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地球科學論文:測繪專業地球科學概論教學模式
摘要：本文從課程國際化教學模式的探索出發，通過概述《地球科學概論》教學現狀和存在的問題，分析其進行課程國際化的可行性。以武漢大學測繪學院為例，應用新版布魯姆目標分類標準，簡要探討學院授課歷史悠久的《地球科學概論》課程國際化的實施與改善。
關鍵詞：《地球科學概論》；課程國際化；新版布魯姆目標分類理論；測繪工程
一、引言
為了順應國家對世界大學建設的訴求，推進國際化人才培養的教學模式，課程國際化是必然的趨勢，其中教師和學生的英語水平為國際化最基本的條件。近年來，武漢大學測繪學院嘗試開辦多門雙語或全英語課程，但由于教學內容專業性較強，使得課程國際化教學效果不大理想。課程國際化強調培養具有國際眼光和熱愛祖國的“全球通”人才，課程具有開放性、共享性、通用性的特征。在學科課程選擇上，應選擇國際通用性強，能與國際接軌的課程[1]。《地球科學概論》課程以科學普及為核心的教學思想，著重培養地學思維而非傳授技能[2]，旨在擴展學生的知識面，引導學生進行跨學科思考與相互交叉的意識，這是本學院開辦該課程的主要目標。該課程具有課程國際化的基本特征，以雙語或全英語進行教學能有助增加課程學習的趣味。本文以本學院為例，從課程教學現狀分析出發，以新版布魯姆教育目標分類體系為依托[3]，探討《地球科學概論》課程國際化教學模式的可行性。
二、《地球科學概論》課程與國際化教學現況
《地球科學概論》為測繪工程的通識必修課，本課程從宇宙出發，介紹宇宙起源、行星與恒星的關系、地球的演化，以至地球各圈層的特性、變化及其相互作用。隨著地球科學與測繪技術交叉融合內容日益增加，課程在不同的章節中加入測繪技術在地球科學的應用與發展部分，讓測繪工程學生建立起對地球環境、資源及災害等問題的基本的認識，為此課程增加了測繪專業特色。隨著我國對國際化辦學、國際交流與合作的重視，有必要開展國際化課程，拓展我國學生的國際視野，同時吸引國際留學生，促進多元化文化背景與國際化辦學基礎[4]。本學院從2004年起，先后開始《大地測量學》、《工程測量學》、《GPS原理與應用》等雙語精品課程，并納入本科“工程師教育培養計劃”方案，教學模式表現為英文教材與中文授課相結合[5]，但仔細考察該雙語教學模式，其優勢僅體現為對教學資源充分的使用。繼上述雙語教學實踐，2012年引進外籍教授R.Tenzer，以全英語教授《物理大地測量學》課程，課程從“工程師教育培養計劃”學生中按自愿原則，形成約30人的小班聽課規模，達到了課程觀念、目標、內容、過程及評價國際化的要求。《地球科學概論》作為引導前瞻性課程，課程國際化具有開放性、共享性、通用性的基本特征。一般而言，國際化課程成功的因素包括：發動者的作用、教師參與、資源、專業發展支持、學習領域、語言學習及技術[6]。從本學院條件看，課程內容可選擇性進行深度與廣度的調整，可以以測繪技術在地學應用出發，廣泛介紹并導出與地球科學相互交叉的部分，擴展學生的知識面，引導學生進行跨學科思考。目前，不少教師有國外學習的經驗和背景，長期活躍在地球科學和測繪技術研究領域的前沿，使得課程國際化實施的可行性大大提高。
三、課程國際化教學實施
實行課程國際化教學，必須采用國外通用的教學理論。美國著名的教育心理學布魯姆在1956年提出了認知目標分類法，其后稱為布魯姆教育目標分類法。隨著網絡的發展，Iz和Fok首次應用該目標分類法，為大地測量學的題目分類，以網絡考試形式，評估學生對課程認知的水平，發現此分類法與學生認知的水平有較大的相關性[7]。隨著現今的需求，該分類體系于2001年做出修訂，從一維分類擴展到二維框架[8]。新布魯姆教育目標分類法恰好提供了理論基礎，并貫穿整個教學過程。為了使《地球科學概論》課程目標明確、內容恰當、順序合理、層次分明、考核高效，我們將應用新版的分類法，為實現測繪課程國際化提供理論應用的參考。1.新版布魯姆教育目標分類。新版的分類法將教育目標的分類從一維分類體系擴展成二維框架：知識維度和認知過程維度。知識維度分為四類：事實知識、概念知識、程序知識和元認知知識。認知過程維度由低至高分為六類：記憶、理解、運用、分析、評價和創新。此分類貫穿整個教學過程，達到教學目標、過程與結果系統性的評估，已應用在《測繪專業英語》課程[9]。下面以《地球科學導論》[10]教材為例，說明其分類法在實際教學中的應用。2.制定教學目標。教學目標是教學活動的始端和末端，貫穿于整個教學活動，與整個教學過程息息相關，亦為教學結果評估提供依據。要確立教學目標，首先要區分《地球科學概論》所包含的知識類型：（1）事實知識：明確地球科學所涉及的相關知識，如地球是圓的事實；（2）概念知識：認知各種概念，如什么是地球系統、徑流和蒸發量；（3）程序知識：認識輸入和輸出的計算步驟，如推算地球年齡的計算；（4）元認知知識：以上述知識綜合理解和評價相關事物，如建立思維導圖記憶知識[11]。上述教材可以確立教學目標，分為如下四層：（1）對地球科學有基本的認識：可通過了解和記憶事實知識，把握整個課程結構，與事實知識和元認知知識對應；（2）對概念知識的認知：可通過回答課后思考題理解并區分各種概念的類同與差異；（3）對某部分有深入的認知：可通過閱讀書目文獻與該部分知識相結合，以及與元認知知識對應，檢測現有的理解水平；（4）對某部分有創新性的認知：能與相關學術前沿相銜接，可通過創新生成新的知識和認知。上述教學目標與此分類法認知過程維度相對應：（1）對應記憶：須記憶地球系統的基本知識；（2）對應理解和運用：須理解某一部分的知識并運用知識解答課后思考題；（3）對應分析和評價：須分析閱讀書目中文獻與該部分知識的相同和差異，并對其異同點進行評價；（4）對應創新：須對該部分知識融會貫通，并結合該部分相關學術前沿提出自己的觀點。在具體實施教學活動中，須根據實際教學活動情況對教學目標加以調整，使之達到更好的效果。3.實施教學活動。教學活動是實現教育目標的途徑，其實施須循序漸進。教師可在上課首5分鐘播放地球科學課程相關的視頻，讓學生對后續的內容有大概的理解，隨后通過教師講解與活動便可達到記憶層次，透過教師互動提問和回答加深內容的理解和記憶。課堂完結前，教師再次提出不同的思考問題，讓學生有更宏觀的理解，并在下次課再反復提問相關知識，達致元認知的體驗。結合前沿學術文獻或自選題目做1—2次口頭報告，提出創新觀點和看法，達致相互自主學習。目前互動率占課程四分之一，要達到課程國際化水平尚有一段距離。4.評估教學結果。教學結果評估是教學過程的直接反映，目的是檢測是否達到教學目標。下表是2015年的期末考試題型分類，分為簡答題（8小題，32%）、論述題（4小題，36%）、分析題（2小題，32%）。通過上述的目標分類理論，對考試題型作出定量的評價（表1）。由上表統計，基礎的記憶和理解層次占32%，運用和分析分別為18%和50%，分析部分比例較為臃腫，既沒考核認知過程維度中的評價和創新部分，亦沒涉及知識維度中的程序和元認知知識，體現了教學結果評估的缺陷，不利于評估學生評價和創新的能力，亦沒顧及學生的操作（即程序）與聯系和綜合（即元認知)的能力。因此，采用此分類檢測有助于教師更提高教學效率；未來可適度將比重放在評價和創新層次的知識上，在今后的考查中增加操作與聯系和綜合的內容。
四、結語
新布魯姆目標分類法在國際化課程開展的技術上提供了較好的范例，將其應用于地球科學概論國際化教學實踐中，有利于建立明確的教學目標，進行循序漸進的教學活動，高效地評估教學過程。以武漢大學測繪學院為例，此目標分類法結合學院政策的支持、良好師資的參與、充足經費的投入、以及全英語或雙語的實施，能夠有效推動課程國際化進程，而《地球科學概論》課程國際化的成功實行，也將為其他課程的國際化提供有益的借鑒。
作者：霍學深 賀清 肖翼忻 單位：武漢大學測繪學院
地球科學論文:測繪專業《地球科學概論》課程國際化教學模式的初探
摘要：本文從課程國際化教學模式的探索出發，通過概述《地球科學概論》教學現狀和存在的問題，分析其進行課程國際化的可行性。以武漢大學測繪學院為例，應用新版布魯姆目標分類標準，簡要探討學院授課歷史悠久的《地球科學概論》課程國際化的實施與改善。
關鍵詞：《地球科學概論》；課程國際化；新版布魯姆目標分類理論；測繪工程
一、引言
為了順應國家對世界大學建設的訴求，推進際化人才培養的教學模式，課程國際化是必然的趨勢，其中教師和學生的英語水平為國際化最基本的條件。近年來，武漢大學測繪學院嘗試開辦多門雙語或全英語課程，但由于教學內容專業性較強，使得課程國際化教學效果不大理想。
課程國際化強調培養具有國際眼光和熱愛祖國的“全球通”人才，課程具有開放性、共享性、通用性的特征。在學科課程選擇上，應選擇國際通用性強，能與國際接軌的課程[1]。《地球科學概論》課程以科學普及為核心的教學思想，著重培養地學思維而非傳授技能[2]，旨在擴展學生的知識面，引導學生進行跨學科思考與相互交叉的意識，這是本學院開辦該課程的主要目標。該課程具有課程國際化的基本特征，以雙語或全英語進行教學能有助增加課程學習的趣味。
本文以本學院為例，從課程教學現狀分析出發，以新版布魯姆教育目標分類體系為依托[3]，探討《地球科學概論》課程國際化教學模式的可行性。
二、《地球科學概論》課程與國際化教學現況
《地球科學概論》為測繪工程的通識必修課，本課程從宇宙出發，介紹宇宙起源、行星與恒星的關系、地球的演化，以至地球各圈層的特性、變化及其相互作用。隨著地球科學與測繪技術交叉融合內容日益增加，課程在不同的章節中加入測繪技術在地球科學的應用與發展部分，讓測繪工程學生建立起對地球環境、資源及災害等問題的基本的認識，為此課程增加了測繪專業特色。
隨著我國對國際化辦學、國際交流與合作的重視，有必要開展國際化課程，拓展我國學生的國際視野，同時吸引國際留學生，促進多元化文化背景與國際化辦學基礎[4]。本學院從2004年起，先后開始《大地測量學》、《工程測量學》、《GPS原理與應用》等雙語精品課程，并納入本科“工程師教育培養計劃”方案，教學模式表現為英文教材與中文授課相結合[5]，但仔細考察該雙語教學模式，其優勢僅體現為對教學資源充分的使用。
繼上述雙語教學實踐，2012年引進外籍教授R.Tenzer，以全英語教授《物理大地測量學》課程，課程從“工程師教育培養計劃”學生中按自愿原則，形成約30人的小班聽課規模，達到了課程觀念、目標、內容、過程及評價國際化的要求。
《地球科學概論》作為引導前瞻性課程，課程國際化具有開放性、共享性、通用性的基本特征。一般而言，國際化課程成功的因素包括：發動者的作用、教師參與、資源、專業發展支持、學習領域、語言學習及技術[6]。從本學院條件看，課程內容可選擇性進行深度與廣度的調整，可以以測繪技術在地學應用出發，廣泛介紹并導出與地球科學相互交叉的部分，擴展學生的知識面，引導學生進行跨學科思考。目前，不少教師有國外學習的經驗和背景，長期活躍在地球科學和測繪技術研究領域的前沿，使得課程國際化實施的可行性大大提高。
三、課程國際化教學實施
實行課程國際化教學，必須采用國外通用的教學理論。美國著名的教育心理學布魯姆在1956年提出了認知目標分類法，其后稱為布魯姆教育目標分類法。隨著網絡的發展，Iz和Fok首次應用該目標分類法，為大地測量學的題目分類，以網絡考試形式，評估學生對課程認知的水平，發現此分類法與學生認知的水平有較大的相關性[7]。
隨著現今的需求，該分類體系于2001年做出修訂，從一維分類擴展到二維框架[8]。新布魯姆教育目標分類法恰好提供了理論基礎，并貫穿整個教學過程。為了使《地球科學概論》課程目標明確、內容恰當、順序合理、層次分明、考核高效，我們將應用新版的分類法，為實現測繪課程國際化提供理論應用的參考。
1.新版布魯姆教育目標分類。新版的分類法將教育目標的分類從一維分類體系擴展成二維框架：知識維度和認知過程維度。知識維度分為四類：事實知識、概念知識、程序知識和元認知知識。認知過程維度由低至高分為六類：記憶、理解、運用、分析、評價和創新。此分類貫穿整個教學過程，達到教學目標、過程與結果系統性的評估，已應用在《測繪專業英語》課程[9]。下面以《地球科學導論》[10]教材為例，說明其分類法在實際教學中的應用。
2.制定教學目標。教學目標是教學活動的始端和末端，貫穿于整個教學活動，與整個教學過程息息相關，亦為教學結果評估提供依據。要確立教學目標，首先要區分《地球科學概論》所包含的知識類型：（1）事實知識：明確地球科學所涉及的相關知識，如地球是圓的事實；（2）概念知識：認知各種概念，如什么是地球系統、徑流和蒸發量；（3）程序知識：認識輸入和輸出的計算步驟，如推算地球年齡的計算；（4）元認知知識：以上述知識綜合理解和評價相關事物，如建立思維導圖記憶知識[11]。
上述教材可以確立教學目標，分為如下四層：（1）對地球科學有基本的認識：可通過了解和記憶事實知識，把握整個課程結構，與事實知識和元認知知識對應；（2）對概念知識的認知：可通過回答課后思考題理解并區分各種概念的類同與差異；（3）對某部分有深入的認知：可通過閱讀書目文獻與該部分知識相結合，以及與元認知知識對應，檢測現有的理解水平；（4）對某部分有創新性的認知：能與相關學術前沿相銜接，可通過創新生成新的知識和認知。
上述教學目標與此分類法認知過程維度相對應：（1）對應記憶：須記憶地球系統的基本知識；（2）對應理解和運用：須理解某一部分的知識并運用知識解答課后思考題；（3）對應分析和評價：須分析閱讀書目中文獻與該部分知識的相同和差異，并對其異同點進行評價；（4）對應創新：須對該部分知識融會貫通，并結合該部分相關學術前沿提出自己的觀點。在具體實施教學活動中，須根據實際教學活動情況對教學目標加以調整，使之達到更好的效果。
