基于信息技術(shù)平臺(tái)的科研素材應(yīng)用于本科生培養(yǎng)的探索
——以指導(dǎo)自然地理本科生科研活動(dòng)為例

宋 波，魏明建，王均平，周 銳，趙秋月

首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京 100048

基于信息技術(shù)平臺(tái)的科研素材應(yīng)用于本科生培養(yǎng)的探索
——以指導(dǎo)自然地理本科生科研活動(dòng)為例

宋 波，魏明建，王均平，周 銳，趙秋月

首都師范大學(xué) 資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京 100048

本文結(jié)合首都師范大學(xué)“科學(xué)前沿進(jìn)低年級(jí)本科生課堂”、“綜合自然地理學(xué)”、“第四紀(jì)環(huán)境學(xué)”、“全球環(huán)境變化研究”四門(mén)課程的教學(xué)，探索如何有效利用信息技術(shù)平臺(tái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科研活動(dòng)，并以完善的科研素材指導(dǎo)本科生科研活動(dòng)。基于信息技術(shù)平臺(tái)的科研素材向本科生開(kāi)放，具有即時(shí)性、開(kāi)放性、自主性、權(quán)限性，并讓學(xué)生在科研活動(dòng)中有最直接的參考實(shí)體。

信息技術(shù)平臺(tái)；科研素材；科研活動(dòng)；本科生

作為高校地學(xué)教育工作者，教學(xué)工作和科研工作是一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體系統(tǒng)。科研工作所具有的前沿性、探索性、實(shí)踐性，對(duì)于教學(xué)來(lái)說(shuō)極為重要，特別是創(chuàng)新性教學(xué)。利用好科研活動(dòng)這一平臺(tái)與資源，發(fā)展與科研相結(jié)合的創(chuàng)新教學(xué)對(duì)于學(xué)科發(fā)展、教學(xué)水平提高、人才培養(yǎng)等諸多方面都大有裨益，而通過(guò)這種研教結(jié)合的教學(xué)模式培養(yǎng)出來(lái)的專(zhuān)業(yè)人才，對(duì)于科研團(tuán)隊(duì)的發(fā)展、科學(xué)精神的傳承又起著重要的反哺作用。

一、實(shí)踐背景

我們教學(xué)研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了本科低年級(jí)“科學(xué)前沿進(jìn)低年級(jí)本科生課堂”專(zhuān)題討論，高年級(jí)“綜合自然地理學(xué)”、“第四紀(jì)環(huán)境學(xué)”、“全球環(huán)境變化研究”共計(jì)四門(mén)課程教學(xué)工作[1-6]?！翱茖W(xué)前沿進(jìn)低年級(jí)本科生課堂”旨在探索低年級(jí)本科學(xué)生參與科研活動(dòng)對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的傳承與創(chuàng)新，對(duì)學(xué)生自身知識(shí)的整合與發(fā)展，對(duì)科研團(tuán)隊(duì)傳承與發(fā)展等方面的影響[6]。“綜合自然地理學(xué)”旨在探究自然地理環(huán)境的一般綜合特點(diǎn)，并以培養(yǎng)學(xué)生地理素養(yǎng)為核心?！暗谒募o(jì)環(huán)境學(xué)”本質(zhì)上是研究第四紀(jì)時(shí)期地理事件、地理過(guò)程及地理格局變化等綜合地理問(wèn)題的課程，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)為核心?！叭颦h(huán)境變化研究”是介紹地球科學(xué)在多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)、跨學(xué)科綜合研究關(guān)于全球變化問(wèn)題方面的最新研究動(dòng)態(tài)和成果的課程[3]。

