交叉学科视域下“环境地质学”课程教学体系构建

摘    要：环境地质学涉及环境科学、地质科学等领域知识，具有交叉学科属性。在如今重视地球与环境保护的背景下，面向环境类、地质类专业开设“环境地质学”课程十分必要。文章以江西理工大学地质工程专业开设的“环境地质学”课程为例，围绕内容结构、教学方法、教学评价及教学保障等方面构建教学体系，以期为交叉学科视域下同类或相似院校相关课程的教学改革与实践提供参考。

关键词：交叉学科；“环境地质学”课程；教学体系

中图分类号：G642.4      文献标识码：A      文章编号：1002-4107（2024）12-0065-06

一、引言

地球科学（Geoscience，俗称“地学”）是自然科学6大基础学科（数学、物理学、化学、天文学、地球科学和生物学）之一，是研究地球各个圈层，如岩石圈、水圈、大气圈和生物圈等演化及其相互作用的重要基础学科。地球科学主要以地质学为主干支撑学科，还包括地球物理、地球化学及其他交叉衍生学科。地球科学研究时空广泛、无所不包，内容几乎涵盖了常见自然科学的各个领域。其中，“地球与环境”这一领域在如今讲求人地和谐的背景下愈发受到重视。经调研发现，美国开设地球科学相关专业的知名院校中，地球科学相关院系几乎都下设了与“环境”有关的课程体系或研究领域（表1）。因此，在高等院校地质类专业中开展“环境地质学”课程教学显得十分必要。然而，作为一门新兴的地质学分支学科，环境地质学涉及领域广泛，涵盖知识丰富，具有交叉学科属性，因此，围绕其课程理论和实践的教学体系构建需格外重视。交叉学科因涉及不同学科群，相比单一学科而言受众面更广，因此，其应在教学过程中为师生提供多元的理论和实践基础及丰富的视角体验，以使学科发展更具普适、均衡和前沿等特质。

江西理工大学资源与环境工程学院地质工程专业作为学校矿业工程博士点重要组成部分，于2021年获批国家一流本科专业建设点，多年来立足资源禀赋和区位优势，逐渐形成了资源勘查与工程地质2大主要学科发展方向，培养了大批能够从事岩土工程勘察设计与施工、有色金属矿山地质勘探、地质灾害防治等工作的复合应用型人才。在美国知名大学地球科学相关院系都下设与“环境”有关的课程体系或研究领域的背景下，结合传统资源地质向生态与环境地质转变的现实情况，资源与环境工程学院逐步将“环境地质学”课程纳入人才培养方案和课程体系中。一方面，学院除地质工程专业以外，还包括采矿工程、矿物加工工程、环境工程和生物工程等专业，而这些专业涉及的地质、采矿、矿物加工工程共同构成了

“地采选”产业链。同时，环境工程和生物工程专业如若向矿业工程大方向靠拢，也与地质密切相关。各个专业交叉融合，为“环境地质学”课程的顺利开设奠定了坚实基础。另一方面，人类地质相关活动与环境之间紧密联系，在不同阶段都是相互渗透和制约的。因此，地质工程专业学生就业方向还涉及环境地质岗位。事实上，学院的专业设置是根据产业链上下游所需要的基本知识结构而定的，但现如今随着经济产业结构转型，以往地质工程大热的基建方向慢慢遇冷，学生就业方向的选择更加多元。交叉学科视域下，社会对人才提出更高要求，因此，学生需要掌握环境地质学基本知识、基础理论和基本技能，以满足社会对复合应用型人才的需求。

文章围绕环境地质学内容结构、教学方法、教学评价及教学保障等方面构建江西理工大学“环境地质学”课程教学体系，以期为交叉学科视域下同类或相似院校“环境地质学”课程教学实践提供参考。

二、知识脉络

环境地质学（Environmental Geology）是一门运用地质学原理解决环境问题的应用科学，也是一门融合了地质科学、环境科学和社会科学等领域知识的交叉学科。其研究内容涉及人类与地质环境的相互作用，所研究的地质环境纵贯生物圈、岩石圈、水圈和大气圈4个圈层区域。更确切地说，环境地质学探索人类与地球的关系——地球进程如何影响人类的生产生活，以及人类活动反过来如何改变地球的功能系统。工业化时代，发达国家面临的环境地质问题受到了应有的重视，并于20世纪60年代末至70年代初由一些西方工业发达国家提出。我国的环境地质工作起步较晚，但在当前国际环境保护框架下，我国越来越关注和重视环境地质问题，并采取了相关措施，取得了一定成效。

