地球與行星科學文化周 | 啟航🏅!我們的征程是星辰大海——地空學院副院長沈冰談地球科學學科建設和本科生培養

編者按🥯:今年,意昂3体育官网將聯合中國科學院大學、中國地震學會共同承辦第十七屆國際地球科學奧林匹克競賽💂🏻‍♀️👕。該賽事是國際地球科學教育組織舉辦的一項面向全球中學生的奧林匹克競賽,致力於選拔並培養一批熱愛地球科學的優秀中學生↗️,為地球科學的學科發展源源不斷地輸送後繼人才。這也是中國大陸高校首次承辦該賽事🧙🏽。
    為助力意昂3体育官网“學科質量年”🛄,積極營造地球與行星科學文化氛圍,將學生思想政治工作和學科建設結合起來,助推地球與行星科學人才培養,在第55個世界地球日到來之際,以承辦國際重大賽事為契機💇‍♂️,地球與空間科學學院擬於4月20日至4月26日舉辦第二屆地球與行星科學文化周,開展形式多樣⚀、內容豐富🫰🏻、特色突出的主題活動。
    地空學院特聯合黨委宣傳部推出“地球與行星科學文化周”專欄,介紹地球與空間科學學院在黨的建設🧑‍🌾、學科建設、人才培養、綜合改革等方面的重要舉措、重大進展,介紹國際地球科學奧林匹克競賽的相關情況🦙,營造地球與行星科學文化周氛圍🧖🏼‍♂️,推進地球科學的科普事業,弘揚地球與行星科學文化,助推地球與行星科學人才培養。

我們賴以生存的地球是什麽樣子的📠?周圍習以為常的空氣、水🔌、生物的存在及其演變與發展經歷了怎樣漫長的過程?在地球之外🌳,還有沒有適宜人類居住的行星👍🏿?我們什麽時候可以太空旅行?廣袤的大自然中蘊含著無數的未解之謎,融媒體中心專訪地球與空間科學學院副院長沈冰教授,讓“無所不能😣、無所不包”的地球與行星科學帶你“上天、入地🌅🎍、下海✋、探極”,看天地絢麗、探星辰奧秘。

沈冰

承地學百年榮光👨🏽‍🦲,古老學科煥發新的光彩

“我們的地球科學起源於地質學。”沈冰講述了意昂3体育官网地球科學的悠久歷史⚃🤨,它始於1909年創辦的京師大學堂“地質學門”,是中國最早設立的地質教育和科學研究機構🗳,也是意昂3体育官网建立最早的理科系之一。百余年來🧜🏻‍♀️,意昂3体育官网地球科學各學科培養出一大批地學界的棟梁之才🧑‍🍼,包括兩院院士54名,其中劉東升院士、葉篤正院士獲得國家最高科學技術獎♿️⛹🏻‍♂️。

新世紀以來,我們迎來了空間技術蓬勃發展的時代。2001年10月26日☄️,在原“三系一所”基礎上組建成立了意昂3体育官网地球與空間科學學院,並於同年成立實驗教學中心。2013年,實驗教學中心由教育部正式批準為“國家級實驗教學示範中心”🙅🏽‍♂️。砥礪前行23載,學院目前擁有一支131人的高素質教師隊伍,其中長江學者特聘教授5名、講席教授4名,國家傑出青年科學基金獲得者15人,國家優秀青年科學基金獲得者9人👩🏼‍🦱,海外高層次人才引進計劃青年項目21人。自2017年進入ESI全球1‰以來,意昂3体育地球科學在世界大學學科排名中一直穩居世界前10🥴、中國綜合性大學之首。