3.施教學活動。教學活動是實現教育目標的途徑，其實施須循序漸進。教師可在上課首5分鐘播放地球科學課程相關的視頻，讓學生對后續的內容有大概的理解，隨后通過教師講解與活動便可達到記憶層次，透過教師互動提問和回答加深內容的理解和記憶。課堂完結前，教師再次提出不同的思考問題，讓學生有更宏觀的理解，并在下次課再反復提問相關知識，達致元認知的體驗。
結合前沿學術文獻或自選題目做1―2次口頭報告，提出創新觀點和看法，達致相互自主學習。目前互動率占課程四分之一，要達到課程國際化水平尚有一段距離。
4.評估教學結果。教學結果評估是教學過程的直接反映，目的是檢測是否達到教學目標。下表是2015年的期末考試題型分類，分為簡答題（8小題，32%）、論述題（4小題，36%）、分析題（2小題，32%）。通過上述的目標分類理論，對考試題型作出定量的評價（表1）。
由上表統計，基礎的記憶和理解層次占32%，運用和分析分別為18%和50%，分析部分比例較為臃腫，既沒考核認知過程維度中的評價和創新部分，亦沒涉及知識維度中的程序和元認知知識，體現了教學結果評估的缺陷，不利于評估學生評價和創新的能力，亦沒顧及學生的操作（即程序）與聯系和綜合（即元認知)的能力。因此，采用此分類檢測有助于教師更提高教學效率；未來可適度將比重放在評價和創新層次的知識上，在今后的考查中增加操作與聯系和綜合的內容。
四、結語
新布魯姆目標分類法在國際化課程開展的技術上提供了較好的范例，將其應用于地球科學概論國際化教學實踐中，有利于建立明確的教學目標，進行循序漸進的教學活動，高效地評估教學過程。以武漢大學測繪學院為例，此目標分類法結合學院政策的支持、良好師資的參與、充足經費的投入、以及全英語或雙語的實施，能夠有效推動課程國際化進程，而《地球科學概論》課程國際化的成功實行，也將為其他課程的國際化提供有益的借鑒。
地球科學論文:發揮地質工作者在地球科學文化傳播中的作用
摘 要 本文從文化與地球科學文化入手，認為建設與發展地球科學文化，傳播地學知識是統籌人與自然和諧相處、發展社會主義先進文化、提高全民科學文化素質的必然要求；通過分析地質工作者所具有的特質，認為地質工作者是地球科學文化傳播的支柱力量，要承擔起自己的歷史使命。以期通過發揮地質工作者作用，建設與發展地球科學文化，提高公眾科學文化素質，用文化的力量促進社會發展。
關鍵詞 文化；地球科學文化；傳播；地質工作者
人類演化進程中自始至終都貫穿著文化這一主線，它伴隨人類的產生與發展而產生、積淀、升華，是社會實踐與人類文明的必然產物。隨著經濟社會快速發展、物質文化生活愈加豐富，文化在國家發展、民族進步中的作用更加突顯。可以說，文化已經變成一種戰略資源和寶貴財富，在是一個民族、國家賴以生存和發展的根基，成為提高全民整體素質的根本所在。用文化的力量促進社會的發展已經成為我們的必然選擇。
時代的發展呼喚文化的提升、文化的創新與文化的重塑。在這一過程中，地球科學文化扮演著不可或缺的角色。一方面，地球科學的發展要求地球科學文化的進步。科技與文化的相互需求、互動共進是人類文明演化的特點，也是人類科學技術發展的一種趨勢。從地球科學的整個發展過程來看，地球科學的探索史也是地球科學文化的發展史。目前，在文化、經濟、科技一體化趨勢下，地球科學文化不僅僅具有意識形態特征，它已經逐漸成為一種生產力；另一方面，地球科學文化是文化的重要組成部分，是人類文化的子體系，地球科學文化與人類社會的發展一脈相承。從最初的山頂洞文化到人對各種自然現象的認識乃至天人合一、人與自然和諧相處等等，文化的每一個角落、每一個進程幾乎都能看到地球科學文化的影子。無怪乎有人說“中華地學文化的發展史實際上就是一部文化創新史”。地球科學文化的加強必將啟迪人們反思自己的文化，促進人類文明的進步及整個社會文化的發展。
地球科學的進展與人類社會的發展息息相關。地球科學不僅僅要作為一種專門知識被人們接受，而且要作為一種文化在全社會傳播，要深入到大眾的理解中。建設與發展地球科學文化，傳播地學知識是人類應對日益嚴重的社會和自然挑戰、統籌人與自然和諧相處的必然要求，也是發展社會主義先進文化，提高全民科學文化素質的必然要求。發展地球科學文化最基本的是要在地球科學與公眾之間架起橋梁[ 1 ]。發展科學事業，推動國家高技術的發展，是科技工作者的職責。普及科學技術也是科技工作者義不容辭的職責。這是國家發展的需要，也是時代的需要，是歷史的發展與變革賦予他們的使命。“在歷史上，科學普及一直是科學家與公眾交流勾通的重要方式，也是科學家服務于社會的重要途徑。富有社會責任感的科學家始終將科學普及視為自己責無旁貸的使命，因此，科學家的雙肩上同時擔有兩個重任，一個是探索和揭開科學的奧秘，另一個同樣重要的任務是把科學告訴公眾”[2]。在地學領域，地球科學文化的普及與傳播，就是地質工作者將地學知識通過各種途徑告訴給公眾，深入到普通民眾的理解中。
傳播地球科學文化應以“普及地學知識，提倡地學方法，傳播地學思想，宏揚地學精神”為己任，以提高公眾地學文化素養為宗旨，以促進全民科學文化素質為歸宿。其中首先涉及的是“人”的作用，在建設地球科學文化的過程中只有充分發揮地質工作者的作用，才能真正構筑起地球與人類協調發展的坐標系，促進人與自然的和諧。
當然，地球科學文化的傳播與普及是一項復雜的社會化系統工程，需要各部門、許多人的工作才能完成。但，其中地質工作者是地球科學文化普及與傳播的支柱力量，這是由他們的特質決定的：
及時，地質工作者是地學知識的掌握者，他們工作在及時線，地質行業的及時手資料來源于他們。因此，地質工作者具有傳播地球科學文化的先天優勢。這是地質工作者能夠承擔起傳播地球科學文化責任與義務的基礎條件。
第二，地質工作者因其工作的性質而具有豐富的閱歷。江河湖海、山川平原，處處留下的足跡為地質科學文化的普遍傳播拓開道路的同時為地質工作者開展地學文化傳播準備了豐富的素材。
第三，地質工作者中的很多都是多才多藝，能夠將專業的知識與成果開發轉化成為適合不同層面人群理解接受、能廣泛傳播的文化產品。使地球科學文化傳播具有豐富的大眾喜聞樂見的形式，更有利于地學知識向全民文化的轉化。
第四，地質工作者具有吃苦耐勞、踏實肯干的精神。從中國地質事業起步開始，地質工作者就在極為艱苦的條件下堅持不懈、拼搏進取。地質行業精神是地質工作者傳播地球科學文化并不斷取得進步的精神保障。
另外，地質工作者普遍受到過較好的教育，具有較高的文化修養，理解力強、嗅覺敏銳，能夠利用充分利用自己掌握的知識開展傳播與普及地球科學文化的工作。
地質工作者所具有的優勢與特點要求他們走在建設與發展地球科學文化的前沿，承擔起發展、傳播地球科學文化的責任與義務。地質工作者要率先研究、總結與發展地球科學文化，認識其內涵，積極營造良好的地學文化環境和社會氛圍，讓全社會認同地球科學文化。作者認為，傳播地球科學文化，擔負起歷史使命要求地質工作者首先要做到以下幾方面：
及時，轉變觀念，否定地球科學是地質工作者的專利，這是普及地球科學知識，建設地球科學文化的前提條件。地質工作者要在建設和發展地球科學文化中有所作為就必須跳出行業的小圈子，著眼于整個社會的需要，使地球科學文化植根于地質隊伍，繁茂于普通民眾。
第二，加強學習，在進一步加強地質工作力度，儲備地學各分支學科知識的同時，認清自己在傳播地球科學文化方面的責任，適應新的發展要求，努力在地質行業內部建設一支高素質的文化人才隊伍，為地球科學文化的建設與發展強根固本。
第三，重視文化產品，按照市場規律運作，在充分利用、整合現有資源基礎上、加強研究、不斷創新、推出有特色、有市場的地學文化精品，不斷創作出高水平、影響廣泛的科普作品，推動地球科學文化事業和產業的發展。
第四，強化行業精神。地球科學文化的傳播與普及、全民科學文化素質的提高是一個長期龐大的系統工程，不能一蹴而就。這就要求地質工作者充分發揮地質行業精神，長期努力、堅持不懈。
第五，地質行業的決策者，是地質工作者群體的重要一分子，應該在地學文化的傳播與普及過程中積極創造條件，改善環境，建立、健全機制，為發揮地質隊伍的作用提供更好的政策支持和財力、物力保障。
地球科學文化的普及宣傳工作是地質工作者的職責和使命，但僅有行業內人員的參加還是不夠的。“科普工作應該是一項既定國策”，應該受到全國上上下下、各行各業的普遍重視[3]。地球科學文化融入社會能夠引導人們探索面臨的全局性、系統性問題，樹立人與自然和諧發展的文化觀，可以為地質工作者營造良好的社會氛圍，為地質事業提供更好的發展空間。我們要以高度的歷史責任感、強烈的憂患意識和寬廣的世界眼光，抓住機遇，應對挑戰，用文化的力量推動社會主義事業的發展。
地球科學論文:從《地球科學概論》教學入手培養大學新生學地學的興趣
摘要：本文從《地球科學概論》的教學方法、教學手段和教學環節出發對如何培養大學新生學地質的興趣進行了的探討。筆者認為通過靈活多樣的教學方法可以激發學生的學習興趣，培養熱愛地學的情懷，調動學生學習地學的熱情，在興趣的驅動下掌握地質知識。
關鍵詞：《地球科學概論》；學習興趣；教學方法；實踐性教學環節
《地球科學概論》是地質工程專業學生必修的專業基礎課程，是后續專業核心課程――礦物學、巖石學、構造地質學、礦床學、地球物理學、煤地質學、工程地質學、第四紀地質學、水文地質學等的基礎課程。因此，《地球科學概論》課程的教學好壞直接關系到地質工程專業人才培養的優劣。地學是七大基礎學科之一，其研究對象具有時空廣泛、地質作用異常復雜的特征，而且學生是及時次接觸，因此在30多個學時的理論課程學習中，學生總反映課程內容多、學時少、知識點多、難于理解和掌握。針對這種現象，如何能激發學生的學習積極性成為教學的重要任務。美國心理學家布魯納曾指出：“學習的較大刺激是對所學知識發生興趣”，能夠有效激發起學生學習的內部動機和熱情，因此在教學過程中，力爭從以下幾方面來培養大學新生的學習興趣，指導他們正確認識地學，愛上地質行業。
一、靈活多樣的教學方法
1.講好緒論課，激發學生的學習興趣，培養其熱愛地學的情懷。好的開端是成功的一半，緒論是一門課的總綱。緒論對提升學生學習本門課程的信心和興趣有極大的影響，因此上好緒論課對教學有事半功倍的作用。在講授《地球科學概論》緒論時，首先告訴學生講授的主要目的，不是幫助他們應付考試，而是讓他們學會欣賞美麗的地球以及地學研究的方法。緒論主要講三個問題：（1）介紹本課程的性質和研究對象、研究方法；地學的特點以及后續所學課程，使同學們了解大學期間主要的專業課，從而對地質工程專業有個概括的認知；了解專業特點和就業方向，做好職業生涯規劃，通曉專業課的學習方法。（2）介紹學習地學的目的和意義。（3）介紹學習的方法。例如，在講授地學的研究意義時，著重介紹地學的理論和實際價值；宇宙、生命的起源以及演化等懸而未決的重大理論問題的最終解決有賴于地學的發展，地學在尋找、開發、利用自然資源中更是起著舉足輕重的作用，使學生充分認識到作為七大自然學科地學的重要性。關于如何學好的問題，著重強調地學的實踐性，野外調查是研究地學的基礎。在學習過程中，既要掌握扎實的理論基礎，又要注重野外調查，學會運用“將今論古”的思維方法。
2.充分利用電子教學課件，提高學生的學習興趣。電子教學課件可以把文字、圖形、圖像、聲音、動畫、影像等多種媒體素材融為一體用于課堂教學。《地球科學概論》是一門非常適合運用電子教學課件展示的課程，電子課件應減少文字敘述的內容，主要是標題、要點及重要內容的展示，講課時邊講邊演示，學生邊聽邊看，充分調動聽覺和視覺功能。同時，在教學過程中充分利用學校的電化教學條件，講到有關內容時，放映相關的動畫、視頻。例如，講“構造運動”時讓學生觀看《造山運動》等視頻；講“地球動力系統”時放映《大陸漂移》、《板塊運動》、《海底擴張》等動畫視頻。制作精良的電子課件可以極大激發學生的學習熱情。
3.應用啟發式教學激發學生的求知欲和好奇心。啟發式教學是指以學生為學習的主體，教師通過適當的教學方法，引導學生自行思考，從而善于使用自己的思維器官。《地球科學概論》中的許多地質作用，可以用“將今論古”的思維方式進行啟發式教學，因此為便于學生理解與掌握，通過提問啟發學生的地學思維。例如在講解風化作用與剝蝕作用前，先以典型的風化地貌，如風蝕蘑菇、石林、雅丹地貌等圖片提出問題，由此引出風化作用的概念、類型、影響因素等，這樣往往可以激發學生的求知欲和好奇心，收獲較好的教學效果。其他的地質作用，如沉積作用和成巖作用、巖漿作用和變質作用都可以應用這種啟發式教學。
4.引入地學未解之謎激發學生探索地學奧秘的動力，提高學習熱情。地學中有許多未解之謎，在授課中講到相關章節時適當介紹，可激發學生的求知欲和好奇心，培養學生學習地學的興趣和熱愛地學的情懷。如講到地球起源時介紹宇宙起源之謎、生命起源之謎；講到地質年代生物進化時引入恐龍滅絕之謎；講到海底擴張學說時引入地磁倒轉之謎；講授地震作用時引入南北兩極很少發生地震之謎；等等。
5.把人文精神融入地學教育之中，有助于提高學生的學習興趣和綜合素質。地學教育的任務在于育人，教學中要善于挖掘課本中的人文精神。如在學習地球動力系統時，把魏格納的探索精神和他對地質學的偉大貢獻貫穿在大陸漂移的講解中，激發學生的興趣和對科學的執著追求精神；又如在學習侵蝕作用曲流河的形成時，告訴學生每個人的人生就像彎曲的河流，曲折是常態，教育學生正確面對生活中的挫折和失敗，永不氣餒。
6.根據內容采用靈活多樣的授課方式。《地球科學概論》內容多、課時少，各章節之間邏輯關系較弱，授課方式必須根據內容進行調整，采用靈活多樣的授課方式，才能收到良好的教學效果。如在講授如何記憶地質年代表時，把地質年代表用通俗聯想的語言串起來，如寒冷的冬季（寒武紀）、冷的縮成圈（奧陶紀）、被志留（志留紀）人家就起、主人端出泥盆（泥盆紀）、加上石炭（石炭紀）、疊了一層（二疊紀）又疊一層（三疊紀）、烤了豬玀（侏羅紀）、又烤白面饅頭（白堊紀）、吃飽喝足后如沐春風（第三紀）、重獲新生（第四紀），這樣的記憶方法學生在課堂上就能完成。
