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北京师范大学地理系具有重视自然地理学基础课程的传统。相关教材的建设与自然地理课程设置的演变存在一定的关联。早期的教材以引进为主。1952年院系调整后，高等师范教育步入统一、规范的专门化阶段。北京师范大学地理系承担了高等师范院校地理学专业教学计划和多门课程大纲的编写工作，在课程设置和教材建设方面达到一个新高度，并为改革开放时期的快速发展奠定了基础。据此，可以将自然地理学专业教材建设的历史分为三个阶段。
1952年以前，自然地理相关课程主要采用国外（欧、美、日为主）原版教材，并在原版教材基础上进行新编，或将国外教材译成中文版使用。例如，刘玉峰编写的《地学通论》内容即为包括数理地理和陆地地理的自然地理学，1927年由北京文化学社印行第一版，此后的第二版和第三版分别在1930年、1933年由北平文化学社印行；谌亚达翻译的日本花井重次郎所著《地形学》（上、下册），1936年由商务印书馆出版第一版（1951年再版）。
地理系也常常聘请国内外知名学者任教，讲课内容各尽所长。除常规教材之外，学者们也将最新研究成果引入教学，作为重要的教学参考资料。
1952年院系调整，全国高等院校开始建立新的教学体系。周廷儒先生受教育部委托，负责主持高等师范院校地理学专业教学计划的制订，并带领地理系教师编制相关课程的教学大纲。该教学计划和课程教学大纲于1954年由教育部正式颁布实施。其中，基础课程地质学的教学大纲由宋春青主持编制；普通自然地理学、土壤地理学、植物地理学等自然地理学专业课程的教学大纲，分别由杨曾威、刘培桐、武吉华等人主持编制。
在20世纪50～60年代，北京师范大学地理系依照教育部颁发的教学计划和教学大纲，组织教师编写适用于新教学体系的教材，先后编印了《古地理学教程》《地质学基础》《地质实习指导》《土壤地理学》《土壤学基础与土壤地理学实验》《植物学与植物地理学》《动物学与动物地理学》等自然地理自用讲义。这些讲义原计划经过几轮教学实践后，修改完善再正式出版，但受“文革”的影响而停滞。例如，刘培桐先生在1961～1962年就主持编写了《化学地理学》讲义，重新编著的教材直到1993年才由北京师范大学出版社出版发行，并在1995年获教育部高校优秀教材二等奖。武吉华与雷明德（西北大学）于1965年编写的《植物地理学简明教程》，在已完成编写评审与印刷清样的情况下被损毁。
尽管经历了上述曲折，也有一部分教材在“文革”之前正式出版（表1-10）。其中包括C. A. 莫宁著、北京师范大学地理系译（贾旺尧翻译、李仲三校阅）的《土壤地理学》；以北京师范大学地理系相关讲义为基础，由南京大学、北京师范大学、华东师范大学三校地理系合作编写的国内第一本土壤地理学教材——《土壤学基础与土壤地理学》；按教育部要求，由北京大学（王恩涌）、北京师范大学（武吉华）、兰州大学（卓正大）合作完成的第一本中国自编植物地理学教材——《植物学基础与植物地理学（第二部分植物地理学）》；张銮光主编的我国第一本动物地理学教材——《动物学基础与动物地理学》（1961年）及其修订版（1965年）。
“文革”之前的教学计划研制、课程教学大纲编制、教学讲义编写与使用等工作积累，奠定了北京师范大学地理系在全国高等师范院校自然地理各学科教学与教材编写方面的领先位置。
表1-10 20世纪50～60年代北京师范大学地理学科教师主编或参编的教材
1977年恢复高考，1978年实行改革开放，我国高等教育进入了一个新的时代。立足于前期的深厚积淀，北京师范大学地理系自然地理学专业教材的建设得到快速发展，不仅根据地理学专业基础课程的需要，编写出版了地质学及各部门自然地理学的系列教材，还结合科学研究的优势领域，编写出版了引领学科方向的特色专业教材。
1978年以来，北京师范大学编写出版了14本（26版次）自然地理学专业基础课程教材（表1-11）。其中主编9本（18版次），参编5本（8版次），内容覆盖地理学人才培养的地质学基础和各部门自然地理学的核心课程。
北京师范大学地理系教师主编的教材中，《地质学基础》已发行至第四版；《植物地理学》已发行五版并配套出版有《植物地理实习指导》；《土壤地理学》已发行三版并配套有电子教材和两本实验实习、综合实践教材。这些经典教材得到国内高校地理学及相关专业的广泛使用。刘培桐等编著的我国第一本系统的《化学地理学》教材；刘改有主编的我国第一本《海洋地理》教材；伍永秋等编写的面向新世纪的《自然地理学》研究生教材，也都各具特色。
张如一、张兰生参编的《气象学与气候学》已发行三版，配套的《气象学与气候学实习》已发行两版，是国内高校地理学及相关专业普遍使用的经典教材。汪稼兴参编的《水文学与水资源概论》，李容全参编的《地貌研究方法与实习指南》，也都是相关课程的重要教学参考书。
此外，北京师范大学地理系教师还主编出版了8本（9版次）大专及相关专业的自然地理学教材（表1-12）。其中郭瑞涛编著的《地球概论》被介绍到台湾，纳入新学识文教出版中心的“地球科学书系（丛书）”。
