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【精彩一课】这堂课,让你坐上“时光机”穿越亿年

来源:党委宣传部(融媒体中心) 2024-12-06 浏览:

这是国家级一流本科课程

也是一门“古老又充满活力的学科”

引领同学们探索生命演化奥秘

通过互动学习

揭开地球生物历史的面纱

感受生命演化的奇妙

接下来,我们一起

坐上“时光机”

与亿万年前的生物对话

走进《古生物学》的课堂

“古老又充满活力的学科。”

吴靖宇教授讲课PPT第一页上的话,被2021级地质学班的张皑写在他《古生物学》课本的扉页上。也正是这句话,为张皑打开了古生物学课程学习的大门。

首先要了解地球的历史、古生物化石的门类,比如古动物中的鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类等,植物比如苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物等。同时还要了解生命演化的问题,让同学们了解生物从简单到复杂、从低等到高等、从海洋到陆地的演化过程。

“为什么鱼类会爬上陆地?”这是2021级地质学班张百茂提到这门课程,最先想到的一个问题。这个过程中鱼类遇到了哪些困难?那些智慧的生物又是如何解决这些挑战的?顺着问题一个个探究,张百茂和同学们理解了鱼类到两栖类的演变,这个问题也增强了他学习古生物学的兴趣,“生物的演化是非常奇妙的事情,物竞天择、适者生存,古老的鱼类爬上了陆地,才有了陆地上多姿多彩的生物,才有了我们人类。”

互动式探索生命演化之旅

“同学们,你们知道什么是三叶虫吗?”

刚一上课,杜宝霞教授就向同学们抛出这个问题。张皑和同学们疑惑地想:三叶虫是什么?现在的昆虫里有叫三叶虫的吗?为什么不是四叶或者其他呢?这时杜宝霞解释道:“三叶虫它不是现在的昆虫,它是生活在五亿多年前的一种已经灭绝的生物。”

“大家都知道中生代的霸主是恐龙,那在五亿多年前的寒武纪,称霸地球的又是谁呢?”

如何提升学生在课堂上的抬头率与参与度,是古生物学课程老师们绕不过去的难题。在每讲一种生物门类的时候,老师们通常会用这样提问的方式提起学生的学习兴趣。除了提问式的讲解,兰州大学古生物学课程团队的老师们还会通过请同学们到黑板上去回答问题、玩各种小游戏等方式,增加和同学在课堂上的互动。

带翅膀的除了鸟类还有什么?四只翅膀该怎么比划出来呢?“你画我猜”古生物学版正在课堂上如火如荼进行中。为了让同学们更好地了解古生物的分类以及不同种类的特征,老师们独创了这样的游戏方式。

古生物学教学团队的老师们创建了微信群,同学们可以通过微信群与老师进行实时交流沟通。老师们也常常会在课程群里分享一些文章或者小视频,例如视频《演化史诗!生物历史年表,献给一位存在过的生灵》,作为课堂的补充。

2015年,杜宝霞教授团队首次在甘肃酒泉地区的古老地层中发现“一块很小但好像包含果实的植物化石”,历经五年的细心挖掘、小心求证,杜宝霞一块一块凑够了能恢复植物完整形态的化石材料,这是迄今中国西北最早的被子植物化石记录。

在课堂上,同学们看到了杜宝霞老师发现的“西北的第一朵花”的图片。“那是一种与历史对话的神圣感觉。”看到西北最早的被子植物化石图片后,张百茂感叹说。

实践理论并重 传承创新前行

古生物学课堂上,同学们最期待的环节是实验课。用来观察标本的电子显微镜人手一台,教师端和学生端可以实现资源的互传,教师可以更加及时便捷地解决学生在实践操作中遇到的问题,提高互动效率。

近年来,兰州大学古生物学与地层学实验室新增了许多新化石标本,现在已经有超过2000件的化石标本,可以供学生实践观察,大大丰富了古生物学课程的实践资源。

起初,这些化石来自于以孙柏年教授为代表的老地质人在野外的采集。现今,实验室的化石资源已经基本实现各种古生物种类的全覆盖。

吴靖宇介绍,这也体现着兰州大学古生物学教学的独特之处:不仅仅是从生物学的角度出发,而是需要“穿越”遥远的历史长河,构建一个宏大的时空框架,以一个更加宽广的视角,从地层、化石中寻找第一手证据,通过实证模拟推断生物的演化进程。

