地方高校地理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式的多維構(gòu)建

馬莉

摘 ? ?要： 實(shí)驗(yàn)課程是理論知識應(yīng)用化的體現(xiàn)，新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的應(yīng)用是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要基礎(chǔ)。本研究采用實(shí)際調(diào)查研究的方法，總結(jié)當(dāng)前地方高校地理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過程中存在的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡單、教學(xué)方法單一和實(shí)驗(yàn)手段陳舊等問題，提出：開設(shè)針對性較強(qiáng)的多維開放性實(shí)驗(yàn)項目，豐富地理實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容;在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法中引入“微課”的教學(xué)模式和虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課時設(shè)置的靈活性，達(dá)到與其他高校、科研院所資源共享的目的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，以為地方高校地理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革提供一定的案例分析與理論參考。

關(guān)鍵詞： 地理實(shí)驗(yàn)課程 ? ?開放性實(shí)驗(yàn) ? ?微課 ? ?虛擬實(shí)驗(yàn)室

地理科學(xué)專業(yè)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的基礎(chǔ)自然學(xué)科，隨著我國高校地理科學(xué)本科素質(zhì)教育的發(fā)展，各個高校對地理實(shí)驗(yàn)越來越重視，開展了各類地理模擬實(shí)驗(yàn)、地理現(xiàn)象觀測實(shí)驗(yàn)、地理數(shù)據(jù)測定實(shí)驗(yàn)、地理定位實(shí)驗(yàn)研究（地理信息系統(tǒng)及遙感實(shí)驗(yàn)）及地理時、空耦合關(guān)系研究實(shí)驗(yàn)、地理規(guī)律虛擬實(shí)驗(yàn)等[1]-[5]。地理實(shí)驗(yàn)課程是對地方高等院校地理專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程[6]，是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力和創(chuàng)新精神及團(tuán)隊協(xié)作精神的重要實(shí)踐課程。關(guān)于目前地方高校地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚存在地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊、教學(xué)方法單一、實(shí)驗(yàn)課時設(shè)計較少、在較短的時間內(nèi)學(xué)生很難理解和掌握實(shí)驗(yàn)過程的一些基本問題[7]，如，實(shí)驗(yàn)儀器的基本原理和操作過程等;地理實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計受到區(qū)域性和時間性上的限制，導(dǎo)致學(xué)生參與性較差，教學(xué)效果不佳等;各高校存在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源有限，相互交流性差等問題。針對以上問題，亟待找到一種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

1.當(dāng)前地方高校地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題分析

1.1傳統(tǒng)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容過于簡單陳舊。

高等院校地理專業(yè)傳統(tǒng)試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要為理論課堂教學(xué)內(nèi)容的延伸，主要目的僅限于加深學(xué)生對課堂理論知識的理解和掌握。實(shí)驗(yàn)項目類型以綜合試驗(yàn)和演示性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏學(xué)生的自主性設(shè)計內(nèi)容，設(shè)計型實(shí)驗(yàn)比例為零（表1），驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項目也較少。其中有一些試驗(yàn)的設(shè)計僅是讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)儀器、識別實(shí)驗(yàn)標(biāo)本、觀摩實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷取＿@些內(nèi)容的設(shè)計過于簡單，僅限于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)不完整，且各個環(huán)節(jié)之間缺乏連貫性，不能使學(xué)生參與系統(tǒng)的實(shí)際科學(xué)研究中，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

1.2傳統(tǒng)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法單一。

由于傳統(tǒng)地理教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在教學(xué)課時安排上較少，往往一門課程的試驗(yàn)教學(xué)課時僅占到理論教學(xué)課時的10%—19%，且實(shí)驗(yàn)時間缺少靈活性（表2）。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中主要依靠教師對實(shí)驗(yàn)意義、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、儀器操作步驟和實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行講述，教學(xué)方法過于單一。學(xué)生僅需要完成實(shí)驗(yàn)過程中的驗(yàn)證環(huán)節(jié)，缺少自我參與意識，僅以完成實(shí)驗(yàn)為目的，難以根據(jù)自己的興趣、知識，自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)項目，自己提出實(shí)驗(yàn)的意義及目的。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的完成以室內(nèi)實(shí)驗(yàn)為主，與實(shí)際脫離。實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)與理論課程基本由同一個教師承擔(dān)完成，實(shí)驗(yàn)課程從屬于理論課程，沒有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)考核制度和獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)學(xué)分，難以提高學(xué)生自主參與實(shí)驗(yàn)的積極主動性。