北京师范大学主编或参编的一系列自然地理学专业基础课程教材，为改革开放以来国家地理学专业人才培养作出了重要贡献。
表1-11 北京师范大学地理学科教师主编或参编的本科生、研究生自然地理学基础课程教材
表1-12 大专及相关专业自然地理学基础课程教材
北京师范大学地理系具有重视科学研究、开创新学科领域的传统。在周廷儒、刘培桐、张兰生等老一辈科学家的引领下，在史培军、刘宝元等杰出人才的努力下，北京师范大学自然地理学科发展了多个具有显著优势的研究领域，并将科研成果转化为教学资源，编写出版了13本（16版次）引领学科发展方向的特色专业教材（表1-13）。
表1-13 优势研究领域的自然地理学专业教材
周廷儒先生开创了新生代地理学，把历史演变的思想引入自然地理学，开展自然地理区域的发生学研究。《古地理学》是传播周先生学术思想、研究方法和理论成果的一本教材。张兰生先生在继承新生代地理学研究传统的基础上，推动了我国环境演变领域的研究，并结合该领域国际科学研究的发展，编写了我国第一本《全球变化》教材。刘培桐先生以土壤地理学和化学地理学为基础，在我国率先开辟了环境科学领域的研究与人才培养，编写的《环境科学概论》《环境学概论》等教材填补了我国的空白。
史培军教授等人在继承新生代地理学研究传统的基础上，开拓环境演变与自然灾害研究领域，编写了灾害学及与之相关的资源科学方面的多部教材。刘宝元教授研究团队引进国外先进理论，开辟了我国土壤侵蚀研究的新领域，将土壤侵蚀理论研究与我国水土保持实践相结合，编写的《土壤侵蚀预报模型》是培养研究型人才的重要教材。此外，武吉华、谢云等以自然地理学理论研究为基础，先后编写了两本面向实际应用的自然资源评价教材。李容全、贾铁飞根据长期的自然地理研究实践与理论积累，编写了有助于提高青年地理工作者文献查阅能力、继承与创新能力的《地理学文献阅读与研究创新》；李容全、邱维理、贾铁飞在阐述自然地理学原理，总结研究实践经验的基础上，编写了《自然地理学研究方法》。
上述特色专业教材，不仅在培养学生创新思维和研究能力方面发挥了重要作用，也对我国相关研究领域的发展，产生了深远的影响。
“地质学”在北京师范大学地理学专业课程体系中，历来属于重要的专业基础课程。1946年，宋春青从北京师范大学地理系毕业并留校工作，在冯景兰、王嘉荫、王鸿祯等地学前辈的指导下，开始讲授普通地质学课程，此后一直从事地质学基础课程及相关实习的教学与研究。1952年，在全国高等院校教学改革与课程体系建设过程中，宋春青主持制定了“高等师范院校地理系地质学教学大纲”，并组织编写讲义，为北京师范大学的地质学教学与教材编写奠定了坚实的基础。
1977年恢复高考后，宋春青、张振春按照高等师范院校地理学专业人才培养的需要，编写了《地质学基础》，并于1978年由人民教育出版社出版发行，成为改革开放初期的高校第一批重点教材之一。
此后，宋春青主持编写了高等师范院校地理学专业试用“地质学基础教学大纲”。按照新大纲，宋春青、张振春对教材进行了修订，第二版于1982年由高等教育出版社出版。1991年，《地质学基础》纳入国家教委高等学校理科1991～1995年教材编写选题规划，在吸纳地质学科新发展成果的基础上，宋春青主笔修订了第三版，1996年由高等教育出版社出版。2001年《地质学基础》立项进入“普通高等教育‘十五’国家级教材规划”的教材修订计划，在宋春青的指导下，邱维理执笔进行教材第四版的修订，修订后于2005年由高等教育出版社出版。
作为地理学及相关专业的基础课程教材，《地质学基础》密切结合地理学专业人才培养的需要，在编写、修订过程中，既保持科学性，又注重适用性，具有以下特色。
（1）针对地理学专业需要，构建合理、系统的地质学基础知识体系。 教材以地质学核心内容为重点，以夯实地理学专业学生的知识与能力基础为目标，根据地理学科对地质学知识的需要组织内容。该教材包括地球基本特征、地壳物质组成、岩石圈构造运动、地壳演化简史和应用地质学五个模块，知识体系完整。其中，地球整体特征是全面认识地理环境的基础；造岩矿物和常见岩石识别是地理野外工作的基础；地质构造分析是认识区域地理特征的基础；大地构造是认识全球地貌特征和海陆变迁规律的基础；地壳演化历史框架是了解区域过去，认识区域现状，估测未来环境的基础。岩矿、地层、构造的基本知识和野外认知，有助于培养实践能力，为学生进一步应用地质学知识，完成后续课程的学习打好基础。
（2）关注学科理论发展与应用，从创新意识和实践能力两方面开拓学生能力培养途径。 学科理论的形成、发展与应用对于学生科学素养和创新能力的培养具有重要意义。《地质学基础》通过概括矿物学、岩石学、地层学、大地构造学等地质学基本理论的发展脉络，系统展示了基础理论在指导科研实践和促进学科发展中的作用，有助于学生开阔视野，活跃思想，树立创新意识。
适应现代地理学复杂系统研究的需要，教材强调深部地质过程与地表过程的联系，引导学生把地质学理论运用于理解地球表层地理过程的深部驱动机制。围绕地理学的“人地关系”研究主题，该书突出了地质过程与社会经济的联系，以独立模块论述地质学在资源与环境中的应用，抓住了理论联系实际的关键环节，有助于学生实现从浅层次书本知识到深层次实践能力的有效提升。