二、理論聯系實際，加強實踐性教學環節
《地球科學概論》的實踐環節包括兩部分：一是室內實驗課，二是野外教學實習。
1.上好室內實驗課。結合《地球科學概論》課程的授課環節，統籌安排室內實驗課，實驗課內容須與講課內容相銜接、緊扣，這樣安排可以起到理論聯系實際的作用，使學生加深理論知識的鞏固。同時，可使學生學習不枯燥，如上“礦物”實驗課是在上完地殼的物質組成課后馬上進行礦物、巖石的標本觀察、描述。還可以安排學生參觀學院的地質標本陳列室，對于陳列室里上千種豐富多彩的礦物和巖石標本，重點介紹一些學生非常感興趣的標本，比如瑪瑙、水晶等的成因和產地，從而激發學生的求知欲望和好奇心。
2.加強野外教學實習。《地球科學概論》有一周的野外認識實習，這次實習是學生接觸的及時次地質實踐活動，主要任務是通過實地考察地質和地貌特點，使學生對地質作用的產生原因、形成過程、基本特點及其一般規律有一個感性的認識，初步掌握地學的基本研究方法，引領學生入門地質學行業，還有一個重要的目的是讓學生認識到地學在國民經濟建設中的重要地位，激發學生的學習積極性，而且還能增強學生的自豪感、責任感和主人翁意識。地質實習是非常艱苦的，如果學生在及時次實習中只有艱辛的體驗，往往會產生畏難情緒，打擊學生學地學的熱情，因此實習地的選擇非常重要，盡可能選擇地質現象豐富的路線，還要考慮選擇景色秀美的地方作為《地球科學概論》認識實習地點，讓初次接觸地學的大學新生學會用專業的眼光欣賞大自然的美景，沖淡實習的艱辛，提高實習的興趣。我們一般把《地球科學概論》實習地點安排在包頭市昆都侖水庫，在具有豐富的地質現象的風景區進行實習。在實習過程中，教師首先對實習地的風土人情、歷史地理進行提前備課，把地質現象與人文、風俗、經濟發展聯系起來介紹。這些都會增強學生對大自然的興趣，從而也增強其對地學的興趣。
總之，地質工作在國民經濟建設中是一項艱巨而超前的任務，我們在培養地質人才過程中的及時步就是要正確引導剛剛入學的新生對地學的興趣，因為興趣關系到培養人才的成敗。培養學習興趣的方法很多，但是只有把個人的興趣同祖國的需要聯系在一起，樹立強烈的責任感、事業心和主人翁意識，這樣的興趣才能持久，才有巨大的生命力。
地球科學論文:地球科學發展史與研究方向探討
摘要:論文通過對地球科學發展歷史的回顧，闡述了地球科學中的全球變化科學、城市環境、工程地質等現階段研究狀況，并對其未來的研究方向進行了探討，以便探求人類的應對策略。
關鍵詞：地球科學，全球變化科學，城市環境，工程地質
引言：
地球科學的起源是從人們對地球上各種表象的直覺感悟和描述開始的，那是一種博物性的自然界的認識和逐步的分類。今天的人類社會，無奈地面臨著人口、資源、環境和災害的巨大壓力，社會的可持續發展需要地球科學歷史地承擔起勘探巨型礦區和油氣區，揭示大氣與大洋大幅度升降和全球性生態環境巨變的規律性，深究巨大自然災害的可預測性，進而探求人類應對的策略。
1 全球變化的科學進展
1.1 全球科學的新認識
全球變化科學(Global change science)是20世紀80年代開始的一個新興科學領域。它的科學目標是描述和理解人類賴以生存的地球環境系統的運轉機制以及它的變化規律和人類活動對地球環境系統的影響，從而提高對未來環境變化及對人類社會發展影響的預測和評估能力。
1.2 研究方向的變化
（1）以認識地球系統基本規律的純基礎研究為主，擴展到與人類社會可持續發展密切相關的一系列生存環境實際問題的研究，全球變化的區域相應的研究成為重點研究領域之一。
（2）從研究人類活動對環境變化的影響，擴展到研究人類如何適應全球環境的變化。
（3）在更高層次上進行地球系統的綜合集成研究。
1.3 二十一世紀全球變化科學的發展戰略
（1）在21世紀，人類通過空間遙感監測系統、地面觀測系統和信息系統組成地球環境監測體系，實現對地球環境長期、立體、動態和高分辨的監測，為認識地球環境的整體行為，預測其未來的變化提供信息來源和觀測依據。同時還在醞釀成立全球古氣候觀測系統(GPOS)，建立古氣候系統資料。此外，通過飛速發展的計算機和信息技術的支持，可以實施對海量的地球環境信息的傳輸、 儲存和處理。
（2）發展包括大氣、海洋、陸地和生物圈，合理地描寫物理、化學和生物過程及它們之間的相互作用的地球系統數學模型，建立起客觀和定量地研究地球環境變化機理和預測的工具。
2 二十一世紀礦業發展勢態
21世紀的礦業發展模式不應再依靠過量的耗散資源，損害生態環境發展經濟。其發展勢態的主要目標為：供給需求要保持平衡；管理與保護措施要有效；政策與法規要健全；環境與經濟發展要協調。
采取的主要戰略是：開放性的資源供給；節約型的資源消耗；集約與科技推動型的資源開發；協調性的礦產資源發展。
依靠的主要措施是：大力依靠科學技術創新，提高職能和深化認識；按各國家(地區)礦產資源的具體情況，周密地安排礦產資源調查評價、勘察與開發；加強政策的宏觀調控，建立礦產資源調查評價、勘察和開發的區域管理；實行統籌規劃和統一管理，強化開發過程中的監督和有效利用；強調節約資源和生態環境保護；加大礦業技術開發的科研投入，強調礦業開發環境保護；開展全球礦產資源成礦研究，有計劃地開拓和利用國內外兩種礦產資源，兩個市場，有目的地進行國外資源調查，實行資源互補；發揮國家優勢礦產出口，調整礦產品進口戰略；從產業優化改變消費方式，提高單位礦產資源產業效益，保障社會消費和生產體系長期穩定。
3 大地測量學近20年來發展的特點和趨勢
傳統的大地測量學大體可分為3個方面的內容: 及時，確定地球形狀和大小，確定點的位置，測定地表、冰面、海面的起伏；第二，求定地球重力場；第三，測定地球自轉（章動、極移和周日長）。
在過去的20 年中，空間大地測量學有了飛躍的發展，使上述三個方面注入了新的內容，如大地測量已經有能力測定全球的板塊運動、冰原和冰川的流動、洋流和海平面的變化，可以測定大氣和海洋角動量的變化與地球自轉的關系。所有這些以10- 9相對精度測量的空間大地測量成果，使得時間已作為大地測量學中的第四個坐標（第四維），這是大地測量學近 20 年來發展的及時個特點。大地測量學近 20 年來發展的第二個特點是學術領域的擴大以及與其他學科的融合。例如，過去傳統的看法是，大氣折射對所有大地測量中的電磁波都是一種誤差源，是一種自然的制約因素，而當今大地測量卻要利用衛星和地面站之間或衛星和衛星之間的電磁波定位測量技術，對大氣中的電離層和對流層進行連續密集的測量。大地測量采用現代的求逆技術，已經可以實時提供大氣最主要物理性質的三維綜合影像，這對天氣預報和研究，電離層預報和研究都有一定作用。
4 城市環境研究之發展方向
4.1 我國城市環境地質亟待解決的問題
水工環基礎研究不能適應經濟建設和城市化發展的需要；部分地區地下水資源對社會經濟發展程度提出了更高的要求；地質災害頻繁發生；城市水資源與環境地質問題。
4.2 城市環境地質問題研究的發展
近年來，可用于城市環境地質問題研究的高科技手段和計算機系統程序發展較快，主要有：（1）遙感技術、應用于水文地質普查、災害地質、生態環境等地質信息的分析研究；（2）地理信息系統（GIS），應用于城市環境地質資料的數字化處理、地質數據庫的建立，多種綜合地質信息的綜合分析和輔助決策等工作；（3）地理信息系統的三維空間可視化研究，應用于城市地質條件分析，服務于城市環境地質管理和政府決策。
4.3 可視化在城市地質研究中的作用
可視化是一種新的地質信息交流手段； 地質信息的可視化是進一步實現地質信息的GIS 管理分析的重要基礎；地質信息可視化技術可作為科學發現的手段。
4.4 三維可視化研究技術在城市環境地質研究中的應用
三維可視化城市環境地質圖件，其主要研究方向就是對區域地質條件進行脆弱性地質評價，地下水資源脆弱性的評價需要詳細的水文地質和現場調查研究，評價的主要內容包括: 地下水脆弱性的三位分區、非飽和帶的補給、土壤性質、厚度、滲透性和稀釋能力，以及含水層解釋能力的評價。
5 工程地質回顧與展望
5.1 50 年來我國工程地質的主要成就
巖體結構控制和工程地質力學理論的確立；典型人類工程活動與地質環境相互作用的研究；三峽工程區域穩定性和邊坡穩定性研究；兩類環境、兩類懸河問題與優勢面理論研究； 地質工程與地質災害治理；非線性工程地質分析體系；時效變形理論和地質過程機制分析和量化評價體系；巖土工程叢書的出版。
5.2 發展方向與前景
環境工程地質或環境巖土工程問題和地質災害研究的核心是預測預報和地質工程治理。新世紀伊始， 我國工程地質在進入新的發展階段后又面臨西部大開發，中部經濟結構調整和東部高科技化的大好發展機遇。
6 討論
中國科學院院士於崇文教授認為自然科學的研究程度由淺入深可以分為以下四個層次: 及時，將觀察所得的經驗事實進行總結；第二，將基本現象進行歸納和演繹，并形成唯象理論( phenomenology ) ；第三，上升到具有普適性( universality )和( comprehensiveness) 包容性的基礎理論和方法論；第四，抽象為數學的形式體系( formalism)和哲學思維。
審視目前國內外的地學研究大多是在第二層次上。許多研究成果在觀察的經驗事實方面較前人工作可能有所補充或更新，然而在基礎理論和方法論上缺乏創新，大體在同一水平上重復，本質上還是徘徊于必然王國之中，因此無論是國際還是國內地學界所面臨的迫切任務都是要努力將地學的研究水平從第二層次提升到第三、四層次，實現從必然王國到自由王國的飛躍。
地球科學論文:地球重力場的意義及其在地球科學中的作用
確定精細地球重力場在地球科學中具有重要意義。地球重力場結構由地球物質分布結構所決定，重力場信息反映地球內部密度分布信息。重力異常，即實際重力場與處于流體靜力平衡理想地球體的正常重力場之差，揭示地球內部物質分布的非平衡狀態，對應地球內部的密度異常，是地球內部動力學過程的動因。測定重力異常是目前探索地球內部結構的三種手段（包括地震波傳播分析以及地磁場測定）之一，重力場提供了反映地球內部構造的“一面鏡子”。通過重力異常可反演密度異常，但這一反演問題不確定；目前地震波層析成像可提供地震波速度異常的三維圖像，但直接由波速異常轉換為密度異常還很困難。聯合重力異常和三維地震層析成像，結合地球表面的形變和位移信息（由大地測量獲得）以及對地幔物質物理化學性質的實驗研究，加之地殼及巖石圈的磁異常信息，可以加深對地球內部密度異常結構及其動力過程的了解和認識。
確定高精度大地水準面對研究海洋動力環境和海洋地球物理問題具有重要意義。大地水準面是地球重力場中代表地球形狀的一個特定重力等位面，僅由地球物質引力和自轉離心力決定，不受外力干擾且最接近靜止海洋表面，是描述包括海洋在內的地球表面地形起伏和地球形狀的理想參考面。目前利用衛星雷達測高技術可精密測定平均海面，由于受各種非保守力的作用，使海水處于運動狀態，平均海面并非重力等位面，其相對于大地水準面的起伏為穩態海面地形，決定全球大洋環流，產生海水熱能的傳遞和物質的遷運，與大氣互相作用影響全球氣候變化，厄爾尼諾和拉尼娜現象就是其中一種災害性氣候變化，這兩種現象都會引起平均海面高的異常變化。海洋大地水準面也是反映海底地形起伏及海底大地構造的物理面，洋中脊、海溝、海山和海底斷裂帶都可經過頻譜分析從海洋大地水準面起伏圖像中進行識別，為海洋地球物理研究和礦產資源勘探提供基礎信息。
確定具有cm級精度大地水準面將是大地測量學發展新的里程碑。大地水準面是大地測量的一個基本參考面，即正高（海拔高）的起算面，它的精密確定需要有高精度高分辨的全球重力數據。目前大地水準面的精度在中、長波段大致還處于m級或dm級水平，而中、長波在地球重力場譜結構中占優，大于95%。提高中、長波分量的度是進一步精化地球重力場和大地水準面的關鍵，新的衛星重力探測計劃是解決這一問題的最有效途徑，可以低成本高效率地提供高精度的分辨率為50～100 km全球分布的重力數據。如果實現cm級精度大地水準面，就可將由GPS測定的橢球高（大地高）直接轉換為正高，并達到cm級精度，在實用上可替代相應精度要求的繁重的水準測量，這將是大地測量學解決正高或正常高測定難點的重大進展。地面點正高數據是社會經濟發展和地球科學研究需要的基礎信息。由于各個國家目前都是采用各自由特定驗潮站所確定的平均海面作為本國的高程起算面，并非大地水準面，由于海面地形的存在，各國高程基準不統一，相差可達23 m。統一全球高程基準也是大地測量跨世紀的目標和任務之一，以適應未來經濟發展全球化和構造數字地球實現信息共享的發展趨勢。
李建成，長江學者特聘教授，武漢大學測繪學院院長、博士生導師，2011年12月當選為中國工程院院士。李建成教授長期致力于地球重力場理論及其工程應用領域的教學、科研和人才培養工作，特別在精密高程基準面建立與維持、高程測定模式現代化、全球重力場建模、衛星重力、海洋衛星測高等領域做出了突出貢獻。主持和參加國家杰出青年基金、國家自然基金重點項目、國家973、國家863計劃項目等部級及省部級科研和工程項目100余項；獲國家科學技術進步二等獎3項、省部級科技進步一等獎7項；120余篇、著作4部；榮獲光華科技工程獎、中國青年科技獎、國家測繪局科技領軍人才、加拿大卡爾加里大學“國際杰出科學家”等多項國內外榮譽稱號。
地球科學論文:探索地球科學用資源與信息貫穿科學生命
信息科學，不僅包括日常應用的電信、IT技術等廣為認知的領域，還包括地球信息科學、資源環境信息科學、信息科學應用等更為宏觀的領域。作為專門從事信息科學應用研究的中國院士，孫九林院士是成就突出的學術帶頭人之一，部級有突出貢獻的著名專家。
擁有不同學術背景的專家
1937年在上海出生的孫九林院士原籍江蘇省鹽城縣，1964年畢業于西安交通大學。今天在信息科學技術于農業與資源環境中的應用研究領域做出重大貢獻的孫院士，卻不是學習相關專業出身的，他在大學時期學習的是電力系統專業。
