高校綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)引入CDIO 教育模式的探索

陶國(guó)芳，蔣兆恒，王利群，于 瀟

綜合自然地理是高校地理科學(xué)專業(yè)的一門綜合性基礎(chǔ)理論課程，課程開(kāi)設(shè)的目的是使學(xué)生能夠從自然地理要素相互聯(lián)系、相互作用的角度認(rèn)識(shí)自然地理環(huán)境的整體性和區(qū)域性，使學(xué)生掌握自然地理系統(tǒng)的整體性、地域分異規(guī)律、綜合自然區(qū)劃、土地類型與土地評(píng)價(jià)、人類與自然環(huán)境的關(guān)系等方面的基本理論和方法，幫助他們樹(shù)立系統(tǒng)觀、協(xié)調(diào)觀、可持續(xù)發(fā)展觀，培養(yǎng)地理教學(xué)、科研工作中所必需的地理思維能力，提高地理專業(yè)素養(yǎng)，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和在實(shí)際工作中運(yùn)用地理學(xué)方法，尤其是綜合自然地理方法去解決生產(chǎn)生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)［1］.其教學(xué)目標(biāo)通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn).

然而，基于學(xué)科導(dǎo)向模式的傳統(tǒng)綜合自然地理課程教學(xué)存在重理論輕實(shí)踐的問(wèn)題.特別是一些地方高校，實(shí)踐教學(xué)資金不足，課時(shí)有限，形式單一，教學(xué)內(nèi)容單薄，學(xué)生參與實(shí)踐的主動(dòng)性差，學(xué)習(xí)效果不盡人意［2］.重理論輕實(shí)踐的傳統(tǒng)教學(xué)使得學(xué)生實(shí)踐能力差，畢業(yè)后擇業(yè)方向明顯受到限制，在參加工作以后，發(fā)現(xiàn)所學(xué)知識(shí)與所從事的教學(xué)科研工作聯(lián)系較少，產(chǎn)生“課程無(wú)用論”等想法.畢業(yè)生的反饋信息進(jìn)一步引起教師對(duì)傳統(tǒng)的綜合自然地理課程教學(xué)的反思：?jiǎn)渭兊睦碚撝R(shí)傳輸對(duì)學(xué)生的后續(xù)發(fā)展不僅沒(méi)有起到應(yīng)有的效果，反而產(chǎn)生了很多不良影響.為了適應(yīng)新時(shí)期社會(huì)對(duì)地理人才的需求，更好地培養(yǎng)適應(yīng)面廣、綜合能力強(qiáng)、具有可持續(xù)發(fā)展空間的地理專業(yè)人才，綜合自然地理課程乃至整個(gè)自然地理學(xué)亟需引進(jìn)一種新的教育模式.在工程界引起普遍關(guān)注的CDIO 教育模式無(wú)疑是當(dāng)前比較好的選擇.

1 CDIO 教育模式的引入

1.1 CDIO 教育模式簡(jiǎn)介

CDIO 是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate）4 個(gè)英文單詞首字母的縮寫(xiě)，是由麻省理工學(xué)院等四所大學(xué)從2000 年起組成跨國(guó)研究組合，通過(guò)4 年的研究、探索和實(shí)踐建立的一種先進(jìn)的工程教育模式，是“做中學(xué)”原則和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”（Project based Education and Learning）的集中體現(xiàn).它以工程項(xiàng)目（包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)）從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)實(shí)踐、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程.CDIO 教育模式符合工程人才培養(yǎng)的規(guī)律，代表國(guó)際上先進(jìn)的教育方法，由顧佩華教授于2005 年引入中國(guó)，在汕頭大學(xué)工學(xué)院的五個(gè)專業(yè)實(shí)施CDIO 工程教育改革，已取得明顯效果.清華大學(xué)工業(yè)工程系教授顧學(xué)雍博士在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”和“數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)”兩門課程中創(chuàng)造性地采用CDIO 方法教學(xué)，取得突出成果［3-4］.

