7.地球系統(tǒng)科學(xué)

1、中國海洋大學(xué)本科生課程大綱課程名稱地球系統(tǒng)科學(xué)Earth System Science課程代碼課程屬性專業(yè)知識(shí)課時(shí)/學(xué)分32/2課程性質(zhì)選修實(shí)踐學(xué)時(shí)0責(zé)任教師李巍然，李三忠，姜兆霞課外學(xué)時(shí)12課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識(shí)教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識(shí)/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修課程介紹1課程描述（中英文）:本課程主要講授地球系統(tǒng)的相關(guān)概念、地球的起源、地球各圈層（大氣圈、水圈、 生物圈、巖石圈以及地球深部各圈層（如地幔、地核）的形成、演化、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、各 圈層之間的相互作用、協(xié)同演化、不同時(shí)間尺度上地球深部構(gòu)造演化和氣候變化規(guī)律、 當(dāng)前人類面臨的氣候變化問題及人類活動(dòng)對(duì)地球環(huán)境的影響，并進(jìn)而探討地球以

2、及太 陽系其他星球的宜居性。本課程將引導(dǎo)學(xué)生從跨圈層、跨時(shí)空角度整體系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)的行為，建立 學(xué)生認(rèn)識(shí)地球系統(tǒng)的全局觀和系統(tǒng)觀，從地球系統(tǒng)的角度認(rèn)識(shí)地球上的各種自然現(xiàn)象 并思考各種自然現(xiàn)象背后的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)力。促進(jìn)學(xué)生了解并關(guān)注人類面臨的全球變化問 題，引導(dǎo)學(xué)生從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度理解和評(píng)估人類行為對(duì)地球環(huán)境變化的影響，并 激發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)和保護(hù)地球的意識(shí)。This course includes the following topics: the concepts of the Earths system, the origin of the Earth, the formation, evo

3、lution and dynamics of atnios phere, hydros phew, bios phere.lithosphere and the internal layers (e.g., mantle and core) of the earth, the interaction and co-evolution between the various spheres, the laws of the Earths climate change and tectonicevolution on different time scales, the current clima

4、te change and the impact of humanactivities on the Earths environment, and further discuss the habitability of the Earth and other planets in the solar system.This course will guide students to understand the behavior of the Earth system on different spatial and temporal scales from the perspective

5、of the holistic and systematic perspectives, help students understand the various natural phenomena on Earth and ponder over the internal driving force behind from the perspective of the system, promote students to understand and pay attention to the global changes facing human, and guide students t

6、o understand and evaluate the imp act of human behavior on the changes in the earths environment from the perspective of earth system science.2設(shè)計(jì)思路:本課程面向地質(zhì)學(xué)專業(yè)高年級(jí)學(xué)生開設(shè)，教學(xué)內(nèi)容分為四大模塊：地球系統(tǒng)科學(xué) 基本知識(shí)、地球系統(tǒng)的組成和運(yùn)行規(guī)律、不同時(shí)間尺度的地球多圈層協(xié)同演化、氣候 變化、人地關(guān)系。地球系統(tǒng)科學(xué)基本知識(shí)部分主要介紹地球系統(tǒng)科學(xué)的基本概念、研 究方法及手段、地球系統(tǒng)的深淺部組成和起源，引導(dǎo)學(xué)生初步建立起地球系統(tǒng)的概念。地球

7、系統(tǒng)的組成和運(yùn)行規(guī)律部分介紹系統(tǒng)理論的相關(guān)概念、全球能量平衡、全球物質(zhì) 循環(huán)、地球圈層的相互作用、協(xié)同演化、不同時(shí)間尺度地球的深淺部動(dòng)力演化、氣候 變化及當(dāng)前人類面臨的氣候變化問題，幫助學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)認(rèn) 識(shí)地球上的各種自然現(xiàn)象、了解并關(guān)注人類面臨的全球變化問題。人地關(guān)系部分以臭 氧損耗與人類對(duì)生物多樣性的威脅為例，介紹人類活動(dòng)對(duì)地球環(huán)境的影響，引導(dǎo)學(xué)生 從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度理解和評(píng)估人類行為對(duì)地球環(huán)境變化的影響。3.課程與其他課程的關(guān)系:本課程是針對(duì)地質(zhì)學(xué)專業(yè)高年級(jí)學(xué)生開設(shè)的專業(yè)選修課，選課學(xué)生應(yīng)已修完相關(guān)專業(yè)課，先修課程包括：普通地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、古生物地史學(xué)、