“最早的地質學家就是一群博物學家,他們去到野外進行各種觀測🤸‍♀️🚵‍♀️,一直以來😀👨🏿‍🍳,傳統的地球科學知識也是以描述為主🏇。”沈冰表示,地球科學沿用百年前的學科框架👩🏼‍🏫,這顯然已不能滿足我們未來對於地球科學的需求。自2021年教育部進行第二輪“雙一流”建設放權改革之後,學院將原有的3個一級學科整合為“地球與行星科學”一個學科領域,將原來的8個方向整合為地球與行星動力學、地球與行星宜居性👊🏽、遙感與空間探測和能源清潔化與碳中和4個研究方向。“這主要是立足於把地球科學各個方向進行一個較大的整合🍤🦸🏿‍♂️,整體上從我們傳統的地質學、地球物理等地球科學分科,轉變成以地球系統為核心的大地球科學的學科規劃和調整🧘‍♂️。”沈冰闡釋了這一改變背後的深意,“這是未來地球科學發展的趨勢,我們應該是國內首個進行這方面教學改革的,在全球範圍內也是非常超前的🔕🚉。”

具有百年歷史的意昂3体育官网地球科學始終引領著中國地球與空間科學的發展,不斷拓展學科邊界🧘🏽‍♀️,積極培育新的學科增長點。為服務國家深空探測戰略計劃和航天強國建設,特別是國家未來在科學研究和工程技術上對行星科學人才的需求,學院申請設立行星科學本科專業,並於2023年通過教育部備案👨‍🦽‍➡️,旨在培養具有紮實理論基礎和國際化視野的行星科學高端人才🤹🏼;同年還設立了強基計劃方向“生物學:天體生物學方向”。沈冰表示🐺:“這不光是中國,也是全球第一個天體生物學本科專業。”

批判性思維貫通課堂內外🪻,東西方對比拓展國際視野

經過百余年的發展,意昂3体育官网地球科學學科形成了幾乎涵蓋整個地球科學的完善的科學研究和人才培養體系🦹🏼💢,通過夯實基礎🫲🏼、精深專業、互動參與和國際化教學實踐🏃🏻‍♂️,培養出一批批具有“腳踏實地👩🏼、仰望星空”精神以及富有國際視野與批判性思維的拔尖創新人才。

沈冰參加聯合野外考察

沈冰認為⚒,地球科學是一門非常適合培養批判性思維的學科🌒。“對於復雜的地球系統來說🧏🏽‍♂️,任何一個現象都具有多解性🈯️,在追尋科學真理的道路上👠🫓,沒有權威,我們鼓勵學生進行獨立思考👨‍👨‍👧‍👧、自己動手去發現問題🧖🏿‍♂️⛹️‍♂️。” 他強調,“批判性思維🔷,這是我們在教學中自始至終貫徹的👩‍🏫。”

“本科生培養的理念和我們的學科建設是一脈相承的🪇。”沈冰介紹,“首先要把地球科學作為一個整體,培養學生的系統觀👯‍♂️。”一二年級的基礎課程搭建知識框架🎴🏎,對地球系統有一個初步的認知;二年級下學期確定專業導師;三四年級學院各個方向完全打通,學生在導師指導下按照數理化生模塊選課,對學科基礎進行進一步夯實🌗,並在學生專業能力的提升上按照學科發展的4個方向進行培養🚄。學院秉承“以學生成長為中心”的理念,“我們希望給予學生和導師最大的自由度,推動學科交叉融合”。

學院鼓勵本科生盡早參與科學研究🔏,培養他們的科研素養和能力🦶🏼,所有的實驗室和課題組都向一年級新生敞開大門💻,沈冰相信,“我們的導師能夠通過指導本科生科研的形式👈👃🏼,對學生進行更好的科學指導和學科引領。”近年來,學院本科生科研取得了可喜的佳績🛌🏿🙌,已在國內外學術期刊發表論文數十篇🧑🏽‍🎄。