（3）贯彻“立德树人”的综合教育理念，构建利于自主学习的结构体系。 提升人的综合素质是现代教育的基本目标。《地质学基础》对地质学发展史及其基本理论的介绍，从科学发展的角度，阐明人类认识自然的规律，意在帮助学生形成正确的发展观和世界观。教材各版都遵循典型地质现象尽可能采用中国实例的原则，希望学生从初学之时，就了解祖国的大好河山，树立“爱我中华，建设祖国”的志向。在代表性构造理论的介绍中，以独立篇章概括了李四光院士所创立的地质力学理论，帮助学生了解我国地质学家的科学贡献。
21世纪“以人为本”的教学改革强调学生的主体性。教材第四版在体例上注意优化知识呈现形式，推敲语言表述方式，斟酌图文、图表的搭配形式，实现核心内容与选读材料的恰当结合，充分突出了重点，适当反映了前沿理论，合理安排了拓展学习的线索。全书基本概念、基本原理阐述简洁、准确，层次清晰，逻辑性强，既注重知识分解，又注重综合概括，构建了具有尺度层次逻辑，利于自主学习的结构体系，为教师指导学生自学创造了条件，既保持了较高的教学目标，也有助于调动学生的学习主动性。
1978年以来，《地质学基础》的发行量超过50万册，是国内高等学校地理学专业及相关专业广泛采用的经典教材，为我国人才培养做出了巨大的贡献。该教材第二版曾获国家教委高校优秀教材二等奖（1988年），并由内蒙古教育出版社译成蒙文版（1993年）出版发行；第三版、第四版在2019年入选“第二届全国优秀地理图书（普通高等教育教材）”。
目前使用该教材的高校达到80多所，其中既有地理学国家重点学科建设学校、开设地理学专业的综合性院校和师范院校，也有开设地学相关专业的特色学校。此外，该教材也是中学地理教师的常用教学参考书。
1978年，基于《地质学基础》（初稿）征求意见讨论会，创立了“全国高校地质学教学研究会”，到2021年已经成功举办27届年会，推动了高校地理学及相关专业地质学相关课程的教学研讨、经验交流与质量提升。
1977年恢复高考招生后，按照教育部的计划，武吉华和张绅根据全国高等师范院校地理系教材编写会议提出的“植物地理学编写大纲”，完成了《植物地理学》的编写，并于1979年由人民教育出版社出版发行，供高等师范院校师生使用。其后根据学科发展与教学需要，于1983年、1995年、2004年和2020年进行过四次修订。
《植物地理学》第一版（1979）、第二版（1983）和第三版（1995）的编著者为武吉华和张绅。第四版（2004）的编著者为武吉华、张绅、江源、康慕谊、邱扬。第五版（2020）编著者为江源、康慕谊、黄永梅、张绅。需要特别说明的是，本书前四版的第一编著者——武吉华先生，以及本书第四版的编著者之一——邱扬副教授，于本书第五版的修订工作开始之前不幸先后辞世。这不仅使教材第五版的修订工作蒙受了巨大损失，也使第五版的编著者失去了仰慕敬重的师长和诲人不倦的益友。我们谨记武先生为教材修订工作给予的谆谆教导，并感谢武先生为本书奠定的学术基础，也感谢邱扬老师的辛勤付出！
《植物地理学》（第一版，1979年）包含了较为丰富的植物学基础知识，这在当时参考书相对匮乏的条件下，对地理学人才培养起到了很大作用。《植物地理学》（第二版，1983年），基本遵照当时发布的“植物地理学教学大纲（高等师范院校）”对第一版教材进行修改，大幅缩减了植物学基础部分的内容。之后，为了满足学生实践能力培养的需求，北京师范大学武吉华教授和河北师范大学刘溓教授共同编写了《植物地理实习指导》，于1983年由高等教育出版社出版。《植物地理学》（第三版，1995年）的修订更加强调了章节之间的内在关联，将有关生态系统的内容有机融合到“植物群落”一章，强调了植物群落在生态系统中的重要功能。《植物地理学》（第四版，2004年）在修订过程中，强调了植物地理学与植被科学的联系，并将岛屿生物地理学、植物群落数量分类和排序、植被—气候分类、植物群落指示功能等当时植物地理学的最新进展整合于教材之中。《植物地理学》（第五版，2020年）的修订，秉承了本教材往期修订中一直遵循的与时俱进的原则，将植物地理学发展的最新领域，例如谱系地理学、功能性状地理学等以专栏形式整合于教材之中，也突出了遥感等现代技术手段在植物地理学中的应用，同时配备了电子课件资源。
《植物地理学》第五版主要包括四方面内容：植物的演化、地理分布规律和制约因素；生态条件对植物生活的影响作用和植物的适应类型——生态类群；作为自然体的植物群落的各种特征；世界不同陆地植被类型的性状、空间布局和植被区划。每一部分包括有关基本知识与简要资料，同时重视介绍科学分析的思路与方法，并适当选用研究案例给予说明。教材第五版中利用了专栏的形式将与植物地理学相关的新发展单独列出。此外，在各相应章节中，补充了相关学科近年来的部分研究进展，更新了相应的数据资料，增加了相应基本概念的英文表述，并尽可能全面地提供了所有外文参考文献中作者的英文、俄文或德文原名。
