“岩矿显微示教系统”，并应用于实验教学。利用这套教学系统，教师在讲解实验过程时，可以将光片或薄片直接在显微镜下进行操作运行，整个过程的数字信息通过图像采集系统进入微机，计算机将数字信号送入多媒体设备，并在大屏幕上即时展示，整个实验过程直观、真实、清晰、生动，学生易于掌握，而且提高了学习兴趣，教学效果极好。为了进一步加强实验教学质量，在应用显微示教系统的基础上，教师们还无私地奉献出自己几十年来积累收藏的各种镜下典型结构光、薄片，经图像采集，制作了500余种教学图片。在实验室墙壁上设计活动展板，针对相应的实验课内容，分别进行展示。学生在实验中可以将自己镜下看到的内容与展板图片相对照，充分提高学习效率，较好地完成实验教学内容。三、广开渠道，加强实践技能培训为了全面提高学生的实践能力和创新能力，充分利用实验教学资源，学院以开放实验室为依托，开展本科生课外实践技能培训工作。本科生实践技能培训工作由院实验中心和教学办公室联合管理，由实验中心组织实施。实验中心根据实验室的设备、场地和实验技术人员条件，设计并提出实践技能训练项目及训练大纲，报学院审批后，向学生公布。实验中心根据学生选项情况，向相关技术人员下达教学任务书。实验技术人员根据任务书，按照实训大纲要求，实施训练过程并进行考核，成绩分为优秀、合格和不合格。学生根据公示的实训项目内容进行自主选择并向实验中心提出申请，获得批准后参加实训。实训内容丰富多样，主要以课内接触不到的地质仪器的使用和更深入的实验方法的训练为主。见表三。表3 本科生实践技能训练项目及考核方式序号项目名称学习训练内容考核方式1岩石化学参数数据处理利用相关软件、数据录入、计算机处理、结果简易分析实际操作过程2MAPGIS软件图形编辑基本操作、点文件编辑、线文件编辑、棉文件编辑、拓扑处理及实用工具提交合格的矢量文件3岩石粒度分析岩石薄片及松散样品粒度统计、粒度分析、成份统计及数据处理独立完成粒度统计及分析处理4显微镜及配套设备的使用、调试及维护不同类型、型号显微镜使用、调试及维护熟练操作及常见故障排除5显微图片采集与制作显微图片采集与制作、图像效果处理、图片数据库建立实际操作过程及图像质量6岩石薄片制作各类岩石样品切割、粗磨、细磨、粘制实际操作过程及合格薄片7岩石光片制作各类岩石样品切割、粗磨、细磨、抛光实际操作过程及合格光片8化学分析样品制作各类破碎机、研磨机使用及样品缩分实际操作过程及样品质量9岩屑（松散岩）快速铸坯岩屑处理及制坯技术实际操作过程及合格样品10岩石铸体薄片制坯铸体薄片样坯制作、彩色铸体技术实际操作过程及合格样品11矿物分选磁选、浮选、重选实际操作过程及合格精矿12单矿物选别与鉴定实体显微镜下单矿物选别与常见单矿物鉴定合格单矿物样品13演示文稿制作多媒体讲稿PPT设计与制作合格作品14网页制作网页设计与制作合格作品15多媒体仪器使用与维护多媒体展台、投影机、计算机配套使用、调试与维护实际操作过程16学术会议会务各类学术会议的组织、接待、会务全过程实际会务工作考核17文献查阅多渠道检索、下载、查新、卡片摘记快速准确完成18微体化石提取各类微体化石提取方法实际操作过程及合格样品19古生物标本数字化处理化石修理、拍照、图版制作与数字化图像处理，相关数据库建立实际操作过程及合格作品20构造力学实验技术样品制作、实验操作、结果处理实际操作过程经过两年多的实训，学生在实际动手能力方面得到较好的锻炼，受到学生的欢迎和用人单位的高度评价。四、人才辈出，实践教学成果由社会检验五十年来，学院一直十分重视实践教学工作，不断强化实践教学环节，注重学生创新能力和动手能力的培养，造就出一批又一批具有创新能力的优秀人才。目前，毕业学生遍及地质、石油、海洋、环境等各个领域。他们经过个人的积极努力，以在校期间打下的坚实基础，成为各个学科和领域的拔尖人才，为国家和社会做出了巨大贡献。见表4。 表4 本院部分毕业生基本情况表 序 号姓 名毕业时间现工作单位及相关信息01刘嘉麒1965曾任中国科学院地质研究所所长，现任中国科学院地质与地球物理研究所研究员，中国科学院院士，博士生导师02康玉柱1956中国石油勘察院 中国工程院院士03朱祥坤1985国土资源部同位素地质重点实验室主任04周永清1982青岛海洋地质研究所所长，研究员05 赵 越1982中国地质科学院地质力学研究所副所长，研究员06张培震1979中国地震局地质研究所所长，研究员07 张立飞1984北京大学地球与空间科学学院副院长，教授08张洪涛1977中国地质调查局副局长，研究员09于海峰1985天津地质矿产研究所副所长，研究员10杨秀庆1979黄金武警指挥部副参谋长11杨经绥1973国际大陆科学钻探委员会专家组成员，中国大陆科学钻探工程现场总地质师，研究员，博士生导师12闫风增1977武警黄金指挥部总工程师，少将13吴才来1984中国地质科学院研究员，博士生导师，中国地质学会岩石学专业委员会副主任兼秘书长14吴福