（一）基本结构

国内高校专业课程教学几乎都离不开从“研究对象”“研究内容”到“研究方法”的知识脉络，“环境地质学”课程同样如此。首先，“环境地质学”课程的研究对象由2部分组成，分别为地质和环境。其中，地质部分是基础，是以行星研究的视角对地球开展包括物质组成、结构构造、物理化学过程及演化历史等的研究。具体来说，一方面，关心地表或地下发生的一些地质进程，如火山爆发、地震、滑坡和洪水等，涉及的研究对象包括岩石、土壤、大气、水等。另一方面，关心地质事件发生的时代，如青藏高原是何时隆起的、恐龙是什么时候灭绝的等。“环境地质学”课程中的环境部分则是教学核心，这是因为地质部分在地学相关专业的前置专业必修课程中已经反复提及。从广义上来讲，环境可以用来指包围并影响生物体的任何事物。在这个外部生物物理系统中，人类和其他有机体与环境有着紧密的相互联系。其次，“环境地质学”课程的研究内容包括地球系统、灾害过程、地质资源、危废及人地关系等。最后，“环境地质学”课程的研究方法同传统地质学有交叉和融合，如常见的物化探方法等。随着科学技术的发展，数值模拟、地理信息系统等研究手段也在“环境地质学”课程教学中逐步发挥作用。互联网时代，地质、地球物理、地球化学及卫星遥感等高新技术和手段为环境地质学研究提供了广阔的应用前景，无论是从宏观到微观、从定性到定量，还是从深部到浅表，甚至行星尺度的深空、深海、深地等广阔空间都大有可为。

（二）内容框架

目前，国内高校环境地质学教材种类繁多，有编撰者基于地质资源开发利用角度，也有编撰者以人类活动和地质环境相互关系为主线。江西理工大学地质工程专业选用的教材为潘懋和李铁锋于2023年编写的地学系列教材《环境地质学》（第3版）[1]。基于专业选修课的通行做法，“环境地质学”课程共32学时，其中理论授课28学时，实践4学时，普遍安排在第六、第七学期。“环境地质学”课程先修课程包括“普通地质学”“构造地质学”等，受课时的限制，本课程对应的地质部分就不做过多赘述。理论授课着重讲述地质环境问题，如张永双等人提到的未来环境地质研究的发展方向和重点领域应在地下水资源利用和保护、地质灾害综合防治、城市生态环境地质、地球关键带相关问题研究等方面[2]。实践授课结合学校有色金属办学特色，选择高校所在地周缘崇（义）—（大）余—（上）犹钨多金属矿矿集区的矿山公园，结合矿山环境生态修复治理相关主题进行教学。赣南典型矿床采矿遗迹已建成或在（拟）建地质公园数目众多，具备一定的基础设施。江西理工大学参与了相关单位的合作事宜，熟悉对方资源和对接流程。教师授课过程中，也开展了理论和实践的结合工作，深入实地考察并积累了一定的基础资料。例如，专业课教师跟学校所在地周缘的定南县岿美山钨矿、大余县西华山钨矿、赣州地震监测中心站及赣州第七地质大队水环院等单位，就地质环境相关议题洽谈校地合作事宜，以深化产学研用合作。

综上所述，统筹教材内容、课时安排及现有教学资源构建授课内容框架（图1）。理论授课主要从土地资源、水资源、矿产资源、工程活动、地质灾害、人体健康与地质环境等方面开展教学，通过讲授各主体间的相互作用关系，使学生了解环境地质学的基本研究范畴。实践授课则从环境地质学中的矿山环境生态修复治理出发，培养学生应用基本知识、基本理论和基本技能解决实际问题的能力。

三、教学方法设计

不同学者基于所在高校自身办学层次、学科特色、区

位优势等开展了“环境地质学”课程教学改革与实践。例如，当面向环境科学相关专业时，陈安伟等人认为，“环境地质学”课程理论教学可采用专题化合作讨论教学模式，实践教学环节可寻求多方式实践教学途径[3]。杨成等人在“环境地质学”课堂上综合运用多媒体教学法、案例教学法和探究式教学法，以提高课堂教学质量[4]。洪秀萍等人采用多媒体教学、科研融入教学、案例教学法、翻转课堂教学法、实践教学法等多种教学方法以提高教学实效[5]。又如，当面向地质类专业时，以地质工程专业的“环境地质学”课程教学为例，孙文洁等人用以成果为导向的课程教学目标达成度评价方法，定量分析教学情况和薄弱环节，用以提升教学质量[6]。事实上，如今大数据时代可供利用的网络教学资源不胜枚举，且授课对象个性、独立、自我，具体应用何种教学方法来更好地提升教育效能见仁见智。文章从顶层设计和实际操作2个维度来设计“环境地质学”课程教学体系，以期为其他课程改革提供参考。

