劉國其

摘要：對空間物理學、地球物理學的學科概況進行初步介紹，對我系地球物理學和空間物理學教學內(nèi)容、課程體系、培養(yǎng)方案進行分析和討論，最后對兩者如何進一步融合給出建議。

關鍵詞：空間物理學;地球物理學;教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）52-0164-02

一、學科簡介

地球物理學是用物理學的原理和方法，對地球的各種物理場分布及其變化進行觀測，探索地球本體及近地空間的介質結構、物質組成、形成和演化，研究與其相關的各種自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律。在此基礎上，為探測地球內(nèi)部結構與構造、尋找能源、資源和環(huán)境監(jiān)測提供理論、方法和技術，為災害預報提供重要依據(jù)。研究范圍包括地球的地殼、地幔、地核和大氣層。

地球物理學的研究、教育專業(yè)的開設以及各層次學生的培養(yǎng)，有助于增進人類對地球及其周圍空間環(huán)境的科學認識，并在勘探和開發(fā)利用石油與天然氣、煤田與地熱資源、金屬與非金屬礦藏，對地震、火山、滑坡及巖爆等自然災害的防震減災應用，保護與監(jiān)測地球生態(tài)環(huán)境，保障日地空間環(huán)境中航天飛行安全等方面起到重要作用。

空間物理學是在人造衛(wèi)星發(fā)射成功后迅速發(fā)展起來的一門學科，是有關宇宙空間、太陽、地球環(huán)境變化與研究的學科，是綜合應用天基、地基監(jiān)測，結合理論研究與模型模擬應用開展的基礎學科?？臻g物理學科的教育開展與科學研究，極大地開闊人類認識宇宙的視野，對了解宇宙、地球空間環(huán)境和行星空間環(huán)境的起源與演化過程有重大的科學意義;對航天活動安全、人類開發(fā)利用空間、天基各類航天器的應用、通信導航、定位運行等起到重要保障作用。

二、學科分類

廣義的地球物理學除研究地球固體部分外，還研究氣象、水文、海洋、大氣層和電離層的物理過程。從學科性質上講，地球物理學包括研究固體地球的固體地球物理學、研究固體地球整體及其內(nèi)部運動動力過程的地球動力學、研究地面形狀的大地測量學、研究海洋運動的海洋物理學、研究低空氣象學和大氣物理學以及高空乃至星際空間和太陽大氣的空間物理學等。目前，地球物理學主要分為固體地球物理學、地震學、深部地球物理學、地球動力學等研究方向，在教育部的專業(yè)分類里是一級專業(yè)學科?？臻g物理主要包括太陽物理學、日球層物理、磁層物理、電離層物理、中高層大氣物理、太空環(huán)境與探測等分支學科，在教育部專業(yè)分類里是下屬于地球物理學的二級專業(yè)學科。因此，從學科分類上看，空間物理學是地球物理學下設的一個分支學科，與固體地球物理學性質類似。因此，空間物理的學科教學應和地球物理學的教學在教學內(nèi)容、學科體系上有較緊密的聯(lián)系。

我們在與國內(nèi)各高校和科研院所就本科生、碩士生、博士生的招生與人才培養(yǎng)方面開展多層次的交流中發(fā)現(xiàn)，本科為地球物理專業(yè)的學生是空間物理專業(yè)在碩士生、博士生招生中最受歡迎的一類。多個負責招生的教師表示，地球物理學的學生比較適合在空間物理專業(yè)中繼續(xù)深造，其在碩博學習中能較快適應空間物理專業(yè)研究生和博士生的課程教育，能快速進入空間物理科學研究領域，在教與學的環(huán)節(jié)上，不存在明顯的專業(yè)不適應問題。但在授課體系中則存在一些問題，這些問題一定程度上阻礙兩個專業(yè)的互通流向，至少對人才的交叉培養(yǎng)有一定的影響。

