設(shè)計性實(shí)驗在自然地理學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的探討
——以文山學(xué)院為例

游春梅，莊立會，王玉萍

（文山學(xué)院 環(huán)境與資源學(xué)院，云南 文山 663099）

設(shè)計性實(shí)驗在自然地理學(xué)實(shí)驗教學(xué)中的探討
——以文山學(xué)院為例

游春梅，莊立會，王玉萍

（文山學(xué)院 環(huán)境與資源學(xué)院，云南 文山 663099）

針對現(xiàn)階段自然地理學(xué)實(shí)驗教學(xué)中存在的一些問題，提出在自然地理學(xué)實(shí)驗教學(xué)中進(jìn)行設(shè)計性實(shí)驗的教學(xué)改革，簡要分析了改革的必要性、改革的過程，并舉例說明了設(shè)計性實(shí)驗在自然地理學(xué)實(shí)驗教學(xué)中實(shí)施帶來的好處和存在的問題。

自然地理實(shí)驗；設(shè)計性實(shí)驗；教學(xué)改革

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，社會不僅需要創(chuàng)新人才，更需要專門人才，有技術(shù)有技能的應(yīng)用型人才已經(jīng)成為當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的非常關(guān)鍵的因素?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010 －2020 年） 》中明確指出：“重點(diǎn)擴(kuò)大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)模?！睘檫m應(yīng)這一需要，高等教育在人才培養(yǎng)、教學(xué)、管理等各個方面正在進(jìn)行改革。以培養(yǎng)本科層次的應(yīng)用型人才為目標(biāo)，以服務(wù)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)為目的的一批地方本科院校正在蓬勃發(fā)展，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的主要力量[1]。 因此，解放思想，轉(zhuǎn)變觀念，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，使“學(xué)生學(xué)”成為學(xué)校教學(xué)過程中的主要活動。給學(xué)生多一些自由發(fā)展空間，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。這樣既符合學(xué)科發(fā)展的要求，又有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。改革傳統(tǒng)的地理科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗教學(xué)體系與教學(xué)計劃，構(gòu)建科學(xué)與合理的實(shí)驗教學(xué)新體系，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用與創(chuàng)新能力，是高等教育專業(yè)教學(xué)改革中的重點(diǎn)。綜合性、設(shè)計性實(shí)驗在教育部本科教學(xué)工作水平評估中作為一個主要評估指標(biāo)，目的要求各高校重視實(shí)驗環(huán)節(jié)以及綜合性、設(shè)計性實(shí)驗的建設(shè)[2]。高校實(shí)驗教學(xué)改革應(yīng)該“面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程改革計劃，保留少量必開的經(jīng)典驗證性實(shí)驗，增開綜合性、設(shè)計性實(shí)驗”[3]。很多從事實(shí)驗教學(xué)的學(xué)者和專家在多年的教學(xué)實(shí)踐中對設(shè)計性實(shí)驗?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的競爭能力、綜合能力，以及培養(yǎng)創(chuàng)新性人才等方面都有相關(guān)的研究和論證[4-6]。

自然地理學(xué)作為地理科學(xué)的重要基礎(chǔ)課程之一，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的科學(xué)，自然地理實(shí)驗是地理科學(xué)賴以建立和發(fā)展的基礎(chǔ)。如何在自然地理學(xué)實(shí)驗中進(jìn)行設(shè)計性實(shí)驗教學(xué)，其他學(xué)校的一些教師通過研究也提出了一些方法和結(jié)論[7-8]?，F(xiàn)在我們要根據(jù)目前實(shí)際情況進(jìn)行探索研究，以期找到適合地理專業(yè)自然地理實(shí)驗中進(jìn)行設(shè)計性實(shí)驗教學(xué)的方法。

1　設(shè)計性實(shí)驗在自然地理學(xué)實(shí)驗中的探索

1.1自然地理學(xué)實(shí)驗現(xiàn)狀分析

為培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，滿足社會對創(chuàng)新型人才不斷增長的需求，20世紀(jì)90年代國內(nèi)高校普遍開展了以增加基礎(chǔ)課課時、壓縮專業(yè)課課時，重視實(shí)踐教學(xué)為主要內(nèi)容的課程教學(xué)改革[8]。