（一）注重素质教育

以江西理工大学地质工程专业的“环境地质学”课程为例，学生上课之际已属高年级，选课的初衷多为获取学分以完成本科教育，兼有基于个人兴趣等的自主选择。从就业升学的角度来看，每年有45%以上的本科生选择继续深造，而未读研学生如若还从事本科专业相关工作，则不同程度地涉及地质环境领域。调查表明，江西理工大学地质工程专业毕业生大部分从事岩土工程勘察及设计类工作，其次从事岩土工程类工作（基础工程），较少毕业生从事区域地质调查与资源勘查类工作[7]。不管是本科就业还是读研，“环境地质学”课程更多地是侧重增加专业知识的深度和广度。因此，从顶层设计来说，“环境地质学”课程应针对那些即将从事地质、环境亦或交叉领域工作的学生，采取一种高屋建瓴式的授课模式。换言之，该课程的教学理念应是素质教育优先。目前，部分高校对于课程的讲授仍然是以传统的“填鸭式”教学方法为主，授课教师单向灌输知识、学生被动接受，致使在教学过程中学生的主体地位不突出，个性化发展更无从谈起。

因此，“环境地质学”课程教学不应一味地以知识为

中心，而是要以学生为本，注重知识对学生自身乃至对人类社会产生的深远影响，据此衍生出更多的可能性。例如，“环境地质学”课程中经常讲到地球进程，有些进程是显而易见的，如地震、山体滑坡及洪水等，而有些进程则是微妙的，如山脉在塑造气候中的作用、火山活动对大气的演化等。这要求教师在讲解一种地质环境内容的同时，需要联系其他类型地质环境内容，融会贯通地进行知识体系传授，如此系统联结才能扩大学生的知识面，拓宽学生的视野。又如，人类赖以生存的地球资源，如水、空气、土壤及能源等都源于地质历史演化，在利用这些资源的过程中，人类成为了其中的一部分，最终影响人类的生命与健康。因此，在教学过程中，教师需要重视理论知识与现实世界的结合，并拓展环境地质学的内涵与外延。在生态文明建设的大背景下，要将生态环境系统、地质环境系统与灾害环境系统三者相互耦合、共同作用，融合构成生态地质环境系统架构[8]。总之，如杜玉波提到的，大学教育要克服长期以来形成的狭窄的专业教育弊端，要把知识传授、能力培养、素质提升和价值塑造融为一体[9]。

（二）采用系统方法

目前，“环境地质学”课程教学内容多且课时被压缩，使得课内教学不足以完全发挥传道授业解惑的功能，因此，第二课堂需要承担更多的责任。融合课内和课外的系统教学方法有助于提高此类专业选修课的教学成效。因此，在实际操作层面，教师应将理论授课与课外实践相结合，通过课内的课堂讲授、专题互动、分组研讨和课外的作业反馈、线上教学、专题辅导及实践教学等多种方式，系统全面地提高课程的教学成效和学生的学习成效。

在理论授课层面，传统的课堂讲授是“基本盘”，当然必不可少。多媒体时代，教师板书尤其是高校年轻教师板书越发稀缺。事实上，“环境地质学”课程中涉及的许多地质结构、构造相关知识点，教师现场板书的效果远比幻灯片上成型的图片展示效果要好。从授课内容框架也可以看出，各个类别如土地、水、矿产等资源与地质环境是本课程的重点内容。当然，这些主体相互之间既有联系又有区别。因此，针对不同主体的地质环境讲解既有相似的基本原理，又有各自的特征。在课内教学中，教师可以有意识地针对不同主体开展专题活动或者分组研讨。如就某一类资源与环境议题进行资料收集、分组汇报、交流研讨，不仅可以加深学生对知识的理解，还可以提高学生对知识的应用能力。经过3年线上教学，教师对超星学习通、钉钉、腾讯课堂等媒介的使用已非常熟练，虽说如今回归线下，但线上线下混合式教学已是大势所趋，在文科类专业课程中开展混合式教学已是常态[10]，而理工科类专业课程中的某些教学环节的实践性很强，对学生学习的自觉性要求相对较高[11]，这要求教师应充分发挥课外的线上辅助教学、专题研讨等环节实效。