回首這段往事，孫院士笑談自己在學術生涯中跨越的學科太多了，因此是不專不深的科學家。最初是在大學的電機工程系學習發電廠電力網及電力系統專業，畢業后主要的工作責任是為國家摸清、研究整體的資源環境問題，為國家的經濟建設提供科學依據，當時在單位的動能研究室，主要從事水電資源的開發和農村能源研究工作。
十年浩劫當中，孫九林調動了工作，為適應當時的工作需要，曾專門自學過計算機科學，后來隨著信息科學技術的發展，就轉向地球信息科學領域的研究工作。
雖然專業幾經變換，孫九林卻始終保持了對科學的濃厚興趣，因為出色的基礎和旺盛的鉆研精神，他在每一個專業領域都做得出色，特別是對于能源資源的開發，和地球信息科學的研究與應用，既符合了國家經濟建設的需要，也在專業方面取得了重要成果。
鉆研地球科學的學者
作為我國地球信息科學與農業信息科學、資源環境信息工程領域的學術帶頭人之一，孫九林長期從事地理信息系統、遙感技術、全球定位系統等信息科學技術在農業與資源環境中的應用研究，曾親自主持并完成多項部級攻關項目，解決了一系列關鍵的技術難題，取得過15項重大科研成果，其中有11項獲得了省部級以上的18種獎勵，并且出版專著13部，具有科研價值的專業性論文100余篇，將信息科學技術在農業與資源環境中的實際應用推向了一個全新階段。
早在上世紀90年代，孫九林就主持建成了國內及時個突破了多項關鍵技術的多品種大面積遙感估產實用系統，并且完成了面向應用的中國農業資源信息系統和青藏高原科學數據庫，提出了資源環境虛擬環境的初步框架等論點，在推廣實用方面做出了突出貢獻。
孫九林主要研究的地球信息科學是一門地球科學與現代信息科學交叉、綜合集成的新興科學，涵蓋了多種學科領域，應用范圍也非常廣泛。由于地球信息技術將信息技術領域內的多門分支學科和技術都融匯進了地球科學當中，所以這一門科學在實用方面也非常具有價值，在人口、資源、環境等領域的研究工作中均能起到非常重要的作用。
孫九林對地球信息科學的發展和應用持十分樂觀的態度。他舉例來說，我們國家如今提出的土地保護策略，要監測土地的動態應用是否平衡、耕地保護的成效如何，或者跟蹤監測沙塵暴等，就可以應用遙感技術、地面信息系統技術及分析方法實時監測和上報。在檢測氣體環境污染、天氣變化等方面也能夠運用地球信息技術進行跟蹤監測。
因為擁有用科學、先進的研究方法獲得的數據作為支持，孫院士組織了一批有名的專家編著了《地球系統研究與科學數據》專著，將地球系統科學中的主要科學問題和科學數據資源有機結合起來，詳盡闡述了氣候、大氣、陸地、海洋及生態等方面的地球系統研究和科學監測、分析的成果，整合了全球變化對人類社會產生的影響、地球系統研究的主要科學目標和研究方向等重大問題，對于推動我國地球系統科學研究和科學數據資源建設、科學數據共享諸多方面均有著意義深遠的影響。
因為長期站在科學開拓者的位置，孫九林院士不局限在自己專業領域內的科學研究，而且目光放得長遠，提出地球信息科學與技術可以在地球系統中的地質、地球物理、大氣、氣象、陸地表層、海洋等多種學科門類中廣泛應用，其中的虛擬技術還可以用在人體本身的健康醫療方面，學科的發展前景十分廣泛。
對此，孫院士提出地球信息科學的研究必須標準化、理論化、工程化，努力做到跟國際接軌，并且要做到信息集成化。為此他對年輕一輩的研究人員表達了殷切希望，呼吁年輕人要做一專多能的復合型人才，既能夠在各自的專業學科領域里做深入透徹的研究，又能夠有橫向拓展的學術能力。
主持國家重點工程研究
孫九林除在地球信息科學領域的攻關項目外，還參與了精準農業信息科學開發的工作，著有《信息化農業總論》一書，系統闡述了信息化農業的理論方法和應用技術及相關工程，為我國農業生產的信息化做出了不可替代的貢獻。
最早追溯至上世紀80年代，孫九林就曾經主持過西南、洛陽、黃土高原及全國國土資源信息系統的攻關，完成全國資源綜合決策開發信息系統、中國農業資源信息系統等多項部級重大項目，率先在國內建成多層次適合國土規劃和宏觀管理的信息系統，由國家計委推廣在全國使用，取得了顯著成效。
孫九林院士是國家著名的“國土資源及農業信息”工程研究與學科應用的帶頭人，曾經為創立“國土資源及農業信息”工程科學、為國家建設作出突出的貢獻。“九五”期間他曾主持面向應用的國家農業信息系統建設和推廣，同時從宏觀的角度出發，以實際應用為基本立足點，開拓了農學和地學當中的信息技術應用發展新階段。
農業是國民經濟發展的基礎，具體到土地的類型，是耕地還是林地，土壤的結構狀態和肥力、特點，當地的保護狀況、氣候條件等，都事關著農業生產，是制約農業發展的重要因素。將信息化監控和管理、技術發展引入農業，發展低碳農業，是符合國家需要的，也是促進農業經濟發展的重要條件，孫九林深明這一道理，幾十年來始終堅持不懈在農業信息工程工作上的研究和技術推廣，關心我國國土資源大局、關心農業發展，對我國的國土和能源結構、農業結構模式深入了解，從整體入手，將地球信息科學的理念與農業發展的實際有機結合，在國家的重點工程建設方面取得了非常好的效果。
因為在地球信息科學與農業信息科學方面的突出成就，長期從事信息技術在國土資源、能源與農業發展中的應用研究與推廣，孫九林院士被評為部級有突出貢獻的專家。
地球科學論文:環境科學專業“地球科學導論”課程創新實踐教學體系的構建
［摘要］環境科學專業“地球科學導論”課程針對該專業的特點和對課程的教學要求，結合新生入學和高校實驗室的實際，通過對課程內容的把握和學生特點的深入分析，確定了授課的原則目前，我國140多所高校已建立了超過200余個環境科學本科專業，專業教學計劃日臻完善，課堂教學內容逐漸向科學化、合理化邁進。[1] [2]
海南大學“地球科學導論”作為環境科學專業的基礎課，安排于大一的及時個學期講授，3個學分，共68學時，其中理論講授56學時（第7－21周），實踐教學12學時（第10－13周）。按照教育教學改革的要求，根據學校和教研組的實際情況，在深入分析課程特點和學生背景的基礎上，結合以往的授課情況，借鑒國內外著名院校的先進經驗，對實踐教學環節的安排與設計等進行了多次討論、修改和補充，形成了一整套行之有效的創新實踐教學模式。
一、課程特點和受眾情況分析
“地球科學導論”有著鮮明的特點：一方面，內容極為豐富，涉及領域眾多，天文、地理、生物幾乎無所不包，充分適應了當今以地球為研究對象的各學科間的相互滲透、相互促進的發展趨勢。[3]但同時，又存在過多的理論，特別是一些較為艱深的假說、學說等，對抽象思維要求較高，加深了理解的難度。
本門課程的教授對象是環境科學本科專業的大一新生，按照教學計劃，在入學之初，軍訓剛一結束就開始授課。一方面，作為剛進入大學校門的新生，受多年應試教育的影響，缺乏相關地理、氣象學基礎，接受相關理論有一定難度。另一方面，作為“90后”的年輕人，對于高新技術、社會熱點有著本能的興趣，而對于過多的概念、理論，易產生抵觸情緒，同時，又缺乏必要的地球科學實驗技能，這些都是實踐教學體系中應特別注意的問題。
二、實踐教學原則
根據“地球科學導論”的課程特點和受眾對象的具體情況，我們確定了實踐教學的以下授課原則：及時是系統性原則，通過實踐教學，特別是實習課程的精心設計，將各學科、各章節的知識有機地組成一個整體，并注意在邏輯結構和知識基礎上的前后銜接，嚴格強調系統性和邏輯性；第二是實踐性原則，強調與實踐的關聯性，安排一些與時代脈搏共通的內容，諸如社會主義新農村建設、可再生能源等社會輿論關注的焦點，讓學生感覺到“地球科學導論”并非只是一些晦澀難懂的理論，而與自己的日常生活息息相關，并啟迪學生將相關知識應用到日常生活中；第三是先進性原則，將基礎知識與當前國內外學術熱點、學術前沿緊密聯系在一起，并融科學性、趣味性于一體，以激勵學生的熱情和科學探索精神；第四是可操作性原則，由于學生缺乏深厚的地球科學背景和實驗技能，故在安排實驗時，盡可能利用一些常用、簡易的地球科學儀器和設備，讓學生從基礎的實驗技能入手，培養勤于動手、積極思考、嚴謹求實的科研作風。
三、創新實踐教學體系的構建
（一）課程實習設計
實習教學環節在環境科學課程教學體系中有著重要而獨特的作用。[4]根據大一新生入校不久，對環境科學專業的認識還比較模糊，同時處于從高中－大學學習生活的過渡期，面對豐富而緊張的大學生活無所適從的現狀，結合“地球科學導論”的理論教學內容，將課程實習定位為環境科學專業進行的初次系統的認識性實習，即“綜合環境實習”，其意義在于使大一新生結合所學課程內容，有一次接觸環境、認識環境問題的機會，除增加對本課程的理解，激發專業熱情外，還可為后續的專業課和高年級的生產實習奠定基礎。[5]
1. “熱帶典型生態工程的原理與實踐”――美萬生態村考察
目的是使學生親身體驗在課堂上所學的地球科學導論（生態工程部分）的基本理論、方法和技術在我國新農村建設中的具體應用，進一步理解和掌握相關理論，同時也有助于開闊學生的視野，培養其對專業的興趣，激發其創新思維。主要內容是由教師及當地技術人員實地講解，并與參觀海南典型文明生態村相結合。本次實踐教學要求學生了解農林生態工程的基本原理、方法和技術，深入理解“山頂種樹，山腰種膠，平地種果，水面養鴨，水底養魚”等模式的環境生態學原理；對常用生態農業技術，如沼氣、太陽能利用等有初步的了解，并對海南生態文明村的進一步建設提出建議。
2. “熱帶典型生態系統的結構與功能”――野外實習考察
實習路線是由海南大學苗圃－果園－植物園－熱帶牧草種植資源圃－國家熱帶農業高新科技園區，通過步行，沿途可仔細觀察農田、森林、草地等各類典型生態系統的結構和功能，并可實地講解溪流、集水區、湖泊等地球科學的相關概念。通過本次實習，學生對理論知識有了一個直觀的認識，加深了理解，效果良好。
（二）實驗課程設計
考慮到地球科學導論的課程進度和大一新生的實際情況，實驗教學環節分為兩個方面：其一是代表學科前沿且操作簡便的先進地球科學儀器的原理和操作，以“衛星定位系統（GPS）的原理與應用”為例。其二是注重對經典環境生態儀器的運用，以及基本實驗設計、動手能力和初步的統計分析技能的培養，這部分以“不同生態系統不同深度土壤含水率的測定（鋁盒法）”為例。
1. “衛星定位系統（GPS）的原理與應用”――現代設備的使用
通過課堂理論講解、圖片展示和資料片播放，使學生了解衛星定位系統（GPS）的原理、系統組成、應用領域、使用精度、局限條件以及在環境科學中的應用。同時，通過操作示范和野外實踐，要求學生熟練掌握GPS的基本操作技巧。在實驗中分別選擇與學生日常學習生活密切相關的實驗樓、課室、宿舍、食堂、植物園、云月湖，測定其地理坐標，描繪運動軌跡，并分別選擇林內、空地、大樓前進行GPS測定，比較其地理坐標以及信號強弱。在本實驗中除在理論層面GPS的一般知識外，還著重介紹了近期的發展動態：我國北極星系統的研制和進展及其背景，讓學生在社會、經濟、國防層面更為廣闊的背景下對學科的發展和應用加深理解。
2. “生態系統不同深度土壤含水率的測定（鋁盒法）” ――經典儀器的應用
通過課堂理論講解、實驗室操作示范，使學生了解土壤含水率的概念、用途，掌握土壤含水率的測定方法，掌握土壤取樣的技巧以及烘箱、天平的使用方法，培養初步的科研能力、實驗操作能力和嚴謹的科研精神。主要儀器包括烘箱、鋁盒、天平等常用地球科學儀器設備。 要求學生掌握土壤含水率的定義和意義，說明土壤含水率的測定方法有哪些，并簡述其優缺點，分別測定不同生態系統（農田、草坪、橡膠林）、不同深度（0-5cm; 10-15cm; 20-40cm）以及不同坡位（上坡、下坡、中坡）土壤的含水率，要求學生分析生態系統不同層次、不同坡位土壤含水率的差別，說明其原因。同時，根據測定的情況，說明土壤含水率的測定過程中應該注意的問題。在實驗講評過程中，教師綜合各小組的研究結果，作出圖表進行分析，就學生自己的實驗作為案例，生動形象地說明實驗設計的基本方法和技巧，取得了較為滿意的教學效果。
四、結語
當前關于實踐教學的研究，往往著重于整個專業實踐教學體系或畢業實習等單一實踐環節，而對某一具體課程的實踐教學體系則缺乏深入的研究。我們在“地球科學導論”的實踐教學中，力圖把握課程特點，深入分析學生知識背景、心理狀況等特點，因地制宜，有針對性地安排了綜合環境實習和實驗課，各環節之間目的明確，緊密銜接，形成了一個有機的創新實踐教學體系，并在具體應用中收到了良好的效果。教育教學改革是個系統的工程，這里僅僅是一個探索，希望能對相關學科、相近課程提供一個參考，以起到拋磚引玉的作用。
地球科學論文:淺談GIS技術在地球科學中的應用
摘要：地理信息系統是指帶各種地理信息以及它們的載體包括文字、數據、圖像等，進行輸入、存貯、檢索運算、分析、輸出等的技術系統。本文介紹了地理信息系統（GIS）的組成、功能、特點，概述了其在地球科學中的幾個主要應用領域。
關鍵詞：GIS 地球科學
1、GIS簡介
地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS）是20世紀60年展起來的一門融計算機技術、測繪、地理、信息管理一身的綜合和集成的信息技術。它以地理空間數據庫為基礎，在計算機系統的支持下，對空間相關數據進行采集、操作、分析、管理、顯示，是與人類的生存與發展密切關聯的一門信息科學與通用技術。地球科學是以地球系統（包括大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和日地空間）的過程與變化及其相互作用為研究對象的基礎學科，包括地球物理學、大氣科學、水文學、自然地理學、環境科學等分類。自GIS發展以來，就與地球科學建立了深厚的聯系，應用的潛力也越來越大。目前，GIS已經在地形圖與專題制圖、土地利用與規劃、環境保護與治理、環境監測、災害監測和防治、生物資源保護與利用等諸多領域得到了初步的應用。