8、第四紀(jì) 地質(zhì)學(xué)。二課程目標(biāo)(一)專業(yè)教育目標(biāo)本課程的教學(xué)內(nèi)容是在地質(zhì)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)上的擴(kuò)展和延申，通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生將 具備以下能力:(1) 掌握地球系統(tǒng)科學(xué)的基本概念和基礎(chǔ)理論，了解地球系統(tǒng)科學(xué)的研究方法。(2) 系統(tǒng)掌握地球作為行星的起源及地球系統(tǒng)各圈層的起源、組成、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、演化方面的相關(guān)知識(shí)、理論和規(guī)律，能夠利用相關(guān)知識(shí)科學(xué)地解釋常見自然現(xiàn)象的機(jī)理。(3) 系統(tǒng)掌握地球系統(tǒng)的能量平衡、物質(zhì)循環(huán)組成和運(yùn)行規(guī)律、各圈層之間相互作用、協(xié)同演化的機(jī)制、不同時(shí)間尺度的深部動(dòng)力學(xué)循環(huán)、地球氣候變化規(guī)律及當(dāng)前面臨的 氣候變化問題。(4) 了解人類行為對(duì)地球環(huán)境的影響，并能從地球系統(tǒng)科學(xué)的角度科學(xué)評(píng)佔(zhàn)人

9、類行為 對(duì)地球環(huán)境的影響。(5) 形成全球性、統(tǒng)一性的整體觀和系統(tǒng)觀，建立宏觀的、系統(tǒng)的地球系統(tǒng)科學(xué)思維方法。(二)思政教育U標(biāo)地球系統(tǒng)科學(xué)課程突破傳統(tǒng)的孤立地研究地球某一組成部分，轉(zhuǎn)變?yōu)閺娜?角度統(tǒng)一認(rèn)識(shí)和理解地球這一復(fù)朵系統(tǒng)及其組成部分之間的相互作用與聯(lián)系。希望學(xué) 生在獲取地球系統(tǒng)自然規(guī)律的基本專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，能夠形成地球科學(xué)研究體系與方 法，建立正確的科學(xué)研究態(tài)度。在此基礎(chǔ)上，能意識(shí)到人類作為地球上唯一具有高等 智慧的生命體，對(duì)于維護(hù)地球自然環(huán)境、實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展負(fù)有車要責(zé)任，并 最終樹立正確的科學(xué)觀、世界觀、人生觀和價(jià)值觀。工業(yè)革命以來，人類生產(chǎn)和社會(huì)活動(dòng)逐漸擴(kuò)展到整個(gè)地球，對(duì)

10、地球自然生態(tài)環(huán)境 系統(tǒng)和生態(tài)擾動(dòng)、破壞的規(guī)模日益擴(kuò)大。如今我們正面臨著全球氣候變化、生物多樣 性減少、地球資源枯竭等一系列問題，而且地球環(huán)境的變化正在加速，使得地球系統(tǒng) 正在進(jìn)入一種新的、人類從未經(jīng)歷過的狀態(tài)。為此，課程設(shè)置了專門章節(jié)，講述人類 與地球系統(tǒng)的相互作用，包括人類行為對(duì)地球環(huán)境的影響、全球變暖對(duì)人類的影響、 如何保護(hù)我們的宜居地球等。我們希望學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到：地球復(fù)雜而美麗，對(duì)地球系 統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)知是我們?cè)u(píng)佔(zhàn)所面臨的全球變化風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)，也是我們保護(hù)地球家園的基 礎(chǔ)，這既是地學(xué)工作者在科學(xué)上前進(jìn)的目標(biāo)，也是我們?yōu)闈M足國家和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展 需求義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。三、學(xué)習(xí)要求要完成所有的

