袁國禮

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

課程建設(shè)

“有機地球化學(xué)”課程教學(xué)改革探索

袁國禮

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地質(zhì)學(xué)及固體資源勘查專業(yè)的學(xué)生在有機化學(xué)、沉積學(xué)等方面基礎(chǔ)知識儲備不足，對“有機地球化學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容理解速度慢，理解程度低，本文針對出現(xiàn)的這些問題進行了分析，并總結(jié)探討了教學(xué)方法上的改進措施。同時，從學(xué)校專業(yè)建設(shè)層面的角度對課程改革提出了一些建議。

有機地球化學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)改革

一、有機地球化學(xué)簡介

我國有機地球化學(xué)經(jīng)過近年的不斷發(fā)展, 已經(jīng)從油氣勘探領(lǐng)域拓展到了煤成氣、生物、環(huán)境和氣候幾大主要研究領(lǐng)域, 為我國國民經(jīng)濟發(fā)展和社會進步作出了重要貢獻。有機地球化學(xué)是地球化學(xué)的一個分支，主要研究地殼或地表各類巖石或沉積物中有機質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)、分布特征及相關(guān)的石油、天然氣、煤及油頁巖等礦產(chǎn)資源，同時研究表生環(huán)境中的有機質(zhì)污染等。根據(jù)有機質(zhì)的組成、賦存形式、結(jié)構(gòu)和形成特征，主要可以分為油氣有機地球化學(xué)和環(huán)境有機地球化學(xué)兩大類。油氣有機地球化學(xué)主要是應(yīng)用化學(xué)原理研究地質(zhì)體中的有機質(zhì)、石油、天然氣及其次生產(chǎn)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和分布，是由地質(zhì)學(xué)、有機化學(xué)和生物學(xué)相互交叉滲透而形成的新興邊緣科學(xué)。有機污染是環(huán)境污染的主要防治對象，環(huán)境有機地球化學(xué)是解決環(huán)境有機污染的主要防治手段之一。由此可見，有機地球化學(xué)在能源與環(huán)境領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用前景，因此，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院地球化學(xué)教研室開設(shè)了“有機地球化學(xué)”課程。

二、我?！坝袡C地球化學(xué)”課程開課情況

我校“有機地球化學(xué)”課程分A和B兩種課程。A類主要針對油氣地質(zhì)專業(yè),為必修課程。B類主要針對地質(zhì)學(xué)及固體資源勘查專業(yè)，為選修課。課程均安排在大學(xué)三年級下學(xué)期，共32學(xué)時。該課程包括兩大部分內(nèi)容，油氣地球化學(xué)（22學(xué)時）和環(huán)境地球化學(xué)（10學(xué)時）。“有機地球化學(xué)”與其他基礎(chǔ)課程有著密切的關(guān)聯(lián)，內(nèi)容涉及到“有機化學(xué)”和“沉積學(xué)”等基礎(chǔ)課程。我校能源學(xué)院的油氣地質(zhì)專業(yè)在大三之前開設(shè)有“有機化學(xué)”、“石油地質(zhì)”等基礎(chǔ)課程，專業(yè)基礎(chǔ)知識比較好，課堂教學(xué)和學(xué)生理解難度小。然而，地質(zhì)學(xué)和固體資源勘查專業(yè)學(xué)生在本課程授課前，缺乏有機化學(xué)和沉積學(xué)相關(guān)知識，課堂理解能力有限，教學(xué)過程中授課難度較大。同時B類課程為選修課，學(xué)生選修目的多樣化。本文主要針對地質(zhì)學(xué)和固體資源勘查專業(yè)授課情況加以分析，并就筆者在教學(xué)過程中進行的教學(xué)改革進行探討。

三、學(xué)生專業(yè)背景知識不足

1.有機化學(xué)知識

地質(zhì)學(xué)和資源勘查兩專業(yè)的“有機地球化學(xué)”教學(xué)為32學(xué)時，無實驗課。從“有機地球化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容的復(fù)雜程度和教學(xué)學(xué)時上看，存在學(xué)時短、內(nèi)容多的問題，而且內(nèi)容涵蓋油氣及環(huán)境兩方面。就油氣地球化學(xué)內(nèi)容而言，不但要求掌握有機化學(xué)基本知識，還要涉及萜類化合物、甾族化合物、姥鮫烷與植烷、糖、氨基酸及蛋白質(zhì)等天然產(chǎn)物部分內(nèi)容及立體化學(xué)的部分內(nèi)容（圖1,2），而這一部分內(nèi)容是油氣地球化學(xué)的基礎(chǔ)同時也是重點。因此，在有限的教學(xué)課時安排情況下，需要針對學(xué)生有機化學(xué)知識不足的問題開展預(yù)備知識授課，這樣就占用了大量的課時，且短時間內(nèi)學(xué)生對這些內(nèi)容掌握程度較低。另外，為了使學(xué)生更好地理解有機物在地質(zhì)過程中的演化，還需適當(dāng)增加各種化合物物理性質(zhì)，如熔點、沸點、溶解性、旋光等內(nèi)容的講解。