一個完整的地理信息系統由4個部分構成：（1）硬件系統，計算機與一些外部設備及網絡設備的連接構成GIS的硬件環境，硬件主要包括計算機、打印機、繪圖儀、數字化儀、掃描儀等；（2）軟件系統，支持數據采集、存儲、加工、回答用戶問題的計算機系統。按照功能分為GIS專業軟件、數據庫軟件、系統軟件；（3）地理空間數據，主要是指以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會和人文經濟景觀的數據，是系統分析與處理的對象，構成系統的應用基礎；（4）管理操作人員。人是地理信息系統中重要構成因素，GIS是一個動態的地理模型，僅僅有系統軟件、硬件和數據尚不能構成完整的地理信息系統，使用過程中還需要人進行組織、管理、維護和完善系統。
2、GIS在地球科學中的應用
隨著地球科學研究工作的漸漸深入，研究的難度不斷增加，過去單一的研究方法已難見成效。近年來計算機技術的進步特別是GIS技術的發展，地學專家把各種相關的空間或非空間信息利用GIS進行管理，進行各種綜合分析研究，GIS在地球科學各個領域逐漸廣泛應用。GIS在地球科學及相臨學科的應用主要有如下幾個主要領域：
土地管理方面：GIS產生和發展首先在土地管理中得到應用，這是因為從古至今土地的管理和利用一直是人們重視的內容。早期的GIS大部分是處理與土地有關的信息，土地可以說是GIS最古老、最廣泛的應用領域之一。目前，GIS在地籍調查和管理、土地利用規劃、土地利用現狀調查與管理、土地資源評價、土地承載力計算和分析、土地類型劃分、土地信息查詢、土地潛力分析、土地利用預測與決策分析等方面發揮著越來越重要的作用。
自然資源管理方面：包括自然資源的分布狀況、自然資源數量統計、自然資源查詢、資源評價、資源合理開發利用、資源動態監測等。我國自然資源十分豐富，傳統的管理技術無論是從效率上還是應用上都不能跟上時代的步伐。將GIS技術應用于這一領域，不但減少了人力、物理、財力，關鍵是進行管理的效率大大提高了。
水文地質方面：包括地貌的發生、發展和演變規律、地下巖石和地下水分布規律、水域分布和分析、洪水預測及防護等。從現有的資料來看，GIS在地下水的應用比較廣泛，包括地下水規劃和管理、地下水水質監測、含水層的識別、水源保護、編制水文地質圖等方面。
林業和農業方面：包括林地使用狀況、植被分布特征、森林資源清查、分析與評價，以及農作物結構優化和合理布局、農作物估產、決定投資方向和規模，找出投入產出比。在林業生產管理的基礎上融入GIS技術，使林業形成一套綜合的林業生產管理的信息管理系統，節省了林業管理經費，提高了管理效率。作為農業生產管理的工具，主要是建立各種模型和擬定各種方案，直接用于農業生產。
環境保護方面：包括環境質量專題制圖、環境質量現狀分析、環境質量預測分析、環境質量動態模擬等。通過對遙感圖像的分析，能對過去歷史過程進行近似的再現與模擬，并對未來的生態環境演變進行模擬和演示，對預警生態環境災難的發生具有非常現實的意義。GIS與GPS相結合起來還可以進行生態環境參數的定量、定性分析及預測生態環境的動態變化。
水利和水資源管理方面：包括基本建設規劃、測量、土方挖填、坡度和坡向分析、壩址設計、庫容分析、洪水淹沒分析、小流域治理等。水利部曾提出了“以信息化帶動水利現代化”，說明GIS在水利方面中有著廣泛的應用，GIS在水利現代化中起著并將繼續起到至關重要的作用。在防洪減災方面，各流域或省、自治區、直轄市的防汛決策支持系統或防汛信息管理系統都以GIS為平臺，廣泛應用于空間數據管理，包括查詢、檢索、更新和維護。
地質災害方面：人類經濟活動的不斷加劇，對資源的過度開發和對自然環境的破壞，致使各種地質災害頻發。因此，地質災害的防治是一個長期而艱巨的任務。運用GIS技術，對各種因素進行統計分析，信息疊加，研究地質災害類型、分布規律、災害級別和災害損失、建立地質災害數據庫等。
此外，GIS技術還被應用于海洋、氣象、石油、教育、航空運輸、物業管理等許多領域。現在，地理信息系統已成為科學管理、科學規劃、科學預測和科學決策等的重要工具。
3、結語
我們處在信息時代，計算機的出現使得信息獲取更加，加速了信息的快速傳遞和。GIS是高效靈活的技術系統，它強大的數據管理、分析能力為地球科學各領域的研究提供了有力技術保障。我國雖然在在GIS的研究和開發上已取得了一些成就，但與國外相比還有較大的差距，今后應著力加大開發力度，向“3S”一體化方向發展，實現信息實時動態采集、處理、分析。
地球科學論文:探索地球科學 用資源與信息貫穿科學生命
信息科學，不僅包括日常應用的電信、IT技術等廣為認知的領域，還包括地球信息科學、資源環境信息科學、信息科學應用等更為宏觀的領域。作為專門從事信息科學應用研究的中國院士，孫九林院士是成就突出的學術帶頭人之一，部級有突出貢獻的著名專家。
擁有不同學術背景的專家
1937年在上海出生的孫九林院士原籍江蘇省鹽城縣，1964年畢業于西安交通大學。今天在信息科學技術于農業與資源環境中的應用研究領域做出重大貢獻的孫院士，卻不是學習相關專業出身的，他在大學時期學習的是電力系統專業。
回首這段往事，孫院士笑談自己在學術生涯中跨越的學科太多了，因此是不專不深的科學家。最初是在大學的電機工程系學習發電廠電力網及電力系統專業，畢業后主要的工作責任是為國家摸清、研究整體的資源環境問題，為國家的經濟建設提供科學依據，當時在單位的動能研究室，主要從事水電資源的開發和農村能源研究工作。
十年浩劫當中，孫九林調動了工作，為適應當時的工作需要，曾專門自學過計算機科學，后來隨著信息科學技術的發展，就轉向地球信息科學領域的研究工作。
雖然專業幾經變換，孫九林卻始終保持了對科學的濃厚興趣，因為出色的基礎和旺盛的鉆研精神，他在每一個專業領域都做得出色，特別是對于能源資源的開發，和地球信息科學的研究與應用，既符合了國家經濟建設的需要，也在專業方面取得了重要成果。
鉆研地球科學的學者
作為我國地球信息科學與農業信息科學、資源環境信息工程領域的學術帶頭人之一，孫九林長期從事地理信息系統、遙感技術、全球定位系統等信息科學技術在農業與資源環境中的應用研究，曾親自主持并完成多項部級攻關項目，解決了一系列關鍵的技術難題，取得過15項重大科研成果，其中有11項獲得了省部級以上的18種獎勵，并且出版專著13部，具有科研價值的專業性論文100余篇，將信息科學技術在農業與資源環境中的實際應用推向了一個全新階段。
早在上世紀90年代，孫九林就主持建成了國內及時個突破了多項關鍵技術的多品種大面積遙感估產實用系統，并且完成了面向應用的中國農業資源信息系統和青藏高原科學數據庫，提出了資源環境虛擬環境的初步框架等論點，在推廣實用方面做出了突出貢獻。
孫九林主要研究的地球信息科學是一門地球科學與現代信息科學交叉、綜合集成的新興科學，涵蓋了多種學科領域，應用范圍也非常廣泛。由于地球信息技術將信息技術領域內的多門分支學科和技術都融匯進了地球科學當中，所以這一門科學在實用方面也非常具有價值，在人口、資源、環境等領域的研究工作中均能起到非常重要的作用。
孫九林對地球信息科學的發展和應用持十分樂觀的態度。他舉例來說，我們國家如今提出的土地保護策略，要監測土地的動態應用是否平衡、耕地保護的成效如何，或者跟蹤監測沙塵暴等，就可以應用遙感技術、地面信息系統技術及分析方法實時監測和上報。在檢測氣體環境污染、天氣變化等方面也能夠運用地球信息技術進行跟蹤監測。
因為擁有用科學、先進的研究方法獲得的數據作為支持，孫院士組織了一批有名的專家編著了《地球系統研究與科學數據》專著，將地球系統科學中的主要科學問題和科學數據資源有機結合起來，詳盡闡述了氣候、大氣、陸地、海洋及生態等方面的地球系統研究和科學監測、分析的成果，整合了全球變化對人類社會產生的影響、地球系統研究的主要科學目標和研究方向等重大問題，對于推動我國地球系統科學研究和科學數據資源建設、科學數據共享諸多方面均有著意義深遠的影響。
因為長期站在科學開拓者的位置，孫九林院士不局限在自己專業領域內的科學研究，而且目光放得長遠，提出地球信息科學與技術可以在地球系統中的地質、地球物理、大氣、氣象、陸地表層、海洋等多種學科門類中廣泛應用，其中的虛擬技術還可以用在人體本身的健康醫療方面，學科的發展前景十分廣泛。
對此，孫院士提出地球信息科學的研究必須標準化、理論化、工程化，努力做到跟國際接軌，并且要做到信息集成化。為此他對年輕一輩的研究人員表達了殷切希望，呼吁年輕人要做一專多能的復合型人才，既能夠在各自的專業學科領域里做深入透徹的研究，又能夠有橫向拓展的學術能力。
主持國家重點工程研究
孫九林除在地球信息科學領域的攻關項目外，還參與了精準農業信息科學開發的工作，著有《信息化農業總論》一書，系統闡述了信息化農業的理論方法和應用技術及相關工程，為我國農業生產的信息化做出了不可替代的貢獻。
最早追溯至上世紀80年代，孫九林就曾經主持過西南、洛陽、黃土高原及全國國土資源信息系統的攻關，完成全國資源綜合決策開發信息系統、中國農業資源信息系統等多項部級重大項目，率先在國內建成多層次適合國土規劃和宏觀管理的信息系統，由國家計委推廣在全國使用，取得了顯著成效。
孫九林院士是國家著名的“國土資源及農業信息”工程研究與學科應用的帶頭人，曾經為創立“國土資源及農業信息”工程科學、為國家建設作出突出的貢獻。“九五”期間他曾主持面向應用的國家農業信息系統建設和推廣，同時從宏觀的角度出發，以實際應用為基本立足點，開拓了農學和地學當中的信息技術應用發展新階段。
農業是國民經濟發展的基礎，具體到土地的類型，是耕地還是林地，土壤的結構狀態和肥力、特點，當地的保護狀況、氣候條件等，都事關著農業生產，是制約農業發展的重要因素。將信息化監控和管理、技術發展引入農業，發展低碳農業，是符合國家需要的，也是促進農業經濟發展的重要條件，孫九林深明這一道理，幾十年來始終堅持不懈在農業信息工程工作上的研究和技術推廣，關心我國國土資源大局、關心農業發展，對我國的國土和能源結構、農業結構模式深入了解，從整體入手，將地球信息科學的理念與農業發展的實際有機結合，在國家的重點工程建設方面取得了非常好的效果。
因為在地球信息科學與農業信息科學方面的突出成就，長期從事信息技術在國土資源、能源與農業發展中的應用研究與推廣，孫九林院士被評為部級有突出貢獻的專家。
心系科技發展與共享
在一連串輝煌的履歷中，孫九林始終不忘并且堅持的是科學研究，以嚴謹的態度治學、做科研，在信息科學領域與資源環境及農業科學的結合研究中取得了令人矚目的成就。談及自己做過的研究項目以及成就，孫院士非常謙虛，他提得更多的是國家的需要和對科學數據整合集成、實現共享方面的期望。他自己在20世紀80年代就曾在河南大學擔任環境與規劃學院的兼職教授，不僅為學校培養了多位中青年學者，還首次提出了我國關于資源信息管理體系結構、信息資源分類編碼、區域開發模型體系、統計型空間信息系統模式等論點，并進行了研究和實踐，為信息科學的數據整合和在資源環境中的應用做出了突出的開拓性貢獻。
孫九林認為，國家各類科技計劃項目產生的數據不單是項目研究成果的重要組成部分，并且還是科技創新必要的基礎條件。他提到開展科技計劃項目數據的交匯管理及共享對促進科學研究數據的綜合整理集成、增加國家對科技投入的收益、提高我國科技計劃項目的管理水平均具有非常重要的意義。早在2008年，科技部就頒布了《國家重點基礎研究發展計劃資源環境領域項目數據匯交暫行辦法》，啟動“973”專項計劃資源環境領域的項目數據匯交工作，并且正式成立了“973”計劃資源環境領域項目數據匯交管理中心，具有極強的示范意義，自該項目啟動至今的三年內，中心已經制訂了多項數據匯交與管理的標準規范、建立了數據管理系統及存儲環境、開發了數據匯交服務平臺等，持續開展數據共享服務，迄今為止在環境資源領域內共有29個已結題的項目完成數據匯交，另有32個在研項目完成了數據匯交計劃的編制。
針對這一試點工作，孫九林院士介紹說，工作的最終目的是希望把國家投入的科研項目所產生的科學數據資源統一匯交到中心進行保管，同時按照一定的管理規定和使用方式實現共享服務，這屬于實現數據共享建設的一個重要環節。他認為進入21世紀后全世界范圍內的主要資源分為三大類，一類是物質資源，一類是能量資源，還有一類就是信息資源，當今衡量一個國家是否強大的標準就在于信息資源，國與國之間的競爭關鍵也在于信息的競爭，掌握了信息資源就是掌握了發展國力、經濟的重要資本。
因此他始終關注著科學知識產權的保護和信息數據共享，堅持對元數據、數據說明文檔、數據實體進行嚴格審查，保障用于交匯數據的性，同時通過同行業內的專家對預先制定實行數據匯交計劃的項目組進行審核，保障數據的性和系統性、科學性，并且不忘不斷規范數據資源的保護辦法和管理辦法。
使國家財政支持的科學研究項目都能逐步實現、采取數據匯交的管理辦法，令國家大力投資研究所產生的數據能夠為我國的科學創新做出更多的貢獻，是擔任“973”計劃資源環境領域項目數據匯交管理中心主任的孫九林最重要的心愿。
成就突出著作等身
在成績斐然的多年研究生涯中，孫九林共獲得國家科技攻關重大成果獎3項、中國科學院科技進步獎特等獎和一等獎共5項、國家科技進步獎5項，并曾獲得中科院及省部委科技進步二等獎4項、中科院科技進步三等獎1項。
科研成果取得突出成就的同時，孫九林院士將自己的多年心血研究訴諸筆端，完成了等身的著作。他的著作《信息化農業總論》、《中國農作物遙感動態監測與估產》5部系列專著、《國土資源信息分類體系與評價指標》、《中國21世紀可持續發展道路》、《區域資源開發模型系統》、《國土資源信息科學管理概論》等從專業角度為我國的國土資源與農業發展做出了科學的闡述和解析，《地球信息科學引論》和近年來由眾多科學家共同完成的心血之作《地球系統研究與科學數據》更是從宏觀、整體的角度，用系統整合的方法講述了新興的地球系統研究與科學數據，內容兼容并包，十分廣泛。而且在新型的學科領域注重列舉實例、繼承和發展已有學科理念和研究數據，對后來研究者的意義非凡。