《植物地理学》和广大读者一起历经了自我国恢复高考制度以来40余年中教育和科技发展的过程，在我国地理学和相关学科人才培养中发挥了重要作用。教材第二版在1988年获国家教委（首届）优秀教材一等奖，第四版在2005年被北京市教育委员会列为北京市高等教育精品教材，在2019年入选“第二届全国优秀地理图书（普通高等教育教材）”。
《植物地理学》自出版以来深受广大读者的喜爱和欢迎。据不完全统计，仅第四版和第五版的发行量已逾10万册，是国内很多高校地理学及相关专业采用的指定教材或主要教学参考用书。
北京师范大学土壤地理方面的课程，最早可追溯到20世纪初（1902年）京师大学堂设置的土壤科。1947年刘培桐教授率先在全国地理系中开设了土壤地理学课程，并开展相应的土壤地理学调查与研究工作。
1949年以后，高等师范教育向苏联学习。地理系在20世纪50年代初设置了土壤地理基础课程。由于当时缺乏讲授土壤地理课程的师资，教育部委托北京师范大学地理系，于1954～1956年开办了两年制的土壤地理研究生班。刘培桐先生主持、组织、领导完成了此项任务，向全国高等师范院校培养、输送了24名土壤地理骨干师资（包括2名与研究生同班学习的进修教师）。研究生班进行的土壤室内实验教学和土壤地理野外调查实习，也为高等师范院校开设土壤地理实践课程提供了示范。继而，在1959～1962年北京师范大学地理系招收并培养了3名首批三年制土壤地理研究生。
国内首部土壤地理学教材是翻译的苏联C. A. 莫宁著作的《土壤地理学》，由北京师范大学地理系贾旺尧翻译、李仲三校阅，1959年由科学出版社出版。国内首部相关教材是由南京大学、北京师范大学和华东师范大学地理系合作编著的《土壤学基础与土壤地理学》，1961年由人民教育出版社出版。
（1）《土壤地理学》（第一版，1979～1983年）。 1977年改革开放前夕，教育部决定高等师范院校编写出版各课程全国统一试用教材，并确定由北京师范大学、东北师范大学和华东师范大学地理系合作编写《土壤地理学》教材。李天杰、郑应顺、王云于1977年启动教材编著，1979年初完成，经评审后于1979年由人民教育出版社出版。
该版教材特色如下：①是国内首部以《土壤地理学》命名的教材著作，对土壤地理学研究对象、内容、方法以及土壤地理发生学理论进行了全面论述；②建立了土壤地理学较完整的学科体系；③以土壤生态系统观点统领教材内容和体系；④内容的科学性尽量做到体现国内外学科的最新发展水平和研究成果，反映时代和社会发展需求；⑤力求创新，突出特色，如土壤地理学的研究内容和对象，土壤的形成、演化和地理分布，土壤资源利用和保护；⑥土壤地理学是实验性和实践性很强的学科，在教学体系中除教材外，必须重视土壤室内实验室和野外土壤调查实习基地及相应的教材建设。
为领会和解决土壤地理学新教材中的特色和难点，提高师资队伍的素质和教学水平，1980年暑假举办了全国高等师范院校土壤地理讲习班，邀请中科院李先华研究员讲生态学；北京农业大学（现中国农业大学）华孟教授作土壤水分“土水势”专题报告。以土壤地理讲习班为基础，成立了以北京师范大学、福建师范大学和华东师范大学为核心的全国“高师土壤地理研究会”，组织教学经验交流，先后到吉林长白山、内蒙古赤峰草原、新疆吐鲁番、黑龙江兴安岭、云贵高原等有代表性的地区进行土壤地理野外考察，并出版《土壤地理研究》期刊（1、2期），第3期因经费不足而停刊。
（2）《土壤地理学》（第二版，1983～2004年）。 教材于1981年启动修订，由李天杰、郑应顺、王云负责，完成后于1983年在高等教育出版社出版。本版特色如下：①保持并增强了第一版的特色，强调生物特别是植物、植被在土壤形成和演化中的主导作用，植物依靠环境因素的共同作用，创造了土壤。通过对这种过程的研究，才能对现在土壤类型作出发生学上的解释，确定各发生土类在地表出现的时间顺序；②对于土壤地理学的研究内容，增加了古土壤部分；③应用土壤生态系统观点对土壤肥力进行系统分析；④为便于教学对教材框架体系进行了调整，使之层次更加清晰，概念和内容表述更加科学严谨。
（3）《土壤地理学》（第三版，2004年至今），普通高等教育“十五”国家级规划教材。 经过多年酝酿和修订，与第二版时隔20余年，《土壤地理学》（第三版）终于在2004年由高等教育出版社出版，作者为李天杰、赵烨、张科利、郑应顺、王云。第三版的修订，“以老带新，新人担纲”。依据土壤科学特别是土壤地理学的最新研究进展和成果，顺应高等教育改革发展要求，第三版与时俱进，从教材内容、框架体系和教学方法等方面，都进行了大胆革新和探索。
本版教材特色如下：①以土壤生物形成演化与环境相统一的土壤发生学核心观点和内容实质，与前两版保持延续性，并进一步深化，更加清晰和具体化；②土壤基本属性内涵，由肥力延伸为肥力加净化作用，从而扩展了土壤地理学研究的实质内容；③从地球表层系统的广阔视角，研究土壤与环境之间的发生联系，从而使土壤地理学研究内容由土壤扩展到“土壤圈”（土被），开启了从地球表层系统的环境演变、各自然圈层之间的相关性、自然圈层的形成演化的大角度，来认识和研究现在土壤类型的形成和演变，也即从地球陆地土壤、土被起源与演化的历史延续性，思考研究土壤地理学问题；④在我国土壤地理发生分类和中国土壤系统分类并存的情况下，选择采用以土壤系统分类为主体，同时与土壤地理发生分类、美国土壤系统分类，以及欧洲、联合国粮农组织、教科文组织的世界土壤图图例系统等主要土壤分类进行介绍和参照比较；⑤重视新兴科学技术，如“3S”（遥感、地理信息系统、全球定位系统）在土壤地理学研究和教学中的应用；⑥首次为土壤地理教学制作了电子教材。