圖1 姥鮫烷與植烷結(jié)構(gòu)式

圖 2 甾烷結(jié)構(gòu)式

涉及到有機污染物，學(xué)生需要掌握含氮化合物、含磷化合物、含氯化合物，以及各種稠環(huán)芳香烴等大分子結(jié)構(gòu)，才能更好地理解環(huán)境污染過程或機理。因此，在教學(xué)過程中，還需要增加一些環(huán)境有機化學(xué)知識的講解，如這些化學(xué)物質(zhì)的命名方法、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等。在講解持久性有機污染物時，對于持久性有機污染物的結(jié)構(gòu)的了解是理解其在環(huán)境中性質(zhì)的基礎(chǔ)。如六六六，它有4種異構(gòu)體（圖3），這4種異構(gòu)體雖然分子式均為C6H6Cl6，但它們的空間結(jié)構(gòu)和環(huán)境行為不同。因此，教學(xué)中適當(dāng)?shù)募尤胍恍┯袡C化合物異構(gòu)體的原理以及手性結(jié)構(gòu)、空間異構(gòu)等知識的講解，讓學(xué)生們對化合物的空間結(jié)構(gòu)有所認識。

圖 3 六六六（HCH）分子結(jié)構(gòu)式

2.沉積學(xué)與巖相古地理知識

由于本課程在大學(xué)三年級上學(xué)期開設(shè)，學(xué)生尚未學(xué)習(xí)“沉積學(xué)”等相關(guān)課程。沉積有機質(zhì)的演化是伴隨著沉積地質(zhì)過程的化學(xué)過程，只有正確理解盆地演化及沉積物的沉積與成巖過程，才能更好地理解有機物在這一過程中的反應(yīng)與結(jié)構(gòu)變化。有機質(zhì)是伴隨著沉積物沉積，其演化受到地質(zhì)體的演化溫度、壓力和其他物理化學(xué)條件控制。例如，有機質(zhì)能夠沉積并保存下來就需要一個半封閉、厭氧、遷補償?shù)某练e環(huán)境。在成巖作用過程中，由于成巖、深成和準(zhǔn)變質(zhì)階段的物理化學(xué)條件的變化，有機質(zhì)會發(fā)生不同化學(xué)反應(yīng)，生成相應(yīng)的有機化合物。另外，有機質(zhì)的來源不同，也影響著有機質(zhì)在地質(zhì)環(huán)境中的演化過程和最終生成物。這也是有機質(zhì)分別生成油、氣或煤的主要控制因素之一。因此，“沉積學(xué)”甚至“盆地演化”等課程的基礎(chǔ)知識是該課程的必備知識，有限課時內(nèi)需要進行相關(guān)知識的補充教學(xué)。

3.學(xué)生學(xué)習(xí)目的有待明確

與油氣地質(zhì)專業(yè)學(xué)生相比，地質(zhì)學(xué)與固體資源勘查專業(yè)學(xué)生選課目的不是十分明確，這也與我們的培養(yǎng)方針和教學(xué)重點有關(guān)。針對地質(zhì)學(xué)與固體資源勘查專業(yè)，我校強調(diào)的是基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)和金屬勘查知識的教學(xué)和技能的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生認為自己所學(xué)的專業(yè)與油氣資源等沒有直接聯(lián)系。但是，地質(zhì)學(xué)是相互關(guān)聯(lián)的，因此我們需要對學(xué)生的片面認識進行疏導(dǎo)。另外，長期以來，學(xué)生對選修課有一種誤解，認為選修課沒有必修課重要。選修課不是不重要，而是在有限的教學(xué)課時內(nèi)，針對某一專業(yè)知識的專門介紹。上述問題的解決單靠授課教師的課堂疏導(dǎo)作用有限，必須從專業(yè)方向說明和專業(yè)知識的拓寬等各種渠道進行疏導(dǎo)。

四、實驗教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏

由于有機化合物的復(fù)雜性，其檢測分析手段也相應(yīng)比較復(fù)雜。傳統(tǒng)地球化學(xué)所涉及到的儀器種類較少，分析手段較單一，并且不能應(yīng)用于有機物的分析檢測。有機分析涉及到一些特殊的儀器，例如氣相色譜、質(zhì)譜、高效液相色譜等。許多學(xué)生對有機分析方法感到陌生, 特別是相關(guān)儀器, 如色質(zhì)聯(lián)機、二次質(zhì)譜、激光拉曼光譜等。教學(xué)上必須在課堂上對部分分析方法加以解釋,才能使同學(xué)們理解相關(guān)內(nèi)容。由于種種原因，目前沒有有機地球化學(xué)實驗室可供教學(xué)，教學(xué)大綱中也未設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容，只能通過課堂講解方式幫助理解。有機地球化學(xué)也是一門應(yīng)用科學(xué),需要結(jié)合具體教學(xué)開展實驗教學(xué)，增強學(xué)生對儀器的了解和動手能力。但是由于缺少實驗教學(xué)條件，這也使得不少教學(xué)內(nèi)容成為了“紙上談兵”，因為實際動手教學(xué)被枯燥的解說所替代，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣可能已經(jīng)被枯燥講解所替代。

