当初，李四光怀着“科学救国”的志向远渡重洋留学，如今又怀着同样的志向从海外归来，以科学家的态度从事地质教学工作。他非常赞同法国科学家巴斯德的说法：“科学是没有国界的，因为它是属于全人类的财富，是照亮世界的火把，但学者属于祖国。”

两次出国留学及在武汉负责实业管理的亲身经历，使李四光深刻感受到当时祖国的自然科学水平非常低下，尤其是地质科学水平，与发达国家相比有着非常大的差距。他深知，长期存在的差距，导致了5000年的文明古国在近现代的工业方面都落后于西方国家，使得民族贫弱，任由列强宰割。中华民族要想尽快走向复兴，必须努力缩小与发达国家在科学水平上的差距。而缩小这种差距的前提，不仅需要对腐朽黑暗的社会制度进行变革，还必须培养一大批科学人才，在教育观念和教学方式上进行一番大胆改革，紧跟时代步伐。

初到北京大学时，李四光对北京大学的校风感到十分满意，认为以这样的校风试行教学改革不会有太大阻力，因而对各项工作充满了信心和激情。当时，他承担着岩石学和高等岩石学两门课程的教学，还要指导学生实习，每周授课23小时。为了教好这两门课程，他要求学生必须掌握与之相应的数学、物理、生物、化学乃至矿物学、地层学等多学科的基础知识。他告诉学生，只有广博才能求精深。

李四光在教学工作中有一个显著特点，那就是把课堂讲授与实验指导结合起来，相辅相成。他曾在课堂上说：“课堂讲授属于传授书本知识，这种书本知识只有经过实验证明，才能化作牢固的学问。”这体现了李四光教学的特点，即师生之间共同动脑、动手，把课堂变成实验工场。

每次上课之前，李四光都会根据教材内容和学生的理解能力，写好启发引导提纲，并且备足岩石标本、形象挂图和专用显微镜等各种直观教具及操作仪器。上课时，他坚持教师是指导者，以指导者的身份把学生的注意力引入规定性的单元章节里，讲授必要的知识，不时当堂开展讨论，组织大家利用标本、图例及仪器进行观察与分析，直至得出扎扎实实的结论和学生的一致认可才肯罢休。他的教学打破了老师只管动嘴，学生只能动耳的传统讲课模式。可想而知，他的课堂气氛是非常活跃的。

在组织学业考试时，李四光更是与众不同，学生们常常猜不着他要考什么内容。例如，他到北京大学组织的首次考试，学生们大都遵从以往的习惯，背诵老师的讲义，同时画出重点进行押题，渴望取得优异的成绩。谁也没有想到，这位让人尊敬的李教授居然没有发考卷，只在黑板上写了两道闭卷考试题目。此外，李四光大部分的考试内容是发给每个考生几块不同类别的岩石标本，要求学生按照标本编号，写出标本的准确名称、矿物成分、生成条件，以及与哪些矿产具有直接相连的关系，等等。如此一来，一向“善考”的学生都不由得犯难了，不少人抓耳挠腮，直至下课铃声响起仍未能答题，暗暗埋怨李四光不按常规的做法。然而，经过一番细想和议论之后，学生们终于理解了李四光的做法，只有如此，他们才能把所学的知识转化为实际运用的能力。他们深刻体会到了李四光的良苦用心，进而更加敬佩这位教学脱俗的师长。

地质教学与其他科目相比，具有自身的鲜明特点——需要走出课堂进行野外作业，尤其是岩石学课程，更加离不开实践这个环节。李四光认为，这个环节甚为重要。虽然当时面临的困难很多，教学经费十分短缺，但他还是想方设法积极筹措经费，不辞劳苦地带领学生一道外出上课。他告诉学生：“野外作业是提高个人综合素质与培养实际工作能力的关键步骤，也是考察地形、地貌和地质结构的基本途径。”所以，他的学生都深知，无论从哪个方面来说，野外作业都是至关重要的一个环节。

1921年春季，在李四光的带领下，地质系学生曾经几次到北京西郊开展对地质的实地考察。路线是：由三家店至金庄河畔的山下。按着教学要求，大家首先依据原有的地质图表，辨认当地的地质构造。经过反复核对，大家发现了一个与事实不符的学术结论。按照《西山地质图》上的说明，这一带应该属于石炭二叠纪的辉绿岩和庙岭砂岩区，但大家观察用地质锤敲打下来的所有碎片，却都属于震旦纪的白色的石灰岩。