（4）土壤实验与实习教材。 作为配套教材，首都师范大学霍亚贞、北京师范大学李天杰、郑新生等合作编写了《土壤地理实验实习》，于1987年由高等教育出版社出版。该教材是高校地理学专业普遍使用的经典教材。
在长期野外实践教学和实习基地建设的基础上，张科利、王志强、高晓飞、张卓栋编著了《土壤地理综合实践教程》，于2014年由科学出版社出版。该教材针对新时期地理学人才培养的目标和要求，在遵循野外实践教学基本规律的基础上，重点突出了土壤地理学野外基本技能的培养。不同于以往印证性的野外实习，该教材从地理学及相关研究所涉及的土壤知识需求出发安排教学内容，突出动手能力培养，力图达到教会学生辨识土壤、描述土壤、采集样品，以及掌握土壤主要性状指标测定技能的目标。
教材编写目的明确，知识体系完善，重点内容突出，仪器设备操作介绍简明扼要，野外可操作性强。与《土壤地理学》、《土壤地理实验实习》、《土壤理化分析手册》（内部讲义）一起，形成了理论与实践相结合的系列教材，构建了土壤地理学人才培养的完整体系，在学生的土壤地理实践能力培养中发挥了重要作用。
《土壤地理学》三版合计发行约25万册，居全国同类教材发行量之首。作为地理学专业基础课程教材，拥有广泛的社会影响力，被全国各类高校如高等师范院校、综合大学，农业、理工、工科院校的地理学、农学、环境学专业，以及科学院土壤地理研究生选用为教材或参考书。与教材建设同步，北京师范大学接纳了来自首都师范大学、福建师范大学、四川农业大学和西北农业大学等高校的多名进修教师。教材的教育和学术思想对使用者会产生深远的影响，不少学者认为本教材教育、影响了数代人。
教材出版前后备受社会关注、支持和帮助，拥有广大人脉。如在第二版审定会时，农业出版社土壤学责任编辑出席“取经”；赵其国院士曾经引用过第一版关于土壤形成过程的表述；席永藩院士曾索要第二版教材并放置于其办公桌上；龚于同资深研究员鼎力支持和帮助第三版出版；北京大学塞罕坝生态研究站则将第三版教材放置于接待厅的书架上，作为常备阅读书籍。
2001年“土壤地理学立体教材建设”获得北京市普通高校教育教学成果二等奖；《土壤地理学》于2019年入选“第二届全国优秀地理图书（普通高等教育教材）”。基于教材和课程建设，2004年“面向现代化和国际化的土壤地理学教学改革与学生创新能力培养”成果获得北京市普通高校教育教学成果二等奖（获奖人：赵烨、张科利、王晓岚）。
《土壤地理学》系列教材的编著、修订不仅在社会上产生了广泛影响，也促进了北京师范大学土壤地理学教学和科研水平的提升，逐步形成核心团队，现正在积极准备第四版的修订工作。
周廷儒院士开创的“以自然地理学为研究方向的新生代古地理”（即新生代地理学）是学界公认的北京师范大学地理学研究的传统优势领域。
中国自然环境格局的形成、自然地理分区的原则是周廷儒先生早年特别关注的区域自然地理学基本问题。通过长期的野外地理考察与研究，特别是在1956～1960年新疆综合科学考察过程中，周先生认识到“现代地面自然界的每一个特征，都有一定发展的历史。如果我们不去查明它的历史过程，想了解现代自然界规律的特点是不可能的”。
以地貌学见长的周先生，通过观察、对比自然界遗留下来的许多和现代地理环境不协调的地貌与沉积痕迹，重建了过去的自然地理环境。他发表的《中国第三纪第四纪以来地带性与非地带性的分化》（1960年）、《中国自然区域分异规律和区划原则》（1963年）等论文，揭示了我国现代自然环境格局的演变历史，提出了自然地理分区的发生学原则，解答了中国区域自然地理学的两个难题，体现了“研究过去是为了了解现在，也是为了更好地预测将来”的学术思想。
周先生的学术思想和研究成果，引起竺可桢、杨钟健、尹赞勋等老一辈科学家的高度重视。经他们建议，1963年教育部批准在北京师范大学地理系建立新生代古地理研究室，周先生任研究室主任，领导进行实验室建设，开展新生代古地理研究工作。在此期间，周先生为学生和青年教师开设了“古地理学”课程，并编写了讲义《古地理学》。
1981年，周先生面向研究生和高年级本科生再次讲授该课程，根据国际上相关研究的新发展、新成果，对《古地理学》进行修订，增补了新的材料，并于1982年由北京师范大学出版社正式出版发行。
《古地理学》既是课程教材，也是学术专著。该书是周廷儒先生系统阐述新生代地理学理论与方法的第一本著作，体现了他的创新思想和对地理学的突出贡献。