雖然已經過了古稀之年，孫九林仍然堅守著工作崗位，站在研究工作的及時線。早在1990年6月他就已經擔任了中國科學院自然資源綜合考察委員會研究員一職，2001年當選為中國工程院院士，現在是中國科學院地理科學與資源研究所研究員、世界數據系統中國國家協調委員會秘書長、國家科學數據共享工程專家委員會委員、國家減災委員會委員兼空間科學與信息分會主任、國家農業信息化專家委員、中科院科學數據庫及信息系統專家委員會主任等，可謂是身兼眾職、重職。
工作的繁忙和責任的重大并沒有減少孫九林院士對青年一代的關心和培養，在眾多的頭銜中，他還是中科院地理科學與資源研究所的博士生導師、南京師范大學講座教授、西安交通大學的兼職教授和人居環境與建筑工程學院院長。孫院士對年輕一輩的研究員抱有很深的期望，提出年輕人在做研究時要將實地考察與技術模擬相結合，不可偏廢，把研究工程化，理論標準化、集成化，用積極的態度協同、交流工作，做復合型的專業人才。為此，他領導的科研團隊被國家科技部授予“十一五”國家科技計劃執行團隊獎。
研究工作之路沒有驛站
在談到今后研究工作的時候，孫九林院士很自豪的說，雖然自己已邁入“70后”的老年行列，但身體條件還允許他繼續在科研及時線做些力所能及的工作。近十多年來，孫九林出于自己的興趣和國家的需求，在力推國家科學數據共享的同時，也特別關注國家的信息化建設，推動農業信息化及中央提出的“兩化融合”；科學研究信息化環境的構建等；從2005年開始又積極倡導中國科學家應走出去與國外科學家合作開展國際資源環境與生態的綜合科學考察，他在68歲的高齡還赴俄羅斯乘坐直升飛機進行濕地考察。今年7月19日，孫九林在第二屆綠洲論壇上提出了“以信息化促進綠洲地區發展方式轉變”的理念，指出要實現信息化促進綠洲地區發展方式的轉變，就必須提高對信息化社會的認識，做好綠洲地區發展的信息化規劃，大力發展和提高綠洲農業的信息化水平、提高地區其他支柱產業的信息化水平，構建全地區的信息資源開發利用平臺。這一理念對綠洲地區的信息化發展及整體規劃發展均具有重要意義。
隨著時代的飛速發展，科學是在不斷進步著的，科學發展的前景無限廣闊，研究的道路永遠沒有盡頭。孫九林院士以自身的實際行動展現了老一輩科學家的高度責任心和使命感，為適應國家的發展需要孜孜不倦鉆研，攻關科學難題，在科研工作的道路上沒有停頓和止歇。我們有理由相信，在未來的“十二五”發展期間內，孫九林院士還將在信息科技的研究應用方面做出更多的成績，為我國的現代化建設發展提供更深、更廣泛的理論和技術支持。
地球科學論文:看“科學啟蒙”之《地球科學》對科學教學的思考
摘 要：美國小學主流教材――科學啟蒙之《地球科學》一書的閱讀，讓筆者充分認識該教材的魅力，它的內容豐富、圖文并茂，表達方式生動有趣，特別重視科學探究活動的設計；小到圖片的選擇，大到整套教材的結構都無不激發著學生去探究的熱情；同時也激發筆者教好科學課程責任心，以及改革科學課程教的迫切心理。筆者不得不反思，我們的科學課程教材體系設置及教育教學之不足。
關鍵詞：《地球科學》；探究；以人為本；反思
一、美國版《地球科學》教材的分析
（一）教材強調科學探究
美國版科學教材分為《生命科學》、《地球科學》、《物質科學》，以《地球科學》教材為例，該套教材的重要特點是強調科學探究。在教材的每個細節都體現著科學探究的思想。教材大致分為這樣幾個部分：
1.做一名科學家！醒目的字體，特大的字號給學生留下深刻的印象。如教室內要注意的事項：每次活動后洗手、活動開始前將所有步驟反復讀幾遍、小心玻璃和尖銳的物品、當你看到“小心”字樣時，一定要非常小心。如發生潑灑等意外事故，立即報告老師。要求戴護目鏡時，請一定戴上。
2.C單元、D單元。每個單元都有單獨的體系，本單元的章節，以及特有的頁碼，在內容設置的同時還會配上科學技能的培養及科學歷史、神奇故事等，給人一種耳目一新的感覺。隨便翻到哪一單元的扉頁，你會看到與本單元相關的而且讓孩子震撼的整幅圖片，配上簡單的富有激發性的語言，如：瞧！……你想過嗎？……。
3.供你參考。每本教材的都會有科學手冊，供使用者參考，如：節約和循環使用；愛護動物；愛護植物；保持清潔；如何測量；用厘米刻度尺測量；用英寸刻度尺測量；使用天平；使用秤；使用溫度計；使用觀察天氣的工具；使用鐘表；使用放大鏡；使用電腦；使用計算器；使用計算機；繪制圖表組織數據；繪制地圖、表格、圖表；繪制表格和圖表來組織數據；折紙等。同時在孩子們閱讀并使用這些科學手冊的同時會使孩子們產生動手去試一試的欲望。
（二）教材突出“以人為本”
該套教材還突出“以人為本”的理念，即在實現人的發展基礎上實現社會的發展，把個人和自然及社會有機地結合起來。表現在：
1.從小學就開始注重使學生在接受科學教育與主動參與的學習級過程中，形成感受生活，了解自然的能力，從而使其能更好地適應社會和面對人生。
2.教材遵循學生的年齡特點。整個教材課程設計遵循由易到難、由簡到繁的原則。在小學階段，孩子們從觀察、測量和認識物質的屬性開始他們的科學學習，低年級主要以認識、發現為主，到高年級則要開始進行一些科學實驗。
二、美國版《地球科學》教材給學前科學教學的思考
（一）從事科學教育的教師應該面臨的挑戰
1.任課教師應時刻注重提升自身素養。以學生為本，顯然對教師是個巨大挑戰，要求教師從“教書匠”轉變為學生學習過程的組織者、幫助者和引導者。教師要引導學生從被動地接受教育發展為能夠主動地學習，使所有學生都有所收獲、有所提高、有所發展。
2.老師要注重保護學生的好奇心，鼓勵學生在實踐中學習
記得曾看到這樣一則有關美國科學課的教學案例：
某學生發現幾天前放在室外的噴壺里的水幾乎沒有了。他問老師原因，老師沒有回答而是反問大家。同學們各抒己見，大家懷疑是班里的寵物倉鼠干的。全班同學決定檢驗其正確性，他們把噴壺蓋上，結果第二天水位沒有下降。大家很高興。老師又引導大家能否確定老鼠會從籠子里跑出來？同學們把籠子放在抹平的沙盤中間，結果沒看到沙上留有腳印，水位也沒有變化。大家又以為是水被蓋住，老鼠看不到。于是蓋子被拿走后，他們發現水位下降了，而沙子上沒有腳印。大家肯定不是倉鼠干的。老師建議：把一個盛水的容器放在窗臺上，每天測定和記錄它的水位，然后把這些紙條標上日期貼在一張大紙上構成一個圖表。幾天后，孩子們發現水位一直在下降，但是每天降低的尺度不一樣。經過討論后，得出：是蒸發的緣故，且溫度高時水就消失得快。
從這則案例我們可以看出美國科學課堂教學主要有以下兩個顯著特點：
（1）注重實踐，教學內容以動態的問題探究為主。美國小學科學課以學生自主的探究活動為主要內容。教師只是組織者，他善于調動學生的探索欲望，并且在學生的探究中起到重要的指導作用。
（2）重視兒童的體驗，并將其有機地與科學教學相結合。美國科學教師重視兒童在課堂上提出的問題和已經獲得的生活經驗。她把兒童提出的問題變成“活”教材，直接經驗納入課程實施的過程，使兒童的經驗在充滿趣味的、探索性的科學探究過程中與自然科學知識相互作用，生成新的知識。同時，兒童還對自然科學產生了濃厚的興趣和情感。
（二）美國科學課程教材的魅力給我國學前科學教材的啟示
（1）認真學習美國科學教材精神，在現有教材基礎上進行創造性教學。建構主義學習觀認為：學生對新知識、新能力的獲得建立在既有的知識、經驗基礎之上，因此學習的過程就是學生運用自己的學習方式、自我建構的過程。所以我們應從教學實際出發，學習并領會美國科學教材精神，重新審視并解讀現有教材。根據不同的探究內容與學生實際，做出合理的活動設計，并注重尊重學生的好奇心，將學生的探究行為有效地與教學相結合。
（2）積極探索一條適合學前科學課程教學模式。認真學習學前教育學，了解學前專業教師工作特點及需求，協同所有科學課教師，就如何激發幼師生學習熱情做出充分的討論。各學科依據學科教學內容的特點選擇恰當的方式使學生愿意參與到教學中來。如地理教學中，針對現實生活中學前兒童感興趣的問題，如：宇宙的問題、地球的形狀、星星和月亮、天氣的變化、環境的保護、爭做地球小衛士等等。建立教學資源數據庫，供師生共享。
（3）改革學前科學課程教材，使其更加具有專業特色。本著以人為本的思想，讓學生學習有用的知識及技能，改革學前專業科學課程教材勢在必行。教師在嘗試創造性教學的同時，應該結合學生專業特色，在符合教育改革精神的前提條件下，在開發校本教材的基礎上，完善教學資源數據庫，依據學科教學大綱，為編寫適合學前專業生學習的科學課程教材做好更加充分的準備。
地球科學論文:澳大利亞國立大學地球科學教育發展特點及對我國的啟示
【摘要】本文以澳大利亞國立大學地球科學學院為例分析和總結了該院地球科學教育發展的特點。通過深入的分析,我們了解到該院地學教育的發展體現了研究性、交叉性、互動性和系統性的特征。在此基礎上嘗試對我國高等地質教育改革提出建議。
【關鍵詞】澳大利亞國立大學地球科學教育發展
一、澳大利亞國立大學及地球科學學院概況
澳大利亞國立大學(以下簡稱ANU)于1946年由澳大利亞政府創建。該校擁有教職員工3600多人,學生13500多人,學生以研究生為主,本科生較少。ANU是一所在教學和研究方面均卓有成效的世界大學。在整個發展過程中,ANU始終以研究為主,同時又不忽視大學的教學工作。教學及研究水平獲得了國際認可,享有很好的聲譽,曾兩度被澳大利亞高等教育品質保障委員會評議為及時等級大學。全校有大小圖書館10個,藏書量超過100萬冊,為本校師生的研究提供了很好的保障。
ANU地球科學學院是前地球科學系和海洋科學學院與2008年1月合并形成,該院主要以培養研究生為主,同時培養少量的本科生。ANU地球科學被評為澳大利亞國內大學同類學科中最的學科,在世界同類學科中排名前十。地學院在物理、化學、材料性能和地球環境研究方面處于世界經驗豐富地位。該院地球科學研究主要涉及四個研究領域:地球化學、地球環境、地球材料與工藝和地球物理學。該院在全體教職員工和學生中貫徹學校“發現”的文化,并且滲透到所從事的一切活動中,從而使該院在教學和科研中不斷有新的突破。
二、澳大利亞國立大學地球科學教育發展特點
致力于建立世界地球科學領域中頂尖大學,ANU地球科學教育在自身發展過程中體現了以下獨特的特點:
1.廣泛的地學研究視角
ANU地球科學研究的根本問題是解決地球的形成、演化、目前的性質和在太陽系中的地位。強調在全球范圍的視角下進行研究和教學,同時就具有全球意義的問題提供一個獨特的南半球的觀點。另外,地球科學學院還負責從全球的角度來研究澳大利亞大陸及其周邊海洋的歷史、地理和獨特的環境條件。
2.獨特而優越的研究條件
學校為研究提供了大量設施,包括核磁共振觀察儀、高清晰度顯微鏡、多功能望遠鏡。同時,它還在堪培拉的Mt Stromlo和新南威士州的Siding Spring設置了觀察中心。學校擁有大量的現代化設施,其中包括設備優良的演講廳和實驗室,全澳洲大學中、容量較大的超級計算機設備。作為主要的地球物理和地球化學研究領域,ANU的天文臺分布范圍從喜馬拉雅山到南極洲,涵蓋了地殼最古老和最干旱的部分,包括三個主要的海洋,從熱帶到極地的氣候體驗。
3.系統性和交叉性的研究課題
ANU地球科學還研究商業和社會的發展對地球的影響,如自然資源的形成、景觀和環境的變化和演變。該領域是國家研究中心的優先項目,主要研究我們居住的地球如何形成、澳大利亞的自然資源、居住在澳大利亞的人類的過去和現在對環境和景觀的影響,關注未來全球變化的可能性。隨著人口和經濟持續增長,人類對自然資源和環境的壓力不斷增加,社會對地球科學人才的需求將日益增加,要求其提供知識豐富、信息靈通的畢業生。
4.各系統平衡性的研究
為了使研究更加、系統,2008年1月地球科學系和海洋科學學院合并形成了現在的地球科學學院。過去幾年研究關注的重點是“固體地球”,目前注重“固體地球”和“海洋與環境”之間研究的平衡。研究也關注地表的變化過程,景觀和氣候變化。自從原地球系的地球物理流體動力學和環境地球化學以及原海洋科學學院的古海洋學的引進,通過對現有工作人員、化學海洋學、海洋碳循環等研究課題的不斷整合,研究領域不斷擴大,研究更加具有系統性和平衡性。
5.影響較大的地球科學研究
ANU的地球科學計劃在世界綜合性大學同類計劃中是一致公認的前十名大學之一,它出版刊物的影響在澳大利亞全國大學出版刊物中名列前茅。該院物理、化學和地球材料特性研究以及環境條件和氣候變化研究在澳大利亞首屈一指。由于澳大利亞獨特的地理位置,該國環境氣候變化的脆弱性和土地過度利用,國家對自然資源嚴重依賴,以及澳大利亞作為該地區最發達國家,ANU必須通過在地球科學教學和研究的經驗豐富項目為國家做出貢獻。該院將致力于保持其在該領域的世界經驗豐富地位,將資源轉移到日益重要的新的地球科學領域并表現出靈活性。
三、澳大利亞國立大學地學院學生培養特點
ANU地學院允許學生同時選修多個學位課程,這形成了ANU與其它學校不同的特色。因為地球科學是一個綜合性領域,需要廣博的學科知識。為了擴大學生的知識面,幫助學生獲得技能,并培養學生作為一個全球公民而應具備的知識和能力,該院要求學生在及時學年至少選修一門選修課程。此外還要求根據個人的實際情況選修一些針對性的課程。該院把基礎知識延伸到專業的職業化教育中,復合學位的選擇和靈活的課程設計使學生的學習能跨越基礎和專業的各領域,讓學生探索出有效的學習方法。強調團隊合作和跨學科研究是該院在地學研究領域能不斷有所發現和創新的關鍵。
1.本科生教育培養特點
(1)強調學科的綜合性和交叉性,培養學生科學意識。本科生除了要學好專業基礎知識課程外,還要廣泛涉獵其它學科知識,此外還要根據個人的實際情況選修一門針對性的課程。該院要求每位本科生在及時學期至少選修一門以上的選修課程。學院從新生入學就對其進行科學知識教育,培養學生的科學意識。