文山學(xué)院從2002年開始招收地理專業(yè)，通過十幾年的教學(xué)實(shí)踐，已經(jīng)形成了完善的實(shí)驗、實(shí)習(xí)教學(xué)體系，設(shè)計了與理論課程教學(xué)內(nèi)容密切聯(lián)系的、系統(tǒng)的實(shí)驗與野外實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容[9]。經(jīng)過多次調(diào)整，目前地理科學(xué)專業(yè)自然地理學(xué)系列課程共開設(shè)了4門實(shí)驗，見表1。

表1　自然地理系列課程開設(shè)的驗證性實(shí)驗

由表1可知，目前開設(shè)的自然地理實(shí)驗全部為驗證性實(shí)驗。在這些年實(shí)驗教學(xué)的過程中，自然地理學(xué)系列課程的實(shí)驗教學(xué)存在著這樣的問題：實(shí)驗內(nèi)容大多偏重于驗證性和演示性實(shí)驗，對每個實(shí)驗的目的、儀器原理、實(shí)驗內(nèi)容、數(shù)據(jù)表格、數(shù)據(jù)處理都寫得非常具體，教學(xué)方式一般也都是學(xué)生在實(shí)驗前預(yù)習(xí)實(shí)驗講義，在實(shí)驗過程中按操作步驟逐步進(jìn)行，留給學(xué)生分析思考的余地很少，學(xué)生基本上都將實(shí)驗程序化，將實(shí)驗當(dāng)作一種任務(wù)來完成，即測量、記錄所需的數(shù)據(jù)就算完成實(shí)驗。從某種意義上講，傳統(tǒng)實(shí)驗只是對前人知識的驗證、重復(fù)和再現(xiàn)，雖然這種實(shí)驗對鍛煉學(xué)生的動手能力和掌握基本儀器的使用方面，以及加深對實(shí)驗原理的理解方面有一定的作用，但對于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和解決實(shí)際問題的能力方面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的[10]。為解決這些問題，需要進(jìn)行改革，加入一些設(shè)計性與綜合性的實(shí)驗教學(xué)，這樣才能提高實(shí)驗教學(xué)的效率。

1.2在自然地理學(xué)實(shí)驗教學(xué)中引入設(shè)計性實(shí)驗

在自然地理學(xué)實(shí)驗中進(jìn)行設(shè)計性實(shí)驗的實(shí)施過程中提出幾個基本要求：1）實(shí)驗?zāi)康?，能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)的知識和技能分析和解決問題的能力。2）實(shí)驗方法，指導(dǎo)教師只給實(shí)驗?zāi)康暮鸵螅蛘哂蓪W(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，形成以解決該問題為目的的實(shí)驗，教師不給出實(shí)驗原理、方法、步驟及所用的儀器設(shè)備等，但是可以給予理論指導(dǎo)。3）實(shí)驗過程，由學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗方案、方法和步驟，自己選擇實(shí)驗原理，再自行選用需要的實(shí)驗儀器設(shè)備及其他必備條件。實(shí)驗過程中，教師可對學(xué)生的實(shí)驗方案設(shè)計與實(shí)施給予啟發(fā)引導(dǎo)，提供實(shí)驗條件；學(xué)生必須自己完成實(shí)驗并解決實(shí)驗中出現(xiàn)的問題，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。4）實(shí)驗結(jié)果，對實(shí)驗方案的設(shè)計論證和實(shí)驗方案實(shí)施中出現(xiàn)問題的分析，對設(shè)計方案在實(shí)施的過程中不斷的進(jìn)行修正的情況的闡述；對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)收獲和體會。

2　設(shè)計性實(shí)驗在自然地理實(shí)驗教學(xué)中的實(shí)施實(shí)例示范

2.1實(shí)驗項目選取

從自然地理學(xué)涉及的實(shí)驗中選取部分實(shí)驗來進(jìn)行設(shè)計性實(shí)驗在教學(xué)中的實(shí)施改革示范研究，選取原則主要遵循以下幾點(diǎn)：1）實(shí)驗原理簡單易懂。2）實(shí)驗方法簡便直接。3）實(shí)驗器材容易獲取。4）實(shí)驗結(jié)果容易檢驗。下面以蒸發(fā)量的觀測實(shí)驗為例，講解示范實(shí)驗改革研究過程。

