[课程思政]美丽地球,人类共同的家园


发布时间:2020-08-19浏览次数:10



 ——“地球系统科学”课程建设的实践与认识


数万年来,分布在全球各地的文明在演化的过程中,都认识到了自然环境变化的周期性,如四、五千年前,古埃及人就掌握尼罗河的定期泛滥的规律,并利用洪水退后两岸淤泥形成的肥沃土地开展农业;再如600年前,我国航海家郑和利用风向和海流的季节性变化,率领当时世界上最恢宏的船队,完成了史无前例的航海活动。人类一直是自然界循环和整体变化不可分割的一部分,然而直至上世纪初期,系统思维(system thinking)的概念被应用于地球和自然研究,地球系统科学(Earth System Science,简称ESS)做为一门新兴学科开始出现在人们的视野中。最近200年来,随着人类活动的加剧,人类以前所未有的速度影响地球表面各个圈层,但直至二战之后,科学家在研究地球自然环境的变化时,开始强调生命体的存在和演化对地球化学和物理环境的强烈影响,自此地球系统科学的框架成为我们了解地球的有力工具。

根据ESS的认识,地球是一个具有独特性、复杂性、系统性、生命体演变性和适应性的复杂系统,受到物质、物质,以及生命体和非生命体之间的多尺度相互作用的驱动。与此对应,它有机地连接了大气、地理、地质、生物学等传统学科;学科的研究目标从传统地、孤立地研究地球某一组成部分,转变成为统一认识和理解地球这一复杂系统及其组成部分之间的相互作用。

地学各个学科是我校传统优势学科。根据当代地学发展的先进理念和学科发展的要求,自2018年起,由我校著名气候学家、中国科学院院士、大气科学学院符淙斌教授,地学4个院系16位教师共同承担开设《地球系统科学》这门课。这门课授课对象为“地球系统科学与环境”理科实验班的学生,我们希望通过这门课程的讲授,帮助学生建立正确的科学研究态度,初步了解地球科学研究体系和方法,在获取地球系统自然规律的基本科学信息的同时,启发学生对自然,对社会和对个体职业发展的深入思考,使他们意识到,人类做为地球上唯一具有高等智慧的生命体,对于维护地球自然环境,实现人类社会可持续发展,负有重要责任,最终树立正确的科学观,世界观,人生观和价值观。


  1. 基础概念到关键技术手段,从局部到整体,辩证的认识地球、了解地球

我们根据课程授课对象的知识基础,结合ESS的发展规律,设计如下课程总纲:理解地球系统的运行、不同尺度的变化规律,以及这种变化对人类生存的影响,进而服务与人类社会的可持续性发展。

据此,课程内容由三大部分组成,分别为科学基础,研究方法,和科学实践部分。课程内容从ESS的历史、演变入手,重点介绍地球表面和行星内部各圈层基本运行规律和关键作用机制,和观测和模拟这两大认识地球系统的最主要的方法和工具,期望能帮助同学建立正确的系统的科学思考和科学研究体系。

ESS是个新兴而庞杂的科学体系,我们课程主要知识点更是囊括了从太空到深地,从大气到海洋,从非生命到生命,从地球动力学等经典科学到盖亚假说这类新概念。为避免知识碎片化,课程先介绍基础概念,后讲述研究方法;既注重局部,也强调整体;在科学认知的基础上,强调科学实践的重要性,讲求从浅入深,点-面结合,在单一学科的基础上,强调综合集成,侧重于地球系统各圈层之间的逻辑关系,最终达到同学们能辩证地认识和了解地球系统全貌的教学目的,了解/认识地球系统多尺度性和复杂性这一主要特征对未来地球气候环境演变的重要性。

  1. 强调科学素养的同时,重视价值观和社会责任感的培养

工业革命以来,人类生产和社会活动逐渐扩展至整个地球表面,对地球自然生态环境系统和生态扰动和破坏的规模也日益扩大。如今,我们已经面对全球气候变化、灾害性事件增多、生物多样性减少、地球资源枯竭等一系列问题。更重要的是,人类社会正面临着这样一个重大挑战,即地球环境的变化正在加速,并且使地球系统正在进入一种新的、人类从未经历过的状态。课程设置章节,讲述人类与地球系统的相互作用,包括如何衡量人类活动对系统的影响,评估未来地球系统变化对人类生存环境和资源环境的影响,以及人类如何调整个体行为和整体社会发展模式,以服务于人类社会的可持续性发展的科学目标。

通过这部分课程内容的讲授和学习,我们希望同学们能认识到,地球复杂而美丽,对地球系统的科学认知是我们评估所面临的全球变化的风险的基础,也是有效减轻危险变化、即应对无法管理的变化的基础。这既是地学工作者在科学上前进的目标,也是我们为满足国家和社会可持续发展的需求义不容辞的责任和义务。

  1. 基础性知识与学科前沿有机融合

《地球系统科学》授课团队由符淙斌院士牵头、地学4个院系数十名教师共同承担;课程内容包含目前ESS研究最基础、最综合、最前沿的研究结果,是授课团队共同努力的结晶。课程建设过程中,我们根据学生反馈和教师自身体验,调整和改进课程内容,授课教师在讲授ESS基础概念的同时,糅合本学科、本院系和自身的研究课题和研究结果,从实际研究出发,增强学生对地球系统科学问题的认识,实现了基础知识和学科前沿的有机结合。任课教师注重交流,以求突破自身学科的知识结构和体系,实现学术思想上的多学科交叉和本门课程的教学目标

时至今日,地球系统仍存在很多未知领域需要我们进一步探索。地球系统科学古老而新兴,既是基础科学,又和社会实践紧密结合,更是未来人类的生存和发展的科学基础。保护地球,让我们从了解地球开始,从学习地球系统开始。


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