CDIO 工程教育模式有兩個(gè)重要文件：CDIO 大綱和CDIO 標(biāo)準(zhǔn).CDIO 大綱為課程體系和課程內(nèi)容設(shè)計(jì)提出了具體要求，是直接參照工業(yè)界的需求制定的，包括技術(shù)知識(shí)和推理能力，個(gè)人能力、職業(yè)能力和態(tài)度，人際交往能力，在企業(yè)和社會(huì)環(huán)境下構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)行系統(tǒng)方面的能力四個(gè)層面三級(jí)目標(biāo)體系.CDIO 標(biāo)準(zhǔn)則涵蓋了工程教育的背景環(huán)境、學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、教師的工程實(shí)踐和教學(xué)能力、學(xué)習(xí)考核等方面的12 條標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)對(duì)實(shí)施CDIO 工程教育模式的指引和評(píng)價(jià)系統(tǒng)，12 條標(biāo)準(zhǔn)的名稱和內(nèi)容見(jiàn)表1，其中7條關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)（*號(hào)表示）體現(xiàn)了與其他教育改革的不同，另外5 條標(biāo)準(zhǔn)反映了工程教育的最佳實(shí)踐［4］.

1.2 引入CDIO 教育模式的重要意義

經(jīng)實(shí)地調(diào)查和筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的高校地理專業(yè)在課程教學(xué)中側(cè)重學(xué)科知識(shí)的傳授，缺少對(duì)個(gè)人能力、人際交往能力、系統(tǒng)調(diào)控能力的培養(yǎng)，所培養(yǎng)的地理專業(yè)人才從知識(shí)、技能、素質(zhì)各方面都達(dá)不到新時(shí)期人才培養(yǎng)的實(shí)際需求.許多學(xué)者和一線工作的教師已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，關(guān)于實(shí)踐教學(xué)改革的研究得到廣泛開(kāi)展，但很多實(shí)踐教學(xué)改革只是停留于改變實(shí)踐教學(xué)的形式和內(nèi)容，而非系統(tǒng)深入地徹底改變實(shí)踐教學(xué)的模式，不能從根本上改變學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)的人才難以符合社會(huì)對(duì)應(yīng)用型實(shí)踐性人才的需求.

表1 CDIO 標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容解讀

綜合自然地理是一門綜合研究自然地理系統(tǒng)的學(xué)科，它從系統(tǒng)論的角度研究自然地理環(huán)境的整體性、地域分異規(guī)律等.學(xué)習(xí)綜合自然地理課程要有部門自然地理（如氣象氣候?qū)W、水文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、土壤地理學(xué)、生物地理學(xué)）的知識(shí)為基礎(chǔ)，在分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合研究，課程具有多學(xué)科一體化的特點(diǎn).其實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容依托于部門自然地理，卻又不同于部門自然地理，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的許多方面都有聯(lián)系，具體內(nèi)容見(jiàn)表2［5］，其主要實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容適合CDIO“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行系統(tǒng)”的學(xué)習(xí)過(guò)程.傳統(tǒng)的綜合自然地理實(shí)踐教學(xué)形式主要為課堂討論和野外實(shí)踐，實(shí)踐教學(xué)開(kāi)展過(guò)程中通常是以教師為主導(dǎo)，學(xué)生被動(dòng)采取一些行動(dòng)，缺乏主動(dòng)思考和系統(tǒng)解決問(wèn)題的機(jī)會(huì).該課程一般在大學(xué)三年級(jí)開(kāi)設(shè)，即將畢業(yè)的大學(xué)生不僅需要有足夠豐富的理論知識(shí)，還應(yīng)具備一定的個(gè)人能力、人際交往能力和在社會(huì)環(huán)境下的系統(tǒng)調(diào)控能力，傳統(tǒng)的教學(xué)卻忽略了這些.CDIO 模式以工程項(xiàng)目（包括產(chǎn)品、生產(chǎn)流程和系統(tǒng)）從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)實(shí)踐的方式獲取知識(shí)、能力和素質(zhì)，把這種教育理念引入到綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)中，全面協(xié)調(diào)和加強(qiáng)科學(xué)知識(shí)、個(gè)人能力、人際交往能力、系統(tǒng)調(diào)控能力的培養(yǎng)，必然會(huì)彌補(bǔ)傳統(tǒng)綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)存在的不足，提高地理專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)和專業(yè)技能.