2.2設(shè)計實(shí)驗方案

在實(shí)驗進(jìn)行前期，先對學(xué)生講解經(jīng)典的蒸發(fā)量觀測的方法和儀器，在講解和實(shí)驗的過程中，根據(jù)學(xué)生提出的問題進(jìn)行引導(dǎo)，然后完成實(shí)驗設(shè)計方案。蒸發(fā)量的測定選用實(shí)驗方法是楊士弘主編的《自然地理學(xué)實(shí)驗與實(shí)習(xí)》中的方法，該方法使用的觀測儀器主要是小型蒸發(fā)器，在講解和實(shí)驗的過程中，就有學(xué)生提出問題：為什么蒸發(fā)皿的材料用的是金屬？于是就根據(jù)該疑問對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)：如果采用其他材料做成蒸發(fā)器，測出來的蒸發(fā)量會不會不同？為什么？就這樣有了一個設(shè)計性實(shí)驗的項目，就要求學(xué)生按照該目標(biāo)設(shè)計實(shí)驗方案，設(shè)計的方案如下：

1）尋找生活中容易獲取并能夠做成小型蒸發(fā)器的材料，初步選定的材料有：塑料，玻璃，陶瓷。

2）設(shè)計實(shí)驗方法和實(shí)驗步驟。

實(shí)驗方法：以楊士弘主編的《自然地理學(xué)實(shí)驗與實(shí)習(xí)》中的方法為準(zhǔn)，只是改變了實(shí)驗器材。

實(shí)驗步驟：①制作統(tǒng)一規(guī)格（口徑20 cm，高10 cm）的蒸發(fā)皿。②為了減小實(shí)驗誤差，設(shè)置平行實(shí)驗。③為了檢驗實(shí)驗結(jié)果，布置一組平行實(shí)驗。④實(shí)驗結(jié)果的記錄分析。

2.3進(jìn)行實(shí)驗

按照事先設(shè)計好的實(shí)驗步驟進(jìn)行實(shí)驗，在實(shí)驗過程中發(fā)現(xiàn)問題之后要及時與指導(dǎo)教師和同組成員一起溝通解決。

2.4實(shí)驗結(jié)果分析總結(jié)

通過實(shí)驗，學(xué)生獲取了表2中的實(shí)驗結(jié)果。實(shí)驗數(shù)據(jù)均由學(xué)生自己完成實(shí)驗后獲得的數(shù)據(jù)，由于觀測條件太多的差異，只給出了其中兩組。

表2　不同材質(zhì)小型蒸發(fā)器測定蒸發(fā)量（單位：mm）

實(shí)驗結(jié)果出來以后，該實(shí)驗小組的成員就對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行分析，得出的結(jié)論是：由于不同材質(zhì)制作的蒸發(fā)皿，導(dǎo)熱率、對輻射的反射、吸收的效率等不一樣，因此它們測定出來的蒸發(fā)量是不一樣的。而為什么現(xiàn)在統(tǒng)一使用金屬制作的蒸發(fā)皿，原因應(yīng)該有以下兩個：金屬材質(zhì)的比較耐用，耐摔打；金屬材質(zhì)的比較能抗老化。

學(xué)生在實(shí)驗記錄中還記錄了實(shí)驗過程中出現(xiàn)的一些問題以及他們解決的方法，比如說：一開始進(jìn)行室內(nèi)蒸發(fā)量觀測的時候，他們發(fā)現(xiàn)不同材質(zhì)的蒸發(fā)皿之間測出的蒸發(fā)量幾乎是一樣的，為了解決這個問題，他們就把觀測時間由開始的1 d分別延長至3 d、5 d、7 d……隨著時間的增加，不同材質(zhì)的蒸發(fā)皿測得的蒸發(fā)量開始有比較明顯的一些差異。這個問題的出現(xiàn)和解決，說明他們已經(jīng)能夠利用學(xué)過的影響蒸發(fā)的因素中的時間因素了。后來同學(xué)們又發(fā)現(xiàn)，如果是進(jìn)行室外蒸發(fā)量的觀測的時候，一開始也有類似的問題，就是時間較短的時候蒸發(fā)量差異不大，他們也同樣用增加時間來解決這個問題，同時他們也發(fā)現(xiàn)了，進(jìn)行室外觀測的時候，延長的時間同樣是3 d，但是蒸發(fā)量的差異室外比室內(nèi)的要明顯的多，也正因為如此，他們后來得出的結(jié)論里才有了不同材質(zhì)的蒸發(fā)皿對輻射的吸收率、反射率不同，會影響到蒸發(fā)量這樣的結(jié)論。

