我们赖以生存的地球是什么样子的？周围习以为常的空气、水、生物的存在及其演变与发展经历了怎样漫长的过程？在地球之外，还有没有适宜人类居住的行星？我们什么时候可以太空旅行？广袤的大自然中蕴含着无数的未解之谜，融媒体中心专访地球与空间科学学院副院长沈冰教授，让“无所不能、无所不包”的地球与行星科学带你“上天、入地、下海、探极”，看天地绚丽、探星辰奥秘。

沈冰

承地学百年荣光，古老学科焕发新的光彩

“我们的地球科学起源于地质学。”沈冰讲述了北京大学地球科学的悠久历史，它始于1909年创办的京师大学堂“地质学门”，是中国最早设立的地质教育和科学研究机构，也是北京大学建立最早的理科系之一。百余年来，北京大学地球科学各学科培养出一大批地学界的栋梁之才，包括两院院士54名，其中刘东升院士、叶笃正院士获得国家最高科学技术奖。

新世纪以来，我们迎来了空间技术蓬勃发展的时代。2001年10月26日，在原“三系一所”基础上组建成立了北京大学地球与空间科学学院，并于同年成立实验教学中心。2013年，实验教学中心由教育部正式批准为“国家级实验教学示范中心”。砥砺前行23载，学院目前拥有一支131人的高素质教师队伍，其中长江学者特聘教授5名、讲席教授4名，国家杰出青年科学基金获得者15人，国家优秀青年科学基金获得者9人，海外高层次人才引进计划青年项目21人。自2017年进入ESI全球1‰以来，北大地球科学在世界大学学科排名中一直稳居世界前10、中国综合性大学之首。

“最早的地质学家就是一群博物学家，他们去到野外进行各种观测，一直以来，传统的地球科学知识也是以描述为主。”沈冰表示，地球科学沿用百年前的学科框架，这显然已不能满足我们未来对于地球科学的需求。自2021年教育部进行第二轮“双一流”建设放权改革之后，学院将原有的3个一级学科整合为“地球与行星科学”一个学科领域，将原来的8个方向整合为地球与行星动力学、地球与行星宜居性、遥感与空间探测和能源清洁化与碳中和4个研究方向。“这主要是立足于把地球科学各个方向进行一个较大的整合，整体上从我们传统的地质学、地球物理等地球科学分科，转变成以地球系统为核心的大地球科学的学科规划和调整。”沈冰阐释了这一改变背后的深意，“这是未来地球科学发展的趋势，我们应该是国内首个进行这方面教学改革的，在全球范围内也是非常超前的。”

具有百年历史的北京大学地球科学始终引领着中国地球与空间科学的发展，不断拓展学科边界，积极培育新的学科增长点。为服务国家深空探测战略计划和航天强国建设，特别是国家未来在科学研究和工程技术上对行星科学人才的需求，学院申请设立行星科学本科专业，并于2023年通过教育部备案，旨在培养具有扎实理论基础和国际化视野的行星科学高端人才；同年还设立了强基计划方向“生物学：天体生物学方向”。沈冰表示：“这不光是中国，也是全球第一个天体生物学本科专业。”

批判性思维贯通课堂内外，东西方对比拓展国际视野

经过百余年的发展，北京大学地球科学学科形成了几乎涵盖整个地球科学的完善的科学研究和人才培养体系，通过夯实基础、精深专业、互动参与和国际化教学实践，培养出一批批具有“脚踏实地、仰望星空”精神以及富有国际视野与批判性思维的拔尖创新人才。

沈冰参加联合野外考察

沈冰认为，地球科学是一门非常适合培养批判性思维的学科。“对于复杂的地球系统来说，任何一个现象都具有多解性，在追寻科学真理的道路上，没有权威，我们鼓励学生进行独立思考、自己动手去发现问题。” 他强调，“批判性思维，这是我们在教学中自始至终贯彻的。”

“本科生培养的理念和我们的学科建设是一脉相承的。”沈冰介绍，“首先要把地球科学作为一个整体，培养学生的系统观。”一二年级的基础课程搭建知识框架，对地球系统有一个初步的认知；二年级下学期确定专业导师；三四年级学院各个方向完全打通，学生在导师指导下按照数理化生模块选课，对学科基础进行进一步夯实，并在学生专业能力的提升上按照学科发展的4个方向进行培养。学院秉承“以学生成长为中心”的理念，“我们希望给予学生和导师最大的自由度，推动学科交叉融合”。

学院鼓励本科生尽早参与科学研究，培养他们的科研素养和能力，所有的实验室和课题组都向一年级新生敞开大门，沈冰相信，“我们的导师能够通过指导本科生科研的形式，对学生进行更好的科学指导和学科引领。”近年来，学院本科生科研取得了可喜的佳绩，已在国内外学术期刊发表论文数十篇。

地球科学在解决人类社会生存和发展所面临的重大问题和实现可持续发展这一目标中发挥着独特作用，然而地球科学作为社会普遍认知上的冷门专业，其重要程度与其社会认可并不成正比的现状让沈冰忧虑不已。为培养同学们对专业的认知感和使命感，他提出在新生教育中设置“李四光大讲堂”，“我们希望通过邀请国内外顶级学者，特别是肩负国家重大战略任务的首席科学家和总设计师介绍学科前沿和国家需要，让同学们尽早明确未来的方向，激发他们勇攀科技最高峰的潜能。”“李四光大讲堂”目前已举行6期，沈冰欣喜地看到同学们的变化，“在2023级本科生‘地球系统演化’课程的第一次野外实践中，36位选课学生认真投入，体现出对地球科学的强烈兴趣”。