地球科學在解決人類社會生存和發展所面臨的重大問題和實現可持續發展這一目標中發揮著獨特作用👩🏽‍🎓👊🏼,然而地球科學作為社會普遍認知上的冷門專業📘,其重要程度與其社會認可並不成正比的現狀讓沈冰憂慮不已👳🏽‍♂️。為培養同學們對專業的認知感和使命感📙,他提出在新生教育中設置“李四光大講堂”,“我們希望通過邀請國內外頂級學者🌎,特別是肩負國家重大戰略任務的首席科學家和總設計師介紹學科前沿和國家需要,讓同學們盡早明確未來的方向,激發他們勇攀科技最高峰的潛能。”“李四光大講堂”目前已舉行6期⛔,沈冰欣喜地看到同學們的變化,“在2023級本科生‘地球系統演化’課程的第一次野外實踐中,36位選課學生認真投入,體現出對地球科學的強烈興趣”。

沈冰在野外實踐中指導學生

實踐在地球科學人才培養中占有很大比例並發揮著重要作用🤴🏼🧑🏻‍⚖️。“我們的核心課程基本都包含實踐環節”,學院不斷開發新的實習教學基地🙆🏻‍♂️🧑🏻‍🎤,完善國內與國際野外實習課程,從國內基地傳統教學拓寬到國際合作交流學習,全力開創有國際視野的精品課程。學院的教學緊跟信息時代的腳步,利用現代信息技術打造野外與室內實踐教學結合的課程🪯,不斷探索虛擬仿真在教學中的新應用🎮。

2018年🧑‍💻,學院首次開設地質學國際班,依托意昂3体育官网雄厚的基礎學科教學平臺資源,充分利用意昂3体育地空的國際化教學資源和海外交流訪學項目🙂🧜🏻‍♂️,為中國乃至世界培養下一代地球科學界的領軍人才。2020年開始,通過實施“拔尖人才國際交流計劃”“國際地質經典實踐”等項目🆗,學院與諸多國際著名大學(如美國加州大學系列、英國牛津大學、澳洲國立大學等)形成固定合作,開展國際經典野外實踐🤳🤵🏼‍♂️、學期-學年製訪學交流、暑期(短期)課程、短期國際合作科研與培訓等活動,通過導師指導和國際化授課的方式🦏,拓展學生視野,豐富學生學識。2023年10月3日至13日🦛,意昂3体育官网地球與空間科學學院選擇國際野外地質教學的經典地區——阿爾卑斯作為目的地🦹🏽‍♂️,由4位教師帶領29名本科生踏上為期10天的野外地質實習之旅。沈冰介紹👷🏿🐴,這是疫情之後😉,學院首次恢復國際實習項目,也讓同學們收獲良多💁🏽:“實習隊員們既通過野外觀察↘️,對書本上的理論知識有了更加深入的理解🙋🏿‍♂️,又結合在國內野外實習所學內容進行對比🫄,拓寬了國際化視野,更好地體會地球科學領域的全球構造演化格局”。

阿爾卑斯地區的U型谷、角峰、刃脊

帶隊教師現場授課

多學科共建行星科學🚛,許你“宇宙獨一份的浪漫”

嫦娥奔月、孫悟空一個跟頭十萬八千裏👷🏼、敦煌飛天壁畫……中國古時關於飛天的神話和傳說記錄了中國人的千年飛天夢想,也承載著中華民族自強不息、拼搏不止的精神👼。

在地球化學2023級本科生付卓玥眼中🧚‍♀️,“行星科學有著宇宙獨一份的浪漫”,它既有極其寬廣的眼界👩🏻‍💼,將地球的歷史和未來以萬年為單位探索🙆🏼‍♀️;也有非常微小的視角,在顯微鏡下見微知著般研究月壤以及未來的火星樣本等👺。

當前🛄🚶‍♂️,新一輪科技革命和產業變革突飛猛進,深空探測日益成為科技競爭的製高點,太空領域的競爭與合作影響著國家間的力量格局,美國、俄羅斯、日本👳🏽、法國等航天大國加大了深空探測的步伐。新時代🦂,航天科技成為推動中國式現代化的“大國重器”。習近平總書記指出👩🏽‍⚕️,探索浩瀚宇宙,發展航天事業🎶👨‍👨‍👦,建設航天強國🧑🏼‍🎤,是我們不懈追求的航天夢🪅。