在實(shí)驗中也是存在一些問題的，比如說：首先，學(xué)生沒有太注意到實(shí)驗過程中應(yīng)該要把實(shí)驗設(shè)計中的一些條件（比如觀測時間、地點(diǎn)等）進(jìn)行統(tǒng)一，以免實(shí)驗誤差的增加；其次，他們進(jìn)行實(shí)驗時，通常只進(jìn)行一次觀測，就得出結(jié)論，因此需要教師進(jìn)行指導(dǎo)進(jìn)行多次觀測求平均值，以減小誤差；最后，是實(shí)驗數(shù)據(jù)的分析，由于參與實(shí)驗的主要是一年級的同學(xué)，對實(shí)驗數(shù)據(jù)的分析方法還沒有接觸過，因此他們就未做實(shí)驗數(shù)據(jù)的顯著性分析，這也是實(shí)驗中存在的一個硬傷，所以在今后的實(shí)驗改革中，應(yīng)該吸引二、三年級的學(xué)生參與。

先不管他們得出的實(shí)驗結(jié)果有多正確，光是在實(shí)驗過程中對出現(xiàn)問題的解決這方面，就已經(jīng)比傳統(tǒng)實(shí)驗的效果要好很多，因為他們能夠發(fā)現(xiàn)問題之后積極主動的去想解決的方法，能把理論的東西運(yùn)用到實(shí)踐中，已經(jīng)是一個進(jìn)步了，不同與以往，什么都等著老師講，然后照著做。這就是設(shè)計性實(shí)驗比驗證性實(shí)驗在培養(yǎng)學(xué)生的主動性、創(chuàng)新性方面要有優(yōu)勢的地方。

3　結(jié)語

通過在自然地理學(xué)實(shí)驗進(jìn)行設(shè)計性實(shí)驗教學(xué)的改革示范探索，知道設(shè)計性實(shí)驗確實(shí)在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、科學(xué)素養(yǎng)、動手能力等方面都有很明顯的效果。學(xué)生在通過實(shí)驗，確定了探索的目的，能夠很好的鍛煉他們的獨(dú)立思維、才智，也使每個學(xué)生的個性得到尊重，這是以人為本的教育思想的具體體現(xiàn)，是我們實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育的良好途徑。

通過設(shè)計性實(shí)驗的教學(xué)，也使得教師的教學(xué)能力得到提高。以往的實(shí)驗的模式就是教師講，學(xué)生聽，然后照著做，實(shí)驗中出現(xiàn)的問題相對固定，教師指導(dǎo)的方式固定。對于教師來說，上了幾年之后，形成了固定的教學(xué)模式和思維方法，教學(xué)思路單一，知識更新緩慢。設(shè)計性實(shí)驗教學(xué)是則在教師與學(xué)生之間形成了一個多次反饋的教學(xué)結(jié)構(gòu)體系。教師面對眾多學(xué)生提出的五花八門的設(shè)計理念、多種多樣的實(shí)現(xiàn)方法、實(shí)驗過程中出現(xiàn)的應(yīng)接不暇的問題，就必須要求自己要增長知識面、拓寬自己的教學(xué)思路、加強(qiáng)自己對問題的分析總結(jié)的能力。而通過以上的改變，教師的教學(xué)能力能不斷的提高。設(shè)計性實(shí)驗教學(xué)能夠很好的是實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長的目的。

在進(jìn)行教學(xué)改革示范的時候也有一些問題存在，最主要的是在改革中學(xué)生的主動參與的積極性不高，都是通過老師半強(qiáng)制性的參與進(jìn)來的，為了解決這個問題，我們需要進(jìn)行正確的引導(dǎo)與鼓勵，如何引導(dǎo)鼓勵呢？這是今后實(shí)驗教學(xué)中要研究的一個課題。

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A Study on Designing Experiment in Physical Geography Experimental Teaching: A Case Study of Wenshan University

YOU Chunmei, ZHUANG Lihui, WANG Yuping
(School of Environment and Resources, Wenshan University, Wenshan Yunnan 663099, China)

In order to solve some problems in Physical Geography experiment teaching at present, the paper puts forward the reform on how to conduct the designing experiment in Physical Geography experiment teaching, briefl y analyzes the need for reform and reform process and illustrates the benefi ts and problems in designing experiment.

Physical Geography experiment; designing experiment; teaching reform

P90-4

A

1674 - 9200（2016）03 - 0086 - 04

（責(zé)任編輯查明華）

2015 - 06 - 30

文山學(xué)院科研基金項目“自然地理學(xué)實(shí)驗中實(shí)施設(shè)計性實(shí)驗改革的研究”（14WSY04）。

游春梅，女，云南硯山人，文山學(xué)院環(huán)境與資源學(xué)院講師，碩士，主要從事自然地理學(xué)、土壤與環(huán)境研究。