為了提升本科生的思考探索能力，提高參與課程的積極性，我們?cè)诮虒W(xué)中強(qiáng)調(diào)探討式教學(xué)與動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合，如在講授第四紀(jì)年代的測(cè)年技術(shù)之后，為學(xué)生提供參觀釋光斷代實(shí)驗(yàn)室、演示樣品處理與測(cè)年的過(guò)程等實(shí)踐機(jī)會(huì)[2]。課堂研討中，引導(dǎo)學(xué)生注重研討的規(guī)范性，如選題的科學(xué)性、論證的邏輯性，質(zhì)疑要抓住要害，爭(zhēng)論問(wèn)題要明確，前提應(yīng)一致等。在討論過(guò)程中，注重研討的規(guī)范性、創(chuàng)新性，引導(dǎo)學(xué)生注重創(chuàng)新，如努力尋找實(shí)際的科學(xué)問(wèn)題，嘗試對(duì)現(xiàn)有科學(xué)數(shù)據(jù)的再研究，參與科學(xué)實(shí)踐獲取新的科學(xué)數(shù)據(jù)等。所有的研討實(shí)踐都要強(qiáng)調(diào)促使學(xué)生對(duì)科學(xué)研究范式的了解、掌握和強(qiáng)化[1]。對(duì)于那些提出有創(chuàng)新性研究思路或方案的學(xué)生，指導(dǎo)他們?nèi)绾问占瘮?shù)據(jù)和開(kāi)展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，并為其提供適當(dāng)?shù)恼{(diào)研或?qū)嶒?yàn)經(jīng)費(fèi)，使其參與到科研實(shí)踐中來(lái)[4]。

二、基于信息技術(shù)平臺(tái)的教學(xué)資源

隨著《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》的制定與實(shí)施，培養(yǎng)高質(zhì)量、多樣化的人才成為新形勢(shì)下我國(guó)高等教育深化教學(xué)改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵，需要積極推進(jìn)與強(qiáng)化基于信息技術(shù)平臺(tái)的優(yōu)質(zhì)課程教學(xué)資源建設(shè)與共享，以滿(mǎn)足更加廣泛的教學(xué)需求。

信息技術(shù)就是利用多媒體、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等各種硬件設(shè)施對(duì)所需的信息進(jìn)行獲取、加工、存儲(chǔ)、傳輸、使用的技術(shù)?；谛畔⒓夹g(shù)平臺(tái)的教學(xué)，既對(duì)教師教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變、教學(xué)手段、教學(xué)方法的改進(jìn)有重要影響，又對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的改變，學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)效果的提升有重要作用?；谛畔⒓夹g(shù)平臺(tái)的教學(xué)的初步實(shí)踐，使我們意識(shí)到以前積累的教學(xué)和科研素材都有可能成為教學(xué)的重要資料，達(dá)到“以培養(yǎng)學(xué)生地理素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)、學(xué)科和領(lǐng)域的構(gòu)架感為核心”的目的[3]。目前，我們教研小組的服務(wù)器上，有8個(gè)研究項(xiàng)目（包括自然科學(xué)基金項(xiàng)目“建立高分辨率泥石流沉積環(huán)境序列的方法研究”、北京市教委重點(diǎn)項(xiàng)目“北京地區(qū)25萬(wàn)年來(lái)高分辨率環(huán)境演化綜合集成研究”、中科院地質(zhì)所的橫向課題“昌平平原鉆孔中更新世以來(lái)磁性地層、孢粉古氣候地層研究”、北京市自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“北京清水河流域第四紀(jì)泥石流發(fā)育史與環(huán)境演變”等）的資料。我們對(duì)這些科研原始素材分項(xiàng)目、分階段、分類(lèi)型整理過(guò)后（圖1），對(duì)“科學(xué)前沿進(jìn)低年級(jí)本科生課堂”、“綜合自然地理學(xué)”、“第四紀(jì)環(huán)境學(xué)”、“全球環(huán)境變化研究”的本科生進(jìn)行有限權(quán)限的開(kāi)放，有效擴(kuò)大了適用的教學(xué)資源。

圖1 科研素材組織結(jié)構(gòu)

基于信息技術(shù)的科研素材開(kāi)放平臺(tái)最大的特點(diǎn)就是即時(shí)性、開(kāi)放性、自主性，可以為學(xué)生提供實(shí)時(shí)的素材開(kāi)放服務(wù)，并進(jìn)行不同權(quán)限賬號(hào)管理。教師權(quán)限可通過(guò)后臺(tái)監(jiān)管學(xué)生對(duì)素材的查看情況，并有上傳下載權(quán)限，可隨時(shí)為學(xué)生提供最新的素材。學(xué)生權(quán)限能隨時(shí)查看開(kāi)放的素材，而不能修改，還能及時(shí)反饋學(xué)習(xí)研究情況。另一方面，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)、查閱獲取的相關(guān)資料，也可上傳到相應(yīng)的資料庫(kù)中，使資料庫(kù)更完善。如圖2所示，整個(gè)過(guò)程都通過(guò)有權(quán)限認(rèn)證的網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成，而不是傳統(tǒng)的“教師計(jì)算機(jī)—學(xué)生優(yōu)盤(pán)”模式。開(kāi)放平臺(tái)是在教研團(tuán)隊(duì)已有的科研素材存儲(chǔ)FTP服務(wù)器上，添加了學(xué)生權(quán)限的登錄賬號(hào)，整個(gè)開(kāi)放科研素材的活動(dòng)幾乎是零成本。