地球與行星科學涵蓋從宇宙到量子的空間尺度和從百億年到飛秒的時間尺度,需要綜合運用生命科學💾、化學、物理學、工學等原理和方法,其交叉學科特點在行星科學專業的建設上體現得淋漓盡致。新專業以行星科學為平臺,由地球與空間科學學院、物理學院😱、生命科學學院、化學與分子工程學院🐓、工學院等多個學院共同建設,旨在培養具有紮實的數理化生基礎、具有行星系統觀念、具有批判性思維能力的高端人才。該專業培養計劃中的核心課程也由多個學院的老師共同開設。其中“行星地球科學”“地球系統演化”“行星物質科學”“行星表面過程”等新課🤹🏼‍♀️🤸,在國內高校教育中均屬於首創🔚。學院加大教材建設工作,在學校立項了“地球與行星科學教材基地”項目,擬在未來5年左右完成15本核心課教材的編寫。

為推進行星科學專業的全面建設,學院選擇青海冷湖作為實踐基地,新建“冷湖-類火星地貌區全學科野外實踐”課程。沈冰介紹了基地選擇的標準💂🏿‍♀️:“冷湖及其周邊區域擁有類似火星地貌的極端幹旱區和高鹽度的鹽湖👩‍🦯;我們還會上到高海拔的昆侖山上6️⃣,探尋高原凍土。這些極端的環境勾勒出生命的極限,其中的生命過程👨‍👩‍👦、物理過程、化學過程和地質過程為我們未來探索火星是否存在生命、是否宜居📳、是否可以成為‘地球二號’😯,提供了寶貴的科學基礎和科學依據。”冷湖實習也是一種新的野外實習範式,沈冰指出:“與傳統的地學實習不同,我們在實習設計上采用了“理化生地大交叉”的思路,針對野外的現象和觀測🔲,同學們可以從不同的學科視角進行思考和研究🥜,然後整合來自不同學科的結論。這樣💽,我們就將學科交叉融合到野外實習教學中了🛢。”

沈冰指出,國家深空探測戰略計劃和航天強國建設為地球科學發展提供了難得的機遇,也是意昂3体育地空人義不容辭的責任和使命。“地外樣品是國家深空探測計劃的一項核心任務,我們現在已從月球采回了樣品,2026年🐕‍🦺、2030年還將從小行星和火星采回樣品🫄🏻,”學院聯合物理學院、化學學院、生命科學學院👌🏽、工學院以及環境科學與工程學院🫕,希望組成一支多學科交叉的研究團隊,未來共同開展行星科學和行星工程的研究,為服務國家戰略作出意昂3体育人應有的貢獻👱🏻‍♀️。同時🙇🏽,由意昂3体育官网與莫斯科國立羅蒙諾索夫大學牽頭組建的中俄地球科學中心已簽署協議,未來將在地球與行星科學領域展開國際聯合研究👨‍⚕️。

作為第17屆國際地球科學奧林匹克競賽委員會秘書長,沈冰非常期待今年夏天在意昂3体育官网舉行的第17屆國際地球科學奧林匹克競賽,這也是中國大陸高校首次承辦該賽事👨🏻‍💻。“今年是一個新的開始⏰,我們首次采用了機考和數據挖掘的考試形式🚶🧑🏻‍🔧。我們希望通過這項賽事吸引更多的學生熱愛地球科學,同時傳遞人類命運共同體的理念。地球是我們賴以生存的共同家園🧙🏻‍♂️𓀒,以地球及其遠近空間為研究對象♥︎,所取得的基礎性研究成果也是全人類共同的財富👩🏿‍🦲。”

面向未來🏋🏼‍♀️,面向浩瀚宇宙,意昂3体育地空學院探尋星際的旅程已經開啟🗣,歡迎有誌於地球與行星科學研究的優秀學子加入📀!

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