(2)進行鼓勵教育,樹立學生信心。本科學生在其接觸地球科學的最初階段存在許多不確定因素,學院這時會對學生進行鼓勵教育。鼓勵他們提出問題、分析問題、解決問題,給他們信心,發揮他們的分析和解決問題的能力。同時該院還同國際社會的學者合作,探索并解決澳大利亞和世界面臨的最重要的問題,為本科生和研究生營造一個良好的學術環境,鼓勵學生參加國際國內學術會議,在會議上發言提問。由于一直被鼓勵獲取更多的知識,該院的學生培養了信心和能力,這樣在以后的學術和專業生涯中,他們可以對自身所遇到的一切問題進行解答。
(3)強調基礎知識學習和實踐鍛煉相結合。除了基礎課程學習之外,教師會指導學生參加一些簡單的實踐活動,創造野外實習或實驗的機會,促進師生之間建立起團隊意識和互動關系。目前,ANU地球科學學院經常在夏季暑假期間對學生開展短途野外實習、對研究和職業生涯進行指導、外出郊游遠足、進行簡單的野外觀察和樣本采集等豐富的活動。
(4)加強教師指導,注重不同學科之間的交流。本科生在開學之初就有固定的教員帶領,指導學生學習和研究。由于獲得了學校和國家更多的資助,該院還計劃和其它院系合作,引進更多的其它學科的教師和研究人員,一方面減輕了每位教師所承擔的教學任務從而有更多的時間投入到科研中去;另一方面學生可以從來自于與地球科學相關的更多專業或研究方向的老師那里獲得新信息、拓寬知識范圍、啟發新思路。
2.研究生教育培養特點
致力于建設世界地球科學研究院,ANU地球科學學院實施以培養研究生為主的教育發展戰略:創建以學生培養為中心的地球科學專業、引進更多的教職人員尤其是那些能夠有效實踐該院發展目標的人才,進一步拓寬和深化研究團隊的研究領域,逐步建立有著良好科研氛圍的機制。
(1)強調以學生為中心個性化培養教育模式。充分圍繞學生,根據學生的實際情況安排個性化的教學是該院教學活動的一個特色。該院發展戰略中很重要的一點就是創造一個較大程度上以學生為中心的地球科學院系。
(2)貫徹“發現”理念,促進學生探索創新。該院秉承學校“發現”的文化和“重要的是發現事物的本質”的校訓,在教學和科研中要求學生不斷去發現新事物,探索事物的本質,并且滲透到一切教育和科研活動中,使“發現”的理念深入人心,培養學生對于他們感興趣的領域進行深入的廣泛的新的理解。
(3)強調不同學科之間的交流,培養學生系統的學科知識。該院非常重視培養學生的學科知識,因為地球科學研究是一個涉及到各個方面的綜合性研究領域,它要求研究者具備廣博精深的系統知識。為此,該院和其它學院合作,廣泛引進不同學科和專業人才,不斷探索擴大研究領域,師生可以在其專業和職業范圍里研究學習,也可以跨越專業和職業的范圍去工作,因此能使該院在研究和教學領域不斷有所發現和創新。
(4)注重學習與職業生涯規劃相結合。該院強調本院教授、研究人員和專職學生事務管理者要從研究生資金資助、就業指導到未來學術生涯規劃等給學生以全程指導,要考慮如何幫助學生將學習、工作和職業規劃很好地結合起來。
四、對我國地球科學教育發展的啟示
1.積極吸收人才,加強對外交流。
澳大利亞由于本國人口較少,積極吸收世界各國外來人口,因此留學生比例較大。ANU地球科學學院每年也招收大量的外國留學生,在本國學生和外國學生如何培養上,該院采取了靈活的培養模式。在入學時間、學制、入學申請和課程的學習上都有不同的靈活方式。隨著我國對外開放的范圍越來越大、程度越來越廣,高等教育的對外交流也逐步加深。外國專家、學者、海外學生來我國交流、學習也逐漸增多。因此我國高等地質教育應根據社會發展的需要,在諸如培養模式、學制、入學方式等方面可以借鑒ANU地學院的經驗。
2.以“發現”為理念,建立以學生為中心的培養方式。
ANU在學生的培養過程中不斷向學生貫徹“發現”的理念,使這一理念深入人心,鼓勵學生不斷去探索新事物,發現新問題,這是該院在研究流域能不斷創新的關鍵。該院充分考慮到每位研究生的不同特點,根據本人實際情況制定培養方案,這樣能充分鼓勵學生學習的積極性,充分發揮每個人的特長。我國高等地質教育在學生的培養過程中應避免“一刀切”的現象,充分考慮每一位學生的特點,積極鼓勵,培養學生發現問題、解決問題的能力。
3.加強學科間的交流,建立系統綜合的學科知識體系。
ANU地學院在發展的過程中非常注意和其它領域的專家、學科相結合,不斷探索新的發展領域,用新的視角去研究課題。允許學生跨學科、跨專業、跨學校選修課程,鼓勵不同領域的專家到該院交流、任教,這是其在地學研究領域一直能居于領跑者地位的關鍵。對我國高等地質教育來說,“各領域如地質學、地理學、大氣科學等傳統學科領域因囿于專業面過窄等原因無法適應當代地球科學發展的需要”,有必要借鑒ANU地學院的經驗,加強不同學科、專家學者之間的交流,加強與國內外高校之間的合作,開闊視野,擴大研究領域,提高我國地學教育和科研水平。
4.積極鼓勵參與各種研究活動,提高學生科學研究能力。
ANU地球科學學院要求每位研究生除了專業課學習之外,主要跟從導師從事研究工作和野外實踐活動。同時,該院積極為研究生創造各種國內、國際的學術交流、研討會議,鼓勵學生在會議上發言、提問。校內外各種團體之間也定期開展交流活動。這種活躍的學術培養模式可以為我們所借鑒。我國有關地球科學教育的高校和專業研究機構間應建立更為緊密的學術和教學合作關系,積極鼓勵學生參加國際國內學術交流活動,使學生能不斷接觸到該學科領域的不同觀點,掌握該領域的近期發展動態和新的理論及研究方法,從而提高學生的科研能力,促進我國地學研究發展。
五、結 語
ANU地球科學學院專業的發展規劃是基于澳大利亞本國或者說發達國家地球科學研究近年來的發展和變化趨勢而制定的。該院一直把實現在地球科學領域世界級頂尖學科作為其發展的方向,隨著近年來不斷發展,該院地球科學領域研究在世界的影響不斷加強,基本上實現了該院的目標。如何對未來中國高等地質教育做出科學的定位,就要求我們將中國地球科學的未來立足于我國經濟社會發展的需要,在世界政治、經濟、科技和社會發展趨勢的大背景下去思考。“如何從外部的國家產業和基礎科學發展的制度層面,從高等教育發展的制度層面,從地球科學自身發展的層面等多角度綜合分析、協調一致”,并積極借鑒ANU地學院及西方發達國家高等地質教育的經驗和教訓,促進我國地質教育協調發展。
地球科學論文:淺析構造地質學的作用與地球科學的發展
摘要：地球科學研究地球的歷史。通過對地球內部物質成分、巖層的結構和構造以及埋藏在地層中的生物化石等的研究，科學家推斷出了地球的形成和發展過程，各地質歷史時期的古地理環境和構造運動，生命的起源與演化過程等。這使我們進一步加深了對我們賴以生存的地球的了解，同時幫助我們預測地球今后的發展變化趨勢。
關鍵詞：地球科學 地質 構造
一、概述
地球科學與能源、資源、環境、氣候、地質災害的預測與防治等學科是緊密相連，而這些學科都是與國計民生息息相關的。地球為人類的生存提供了豐富的物質基礎，是人類賴以生存的家園。地球科學就是要發現并有效的利用這個物質基礎，更好的為人類的發展服務。地球上已探明的各種礦產資源與能源儲量相當豐富，但在合理開采利用方面還做得很不夠，過度開采，破壞環境等問題非常突出。為了人類長遠的發展，在合理利用地球現有能源和資源的同時還應積極開發新型可再生能源，同時實現資源的可持續利用。
21世紀以來，國內外關于自然災害和地質災害問題的研究越來越重視，特別是重大突發地質災害（滑坡、泥石流）研究成為目前的熱點領域，在地質災害預測預報、監測預警、風險評估、災害防治和應急救災等方面取得明顯進展。但是我們必須意識到，地質災害的發生、發展和演化趨勢與巖石圈、生物圈、水圈、大氣圈、人類甚至宇宙密不可分，構成了地質災害系統，它是一個具有眾多因素且規模巨大多層次結構、多子系統、多重時間標度、多種控制參量和多樣的作用過程，這就決定其是一個動態發展的、非線性的、開放的災害系統，同時也是具有不確定性和社會經濟性等特征的復雜系統。因此，要重視對災害發生機理及其區域性規律的認識， 充分利用計算機技術和現代信息技術，如GIS 技術等。我國地質災害研究任重而道遠，需要我們共同的努力，使我國地質災害研究向著法制化、科學化方向前進。
二、構造地質學在地質學研究中的地位和作用
構造地質學是地質學分支學科之一，主要研究組成巖石圈的各種地質體的構造現象、組合型式及其形成和發育規律。一般根據其研究對象和研究內容的差異，將構造地質學區分為狹義構造地質學和廣義構造地質學。前者主要是對小區域或中、小尺度地質體的各種構造變形、變位現象，如褶皺、斷裂、面理、線理等構造現象進行識別、描述和成因分析。具體研究內容包括：各種構造的幾何學形態、產狀、規模、組合及其空間關系和發展過程；各種構造的發生條件和形成機制；并進而探討產生這些構造的構造運動方向、方式、強度和動力學過程。而廣義構造地質學的研究對象大到巖石圈的結構及地殼的巨大單元，如巖石圈板塊、大陸和大洋、山脈和盆地等的形成和發展；小到巖石內部組構的細微變化，乃至礦物晶格位錯，幾乎涉及從10-8-108cm不同空間尺度的構造現象。
構造與氣候及地表過程的相互作用。關鍵的問題有：①構造與剝蝕-沉積的關系；②構造地貌和氣候的相互作用；③如何從地貌與沉積中定量分離氣候與構造信息；④氣候與構造耦合的時間尺度、耦合的門限值；⑤不同時間尺度內的地貌動態定量重建。
構造地質學新理論和新技術方法在礦產資源、工程建設、自然災害的預測預報，環境保護等領域的應用繼續取得進展，對國民經濟發展和其他學科的推動作用更加明顯。在“十一五期間實施的“全國媒體資源潛力評價”項目中，以板塊構造和地球動力學為指導，深入開展構造控煤作用的研究。合大地構造單元和賦煤單元特征，劃分了全國賦煤構造單元；建立了控煤構造樣式分類系統，對找煤預測和煤炭資源開發起到重要指導作用。
三、 地球科學發展方向
今后，地球科學還將有很大的發展。關于地球科學的發展方向，溫總理將其概括為六點：“及時，地球、環境與人類的關系。如果再大一點，還應該包括天體。第二，地質構造，特別是板塊運動給地殼帶來的變化。第三，礦產資源和能源，尤其要重視新的實踐與理論。地質科學要同經濟、社會、環境緊密結合，主要表現在合理開發、利用、保護和節約資源，實現資源的永續利用。有兩件事情可能大家注意到了：一是我國地質工作者最近在內蒙古煤田勘探中發現鈾礦與煤共生。煤層里經常含有鈾、釷、鍺、鎵、銦這類稀有和放射性元素，但是煤層中的大型鈾礦還很少發現。二是頁巖氣的發現和開發。應該說我們在這方面起步晚了一點，在開發實踐上落后了一些。有人說，頁巖氣的開發與利用可能改變世界能源格局。美國頁巖氣開采已經到了實用地步。一些天然氣很豐富的國家由此感到憂慮。我們國家具備頁巖氣的儲存和開發條件，但是它的開采技術以及對環境的影響、管道輸送的要求是很高的。在礦產和能源開發利用的理論和實踐上，不要局限于書本，而要不斷地探索新的實踐和理論。第四，地質災害與防治。這已經成為涉及人民利益的重大問題。從汶川大地震到舟曲泥石流，無一不與地質災害有關。但是有效的預報、預防和治理，我們還差很多。在指揮汶川地震搶險的過程中，我對此深有體會。在舟曲發生泥石流以后，我又認識到，從甘肅到四川直至云南，這一帶由于地質構造等原因造成巖石的崩塌，再加上多年的沖積物堆積，有許多沖溝都有突發泥石流的危險，必須提早預報、提早防治。第五，現代科學在地質學的應用。從大的方面講，地質學的綜合性主要表現在地質學與地球物理、地球化學等的結合，地質勘查工作運用遙感、測試、鉆探、掘進等技術手段。現在看來不夠了，它要涉及天體、地球、環境、生物的變化和相互作用以及信息、航天、海洋、生命等現代科學技術的應用。第六，地質科學要開發新的領域。過去講微觀，小到原子、分子，現在不夠了，要研究粒子。過去講宏觀是由地殼到地球深部，現在也不夠了，宏觀要研究天體，大到宇宙。過去講古生物只研究環境對生物的影響，現在還要研究生物對環境的影響。人、環境、地球、天體構成一個整體。因此，地質學專業要開一些新的學科，比如氣候學，特別是古氣候學。” 隨著時代的進步，地球科學將逐漸趨于完善。彼時，人與自然和諧共處，人類文明在地球上開出燦爛的花朵。
地球科學論文:關于《地球科學概論》選修課教學的思考
摘要：《地球科學概論》是地質學基礎教育的一門啟蒙課程，其重要作用在于使學生對地球科學有一個概略、的了解，起著構筑專業知識結構基本框架的作用。根據《地球科學概論》的課程特色和所學專業特點，探討多種方式開展教學，加強學生對學科的感性認識，努力培養學生的學習興趣。其目的是培養學生的基本地質認知和地質思維，搭建環境工程專業學生的知識框架。
關鍵詞：地球科學概論；選修課；教學思考
《地球科學概論》是我校環境工程專業學生的一門跨專業選修課。該課程以傳播地球科學基礎理論知識為主，是地球科學教學體系中的先導性課程，起著構筑專業知識結構基本框架的作用。地球科學是涵蓋地質學、地理學、地球物理學、地球化學、大氣科學、環境科學等的集成基本科學。近年來，人們已經認識到地球是一個具有復雜的、交互影響的、動態的、開放的、非線性系統。因此，在教學中應偏重于整體、綜合與創新的地球系統科學概念，從地球系統科學的大思路出發，強調地球系統的綜合研究。針對環境工程專業，還應注重加強大氣科學、環境地質學、可持續發展理論等方面的教學內容。同時，要結合各個基礎學科門類的近期研究進展，突出地球科學基本問題，涵蓋地球歷史、地球系統、地質資源和環境為主題的教學體系。雖然該課程開設時間較長，但因課程涉及面廣，在不同高等院校、不同專業之間，對課程內容的理解也有較大差異。教學內容的構建與組織、教學方法的選擇與演進，均因學生專業層次和老師的認識不同具有很大的差異。因此，如何緊跟專業與學科發展的時代步伐，與時俱進，使課程教學既能反應該門課程應有的學科內涵，又能在短時間內讓學生達到應有的培養目標，是地球科學概論教學中應時刻關注的問題。
一、課程教學思想的轉變
