吸引未来地球守护者：基于学生认知的地球科学专业招生困境与跨学科路径探索

这篇综述通过调查美国休斯顿地区400余名高中生及大学新生对地球科学（Geoscience）的认知，揭示了当前招生困境与就业需求间的矛盾。研究指出学生普遍对能源导向职业兴趣低迷，却对跨学科环境应用展现热情，同时存在"地质学即研究岩石"的认知偏差。文章提出重塑课程体系、强化社会价值传播（如气候应对、关键矿产开发）及优化部门品牌（Geoscience vs Geology）等策略，为应对2030年预计10万人才缺口（NSF GEOPaths项目支持）提供数据支撑，尤其强调女性及西班牙裔学生群体在环境领域的招募潜力。

　　

研究背景与危机现状
美国地球科学本科招生呈现过山车式波动，学位授予量从1980年代年均7000骤降至2021年不足3000人，与203年预计10万人才缺口形成尖锐矛盾。这种危机具有全球共性，澳大利亚、意大利和英国同样面临学科预算削减与院系重组。深层矛盾在于：尽管地球科学在能源转型（如关键矿产勘探）、气候变化建模（Brovkin et al. 2021）、碳封存技术（Menefee et al. 2025）等领域至关重要，但仅7%美国高中生接触过相关课程，30%专业学生是在入学后才决定主修该领域。

认知调查的核心发现
对休斯顿地区445名学生的混合方法研究揭示关键矛盾点：

1. 学科吸引力断层：生物学以绝对优势领跑STEM兴趣榜，地球科学位列第七，传统地质学更跌至第八。令人玩味的是，当课程冠以"地球与空间科学"而非"地质学"时，选择意愿提升2.4倍。
2. 职业认知偏差：61%学生对石油天然气职业明确拒绝，即便休斯顿是"世界能源之都"。相反，环境相关职业位列第七，与地球科学职业第十的排名形成有趣割裂。
3. 学科形象固化：54.5%学生将地质学等同于"岩石/矿物研究"，而地球科学（Geoscience）被66%受访者视为更广泛的"地球研究"，23%将其与环境直接关联。

差异化的群体特征
性别与族裔分析显示：

• 女性在环境科学（均值3.76 vs 男性3.27）和传统地质学（3.24 vs 2.96）的兴趣显著更高（p<0.05）
• 男性对石油职业的兴趣是女性的1.4倍（均值2.10 vs 1.53），但将计算机技术列为第二职业选择
• 西班牙裔学生将环境科学列为STEM课程首选，但对石油职业的排斥强度仅次于女性群体

课程改革的关键窗口
研究强烈建议重构传统"岩石中心"课程体系：

• 入门课程革新：摒弃按岩石类型分章的教材结构（Goldsmith 2011批评的"板块构造革命后50年不变的模式"），采用案例教学。例如以"大盐湖成因"串联水文学、矿物学概念
• 高阶课程转型：将沉积学与洪水风险评估（Guida et al. 2016）、矿物学与稀土元素绿色开采（Leal Filho et al. 2023）结合，突出社会关联性
• 数字技术融合：游戏化实验设计（Martindale et al. 2024）可提升参与度，尤其吸引男性学生的计算机技术兴趣

多样性发展的双刃剑
虽然野外实践是地球科学教育的核心（Mogk & Goodwin 2012强调6周野外课程的必要性），但必须警惕：

• 78%性骚扰事件发生在野外环境（Mattheis et al. 2022）
• 传统"牛仔文化"对少数族裔的隐性排斥（Carrera et al. 2024记载的第一代大学生边缘化经历）
  解决方案包括采用地质学会（GSA 2023）的《野外行为准则》，建立"伙伴监督制"等。

品牌重塑的战略价值
数据清晰显示术语选择的影响：

• 使用Geoscience能激活学生23%的环境关联度，而Geology仅4%
• 课程标题去技术化（如将《物理地质学》改为《地球危机解决方案》）可提升12%选课率（Stoler et al. 2021验证）

这项研究为地球科学教育者提供了精准的"认知地图"，指明在招生悬崖（Grawe 2018预测2020年代中期美国大学生源将减少15%）背景下，必须通过跨学科叙事、课程内容重组和包容性野外文化构建，才能培养应对地球挑战的新生力量。