圖2 科研素材信息平臺(tái)應(yīng)用模式

三、科研素材應(yīng)用在本科生科研活動(dòng)中的探索

在互動(dòng)交流中發(fā)現(xiàn)，初步的一些教學(xué)嘗試已經(jīng)使學(xué)生切身體會(huì)到科學(xué)研究的一般范式。通過(guò)參與科研活動(dòng)，學(xué)生認(rèn)識(shí)了獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法，部分學(xué)生則通過(guò)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步獲取了相當(dāng)可觀的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是，學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、提取、分析等方面暴露出能力的不足。在以往指導(dǎo)的學(xué)生中，有的學(xué)生寫(xiě)出來(lái)的文章不像是科學(xué)論文而更像是一篇實(shí)驗(yàn)報(bào)告，缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的提取、挖掘。對(duì)數(shù)據(jù)所反映的地理信息進(jìn)行分析，需要回歸到地學(xué)問(wèn)題中來(lái)。這個(gè)過(guò)程是艱苦的，需要查閱大量的文獻(xiàn)，但是也是快樂(lè)的，一旦有成形的想法，就能真正地體會(huì)到科研活動(dòng)的終極魅力。需要強(qiáng)調(diào)的是，這個(gè)過(guò)程必須讓學(xué)生自己去體會(huì)、去思考，而不能由教師來(lái)代替，教師只能起引導(dǎo)作用。教師引導(dǎo)作用具體體現(xiàn)在科研的不同階段給予學(xué)生不同的指導(dǎo)，比如文獻(xiàn)檢索與閱讀階段教師根據(jù)自身的科研經(jīng)驗(yàn)和收集的素材為學(xué)生推薦一些具有代表性的，程度由淺入深的，系統(tǒng)性的參考資料。教師通過(guò)信息技術(shù)平臺(tái)可以靈活選用已有研究素材，組織個(gè)性化的指導(dǎo)，與學(xué)生進(jìn)行全天候的交流?？蒲衅脚_(tái)的經(jīng)過(guò)自己的思考、分析、挖掘所產(chǎn)生的創(chuàng)新點(diǎn)，才是學(xué)生在整個(gè)科研過(guò)程中最大的收獲。

我校本科生從大二開(kāi)始有機(jī)會(huì)申請(qǐng)2000～20000元不等的科研立項(xiàng)，無(wú)論是從科學(xué)問(wèn)題出發(fā)深入討論，還是將這個(gè)問(wèn)題還原為基礎(chǔ)科學(xué)，都需要教師指導(dǎo)學(xué)生提出科學(xué)問(wèn)題。我們的項(xiàng)目大多是研究北京的鄉(xiāng)土問(wèn)題(西山泥石流、粉塵源地等)，學(xué)生科研活動(dòng)中較常見(jiàn)的也是研究北京周邊。素材庫(kù)中項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)等直觀的素材不管是對(duì)提出科學(xué)問(wèn)題、選題依據(jù)、選擇技術(shù)路線(xiàn)，還是項(xiàng)目申請(qǐng)形式都起了很好的參照作用。項(xiàng)目任務(wù)書(shū)讓學(xué)生結(jié)合自己的題目和經(jīng)費(fèi)安排好適當(dāng)?shù)墓ぷ髁?，而不是好高騖遠(yuǎn)。開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讓學(xué)生知道實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的技術(shù)手段，以及通過(guò)技術(shù)手段獲取的數(shù)據(jù)形式等。項(xiàng)目中的相關(guān)論文和項(xiàng)目報(bào)告更是對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的提取、挖掘、分析，提煉回答科學(xué)問(wèn)題，結(jié)論對(duì)選題的揚(yáng)棄等方面提供實(shí)實(shí)在在的參考依據(jù)。采用什么技術(shù)，得到什么數(shù)據(jù)，能否有效回答科學(xué)問(wèn)題。一個(gè)研究要達(dá)到什么規(guī)格，是有標(biāo)準(zhǔn)的，學(xué)生從項(xiàng)目相關(guān)的論文里面找到明確的答案。本科生通過(guò)查看實(shí)驗(yàn)室碩士、博士、教師的文章受到啟發(fā)：通過(guò)同樣的科研手段，在自己的研究課題中如何分析、挖掘數(shù)據(jù)，解決了什么樣的科學(xué)問(wèn)題，并且寫(xiě)出了什么樣的文章，用了哪些形式的圖表來(lái)體現(xiàn)研究結(jié)果，圖表用什么手段產(chǎn)生，以及在什么樣的期刊上發(fā)表，項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告怎樣寫(xiě)等等。同時(shí)，一個(gè)項(xiàng)目的結(jié)論往往是下一個(gè)項(xiàng)目的研究背景，學(xué)生充分體會(huì)科學(xué)研究的連貫性、繼承性。