提起生物化石,同学们充满了兴趣。“有些有孔虫很小,但是结构特别精巧,它们会自己造房子,但是肉眼看不到,借助工具才能发现他们的形态多么漂亮,但也有一些很奇形怪状。”另一个奇妙的探索是三叶虫。随着老师的讲解,张皑逐渐明白,之所以叫三叶虫,是因为它有一个轴叶、两个肋叶,所以称之为“三叶”,在全世界都有分布。

“研究生物演化历程有困难也有挑战,但是在学习的过程中,这种挑战也是一种动力。能够正确认识化石,完整讲述化石演化历程,感受到学科的力量”。虽然课程学习并不轻松,但张皑仍然感觉上课收获满满。

从理论到实践,这门课上有一个熟悉古生物的过程就是“画素描图”。学生在观察化石的时候必须要画一幅化石的素描图。在画素描图的过程中,学生能够边观察、边思考、边画画,直观地理解古生物的身体结构特征,明确每一个部分的名字,巩固书本所学知识,增强对不同门类古生物类群的感性认识和产生时代的了解,为野外认识和鉴定化石打下良好的基础,教师也能很直观地看到学生对生物结构和特征的掌握程度。

拍张照也可以完成的工作,为什么要费这么大的劲呢?“这是这门课程的传承,画素描图是老一辈地质工作者的技巧。现代科技虽然十分便捷,但也使学生的动手能力有所降低。”杜宝霞解释道,只用手机、用相机拍完照片后,同学们对古生物的情况并不能很好地掌握。同时,画化石素描图的能力功底也能够在未来促进科研成果的可视化,提升学生在实践中对古生物化石的复原能力。

建设专业团队 与过去对话

2014年,地质科学与矿产资源学院孙柏年教授开始牵头成立“古生物教学团队”。团队成立以来,孙柏年教授、闫德飞教授、解三平教授、吴靖宇教授及杜宝霞教授先后获得兰州大学师德标兵、兰州大学最喜爱的教师、宝钢优秀教师奖、兰州大学隆基教学名师奖、骨干奖、新秀奖等奖项,团队也在2018年顺利入选甘肃省省级教学团队。

孙柏年教授自1985年获兰州大学古生物学与地层学硕士学位后,便留校任教古生物学及其相关课程,有着近四十年古生物学教学经验。作为曾经的古生物学研究所所长和地层古生物教学科研团队的学术带头人,孙柏年同时也是团队中其他几位老师的研究生导师和领路人,帮助他们从刚刚推开古生物学专业大门的研究生,一步步成长为如今活跃在学术前沿、传授专业知识的骨干教师。

如今,古生物学教学任务的接力棒交到了吴靖宇和杜宝霞手里。课程团队的四位主讲老师研究领域相近,从科研到教学各个方面都在进行互相帮助与交流。性格特质影响着每个老师的教学风格,闫德飞教学经验丰富,在整门专业课程知识结构的搭建上做着基础性的工作;解三平性格相对内敛,教学过程十分细致,注重细节的呈现;吴靖宇则相对“大大咧咧”,讲课幽默风趣,与学生的沟通互动十分频繁,会与学生畅聊人生、职业选择。

作为课程团队年龄最轻、同时也是唯一一位女教师的杜宝霞说:“ 我们这个团队就像家人一样相处,已经退休的孙老师就像一位老父亲,我们就像他的孩子一样,另外几位老师于我则是亦师亦兄亦友。从我留校的2013年至今,在我人生的旅程中最宝贵的十几年里,我很荣幸也很感慨在他们对于教学、科研的严谨态度和专业引领下获得成长。”