1.3地理實(shí)驗(yàn)設(shè)施不完善。

當(dāng)前，地方高等院校因?qū)W校建設(shè)經(jīng)費(fèi)的有限性，一方面擁有的實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量有限，本科學(xué)生人數(shù)較多，很難滿足每個學(xué)生親身操作儀器的需求。另一方面由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的局限性和實(shí)驗(yàn)專職人員配備的缺乏性，大型儀器的使用率較低，較大部分實(shí)驗(yàn)儀器被閑置，導(dǎo)致一些綜合性的地理實(shí)驗(yàn)項目或開放性的實(shí)驗(yàn)項目難以順利開展。且各高校獨(dú)立式的管理模式，使各地方高校與以往“985”“211”等知名高校之間缺少聯(lián)系與資源共享，難以完成更加系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)和創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)任務(wù)。

1.4地理實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可達(dá)性差。

地域分異規(guī)律決定了地理空間的區(qū)域差異巨大且具有強(qiáng)烈的區(qū)域性特征，同時地理事物的分布存在可達(dá)性問題。受時間、物力、財力等條件限制，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段難以彌補(bǔ)空間摩擦性實(shí)現(xiàn)地理事物的感性認(rèn)知，使理論內(nèi)容與實(shí)踐結(jié)合產(chǎn)生斷層。由于實(shí)驗(yàn)手段的單一、內(nèi)容陳舊等導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺失。地理的客觀性存在與學(xué)習(xí)主動性缺失的疊加使地理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的可達(dá)性較差。

2.地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)多維構(gòu)建

2.1改變以往的教學(xué)觀念，設(shè)計開放多樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

針對以上地方高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問題，要培養(yǎng)新型的創(chuàng)新型人才，必須進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是對以上問題提出新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[8]-[12]。開放性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)計可根據(jù)學(xué)生的興趣和基礎(chǔ)，自行設(shè)計實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也可以參加高校教師或科研人員的科研課題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可涉及常見地理現(xiàn)象及規(guī)律的測定、基礎(chǔ)地理科學(xué)問題的探究及地理環(huán)境機(jī)制的分析等研究。每個實(shí)驗(yàn)項目都是一個單獨(dú)的、開放性的研究課題。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計上，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c意義、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由學(xué)生自行設(shè)計完成，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)完整，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有不確定性，需要反復(fù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，多次實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，才能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)時間安排上，可根據(jù)學(xué)生的課余時間靈活調(diào)整。同時，實(shí)驗(yàn)儀器的使用方面，可依據(jù)子課題組的實(shí)驗(yàn)項目進(jìn)行分配，保證在實(shí)驗(yàn)過程中單獨(dú)使用儀器，提高學(xué)生的參與性和實(shí)踐操作能力。

此外，教師還可鼓勵和引導(dǎo)大學(xué)生立足當(dāng)前的地理前言問題，依據(jù)自己的科研興趣，積極申報不同等級的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（大創(chuàng)）課題[13]-[15]。通過獨(dú)立對大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的申請、實(shí)施和完成，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實(shí)踐技能。

2.2結(jié)合以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，建設(shè)“微課”平臺。

近年來針對以往教學(xué)的局限性，加之網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，微課應(yīng)運(yùn)而生并迅速發(fā)展，受到廣大學(xué)者的關(guān)注與研究[16]-[21]。微型學(xué)習(xí)是指“學(xué)習(xí)相對較小的學(xué)習(xí)單元及持續(xù)時間較短的學(xué)習(xí)活動”，是以移動設(shè)備為主要載體的學(xué)習(xí)方式，微型學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容模塊化，相互之間處于動態(tài)重組中，學(xué)生可以根據(jù)需要，在任意時間、地點(diǎn)完成學(xué)習(xí)任務(wù)。每個學(xué)生都是獨(dú)特的，具有不同的生活經(jīng)驗(yàn)、知識基礎(chǔ)、智力水平和性格特征，基于此，學(xué)習(xí)方式方法和學(xué)習(xí)進(jìn)程應(yīng)該個性化。微課實(shí)現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)，針對單個知識點(diǎn)進(jìn)行講解，適合每一位學(xué)生學(xué)習(xí)，有利于教師因材施教，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。如果將微課應(yīng)用于地方高校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，建立高等院校之間，特別是地方高校與以往“985”“211”等知名高校之間的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，那么對打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容中區(qū)域和時間的限制，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)課時設(shè)計，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與質(zhì)量，改進(jìn)現(xiàn)有教學(xué)缺陷、促進(jìn)高校教學(xué)資源共享等具有積極的、重要的作用。