表2 綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

2 基于CDIO 的綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)改革目標(biāo)與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

CDIO 教育模式代表國(guó)際上先進(jìn)的教育理念，為工程類專業(yè)的教育改革指明了方向，但就某一門具體課程來(lái)說(shuō)，CDIO 并未給出具體的培養(yǎng)目標(biāo)和落實(shí)辦法，這就需要教學(xué)設(shè)計(jì)者依據(jù)專業(yè)教學(xué)的需要來(lái)制定符合相應(yīng)課程的 CDIO 培養(yǎng)目標(biāo)及貫徹方法［6］.依據(jù) CDIO 大綱和CDIO 標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)的需要，制定綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)大綱（見(jiàn)表3），明確提出實(shí)踐教學(xué)改革目標(biāo)和實(shí)踐教學(xué)改革的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).

2.1 綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)的改革目標(biāo)

將基于CDIO 的綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)大綱內(nèi)容與傳統(tǒng)綜合自然地理實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行比較，針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的不足，提出切合實(shí)際的改革目標(biāo).

（1）鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐，加深對(duì)學(xué)科理論知識(shí)的理解.傳統(tǒng)教育模式下，教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體.綜合自然地理課程以理論講授為主，學(xué)生對(duì)理論知識(shí)多為被動(dòng)接受，對(duì)相關(guān)知識(shí)理解不深，缺乏主動(dòng)思考.因此，需要鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐，通過(guò)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)其探究式學(xué)習(xí)，就是最大限度發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使其在理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程中加深對(duì)理論知識(shí)的理解，認(rèn)識(shí)到綜合自然地理課程的原理和方法可以用于指導(dǎo)生產(chǎn)和生活.如在教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生從綜合自然地理的角度思考當(dāng)今世界的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題產(chǎn)生的原因、過(guò)程，提出解決辦法.強(qiáng)調(diào)每個(gè)學(xué)生都要思考并給出答案.目標(biāo)與大綱中 1.1、1.2、2.1、2.3 匹配.

（2）通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和野外實(shí)踐，提高個(gè)人創(chuàng)新能力和系統(tǒng)思維能力.綜合自然地理課程不同于工程類專業(yè)的課程，實(shí)踐教學(xué)的主要形式是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和野外實(shí)踐，在此過(guò)程中觀察、思考和驗(yàn)證地理現(xiàn)象及其成因、過(guò)程，思考自然地理各要素之間的相互作用及形成的自然地理環(huán)境整體結(jié)構(gòu)和功能，培養(yǎng)系統(tǒng)思維能力.通過(guò)多次參與室內(nèi)、室外實(shí)驗(yàn)和野外實(shí)踐，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)個(gè)人的創(chuàng)新能力、求知欲、終身學(xué)習(xí)能力及良好的職業(yè)態(tài)度和職業(yè)行為.目標(biāo)與大綱中1.1、1.2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5 匹配.

（3）創(chuàng)設(shè)情境，開(kāi)展課堂討論，培養(yǎng)職業(yè)能力和態(tài)度.高校地理專業(yè)多為師范生，未來(lái)的主要職業(yè)取向?yàn)槌醺咧薪處?，或者進(jìn)一步學(xué)習(xí)進(jìn)入高校和各級(jí)科研單位.在綜合自然地理實(shí)踐教學(xué)中，對(duì)于地理教師的職業(yè)能力和態(tài)度也要進(jìn)行適度滲透和培養(yǎng).可結(jié)合自然生產(chǎn)潛力的研究實(shí)例，介紹黃秉維等一些大師的職業(yè)能力和態(tài)度，讓學(xué)生深切體會(huì)作為地理教師應(yīng)具備吃苦耐勞、勇于探究的職業(yè)能力和盡職盡責(zé)、為人師表的職業(yè)態(tài)度，要從內(nèi)心深處熱愛(ài)自己的工作.目標(biāo)與大綱中2.5、4.1 匹配 .

