1920年秋，李四光從歐洲回國，先到闊別七年的老家湖北黃岡看望父親母親和鄉親老友，將家事作了一番安排，於1921年1月到北京大學就職，開始了他的教授生活。
李四光被安排講授岩石學和高等岩石學兩門課程。
講課前，他總要參考大量書籍資料，編寫提綱，準備掛圖和實物標本等，一絲不苟。
他對學生們的要求也很嚴格，特別注意基礎知識和基本功的訓練。
他鼓勵學生不僅要學好岩石學，而且還要學好地層學、古生物學、礦物學和地質構造學，同時還要學好數理化。
野外觀測是地質工作的基礎。
他常常帶著學生到北京西山等地區進行實地教學，邊看邊講。
一個山頭、一條溝谷、一堆石子、一排裂縫，他都不放過。
有時還不斷提出問題，啟發同學們的觀察興趣。
每次野外回來，各人的揹包都裝得滿滿的。
有一次李四光帶學生在西山的楊家屯煤礦實習，晚上回到住地時，高年級學生楊鍾健興致勃勃地揹回來一塊含有植物化石的大石頭.
李四光看了很高興，風趣地向楊鍾健說：你這是 “戴月荷石歸”。
但是，由於學校經費不足，地質系學生的野外實習受到了限制。
當時地質系的房屋也很少，設備十分簡單。
上實習課時，一二年級學生三十多人合在一起，圍著僅有的三架顯微鏡，擁擠不堪；看薄片時，每人只能輪到兩三分鐘。
為此，李四光幾次找過蔡元培校長。
蔡校長表示支持，答應要努力設法解決。
1921年11月11日，蔡元培邀請李四光列席評議會，討論地質旅行費的津貼問題，結果通過了“津貼地質旅行案”。
同時，實驗經費也有所增加。
李四光對學生的體育活動也很關心。
1922年4月，北京大學體育部計劃開一次運動大會。
李四光擔任籌措運動會經費的募捐員。
這屆運動會開得很成功，蔡元培親自擔任大會主席，丁西林擔任大會司令員，李四光還擔任計時員。
他在運動場上，東奔西跑，勁頭十足。
李四光認為，良好的學習環境，對學生的學習是很有益處的，因此在這方面他也非常關心。
當時馬神廟院內，因久未清理，雜草叢生，頗顯荒蕪。
李四光就帶著學生，丈量面積，繪圖設計，一齊動手建設起來。
他們在院子中心，用石灰劃出了一個圓圈，再劃出幾條放射狀的小道，分別通向大門、教室、禮堂等處。
幾天之後，將中間窪地挖成一個小池，在池子中心建起了一座高約一米半的圓形小石臺，上面安放了一架日晷；
石臺的四面，各刻上一句話，正面是“仰以觀於天文”，背面是“俯以察於地理”，左側是“近取諸身”，右側是“遠取諸物”。
池中注水，種上荷花。
小道全用碎石鋪砌，兩旁栽上了冬青和刺柏。
不久，院內佈置得井井有條，顯得頗為雅靜。
對於畢業的青年學生的前途，李四光是十分關懷的。
楊鍾健於1923年在北京大學地質系畢業，準備去德國留學，他寫信徵求老師的意見。
李四光感到當時中國還缺少研究古脊椎動物的專家，回信建議楊鍾健最好選擇學習脊椎古生物，併為他介紹了導師。
楊鍾健學成歸國後，畢生從事中國古脊椎動物化石的研究，成為我國最早在這方面作出了大量貢獻的、並在國內外贏得了很高聲譽的科學家。
後來，楊鍾健曾經感慨地說：
“我一生的工作，和李先生的這一指示是分不開的。 ”
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