《地球科學概論》是環境工程專業學生接觸到的最早的一門地質基本課程，是在原來《普通地質學》、《基礎地質學》等課程基礎上順應地球系統科學發展而來的。其課程內容雖然是以傳統的《普通地質學》為基礎，但增添了諸如行星地質、環境地質、災害地質和資源與環境等相關內容，是從更廣闊的視野來闡明地質學問題，對非地質專業學生起到地質學科啟蒙與專業知識體系搭建的作用。該門課程可以看作是地質學的一個大“緒論”，學科定位是一門地學素質教育課程。雖然教學對象并不是地質專業的學生，但并不意味著非地質專業的學生不需要學習地質專業方面的知識。對于環境工程專業來說，其培養目標涉及到與地質學相關知識的許多問題，諸如減輕自然的人為災害、水源凈化、大氣演變、有毒及放射性礦物處理、合理利用自然資源、礦區沉陷治理、以及合理利用自然資源等。課程內容可以為保持生態環境、控制環境污染和可持續發展等提供地球科學知識與服務。因此，該課程教學的重要目的是向學生傳授地球科學的基本知識，使學生形成正確的地球觀，形成人與環境協調、可持續發展的科學素質，最終為后續的專業課程學習和知識框架搭建打下基礎。
自20世紀80年代以來，科學家對地球的研究取得了長足進展，形成了各門專業學科的知識體系和研究方法。但科學家們漸漸認識到要從整體論的觀點出發，研究地球及其內部的各個子系統，即各圈層內部以及各圈層之間的運動變化的全過程、形成機制以及可能發生的變化趨勢。而過去地球科學內各分支學科只注重研究各子系統的內部，及其在特定時間內的結構與作用過程。從整體論的觀點出發來研究地球系統科學是一種更廣闊、更的地球觀。因此，現有教學應體現現有科學進步對地球科學的觀念轉變。這種轉變不僅體現在對地球內部各個系統的認識，還要體現在對地球系統的整體認識、科學技術的應用與地學思維的認識、合理開發和利用自然資源及人與地球協調發展的認識等方面。
二、教學內容體系的構建與取舍
《地球科學概論》與《普通地質學》區別不大，后者主要闡述的是地球的各種地質作用以及各種地質作用的產物，是相對較純的地質學內容；前者則是在后者基礎上進一步拓寬形成的，不僅包含了《普通地質學》的內容，還拓展到大氣科學、海洋科學、水文科學和環境科學等學科的內容。學科間的跨度交叉與滲透，要求教學內容更要反應地球科學的進展，拓寬與人有關的地球科學內容，才能更及時有效地反映課程內涵，傳遞知識。但地球科學的范圍太廣了，而學時是有限的。因此，作為一門環境工程專業的跨專業選修課程，其學科定位是一門地質學的素質教育選修課程，教學的目的是向學生傳授地球科學的基本知識，使學生構筑專業知識結構的基本框架，建立正確的地球觀。因此，在傳授地球科學基本知識的基礎上，應著重傳授地球圈層的相互作用、地球科學的系統性。該課程的學習，讓學生不僅可以了解地球系統的地質作用過程、不同圈層之間的相互作用，還可以正確論證地球科學與人類生產與生活、社會需求與發展之間的緊密聯系；并且讓學生更進一步認識到地球科學在尋找、開發和利用自然資源，保護和改善生態自然環境，預報和減輕自然災害等方面的實用價值和實際意義，以及掌握如何運用地球科學的手段與思維解決、減輕人類面臨的環境、災害和資源等重大問題的基本思路與方法。
根據專業課程定位、結構授課對象特點，有針對性地設計本課程的具體教學內容。在緒論部分，應著重介紹地球科學的研究對象、研究內容、研究方法、研究意義，展示地球科學人類社會可持續發展，特別是與環境科學發展之間的緊密聯系。在課程后續章節講授過程中，應在保留經典知識的同時，兼顧地質學科的發展前沿與動向，不斷對相應內容進行更新和深化，以拓寬學生的視野，更新學生的知識體系。作為環境工程專業的選修課程，《地球科學概論》理論教學一般安排32學時，主要講授內容分為四部分：及時部分講授緒論，主要有地球科學的發展、研究內容和方法、意義及其與環境科學的聯系等內容；第二部分講地球起源與演化和物質組成，主要有宇宙中的地球、地球與其所處環境的起源與演化、如何知道地球的過去、地球的物質組成等內容；第三部分講地球的內外圈層，主要有地球的外部圈層、地球的內部圈層、內外圈層的相互作用、內部圈層相互作用及物質轉化與機制等內容；第四部分講地球系統科學和資源環境問題，主要有新地球觀、地球系統科學、人與資源、維護我們的生存環境等內容。為了提高使用教材的教學效果，各章開始講解之前，均以提要的形式對本章授課內容進行興趣引入，并將章節重難點提前告知。各章結束后，針對章節內容部署有思考題和聯系題。為了引導和促進學生自主性學習，各章后還提供了可以進一步閱讀的書目，為學生進一步拓展、擴充知識范圍與深度，調動學生的主動性提供了基礎。結合課間課余時間與學生展開討論和互動性教學，使學生不僅能學到知識，更能學會解決問題的方法。同時，在有限的學時中，面對地球科學大量的知識內容，如果講授內容面面俱到，學生反而會感到龐雜和難以接受，學著吃力，興趣也會下降。因此，教學內容設置還在涵蓋課程主體內容的基礎上，盡可能多地接合近年來學科內的進展，并將環境惡化、環境災害、資源短缺等與環境工程專業有關的環境問題結合起來講述，才會取得好的教學效果。
三、教學方法的選擇
據了解，不少學生選這門課不是因為認識到學習地球科學的作用與意義，而是為了完成學校規定的學分與選課任務。還有一些學生認為，該門課程并非自己所學專業的主體課程，存在學與不學一個樣、少學與多學一個樣的懈怠心理，在學習過程中，存在學習目的不清、興趣不高、甚至逃課等現象。因此，在教學中，要注重將“學生為主體、老師為主導”的教學思想貫穿于教學課堂之中，讓學生們盡量參與到教與學的過程中。教師要引導學生認識本門課程的重要作用，努力調動學生學習本門課程的主觀能動性，注重引導式、啟發式教學，讓學生善于發現問題、提出問題、思考問題、探討問題和解決問題。教師還可以借助多媒體等現代教育技術手段，把授課內容做成形象、直觀的教學課件，讓學生更易于理解知識點，有助于其對授課內容的理解和掌握，達到更好的授課效果。課件制作要突出生動、明晰、條理性強的特點，并多插入形象的圖版以豐富內容，呈現出高質量的教學課件以吸引學生的注意力。在利用多媒體的同時，要注意與傳統板書結合，通過適當板書、適當提問、問題引導，在課堂上達到學生與學生之間、學生與教師之間的互動。講課避免照本宣科，更應結合實際，對重點、難點要做到深入淺出。以培養學生的學習興趣為起點，鼓勵學生積極發問、主動參與，以延伸性思維為主要目標，培養學生的創造性和批判性思維習慣。在教學過程中，教師還可以采用案例教學方法，對案例提供的客觀事實現象，用所學的相關理論知識進行分析，并提出自己的看法、見解或觀點。然后，老師再進行逐一解答，并給出正確的分析研究結果，教給他們分析問題、解決問題的能力，進而加深學生對基本概念和基本原理的鞏固與理解。這種教學方式與“填鴨式”的學習相比，學生的學習興趣會大大增加。
地球科學論文:《地球科學概論》教學課程設計探討與實踐
摘要：根據地學類專業需要，結合當前社會經濟發展需求和學生自身條件，提出了應合理科學地設置《地球科學概論》的具體教學內容、教學難點和重點，為了充分調動學生們學習科學知識，培訓專業基本技能和思考科學問題的積極性和主動性，教師要合理安排課堂教學內容，探索新的教學方法方式，提高教學質量和水平。
關鍵詞：《地球科學概論》；教學方式；教學質量
1 引言
地球是一個巨大和復雜的動力系統，也是一個開放的系統；同時，它也是一顆正在運動和演變的星體，具有獨特的圈層結構和地表環境。目前，隨著全球的經濟快速發展，人們的物質生活水平在大幅度提高，但我們面臨的難題和挑戰也在不斷增加，比如人口控制、資源開發、環境保護、減災防災和經濟可持續發展等，這些重大問題都與地球環境有著密切聯系。由此可見，人類社會的可持續發展離不開地球[1]。 “地球科學概論”是地學類專業的入門課，后續專業課程的基礎課， 其重要作用在于使學生對地球科學有一個概略的、的了解， 培養學生的學習興趣[2]。其教學目的是通過重點介紹地球科學的研究對象、研究內容和主要研究方法，使學生較了解現代地球科學的主要成就、基本知識和時空觀念，訓練學生掌握一些重要的基本技能，啟發學生主動鉆研地球科學的精神，鼓勵學生的創新意識，增進學生學習地球科學的興趣，使學生樹立正確的人生觀和世界觀，同時為現在的相關專業課程奠定堅實的基礎[3]。
2 科學合理安排課程內容
“地球科學概論”課程是地學類專業（比如大氣科學、遙感和大氣探測等專業）的本科入門課。這門課程內容信息量大，具有空間尺度的廣泛性與微觀性，時間尺度的漫長性與瞬間性，地球系統的整體性與分異性，自然過程的復雜性與有序性等特點[4]，教師如在有限的學時中講授內容面面俱到，學生會感到所學內容龐雜，難以形成系統；如果教師授課內容過于深入，對于學生而言，學起來吃力，學習興趣也會降低。針對這些問題，教學內容設置的原則主要貫徹少而精、全而新，即在涵蓋“地球科學概論”課程主體內容的基礎上，盡可能多地引入當前地球科學研究的重大新認識、新進展和新突破，并與資源短缺、環境惡化等現實生活問題結合起來講述。通過此課程的學習，使地球科學各專業的學生樹立起科學的自然觀、辯證觀和可持續發展觀，可將所學的理論知識應用到實際中，培養學生們提出問題、解決問題和實踐動手能力，最終達到為國家現代化建設增添人才的目的。
“地球科學概論”這門課課程內容主要分四大部分：①地球系統的相關背景知識簡要介紹，重點講述天球坐標系、天體運動規律和時間的計量；②簡要介紹地球表面特征，包括地形和地貌和地球內部結構，重點描述大地構造學說； ③重點講授三大重要圈層：大氣圈、冰雪圈和水圈；④自然資源的合理開發和利用或地圖投影。
首先，讓學生對這門課有初步的了解，讓他們知道前人是怎么看待與我們生命息息相關的地球，他們做了哪些工作，目前還存在些什么問題，地球是怎樣起源，有關宇宙的演變發生了哪些重大事件和重要人物，然后激發學生學習科學熱情和積極性，探討我們關注的熱點科學問題。
3 探尋高效的教學方式方法
學生在學校中的學習是一個人成長為社會的有用之材的必需條件，研究和探索學校教育情境中學生學習的規律，對于學生個人及社會的發展都有不可估量的貢獻[5]。筆者十分贊同陳蓉等關于學習和教學的觀點，即學習是知識的獲得，學習是知識的構建。在學生學習和教師教授過程中，教師的教學方法、教學手段和教學藝術直接關系到學生對知識的理解與獲取，甚至影響學生對課程、學科的好惡取向。因此教師必需按照教學規律從專業課程的特點入手充分利用各種教學資源，盡量采取通俗易懂的教學語言教好書育好人。新穎、鮮活的教學方法是吸引學生注意力，提高學生學習興趣，保障教學質量的捷徑。隨著信息技術的發展，教師要與時俱進，積極主動改進以往的傳統教學方法，并結合當前新的教學手段，將多媒體、網絡、數字博物館、虛擬野外實習等多種多樣的輔助教學系統應用到“地球科學概論”的教學中。教師的課件制作力求達到重點突出、內容清晰和說理生動、條理性強，并穿插形象的圖片及短片視頻等豐富內容，避免單調。力圖以圖文音畫并茂的高質量課件吸引學生的注意力，調動學生學習的積極性與學習興趣。最為關鍵的還是教師的講課質量。教師們傳道授業解惑，分析疑點，給學生選留思考題，對啟發學生，發揮學生主觀能動性非常有益。教師教學的較高境界是使學生能在輕松、愉快的教學環境中學習知識和掌握基本技能。教師講授課程時盡可能的不采用照本宣科方式，而是注重引導啟發，注重理論結合實際，通過實例深入淺出地講解難點、重點問題。
比如在講授到地貌時可以以桂林和黃土高原為例。由于桂林溫度較高，降水量較大，地表徑流相對穩定，流水侵入石灰石把裂縫擴大變成地下洞穴，降水使流水得以更新和有效補充，于是地下洞穴慢慢地變成地下河道。水是自然的雕刻師，千百年來它都在無情地雕刻著石灰石，緩慢的腐蝕作用造成了今天看到的桂林山水。而黃土高原位于溫帶季風氣候區的邊緣，溝壑縱橫，氣候較干旱，降水稀少，較易形成溝，較難形成河流。利用動漫演示或圖片展示不過幾分鐘，但是可以給學生留下了深刻影響使學生充分理解了地貌的形成、地殼的上升運動、風化剝蝕作用、地下河流以及洞穴的形成過程等。又如大陸漂移，通過多媒體的大陸漂移的動漫循環演繹，讓學生們形象的了解到兩億年前地球上所有陸地是連在一起的超大陸，后來慢慢分裂漂移形成了當今的格局，經過演示學生有了明確的概念。再來從古生物、古氣候、地形地貌、巖石圈層等方面的證據證實大陸漂移學說，使得學生對此理論認識清晰。大量具有典型意義的地質現象圖片，令人賞心悅目，一些多解的地質現象，也給學生留下了無限遐想空間，使學生既掌握了學習內容，又培養了科學的思維方法、分析推理和創新精神，大大激發了學生對本門課程的學習興趣，教學效果明顯。
對大氣科學專業的學生來說，大氣圈的基本結構特征和內部系統如何演變等科學問題都是他們十分關注的。大氣的運動與不同種類的作用力有著密切聯系，即由于力的作用而產生大氣的運動，其中有一個地轉偏向力，也叫科氏力，對大部分學生來說比較難理解。那么，我們將如何來講解這個力，讓學生容易接受和理解？可以利用舉實例來引入這個概念。首先提出“我們生活在北半球，為什么火車運行方向軌道的右側比較光滑？”這個問題接著問南北向的雙軌火車為什么要設置成右側軌道火車運行方向為北，而左側為南？帶著這樣的問題，我們設計了一個有趣的試驗，即在一張白紙上畫直線段并定南北兩個端點，選取北端點為起點，從該點按原方向勻速畫直線段，同時順時針勻速轉動白紙。接著，類似方法，開始點仍取北端點，旋轉方向改為逆時針勻速轉動白紙。比較新畫出的兩條“直線段”與原直線的差異。這種差異產生的原因用地轉偏向力的公式來解釋，并進一步討論地轉偏向力的物理含義。通過親身實踐，學生很容易接受和理解地轉偏向力的概念和各項物理含義及其應用。
4 結語
教師要積極改革教學方法與教學手段，采用啟發式、討論式、互動式教學方法，配合多媒體音像教學、電化錄像片觀看教學、典型實物、模型、掛圖例析等多種教學手段，將傳統的教學手段和現代教育技術結合。我們不僅要掌握這些教學方法，而且還要能夠靈活運用，提高教學質量，通過這門課程把學生引入地球科學的殿堂，使學生對本專業發生極大興趣，提高學生分析問題、解決問題的能力，培養學生實踐精神和創新精神。