（1）开拓自然地理学研究新方向，创建了新生代地理学。 周先生在格里高里耶夫（A. A. Григориев）、马尔科夫（К. К. Mapкoв）等人关于古地理是研究“地理圈的变化规律”、研究“地表现代自然界的发展历史”等观点的基础上，进一步提出“自然地理学家研究古地理，除对自然界的普遍地理规律加以概括外，还研究地球表面上每一区域的自然发展的历史”。由此突破了经典地理学注重因果关系分析和空间规律研究的传统，开拓了“重建过去地理环境发展史”的自然环境演变研究，创建了属于地理学和地质学交叉学科的新生代地理学，发展了区域自然地理学的发生学研究方向，从时间的视角阐释现代自然环境的形成演变，追索自然区域的起源、演化和未来发展趋向，探索地理环境格局的形成与发展方向。
（2）系统阐述了新生代地理学的基本理论。 相对于查尔斯·莱尔（Charles Lyell）1830年提出的“以今证古”的地质学研究法则，周先生将新生代地理学的研究法则概括为“以古论今，预测未来”，并在此基础上，建构了新生代地理学研究的理论体系。
第一，确定了自然地理环境演化的时间起点为新生代之初。重建自然地理环境发展历史可以观察到的最古老地貌与沉积痕迹属于古近纪。因此，自然地理学研究的最长时限是新生代以来，超过这个时限则属于“以今证古”的地质学岩相古地理范畴。
第二，从自然地理学地带性理论出发，阐明了水平地带性遭到破坏的结果是产生非地带性的自然地理区域。因此，新生代区域自然地理演变研究的目标就是确定地带性与非地带性的分化。
第三，区域自然地理综合体的特征取决于区域形成的主导因素组合，地带性的气候因素和非地带性的构造因素是区域演变的动力，但是，在不同等级（空间尺度）的区域和区域起源、演变的不同阶段，主导因素组合的数量与结合程度存在差别。因此，区域自然地理强调主导因素分析，但并不忽视区域次要因素的影响。
第四，自然地理区域形成、演变的时间变化规律，取决于主导因素的周期以及不同因素的周期调和。掌握各种周期的变化以及各种支配周期变化因素的作用原理，是实现地理预测的基础。因此，发生学视角的区域自然地理研究，不仅重视区域综合体的空间变化，更重视它的时间变化，是地球科学研究时空（四维）变化的新领域。
（3）基于综合观点的研究方法创新。 鉴于自然界是一个有规律的完整统一体系，各要素是相互依赖、相互制约着的，周先生在《古地理学》中“力图应用综合观点和专门方法来重建地球历史时期的地理环境”，也就是分析主体现象和鉴定区域综合体整体特征相结合的方法。他提倡要发挥各学科所长，进行区域综合体特征及各时期遗留痕迹的观察分析，特别是采用多种手段获取古代自然环境的多方面定量信息。在此基础之上的综合研究，需要进行区域自然地理的发生学演变分析的归纳和概括，既要进行区域演变历史与自然地理过程变化的成因分析，还要立足动力和作用，找出区域内各种现象与过程的空间联系和随时间变化的发展，区域与区域之间的空间联系和随时间变化的发展，这样才能收到全面了解自然的良好效果。
周廷儒先生在《古地理学》中所阐述的学术思想、地理学理论和研究方法，对我国新生代自然地理环境演变研究和地理学的发展具有深远的影响。
首先，在创立新生代地理学的过程中，周先生的研究成果解决了中国区域自然地理的几个重要科学问题。例如，明确了青藏高原隆起在我国自然地理区域分异中的作用，揭示了我国三大自然区的发展历史及演变动力；提出了自然地理分区的发生学原则，解决了柴达木盆地的区划归属争论等问题。
其次，周先生的学术思想对我国新生代环境演变研究起着重要的引领作用，为新生代不同时期的区域划分、各自然地理区域演变历史重建、青藏高原隆起过程与影响、东亚季风气候的形成演变、中国黄土的形成与黄土高原环境演变、中国岩溶的发育、中国东部土壤的发育、中国第四纪冰川及东部冰川问题等诸多领域的深入研究指明了方向。
再次，新生代地理学不仅解决科学问题，还为社会生产实践服务。通过古环境特征及其演变历史的重建，找出与自然地理环境相关的沉积矿床，例如煤炭、石油、天然气、盐、石膏、外生铀矿等分布的规律性，为矿产资源勘探与开采提供科学依据。
刘培桐先生在土壤地理学和化学地理学的深厚基础上，开辟了国内领先的环境科学研究领域。1983年，刘先生领导成立了全国第一个以研究地理环境为主的环境科学研究所，1990年获批成为我国第一个环境地理学博士学位授予点。环境科学由此成为北京师范大学的优势学科之一。
1957年，刘先生赴莫斯科大学进修土壤地理学与景观地球化学，1959年底回国，在北京师范大学地理系成立了化学地理教研室，主持我国第一个化学地理学专业的教学与科研工作。1960年在全国地理学会年会上，经刘先生建议，化学地理学被确定为综合自然地理学改革的新方向之一。1962年全国陆地水文会议专门设立水文化学组，探讨天然水体主要化学离子组成的地带性变化规律。刘先生在调查全国河流水化学分布规律的研究实践中最早发现“水环境污染问题”，指出“随着工农业生产的发展，需加强天然水污染和保护的研究”。
20世纪70年代初，我国开始关注环境污染与环境保护问题。面对环境污染的现实和科学与社会发展的需要，刘先生敏锐地抓住了这一新的科学领域，带领北京师范大学地理系及全国一批化学地理工作者率先投入到环境保护的研究工作中，为我国环境科学的发展起到了带头作用。
1979年，由教育部部属高等学校环境科学研究生培养协作组主持，在北京师范大学地理系为研究生开设了“环境学原理”课程，同年年底在中国环境科学学会环境教育委员会第一次会议上，决定以该课程讲稿为基础编写《环境科学概论》。该书由北京师范大学刘培桐、陈益秋任主编，多所学校合作完成，于1981年在水利电力出版社出版，并在1983年进行了修订。