11、課程任務(wù)，學(xué)生必須:（1）按時(shí)上課、認(rèn)真聽講，積極參與課堂討論，認(rèn)真完成隨堂測(cè)試。本課程的平時(shí)成績包含隨堂測(cè)試、討論、課后作業(yè)等部分，課堂表現(xiàn)和出勤率也是平時(shí)成績考核的 組成部分。（2）按時(shí)完成課后作業(yè)。課后作業(yè)要按書面形式提交，延期提交作業(yè)需要提前得到任課教師的許可。四、教學(xué)進(jìn)度序號(hào)專題 或主題計(jì) 劃 課 時(shí)主要內(nèi)容概述思政要點(diǎn)1緒論21.地球系統(tǒng)科學(xué)的定義和特 點(diǎn)地球系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展歷史3.地球系統(tǒng)科學(xué)的研究方法 與技術(shù)手段3.1地球物理學(xué)方法（重磁 電震）通過介紹地球系統(tǒng)科學(xué)的定 義、特點(diǎn)和發(fā)展歷史，希望學(xué) 生在獲取地球系統(tǒng)自然規(guī)律的 基本專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，能夠形 成地球科學(xué)研究體系思維與方

12、法,建立正確的科學(xué)研究態(tài)度。3. 2地球化學(xué)方法3. 3古生物方法3.4巖石學(xué)方法3. 5微觀分析方法2地球系統(tǒng) 的組成和 起源41. 宇宙和太陽系起源；2. 太陽系結(jié)構(gòu)和演化；3. 地球系統(tǒng)的起源和演化3. 1地球的起源3. 2地球固體圈層的分異3. 3水圈與大氣圈的形成3. 4生物圈：生命和光合作用 的起源通過系統(tǒng)介紹宇宙、太陽系以 及地球的起源，讓學(xué)生感受天 里的壯闊與時(shí)間的無垠，建立 學(xué)生的宇宙觀和時(shí)空觀，正確 認(rèn)識(shí)世界、認(rèn)識(shí)自己。3地球的巖 石圈21. 巖石圈結(jié)構(gòu)組成和地球化 學(xué)特征2. 大陸巖石圈和大洋巖石圈 的形成構(gòu)造演化過程3. 巖石圈的地球物理學(xué)特征4. 巖石圈主要的物質(zhì)循環(huán)

13、過 程4地球的地 幔和地核21地幔和地核的物質(zhì)組成和 結(jié)構(gòu)2. 地幔對(duì)流和能量循環(huán)3. 地核的形成演化5地球的大 氣圈和水 圈：大氣 與海洋環(huán) 流系統(tǒng)21. 大氣環(huán)流系統(tǒng)2. 海洋環(huán)流系統(tǒng)3. 地表水和地下水系統(tǒng)4. 大氣-水循環(huán)6地球的生 物圈：碳 和營養(yǎng)元 素循環(huán)41. 生物圈的概念和組成2. 生物圈演化過程3短期、長期有機(jī)碳循環(huán)4. 無機(jī)碳循環(huán)5. 碳酸鹽、硅酸鹽地球化學(xué) 循環(huán)6. 磷循環(huán)與氮循環(huán)7地球圈層 相互作 用：（一）生物圈與 大氣圈21. 生命對(duì)早期地球大氣的影 響2. 生物圈演化與地史時(shí)期大 氣氧含量的變化3. 現(xiàn)代過程中控制大氣氧含 量的因素8地球圈層 相互作 用：（二）地

14、幔與巖 石圈21威爾遜循環(huán)：洋中脊擴(kuò)張 和俯沖帶2. 地幔流與板塊運(yùn)動(dòng)3. 地幔柱與海山鏈和大火成 巖省形成4. 大型低速剪切帶與地幔柱9地球圈層 相互作 用：（三） 多圈層耦 合21. 巖石圈構(gòu)造演化對(duì)地表河 流特征控制2. 海陸分布格局對(duì)氣候系統(tǒng) 的影響3. 冰川消融引起的地殼均 衡調(diào)整4地核、地幔演化對(duì)生命、 氣候演化影響：以地磁場(chǎng)變 化為例10長時(shí)間尺 度的地球 氣候演化21.古氣候的地質(zhì)學(xué)記錄2顯生宙大氣co：、a含量變 化及氣候演化3.古溫度浪化3. 第四紀(jì)冰期的地質(zhì)學(xué)證據(jù)4. 米蘭科維奇旋回5. 冰期氣候反饋11當(dāng)前的地 球氣候： 全球變暖（-）近 期和未來 氣候21. 全新世氣