（4）加強(qiáng)小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力.學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力關(guān)系到其步入社會(huì)后是否能融于集體，并依靠團(tuán)隊(duì)取得更大的成就.我國(guó)的大學(xué)教育對(duì)團(tuán)隊(duì)合作能力的培訓(xùn)幾乎為空白.綜合自然地理實(shí)踐教學(xué)中教師把學(xué)生分成幾個(gè)小組，給出幾個(gè)不同的綜合命題，要求每個(gè)小組分別依靠團(tuán)隊(duì)力量來(lái)進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、解決問(wèn)題，并將解決方案借助書(shū)面報(bào)告或者電子演示材料形式進(jìn)行展示.所給命題具有多學(xué)科綜合性，每組給出的方案可以反映其成員的特征、團(tuán)隊(duì)合作的情況和成員的溝通能力.目標(biāo)與大綱中1.1、1.2、3.1、3.2 匹配.

表3 基于CDIO 的綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)大綱

（5）吸引學(xué)生參與科研項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)調(diào)控能力的培養(yǎng).普通高校地理專業(yè)學(xué)生參與的科研項(xiàng)目，一是參與課程主講教師所在課題組的科研項(xiàng)目，二是有些學(xué)校扶持學(xué)生的立項(xiàng).綜合自然地理很少有涉及企業(yè)環(huán)境的項(xiàng)目，故只討論在社會(huì)環(huán)境下構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行系統(tǒng).學(xué)生參與科研立項(xiàng)，主要是培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行的系統(tǒng)調(diào)控能力，熟悉業(yè)務(wù)流程，為以后的學(xué)習(xí)和工作積累必要的經(jīng)驗(yàn)，減少用人單位的培訓(xùn)時(shí)間和成本，使其畢業(yè)后能快速融入新集體，展開(kāi)新的工作.如果學(xué)校能夠創(chuàng)造有利條件，讓學(xué)生直接參與社會(huì)環(huán)境如政府部門的項(xiàng)目研究，取得的效果會(huì)更好.目標(biāo)與大綱中4.1、4.2、4.3、4.4匹配.

2.2 綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)改革的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

為了客觀評(píng)價(jià)綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)改革的實(shí)施效果，依據(jù)CDIO 標(biāo)準(zhǔn)和課程特點(diǎn)，確定綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)改革的主要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn).

（1）教育理念的變革.基于CDIO 的綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)改革，必須從課程教學(xué)大綱上體現(xiàn)CDIO 理念，把產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)的生命周期作為教育的背景環(huán)境，通過(guò)課堂討論、實(shí)驗(yàn)、野外實(shí)踐、參與科研項(xiàng)目等實(shí)踐教學(xué)形式，內(nèi)化課程理論知識(shí)，加強(qiáng)部門自然地理和綜合自然地理理論、方法的綜合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)人能力、人際交往能力和系統(tǒng)調(diào)控能力.

（2）提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性.綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)改革是否成功有效，很重要的一方面是看學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)踐教學(xué)的積極性是否有所提高，可采取問(wèn)卷調(diào)查的方式，從學(xué)生對(duì)課程的滿意度、教師的認(rèn)可度等方面進(jìn)行評(píng)價(jià).好的實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生必然樂(lè)于參與，在教師引導(dǎo)、學(xué)生主動(dòng)參與之下也會(huì)取得較好的學(xué)習(xí)效果.