课程团队不仅注重经验传承,同时注重创新。由于古生物学领域每年都会涌现出重要的科研成果,涵盖各个生物门类,团队的教学课件更新时会特别注重加入这些最新的科研前沿信息。课件中的图片也会根据需要进行定期更换,选择更具代表性、更能引起学生兴趣的图片来展示,以促进学生与所学内容和行业发展前沿接轨。在每一学年课程讲授完毕后,还会针对需要提升的内容进行后续更新。

室内实验向大自然天然实验室的延伸

甘肃省是古生物化石大省,有非常丰富的古生物化石资源,且由于凉爽干燥的气候,十分利于化石资源的保存,是一块古生物学研究的沃土。和政地区拥有世界顶级的古生物化石保护群,团队老师们每年都会带着学生去这些博物馆参观学习。

作为一门古老的学科,古生物学的学科框架已经十分稳定,但课程内容与现实的接轨,仍然是教师十分重视的问题。在博物馆除了参观,老师还会鼓励学生去做讲解员,通过扎实的知识学习和表达提升专业能力;去观看化石的复原过程,参与以古生物形象为原型的文创设计。

同时,老师们会让学生去看关于古生物的相关艺术作品,例如以远古生物复原为主要内容的《侏罗纪公园》,在反复观看的过程中不断思考,与课程上的理论知识相联系,确定电影内容与角色是否符合古生物学规律。

“虽然没有时光机,但是《古生物学》这堂课提供了机会,让我们可以有幸与过去的生物对话。”刚上完这门课的师生骄傲地说。

古生物学通过对万亿年间生物演化规律的探索,以解释现在、预测将来。作为生活在地球上众多生物的一种,人类同样要面临着与过去的生物同样面临的问题:周期性气候变化、生物与生物及生物与环境的相互影响,甚至是生物大灭绝这样的残酷问题。“过去的生物是如何面对的,它们给我们留下了什么样的经验与教训,古生物学这门课程的科学精神,引导和帮助我们去思考解答这些问题。”杜宝霞说。

在实验教学中,教师以化石标本为切入点,同时借助学校和学院“大学生创新创业计划”“䇹政学者”等大学生科研项目,将对科研有兴趣、专业有特长的本科生从室内带到野外,锻炼他们的实践能力,让同学们体验科学研究的乐趣与艰辛,了解化石从寻找、采集、包装、运输、整理再到研究的流程和相关技巧,让对科研有兴趣的本科生提前进入状态,为进一步深造打下良好的基础。

野外考察中,没有天花板的旷野让人忘却室内的烦恼。杜宝霞饶有兴趣地讲述她带着同学们去野外考察的经历。在野外,大家同吃同住,中午便席地而坐分享食物。在挖化石的间隙,大家边聊天边开玩笑,有时还一起唱歌。

在没有手机信号、无法上网的野外,同学们和老师彼此分享自己的故事、家庭和理想。虽然有时觉得辛苦,但同学们也逐渐爱上了这种生活,觉得只有在野外才能找到这份宁静和满足,每次的野外实践课都会变成同学们最期待的环节。

在同学们的眼中,古生物学综合生物学、地质学、环境科学等多个领域,既有生物化石主要特点形态,也有生物演化的基本过程,还可以通过古生物来对比划分地层,研究地层的相对年代,了解古生物的地理环境、生态系统的复杂性。

在教师的眼里,古生物学的研究是走到野外,看到蓝天白云、大漠孤烟、长河落日,远离现代社会的快节奏、焦虑情绪,使人与附近隔绝的电子媒介。

将今论古,以古论今论未来。研究《古生物学》的意义不仅在于研究化石形成和分类,更加重要的是要为适应和改善我们现在的生活环境乃至未来的人类生存条件提供借鉴。

“除了古生物知识的学习,更重要的是让同学们养成一种生命演化的唯物观,去尊重自然、尊重生命。”每次课程结尾,古生物教学团队的老师们都会向同学们传达这样的精神,希望他们带着这样的专业视角和人文关怀继续探索古生物学这个领域。

文:魏露,王梦瑶 编辑:孙源槟 责任编辑:肖坤
  • 标题:

    学校召开校企深度融合暨自然科学类科研工作例会

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