是图表的记载错了，还是学生的辨析有误？李四光觉得任何问题都不能小看，他带领学生继续进行全方位的考察和识别，结果证实学生们的怀疑确实是有据可依。这一带盛产石灰岩，甚至还有一条专用的轻便铁路，连接石灰岩采矿场和铁矿公司。但是，很多同学不敢轻易质疑《西山地质图》的正确性，因为该图是由一位知名的外国地质学家亲手制作的，而且又是经过官方地质权威机构审订的出版物。他们期待着敬爱的老师给予解释。

面对这些年轻学子极端认真的求实精神，李四光十分高兴和激动，他在心里默默地想，转眼之间同学们都变成熟了，这是多么可贵的科学态度。科学是什么？在李四光看来，科学就是整理事实，以便从中得出普遍的规律或结论。它的反面是盲从与迷信。这就是人们所说的“真知灼见首先来自多思善疑”的道理。

李四光深知科学态度和独立思索精神的重要性，为了鼓励自己的学生，他平易近人地启发学生们说：“从现实情况判断，我认为有两个问题需要大家继续思考：一是可能因为我们自己经验不足，尚难理解图表上的标志含义；二是虽然图表作者是学术权威，也曾来此进行调查，但是由于观察和辨析不够谨慎，或者没有进行细致的记录，仅凭记忆中的大概印象，仓促绘图并作出如此叙述。”

“可是，李教授，我们所做的一切都是您亲眼所见！”一位学生大胆否定了前一种可能性，接着说道，“再者，眼前的岩石都是您指导我们鉴定的，大家一致认为丝毫没有差错……”

“是的，咱们的工作确实不存在丝毫差错。”李四光当众表态赞成这个学生的意见。

“那么，归到学术问题上，到底是谁错了？我们应该相信哪一方呢？”另一个学生更加好奇了，想进一步征询李四光的看法。

李四光笑了笑，拍着这个学生的肩膀对大家说：“我们应该相信事实，服从真理！”

“噢——”李四光话音刚落，学生们便高兴地呼喊起来，“相信事实，服从真理！”

经过这次野外作业，学生们的见识大大增加了，并且更加崇敬李四光，在后来许多艰苦的野外实习中，他们都毫无怨言地跟随着他。在李四光的带领下，他们多次奔赴华北平原开展各项考察，无论是一个山峦、一条沟谷、一堆石头，还是一条地壳的裂缝，他们都不放过，而且形成了自发提出问题、互相讨论的学习氛围。

在考察与探讨的过程中，学生们还在李四光的具体指导下，对各种地层的层序、走向、倾角以及断裂方位等各个方面都做了实测记录。每次野外实习，他们都自觉地背回很多有价值的岩石标本，并把它们分类整理，贴上标签，有序地陈列在实验室里。这是野外学习成果的体现，同时也是地质宝库中的颗颗明珠。

对此，李四光看在眼里喜在心里，他对自己的学生非常满意。学生们的思想情感也和他融为了一体，在他们眼里，李四光是一位难得的良师益友。有一次，李四光带领学生远赴西山的杨家屯煤矿实习。晚上大家回到驻地，只见一个名叫杨钟健的高年级学生背着一块含有植物化石的大石头，步履艰难地走过来，兴致勃勃地把它放在李四光面前。李四光看了感到格外满意，亲自为杨钟健擦去脸上的汗水，并借用陶渊明《归田园居》中的诗句，乐呵呵地对他说：“你这该是‘戴月荷石归’啊！”这风趣的一句话引得师生们开怀大笑。

杨钟健是李四光门下的一名高材生，在李四光的培养和熏陶下，他后来成为了著名的古生物学家。新中国成立后，杨钟健曾担任中国科学院古脊椎动物与古人类研究所所长、中国科学院学部委员，并著有《李四光老师回忆录》。李四光所教的其他学生，很多都成为科学家，尤其是地质领域的知名专家或学者。在李四光的领导下，有些人和杨钟健一样，也在新中国成立之后继续致力于地质科学的研究。