15、候變化2. 地球碳儲(chǔ)庫與通量3. COj青除過程和時(shí)間尺度4. 對(duì)未來CO：濃度和氣候的 預(yù)測(cè)12當(dāng)前的地 球氣候： 全球變暖（二）：影 響、適應(yīng) 與減緩21. 海平面變化2. 對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響3. 全球變暖對(duì)人類的影響4. 如何減緩全球變暖13人類行為 對(duì)地球環(huán) 境的影 響：臭氧 損耗和溫 室效應(yīng)等21. 紫外線的輻射及生物效應(yīng)2. 臭氧層的形成和分布3. 南極臭氧空洞4. 臭氧的生成和破壞機(jī)制5. 制止臭氧損耗的機(jī)制通過講述人類發(fā)展對(duì)地球環(huán)境 的改造和破壞。我們希望學(xué)生 深刻認(rèn)識(shí)到:地球復(fù)雜而美麗， 對(duì)地球系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)知是我們 評(píng)估所面臨的全球變化風(fēng)險(xiǎn)的 基礎(chǔ)，也是我們保護(hù)地球家園 的基礎(chǔ)

16、，這既是地學(xué)工作者在 科學(xué)上前進(jìn)的U標(biāo)，也是我們 為滿足國家和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展需求義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。 激發(fā)學(xué)生保護(hù)家園的信念。14地球及太 陽系其他 星球的宜 居性21.地球系統(tǒng)的宜居性特征： 從深部-淺部-大氣圈2太陽系其他行星的環(huán)境、 構(gòu)造特征3.地球宜居環(huán)境保護(hù)通過介紹太陽系中的各大行星 環(huán)境特構(gòu)造征，讓學(xué)生深刻意 識(shí)到，地球是U前唯一的宜居 性星球，而我們?nèi)祟愖鳛榈厍?上唯一具有高等智慧的生命 體，對(duì)于維護(hù)地球自然環(huán)境、 實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展負(fù)有 重要責(zé)任，并最終樹立正確的 科學(xué)觀、世界觀、人生觀和價(jià) 值觀。五、參考教材與主要參考書 參考教材1地球系統(tǒng)與演變九汪品先等，科學(xué)出版社，

17、2018年出版。地球系統(tǒng)第3版，張晶、戴永久譯，高等教育出版社，2011年4月出版。主要參考書地球系統(tǒng)科學(xué)，畢思文編著，中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2009年9月出版。The Blue Planet ： An Introduction to Earth System Science(3rd edition).BrianJ. Skinner and Barbara W. Murck, Wiley (2011).六. 成績?cè)u(píng)定(-)考核方式D : A.閉卷考試B.開卷考試C.論文D.考查E.其他(二)成績綜合評(píng)分體系:成績綜合評(píng)分體系比例1.課下作業(yè)、課堂討論及平時(shí)表現(xiàn)502.期末論文50總計(jì)100作業(yè)和

18、平時(shí)表現(xiàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):1）作業(yè)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得分（1）嚴(yán)格按照作業(yè)要求并及時(shí)完成，基本概念淸晰；敘述精當(dāng)完整，圖件精美。90100分（2）基本按照作業(yè)要求并及時(shí)完成，基本概念基本淸晰：敘述較為精當(dāng)完整， 圖件美觀。6189分（3）不能按照作業(yè)要求，未及時(shí)完成，基本概念不淸晰：敘述不精當(dāng)，圖件錯(cuò) 誤。3160 分（4）不能按照作業(yè)要求，未及時(shí)完成，基本概念不淸晰或沒有報(bào)告。030分2）課堂討論及平時(shí)表現(xiàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課堂討論、平常表現(xiàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)得分（1）按時(shí)出勤，認(rèn)貞聽講，對(duì)課堂提問能積極思考、回答。認(rèn)賓完成課后文獻(xiàn) 閱讀并加以理解、消化，能夠積極參與課堂討論、活晰闡明個(gè)人觀點(diǎn)、具有獨(dú)90100分（2）按時(shí)出勤，聽講較認(rèn)真，對(duì)課堂提問能思考、回答。能夠完成課后文獻(xiàn)閱 讀，能夠參打課堂討論、闡明個(gè)人觀點(diǎn)、