1980年，教育部决定在高等师范院校地理学专业开设“环境学概论”课程，由刘培桐先生主持编写教学大纲。根据教育部颁布实施的教学大纲，刘培桐、王华东、薛纪渝合作编写了《环境学概论》作为讲义，经过两年的教学实践，于1982年12月提交审稿，1985年由高等教育出版社出版发行，并于1995年修订后出版第二版。
基于科学研究与教学实践的《环境学概论》，具有以下特色。
（1）教材知识体系完整，脉络清晰，简明易懂，理论与实践并重。 第一版系统介绍了环境学的基础知识、基本概念和核心原理。教材以人类生态系统的基本原理为基础，论述了环境的发生、发展和结构；探讨了人类活动引起的大气、水体、土壤、生物的污染问题；结合各类环境中污染物迁移转化规律的理论分析，阐述污染防治措施等具体实践问题；从区域发展和自然保护的视角，探讨了环境质量评价、环境规划、城市环境等区域环境与综合治理问题，以及人口、能源、资源与环境等全球性环境问题。
（2）保持教材特色，关注学科发展与社会实际需要。 第二版的修订立足环境科学理论与实践的发展，环境污染控制技术与措施的进步，国际、国内对环境问题认识的深化以及环境保护事业的快速推进。在保持原有体系和特色的基础上，教材进一步突出了对环境与发展关系的关注，以环境质量评价、环境规划及污染综合防治等原理及方法为手段实现环境质量的调控；并从气候变化、资源与环境协调与可持续发展的高度，对人口急剧增加带来的资源能源过度消耗、环境污染、生态破坏等全球性环境问题进行了探讨。教材第二版充分体现出学科发展的新动向、新成果以及社会发展的新关注、新需求。
（3）教材开学科先河，集思广益，具有时代的代表性。 作为我国第一本环境学教材，《环境学概论》的编写备受社会关注，得到了学界的广泛支持和大力帮助。1982年12月教材初版的审稿会，采纳了中山大学唐永銮、南京大学刘育民、北京大学陈静生、华东师范大学王云、上海师范大学李景琨、东北师范大学李惠明、福建师范大学方秋贤、南京师范大学喻渊栋、武汉大学李生伋、北京师范学院（现首都师范大学）李庭芳等专家学者的宝贵意见和建议。1993年8月的修订版审稿会，北京大学叶文虎、南京大学陆根法、北京工业大学孟繁坚、首都师范大学李庭芳、山东师范大学王振武，以及河北轻化工学院、湖北黄石高等工业专科学校等院校的代表，对教材内容和体系进行了认真细致的讨论，提出了宝贵意见。国内同行的支持与帮助使得《环境学概论》能够较全面地反映当时对环境科学的认识与研究水平。
《环境学概论》具有广泛的社会影响力。本书既是高等学校地理学专业环境学课程的经典教材，也是环境类各专业的教学用书和高校非环境专业学生的选修课教材，是从事环境保护、城市规划的人员，以及城建部门从事环境保护工作的专业人员的常用参考书。
《环境学概论》填补了我国高等学校环境科学领域教材的空白，为地理学专业的环境科学教育及人才培养作出了贡献，也对我国环境科学理论体系的形成和发展起到重要的推动作用。该书1988年获得国家教委颁发的高校优秀教材奖。
《全球变化》是在张兰生先生领导下，以北京师范大学环境演变研究领域的科研与教学积累为基础编写的教材。
张兰生先生1952年开始任教于北京师范大学，长期从事与自然地理、环境演变以及地理教育相关的研究与教学工作。在继承周廷儒先生新生代地理学学术思想的基础上，张兰生先生更加关注以气候变化为主导的地理环境及其变化对人类社会的影响，倡导并推动了我国地理学界的环境演变与自然灾害研究。
1982年，张兰生先生在北京师范大学地理系开设了国内最早的“环境演变”本科生和研究生选修课程。1996年以后课程更名为“全球变化”并开设至今。2000年，张兰生、方修琦、任国玉编写了国内第一本《全球变化》教材，作为教育部“九五”重点教材和面向21世纪课程教材，由高等教育出版社出版发行。2017年作者完成了教材第二版的修订。
《全球变化》教材经过多年教学使用和修订，形成了以下特色与创新。
（1）教材框架体系充分体现时间维人地关系并符合地理学专业学生认知结构。 全球变化（global change）是20世纪80年代中期兴起的新兴研究领域，它是指由自然和人为因素引起的、影响地球系统功能的全球尺度的变化。“全球变化”课程是伴随全球变化研究的发展而出现的，在完善地理学的知识体系，展现地理学研究的最新进展，培养未来地理学专业人才方面有不可替代的作用。作为地理学课程体系中的一个有机组成部分，开设全球变化课程的目的在于揭示地球表层系统在不同时间尺度上的变化规律以及人与环境相互作用的规律，帮助学生从时间维认识地理环境的过程、区域特征的形成以及人地关系等问题，使学生建立起地理科学是时空耦合的综合科学的观念。《全球变化》教材的框架体系以时间维人地关系为主线，通过已发生的全球变化事实理解全球变化过程以及地球系统整体性特征。