（3）一體化學(xué)習(xí)效果.綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)的一體化效果應(yīng)從學(xué)科知識(shí)、個(gè)人能力、人際交往能力和系統(tǒng)調(diào)控能力多方面進(jìn)行綜合考核，主要考查理論知識(shí)掌握情況、綜合分析和解決問(wèn)題的能力、主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和溝通能力、職業(yè)能力和態(tài)度.理論知識(shí)掌握情況、綜合分析和解決問(wèn)題的能力通過(guò)口試或筆試的形式進(jìn)行考核，主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和溝通能力通過(guò)自我評(píng)價(jià)、小組其他成員打分、教師定性定量評(píng)價(jià)來(lái)考核，職業(yè)能力和態(tài)度采取自評(píng)的辦法考核.

（4）提升教師的實(shí)踐能力和教學(xué)能力.教師是課程實(shí)踐教學(xué)的主導(dǎo)力量，教師的實(shí)踐能力和教學(xué)能力決定開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)的廣度和深度以及教學(xué)效果.一些教師不具備較高的綜合自然地理實(shí)踐能力，沒(méi)有辦法指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)；還有一些教師雖然具備較高的實(shí)踐能力，但教學(xué)能力差，也不能把自身的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有效傳輸給學(xué)生，實(shí)踐教學(xué)也難以取得應(yīng)有的效果.因此，學(xué)校要提供實(shí)踐進(jìn)修的平臺(tái)和相應(yīng)的資源保障，通過(guò)學(xué)習(xí)不斷提高教師的實(shí)踐能力和教學(xué)能力.

（5）實(shí)踐教學(xué)的反饋.教師對(duì)實(shí)踐教學(xué)效果的考核并非實(shí)踐教學(xué)的終點(diǎn)，實(shí)踐教學(xué)改革的成功，受益的是社會(huì)用人單位和培養(yǎng)單位.實(shí)踐教學(xué)改革的對(duì)象進(jìn)入后續(xù)學(xué)習(xí)或參加工作以后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行跟蹤調(diào)查，通過(guò)學(xué)生本人和用人單位的反饋進(jìn)行課程評(píng)估，反映基于CDIO 教育模式的綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)改革取得的真實(shí)效果，基于反饋結(jié)果可建立一個(gè)課程改革的改善機(jī)制.

3 引入CDIO 教育模式預(yù)期的成效與挑戰(zhàn)

3.1 預(yù)期成效

基于CDIO 教育模式的綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)改革，相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，讓學(xué)生以主動(dòng)實(shí)踐、課程之間有機(jī)聯(lián)系的一體化學(xué)習(xí)方式學(xué)習(xí)課程，對(duì)提高學(xué)生個(gè)人能力和人際交往能力、系統(tǒng)調(diào)控能力必然有很好的促進(jìn)作用.經(jīng)過(guò)筆者7 年（2012—2019 年）的教學(xué)實(shí)踐證明：綜合自然地理課程教學(xué)改革培養(yǎng)了針對(duì)性強(qiáng)、適應(yīng)面廣的地理人才，符合我國(guó)應(yīng)用型實(shí)踐性人才培養(yǎng)的需求.

3.2 面臨挑戰(zhàn)

CDIO 教育模式是一種先進(jìn)的教育理念，對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式是一種徹底的改革，培養(yǎng)了學(xué)生的個(gè)人實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和系統(tǒng)調(diào)控能力.但在教育模式實(shí)施過(guò)程中，教師和學(xué)生的負(fù)擔(dān)加重，投入的時(shí)間和精力更多，對(duì)教師自身實(shí)踐和教學(xué)水平有了更高的要求.教師增加的工作量和學(xué)生多種能力的綜合考核能否被理解和接受，對(duì)學(xué)生實(shí)踐平臺(tái)、教師進(jìn)修平臺(tái)的需求要得到所在學(xué)校的保障，這些都是綜合自然地理課程實(shí)踐教學(xué)改革面臨的挑戰(zhàn).