2.3建立基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)室（VL）共享平臺。

由于地理資源空間和時間上的差異性和局限性，地方高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)場地和實(shí)驗(yàn)時間等因素的限制。為了有效解決這些問題，一種信息領(lǐng)域的前沿技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）被引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中[22]，形成虛擬實(shí)驗(yàn)室（Virtual Laboratory，VL）[23]。虛擬實(shí)驗(yàn)室一般由虛擬實(shí)驗(yàn)軟件、虛擬世界、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備組成。其中，虛擬實(shí)驗(yàn)軟件可提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要求的實(shí)時的自然地理環(huán)境、實(shí)時交互操作環(huán)境等，虛擬世界包括環(huán)境定義的各種資源庫，這樣學(xué)生就可以直接參與虛擬實(shí)驗(yàn)的操作過程、完成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的輸出。虛擬實(shí)驗(yàn)室一方面，通過共享平臺可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和教育資源共享，大大節(jié)約投資成本，另一方面將多媒體、網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)等新技術(shù)有機(jī)結(jié)合，圖文并茂，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。虛擬實(shí)驗(yàn)室的虛擬儀器與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)儀器的操作方法、測定功能一樣，同時學(xué)生可在任何時間自主選擇實(shí)驗(yàn)項目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還可實(shí)時交流實(shí)驗(yàn)中遇到的問題和實(shí)驗(yàn)體會，可完全改善傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室時間、空間和實(shí)驗(yàn)條件的限制，豐富感性認(rèn)識，加深對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的理解，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新性。

此外，由于地方高校地理實(shí)踐教學(xué)還可多建立與外單位的聯(lián)系，特別是與國內(nèi)知名院校、中國科學(xué)院、企業(yè)等高級別科研單位的聯(lián)系。鼓勵學(xué)生參與科研院所和企事業(yè)單位的網(wǎng)絡(luò)野外實(shí)驗(yàn)站開展的各項實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)平臺的資源條件，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。在地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、教學(xué)方法和管理模式上創(chuàng)新，形成創(chuàng)新性科研人才的教學(xué)培養(yǎng)模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]Council N. Understanding the Changing Planet： Strategic Directions for the Geographical Sciences[M]. Washington：National Academies Press，2010.

[2]張海，馬建寧，?？茝?qiáng).我國地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究綜述[J].地理教學(xué)，2015（8）：16-20.

[3]龔建華，周潔萍，張利輝.虛擬地理環(huán)境研究進(jìn)展與理論框架[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2010，25（9）：915-923.

[4]杜國明，劉祖發(fā)，何執(zhí)兼，等.虛擬地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008（5）：127-129.

[5]史培軍.中國地理教育：繼承與創(chuàng)新[J].地理學(xué)報，2003（1）：9-16.

[6]蔡運(yùn)龍.高校地理教學(xué)中的“創(chuàng)新方法”[J].中國大學(xué)教學(xué)，2009（9）：8-12.

[7]李建國.高校地理教學(xué)存在的問題及其轉(zhuǎn)型策略[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（7）：132-134.

[8]韓云海，李海嶺，吳煥周.開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的分析與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008（9）：163-165.

[9]楊梅.開放實(shí)驗(yàn)室提高學(xué)生創(chuàng)新能力[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2007，23（5）：30-31.

[10]陳忠蔭.建立開放性實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].瓊州大學(xué)學(xué)報，2007，14（2）：75-77.

[11]楊坤怡，吳鹿鳴，姚敏強(qiáng).個性化實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2008，25（3）：129-131.

[12]呂善國，曹義親.依托開放性實(shí)驗(yàn)室開展個性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27（5）：143-145.

[13]姚則東，潛玉虎.大學(xué)生創(chuàng)新教育模式思考[J].高教與經(jīng)濟(jì)，2006（6）：25-27.

[14]武廣臣，劉艷.“大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃”模式在本科教學(xué)中的推廣[J].高教高職研究，2014（30）：164-165.

[15]張婷婷，夏懷成.大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目實(shí)施方法的探索與實(shí)踐——以燕山大學(xué)燕翔車隊為例[J].教學(xué)研究，2014，37（6）：104-112.

[16]張靜然.微課程之綜述[J].中國信息技術(shù)教育，2012（11）：19-21.

[17]姜麗，衛(wèi)春芳.高?！癕OOC+開放實(shí)驗(yàn)室”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2018，21（2）：167-173.

[18]Kee， T. P.. The One Minute Lecture[J]. Education in Chemistry，1995（32）：100-101

[19]張方方.“微課”對高校教學(xué)改革的影響[J].中國成人教育，2016（01）：111-113.

[20]王本成.微課在地理教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2016（2）：48-49.

[21]張惠芹，周驥平，周俊.MOOCs背景下的高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理的探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（1）：195-198.

[22]梁宇濤.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23.（3）：83-84.

[23]沈建華，遲權(quán)德，李朋輝.基于VRML的虛擬實(shí)驗(yàn)室開發(fā)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，30（3）：342-346.

基金項目：寶雞文理學(xué)院第十三批教學(xué)改革項目（18JGY B67）。