五、教學(xué)方法與手段的改進

結(jié)合教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，筆者在目前的教學(xué)中改進教學(xué)手段與教學(xué)方法，雖然這些只能是杯水車薪，但還是取得了一些明顯效果。

1.啟發(fā)式與互動教學(xué)

學(xué)習(xí)的主要目的就是為學(xué)生將來從事專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)，教學(xué)過程中除了讓學(xué)生掌握理論知識外，結(jié)合研究生產(chǎn)實例講解。針對學(xué)生思維活躍，但不善于總結(jié)規(guī)律、公開表述自己觀點的特點，授課時要注重課堂提問，鼓勵學(xué)生積極發(fā)言，最后由教師進行講評，調(diào)動學(xué)生的熱情。在授課中，充分考慮學(xué)生的反映，有針對性地按課程的重點、難點， 分層次提問、引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生不斷探索和掌握新知識、新內(nèi)容。此外，就知識的前沿鼓勵學(xué)生查閱文獻，提交讀書報告，由教師課堂點評。

2.多媒體與板書結(jié)合教學(xué)

多媒體教學(xué)是一種圖文并茂的教學(xué)方式，它使傳統(tǒng)教學(xué)中枯燥抽象、用單一語言文字和圖形講解難以理解的概念變得具體生動，令學(xué)生耳目一新，印象深刻。但是，多媒體教學(xué)只是一種輔助教學(xué)手段，絕不能代替教師授課，只有將傳統(tǒng)的授課方式與多媒體教學(xué)有機地結(jié)合起來, 才能發(fā)揮各自的特長, 收到最佳教學(xué)效果。因此，針對重點、難點問題的講解，筆者采取板書形式，使得學(xué)生在思路和理解速度上都能跟進教學(xué)進度。

3.辯證講解

針對疑難內(nèi)容，采取課堂討論，教師總結(jié)的方式。另外，教學(xué)內(nèi)容也要隨時代發(fā)展有所更新，對一些教科書部分內(nèi)容與現(xiàn)代研究結(jié)果有所出入的地方，鼓勵學(xué)生查閱最新文獻，引導(dǎo)學(xué)生辯證地理解問題，不能機械地記憶和理解教材內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生辯證地思考問題，任何結(jié)論都是在某種特定的條件下的論證結(jié)論，隨著條件的改變，結(jié)論可能不同或相反。

六、深化教學(xué)改革建議

針對以上問題，筆者認為我校的“有機地球化學(xué)”課程有必要加大改革力度，尤其我校在實行模塊化教學(xué)后，“有機地球化學(xué)”將成為地球化學(xué)專業(yè)本科生的主干課程。筆者結(jié)合實際教學(xué)總結(jié)，主要建議如下：（1）修訂與完善課程教學(xué)大綱，加入實驗教學(xué)環(huán)節(jié)；（2）推進教材建設(shè)，編寫適合我校地質(zhì)學(xué)及固體資源勘查專業(yè)的本科教材；（3）改進課程設(shè)置，課程授課時間由現(xiàn)在的大學(xué)三年級上學(xué)期，推遲到大學(xué)三年級下或四年級上學(xué)期；(4)完善教學(xué)實驗室制度，利用“211工程”建設(shè)平臺，建設(shè)可供學(xué)生實際使用的教學(xué)實驗室，授課教師應(yīng)是實驗室教學(xué)的實際參與者和管理者，杜絕出現(xiàn)實驗室被研究占用化以及空洞化的現(xiàn)象。

[1] 林玉祥，任擁軍，李瑞雪.石油地球化學(xué)教學(xué)改革的設(shè)想[J].石油教育，1999，(5)：28-29.

[2] 張水昌.我國有機地球化學(xué)研究現(xiàn)狀、發(fā)展方向和展望[J].石油與天然氣地質(zhì)， 2010，(3)：265-276.

[3] 周玉路.資源地質(zhì)專業(yè)生物標(biāo)志物的有機化學(xué)教學(xué)[J].廣東化工，2012，(1)：133-134.

[4] 苗建宇，劉永昌.推進課程建設(shè)、深化教學(xué)改革[J].高等理科教育，2005，(6)： 90-92.

Exploration on the Teaching Reform of the Organic Geochemistry Course

YUAN Guo-li
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

The students majoring in geology and solid resource exploration in our university are lack of such basic knowledge as organic chemistry and sedimentology. Thus, they are difficult to completely understand the lectures of organic geochemistry, e. g., understanding slowly and low-level understanding. In response to these problems, some discussion and analysis are performed. Also, some improved methods are investigated and concluded which have been tried in lectures in order to improve in teaching quality. In addition, some suggestions are put forward for the curriculum reform in our university.

organic geochemistry; teaching method;teaching reform

G642

A

1006-9372 （2012）04-0120-03

2012-07-11；

2012-08-21。

袁國禮，男，副教授，主要從事環(huán)境地球化學(xué)及實驗地球化學(xué)的教學(xué)和研究工作。