這些素材讓學(xué)生有一系列最直接的可參考實(shí)體，真正了解科學(xué)研究的范式，走完一輪科學(xué)研究的過(guò)程。這對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)以及科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)所起的作用是不言而喻的。

四、結(jié)束語(yǔ)

基于信息技術(shù)平臺(tái)的科研素材對(duì)本科生的開(kāi)放，為本科生培養(yǎng)打開(kāi)了一片新天地，對(duì)于這些素材的應(yīng)用還有大的潛力。通過(guò)初步探索，我們對(duì)基于信息技術(shù)平臺(tái)的科研素材在本科生科研活動(dòng)培養(yǎng)中的應(yīng)用，獲得一定成績(jī)。怎么充分挖掘科研素材的應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)課程建設(shè)和課程改革，最終服務(wù)于提高教學(xué)質(zhì)量，培育具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的學(xué)生？已經(jīng)激起我們極大的興趣和探索熱情。

[1] 王均平，魏明建.課堂教學(xué)中“小組討論”形式的設(shè)置[C]//大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇組委會(huì).大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇.北京：高等教育出版社，2008：85-88.

[2] 魏明建，王均平，蔡茂堂.高師地理專(zhuān)業(yè)“第四紀(jì)環(huán)境學(xué)”教學(xué)改革—嘗試探究式教學(xué)、建設(shè)研討型課程[J].高等理科教育，2009，(2)：115-117.

[3] 魏明建，王均平，劉超，等.地理科學(xué)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)(自然類(lèi))課程的特色與整體協(xié)調(diào)——以培養(yǎng)學(xué)生地理素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)、學(xué)科和領(lǐng)域的構(gòu)架感為核心[C]//大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇組委會(huì).大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇.北京：高等教育出版社，2009：5-8.

[4] 王均平，魏明建，劉超.“第四紀(jì)環(huán)境學(xué)”教學(xué)模式的創(chuàng)新與實(shí)踐[C]//大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇組委會(huì).大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇.北京：高等教育出版社，2009：148-151.

[5] 周銳，魏明建，王均平.地理專(zhuān)業(yè)自然地理課程考核辦法的改革實(shí)踐——以“第四紀(jì)環(huán)境學(xué)”、“全球變化研究”課程為例[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2010，(2)：21-25.

[6] 劉超，魏明建，王均平，等.科研資源在本科教學(xué)中的作用—“科學(xué)前沿進(jìn)低年級(jí)本科生課堂活動(dòng)”中教學(xué)創(chuàng)新與傳承[C]//大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇組委會(huì).大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇.北京：高等教育出版社，2010：94-96.

Research Material Based on Information Technology Platform Used in Cultivation of Undergraduate Education——Taking the Guidance of the Physical Geography Undergraduate in Research Activities for Example

SONG Bo, WEI Ming-jian, WANG Jun-ping, ZHOU Rui, ZHAO Qiu-yue
Capital Normal University, Beijing 100048, China

Combining with the four courses of cutting-edge science for freshman, integrated physical geography, quaternary environment, global environment change in Capital Normal University, the paper explored how to use the research material based on information technology platform effectively in leading students to do research.Research material which is based on information technology platform has characteristics of timeliness, openness, autonomy and permission, which may have the most direct reference entity for students in doing research activities .

information technology platform; research material; research activities; undergraduate

G640

A

1006-9372 （2012）01-0054-03

2011-12-10。

宋 波，男，2010級(jí)碩士研究生，第四紀(jì)地質(zhì)專(zhuān)業(yè)全球環(huán)境變化研究方向。