（2）采用最新的地球系统与全球变化概念体系，充分吸收国内外全球变化研究的最新认识。 全球变化研究的实质涉及对整个地球系统规律的认识，被认为是21世纪地球科学的突破点所在，在科学发展中拥有可与19世纪的进化论和20世纪的板块理论的地球科学革命相媲美的地位。《全球变化》充分吸收了国内外全球变化研究的最新成果，吸纳了全球变化国际计划、IPCC评估报告、中国气候变化国家评估报告和应对全球气候变化的国家战略等最新成果与行动。相对于第一版，第二版充实了控制全球变化的关键地球系统过程及人类对全球变化的驱动作用等方面的最新认识；按照把全球变化作为人类可持续发展科学基础的认识，强化了全球变化对人类的影响与人类的适应方面的内容；面向全球变化挑战，强化了过去2000年全球变化以及现代和未来全球变化部分。
（3）延续了作者一贯坚持的教学与科研相长的课程与教材建设特色。 三位教材编写人长期在全球变化的研究与教学工作的一线，既熟悉全球变化科学研究最新进展，又有丰富的教学经验。《全球变化》融入了作者30多年教学和科研实践的体悟，其中包括作者及研究团队的研究成果和对某些全球变化问题的看法，在将全球变化最新研究成果转化为系统化知识体系的同时，强调科学思维和创新意识的培养。
作为地理科学类专业重要的专业课教材，《全球变化》自2000年第一版出版以来被全国许多师范类和综合性大学的地理科学类专业选用为教材，具有广泛的影响力。
“《全球变化》课程及教材建设”获2000年度北京市普通高校教育教学成果二等奖。《全球变化》（第一版）获2000年度北京师范大学优秀教材一等奖。2019年《全球变化》入选“第二届全国优秀地理图书（普通高等教育教材）”。
土壤侵蚀研究领域是由刘宝元教授研究团队开辟的，是北京师范大学地理学的新兴特色研究领域。1996年，刘宝元教授接受北京师范大学的邀请，结束了在美国普渡大学农业部国家土壤侵蚀研究实验室的工作回国。1997年，获得国家自然科学基金委员会杰出青年基金项目“土壤水蚀预报模型”（49725103）的资助，开展土壤侵蚀预报模型研究。
我国黄土高原是世界上水土流失最为严重的地区之一，虽然积累了丰富的水土保持经验，也有相关的水土保持教材，但缺乏定量的土壤侵蚀预报模型教材。为了开展系统性研究，提高研究生在土壤侵蚀方向的理论基础，在基金项目资助下，在美国土壤保持局格兰·威斯（G. A. Weesies）先生、美国国家土壤侵蚀实验室马克·尼耳锐（Mark Nearing）博士和黄基华（Chi-hua Huang）博士的支持下，刘宝元、谢云、张科利编译的《土壤侵蚀预报模型》，于2001年由中国科学技术出版社出版。该书以介绍美国农业部1997年发布的修订版通用土壤流失方程（Revised Universal Soil Loss Equation，RUSLE）为主，同时吸纳了我国土壤侵蚀研究的相关成果，是本科生“流域管理”选修课程、自然地理学专业土壤侵蚀方向研究生课程“土壤侵蚀原理”“土壤侵蚀模型”等的基础教材。
土壤侵蚀是气候、土壤、地形、土地利用与地表覆盖、水土保持措施等自然和人为因素综合作用的结果，这种多尺度和多要素的综合影响决定了量化过程的难度。作为系统的模型介绍，本书具有以下特色。
（1）强调每个侵蚀影响因子的物理意义、定量表征和适用范围。 土壤侵蚀定量研究始于19世纪末期，科学系统的观测与分析始于20世纪30年代，由此建立了土壤侵蚀经验模 型——美国通用土壤流失方程（Universal Soil Loss Equation，USLE），后经二次修订，到1997年发布了RUSLE，是目前世界上应用最广的土壤侵蚀模型。20世纪80年代，虽然开始了土壤侵蚀机理模型的研究，但由于涉及参数众多，应用难度大，至今仍处于研究阶段。由于是经验模型，使得模型涉及的变量和参数等具有一定的前提条件、适用范围等。为了使应用者充分理解模型结构和意义，本教材特别强调了模型中各个侵蚀影响因子的量化指标、所代表的物理意义及其适用条件等，一方面避免误用，另一方面为针对区域实际情况建立公式或参数提供指导。
（2）结合中国实际引入最新研究成果。 土壤侵蚀经验模型基本思路如下：降水和土壤是其中两个有量纲的因素，前者表示侵蚀动力，后者表示侵蚀对象，其他因素则是无量纲变量，表示影响程度。因此，需要着重阐述降水和土壤这两个有量纲变量的物理意义。通过综述和展望，系统阐述了代表降雨和土壤这两个变量的降雨侵蚀力和土壤可蚀性的研究现状和发展前景，反映了当时我国的最新研究成果，为后续研究提供了方向。
得益于国家杰出青年科学基金项目的资助和本教材的指导，刘宝元教授领导的北京师范大学土壤侵蚀研究团队建立了中国土壤流失方程（Chinese Soil Loss Equation，CSLE）。该模型被列入中华人民共和国水利行业标准《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190－2017），作为2010～2012年第一次全国水利普查之土壤侵蚀普查和2018～2022年全国水土流失动态监测的指定模型，被认为是“近70年来中国自然地理与生存环境基础研究的重要进展”之一。欧盟联合研究中心对国际上美国、中国、荷兰、欧洲等主要土壤侵蚀模型进行了评价，中国土壤流失方程CSLE模型位居第三名。