三、存在的問題

（一）專業(yè)核心課程的差異

目前，在國內(nèi)開設地球物理學和空間物理專業(yè)的高校、科研院所等單位的教學課程設置中，空間物理的專業(yè)課程有流體力學、磁流體力學、等離子體物理、高層大氣和電離層物理、行星際空間和磁層物理、數(shù)字信號處理、太陽物理、空間粒子輻射探測、空間環(huán)探測技術等;地球物理專業(yè)課程有力學（含彈性力學、流體力學等）、熱學、電磁學、數(shù)字信號處理、地震學、地磁學、地點學、地質學基礎、野外地質學、重力與固體潮、應用地球物理學、地震勘探引論、普通地球化學等。從課程內(nèi)容上不難發(fā)現(xiàn)，地球物理學的課程相對豐富，空間物理學則相對集中，且兩個專業(yè)在課程內(nèi)容的相似度上較低。在國內(nèi)開設空間物理學本科專業(yè)院校較少的情況下（主要為北京大學、中國科技大學、中國科學院大學），空間物理學專業(yè)在研究生招生方面，一般主要從物理學專業(yè)或者地球物理學專業(yè)中錄取。地球物理由于專業(yè)屬性問題，相對更受歡迎。目前，空間物理學方向的課程，其授課多以科研內(nèi)容為主，基礎理論知識為輔。對于專業(yè)學習方面，僅僅在專業(yè)引導課程（概論課或者導論課）安排和講授，涉及空間物理方面的更多專業(yè)知識，包括空間探測、空間環(huán)境、地球上層空間等的開設和講授則存在明顯不足，這對同時擁有固體地球物理學和空間物理學的碩士學位點而言，是需要改進的。

（二）教學方式的差異

地球物理方向（偏向固體地球物理）的教學與科研具有較悠久的歷史，是一門成熟的學科，因此，在理論講授、實驗實訓、野外實習等方面都具有豐富的經(jīng)驗與完善的平臺，理論結合實驗的各類地學地質相關儀器、實驗室等配備設施種類較多，既有完備的理論教學體系，也有齊全的實驗設備輔助實踐教學，符合理科教學的設置要求?？臻g物理學由于其目前更偏向科研的學科性質，它的數(shù)據(jù)更多的是關于地球高空、日地環(huán)境、外太空等領域的觀測與理論研究成果，在實踐教學中，儀器設備除了與天基運行儀器（主要是衛(wèi)星）有關的地基監(jiān)測平臺，其他的則相對較少。偏科研性質的理論教學又有些類似科研講座，更多的是介紹部分基礎數(shù)理知識和理論，再加上由科研結果組成的碎片化知識體系，這要求學生具有一定的科研基礎，有一定量的文獻調研，了解該方向的一些基本科研知識?？偠灾?，地球物理學的教學是理論和實踐相結合，較為全面;空間物理則明顯偏向理論與科研領域，更有難度。

四、總結與建議

空間物理學是地球物理學專業(yè)下的二級學科，但擁有相對獨立而完善的科研教學體系，兩者既有交叉點，又互有側重面?？紤]到地球物理學本科作為空間物理研究生主要且優(yōu)質生源之一，在分析本科生培養(yǎng)方案中的課程體系后，結合本系研究生培養(yǎng)同時擁有固體地球物理和空間物理碩士點的情況，筆者認為，在課程教學與方式上，可以進行以下改進。

1.適當增加與空間物理有關的課程開設。根據(jù)普通高等學校本科專業(yè)教學質量國家標準，培養(yǎng)方案的設置有一定的學分范圍要求，對于一個已經(jīng)成熟的教學課程體系，做較大的改動是不合理的，也不切實際。因此，可在專業(yè)核心課程中適當增加一兩門與空間物理學有關的課程，如空間物理學基礎等。同時，在專業(yè)選修課上，增加多門與空間物理學有關的課程，如空間環(huán)境與預報、空間天氣學、空間探測技術、日地空間物理等，供學生選修與學習。這不僅可以增加部分對空間物理感興趣的學生的知識面，還能為將來選擇空間物理學作為研究生專業(yè)的學生打下知識基礎。

2.增加與空間物理學高校、科研院所的教學交流與合作。在高年級的教學中，選擇合適的方式，如暑期交流、夏令營等，將學生派送到國內(nèi)地球物理學、空間物理學專業(yè)頂尖的院校開展交流學習。學生有機會更進一步了解空間物理學的歷史和發(fā)展、最新技術與成果，增加個人見識的同時，切身感受空間物理學的魅力。

3.以科研帶動教學。由于空間物理相對更偏科研性質，可考慮增加科研講座報告的頻次。通過最新科研動態(tài)、科技發(fā)展不斷改進教學內(nèi)容，豐富教學手段。同時，邀請國內(nèi)著名地球物理學、空間物理學專家學者來本系開展科研與教學的交流、合作，以了解最新科研資訊與科研成果、科學技術。通過啟發(fā)學生科研思維，提升科研素養(yǎng)，增強科研榮譽感等，切實將空間物理學深度融合到地球物理學的教育教學工作中。

由于前沿科學研究中地球物理與空間物理教學需求的變化和技術革新的更新，我們要不斷完善現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案中的課程體系，將最新理論與技術所形成的教育教學要求融入地球物理學本科人才培養(yǎng)，以更完備的地球物理知識體系，在較多的空間物理學理論知識與技術加持下，為地球物理學與空間物理學領域培養(yǎng)更加全面的人才。

參考文獻：

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