本文源自于南京大学教师教学发展中心，原文链接：https://ctl.nju.edu.cn/76/1c/c20429a488988/page.htm

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，古埃及人就掌握了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）的概念才逐渐应用于地球和自然研究，地球系统科学（Earth System Science，简称ESS）作为一门新兴学科开始出现在人们的视野中，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。在ESS看来，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、能量，以及生命体和非生命体之间的多尺度相互作用的驱动。因此，ESS将大气、地理、地质、生物学等传统学科有机地联系起来，学科的研究目标也从传统地、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。

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领衔，地学4个院系16位教师共同承担开设了《地球系统科学》课程。这门课面向“地球系统科学与环境”理科实验班的学生开设，希望学生能够在获取地球系统自然规律的基本科学信息的同时，初步了解地球科学研究体系和方法，建立正确的科学研究态度。在此基础上，能意识到人类作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，并最终树立正确的科学观、世界观、人生观和价值观。

符淙斌院士授课现场

01提升科学素养，建立系统思维

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，进而服务于人类社会的可持续性发展。因此，课程内容由三大部分组成：科学基础、研究方法、科学实践。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，以及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、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，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等新概念，都囊括在课程的主要知识点中。为避免知识碎片化，我们在课程教学过程中先介绍基础概念，后讲述研究方法；先开展科学认知，后强调科学实践；既注重局部的单一学科，也强调整体的综合集成。由浅入深、点面结合，最终达成学生能辩证地认识地球系统全貌、了解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的教学目标。

02培养责任感，塑造价值观

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，我们正面临着全球气候变化、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，而且地球环境的变化正在加速，使得地球系统正在进入一种新的、人类从未经历过的状态。为此，课程设置了专门章节，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，以确保可持续发展目标的实现。

在课程的讲授和学习中，我们希望学生能够深刻地认识到：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风险的基础，也是有效减轻危险变化、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需求义不容辞的责任和义务。

03传授基础知识，关注学科前沿

在《地球系统科学》课程的建设过程中，授课团队会根据学生反馈和教师自身体验，及时调整和改进课程内容。现在，课程中已经包含了目前ESS研究最基础、最综合、最前沿的研究结果。我们在讲授ESS基础概念的同时，糅合了本学科、本院系和自身的研究课题和研究结果，从实际研究出发，以加强学生对地球系统科学问题的认识，实现基础知识和学科前沿的有机结合。此外，授课团队内部也经常交流教学心得，以求突破自身学科的知识结构和体系，实现学术思想和授课内容、方法上的多学科交叉。

时至今日，地球系统仍存在很多未知领域。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。

2020.8.15

责任编辑：严思璇 陈曦