沈冰在野外实践中指导学生

实践在地球科学人才培养中占有很大比例并发挥着重要作用。“我们的核心课程基本都包含实践环节”，学院不断开发新的实习教学基地，完善国内与国际野外实习课程，从国内基地传统教学拓宽到国际合作交流学习，全力开创有国际视野的精品课程。学院的教学紧跟信息时代的脚步，利用现代信息技术打造野外与室内实践教学结合的课程，不断探索虚拟仿真在教学中的新应用。

2018年，学院首次开设地质学国际班，依托北京大学雄厚的基础学科教学平台资源，充分利用北大地空的国际化教学资源和海外交流访学项目，为中国乃至世界培养下一代地球科学界的领军人才。2020年开始，通过实施“拔尖人才国际交流计划”“国际地质经典实践”等项目，学院与诸多国际著名大学（如美国加州大学系列、英国牛津大学、澳洲国立大学等）形成固定合作，开展国际经典野外实践、学期-学年制访学交流、暑期（短期）课程、短期国际合作科研与培训等活动，通过导师指导和国际化授课的方式，拓展学生视野，丰富学生学识。2023年10月3日至13日，北京大学地球与空间科学学院选择国际野外地质教学的经典地区——阿尔卑斯作为目的地，由4位教师带领29名本科生踏上为期10天的野外地质实习之旅。沈冰介绍，这是疫情之后，学院首次恢复国际实习项目，也让同学们收获良多：“实习队员们既通过野外观察，对书本上的理论知识有了更加深入的理解，又结合在国内野外实习所学内容进行对比，拓宽了国际化视野，更好地体会地球科学领域的全球构造演化格局”。

阿尔卑斯地区的U型谷、角峰、刃脊

带队教师现场授课

多学科共建行星科学，许你“宇宙独一份的浪漫”

嫦娥奔月、孙悟空一个跟头十万八千里、敦煌飞天壁画……中国古时关于飞天的神话和传说记录了中国人的千年飞天梦想，也承载着中华民族自强不息、拼搏不止的精神。

在地球化学2023级本科生付卓玥眼中，“行星科学有着宇宙独一份的浪漫”，它既有极其宽广的眼界，将地球的历史和未来以万年为单位探索；也有非常微小的视角，在显微镜下见微知著般研究月壤以及未来的火星样本等。

当前，新一轮科技革命和产业变革突飞猛进，深空探测日益成为科技竞争的制高点，太空领域的竞争与合作影响着国家间的力量格局，美国、俄罗斯、日本、法国等航天大国加大了深空探测的步伐。新时代，航天科技成为推动中国式现代化的“大国重器”。习近平总书记指出，探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。

地球与行星科学涵盖从宇宙到量子的空间尺度和从百亿年到飞秒的时间尺度，需要综合运用生命科学、化学、物理学、工学等原理和方法，其交叉学科特点在行星科学专业的建设上体现得淋漓尽致。新专业以行星科学为平台，由地球与空间科学学院、物理学院、生命科学学院、化学与分子工程学院、工学院等多个学院共同建设，旨在培养具有扎实的数理化生基础、具有行星系统观念、具有批判性思维能力的高端人才。该专业培养计划中的核心课程也由多个学院的老师共同开设。其中“行星地球科学”“地球系统演化”“行星物质科学”“行星表面过程”等新课，在国内高校教育中均属于首创。学院加大教材建设工作，在学校立项了“地球与行星科学教材基地”项目，拟在未来5年左右完成15本核心课教材的编写。

为推进行星科学专业的全面建设，学院选择青海冷湖作为实践基地，新建“冷湖-类火星地貌区全学科野外实践”课程。沈冰介绍了基地选择的标准：“冷湖及其周边区域拥有类似火星地貌的极端干旱区和高盐度的盐湖；我们还会上到高海拔的昆仑山上，探寻高原冻土。这些极端的环境勾勒出生命的极限，其中的生命过程、物理过程、化学过程和地质过程为我们未来探索火星是否存在生命、是否宜居、是否可以成为‘地球二号’，提供了宝贵的科学基础和科学依据。”冷湖实习也是一种新的野外实习范式，沈冰指出：“与传统的地学实习不同，我们在实习设计上采用了“理化生地大交叉”的思路，针对野外的现象和观测，同学们可以从不同的学科视角进行思考和研究，然后整合来自不同学科的结论。这样，我们就将学科交叉融合到野外实习教学中了。”

沈冰指出，国家深空探测战略计划和航天强国建设为地球科学发展提供了难得的机遇，也是北大地空人义不容辞的责任和使命。“地外样品是国家深空探测计划的一项核心任务，我们现在已从月球采回了样品，2026年、2030年还将从小行星和火星采回样品，”学院联合物理学院、化学学院、生命科学学院、工学院以及环境科学与工程学院，希望组成一支多学科交叉的研究团队，未来共同开展行星科学和行星工程的研究，为服务国家战略作出北大人应有的贡献。同时，由北京大学与莫斯科国立罗蒙诺索夫大学牵头组建的中俄地球科学中心已签署协议，未来将在地球与行星科学领域展开国际联合研究。

作为第17届国际地球科学奥林匹克竞赛委员会秘书长，沈冰非常期待今年夏天在北京大学举行的第17届国际地球科学奥林匹克竞赛，这也是中国大陆高校首次承办该赛事。“今年是一个新的开始，我们首次采用了机考和数据挖掘的考试形式。我们希望通过这项赛事吸引更多的学生热爱地球科学，同时传递人类命运共同体的理念。地球是我们赖以生存的共同家园，以地球及其远近空间为研究对象，所取得的基础性研究成果也是全人类共同的财富。”

面向未来，面向浩瀚宇宙，北大地空学院探寻星际的旅程已经开启，欢迎有志于地球与行星科学研究的优秀学子加入！