學生“眾包”的教學促科研方法及課程實踐

周 琪

（1.中國地質大學（武漢）地理與信息工程學院，湖北 武漢 430078）

教學與科研是高校的兩大重要職能，如何協(xié)調好教學與科研的關系是高校教師無法回避的問題。諸多學者已探討過教學與科研的關系。例如，宋海農 等[1]認為教學與科研是辯證統(tǒng)一、相輔相成、相互促進的關系；于凡[2]認為大學教育應實現(xiàn)教學與科研并重、協(xié)調發(fā)展。然而，“重科研、輕教學”的現(xiàn)象在當今高校仍普遍存在，究其原因：一是現(xiàn)實層面，科研能給教師帶來更多“實惠”，教師的考核、薪資分配、獎懲和職稱晉升都與科研評價結果密切相關，勢必會大幅提高教師的科研努力程度。二是理論層面，當談及教學與科研相長，往往探討更多的是科研如何促進教學。例如，周琪[3]認為教師可以通過在課堂講授最新的研究成果，讓學生了解學科前沿動態(tài)，使學生開闊視野、啟迪思想和激發(fā)興趣。韓邦興等[4]認為科研不僅能促進理論教學，也能促進實踐教學。齊海燕 等[5]從改革考核機制、科研與教學相結合、改變對科研成果的認定、促進教師科研成果轉化為教學內容、促進科研設施與實習基地結合五個方面，論述了科研促進教學的方法?？蒲信c教學相長的另一個重要方面是教學也應能促進科研。雖然已有學者提到“教師可以在課堂上與學生交流，發(fā)現(xiàn)學生課程學習中的問題，再針對這些問題，查閱大量資料，撰寫課題申報書，申報科研項目”。還有學者提出促進科研的四種教學方法，即問題討論法、任務驅動法、雙向選擇法和“自學-匯報”法[6]。但是，對比“科研促（進）教學”， “教學促（進）科研”的方法似乎并不多。針對這個問題，本文提出教學促科研的兩種方法（即任務分塊法和問卷調查法），并結合測繪類本科專業(yè)課程的教學實踐，介紹如何運用上述方法。這些方法因引入“眾包”理念，又被稱為學生“眾包”的教學促科研方法。

1 “眾包”理念

“眾包（crowdsourcing）”概念最早由美國記者Jeff Howe[7]于2006年6月在美國《連線》雜志的一篇文章中正式提出。Jeff Howe提出的眾包，是指“業(yè)余人士”或“志愿者”參與到公司的改進、創(chuàng)新、科研工作中去，其特點是“人多力量大”。本文借鑒了Jeff Howe的“眾包”理念，提出依托學生的人數優(yōu)勢，讓學生 （如本科生）通過課堂教學活動參與到教師的科研中來。具體來說，是教師將科研中的部分實驗與教學內容相結合，并以“眾包”方式交給學生完成。近年來已有將“眾包”理念引入到教學研究中的討論。朱麗君[8]調研了高校圖書館學生館員的眾包模式；馬旭 燕[9]論述了“眾包”與項目翻譯教學結合的可行性；王志波等[10]提出基于眾包思想的實時教學評價模式。但是，據筆者所知，還未曾提出過基于學生“眾包”的 教學促科研方法。

2 學生“眾包”的教學促科研方法

提出兩種具體方法，即任務分塊法和問卷調查法。

2.1 任務分塊法

教師將科研中需要重復操作的實驗分成步驟相同的子實驗，并結合課程教學目標，通過組織課堂教學讓學生“眾包”完成。

方法實施前，教師首先將科研需求與教學目標結合起來，再將科研實驗分成步驟相同的子實驗。

方法實施中，教師首先給學生講授與教學目標相關的知識點。然后，以個體或小組（如2～3名學生一組）為單位安排子實驗，并由教師指導學生完成。通常而言，每個或每組學生的實驗步驟相同，但實驗區(qū)域和實驗數據不同。因此，教師可以集中講授實驗步驟。

方法實施后，教師首先檢查每個或每組學生的完成情況。然后指導實驗結果或效果欠佳的個體或小組修正；最后將通過學生“眾包”獲取的實驗數據或結果應用到科研中。

2.2 問卷調查法

教師運用統(tǒng)一設計的問卷向被調查者（如具有專業(yè)知識的學生）了解或咨詢。

方法實施前，教師首先將調查目的與教學目標結合起來，再設計好問卷調查表。

方法實施中，教師首先給學生講授與教學目標相關的知識點，并向學生說明調查目的。然后給每位學生發(fā)放問卷調查表，并讓學生獨立完成后回收。

方法實施后，教師對問卷調查表進行統(tǒng)計與分析。分析結果不僅有助于教師分析研究問題，還能結合相關知識點在課堂上為學生作進一步講解。

3 面向測繪類課程的應用實踐

以《地理信息系統(tǒng)原理》和《空間數據結構》兩門測繪類課程為例，介紹如何運用上述方法分別進行“眾包”數據獲取和“眾包”數據分析。

3.1 “眾包”數據獲取

地圖矢量化是重要的地理數據獲取方式之一，它是指將柵格數據轉換成矢量數據的過程。然而，地圖矢量化的人工操作較為繁瑣，且操作方法的重復性高，通常需要耗費科研人員大量的時間和精力。筆者以所講授的《地理信息系統(tǒng)原理》課程為例，介紹如何利用任務分塊法將地圖矢量化任務以學生“眾包”方式完成。

《地理信息系統(tǒng)原理》課程是XXX大學為大二本科生開設的一門專業(yè)必修課，重點講授空間數據的獲取、存儲與管理、可視化表達、分析與應用等的原理與方法。地圖矢量化，作為“空間數據獲取”章節(jié)中的核心知識點，不僅在理論課講授，還通過上機實踐讓學生操作地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件掌握地圖矢量化的方法。因此，教師獲取實驗數據的科研需求與學生掌握地圖矢量化方法的教學目標能有效結合。具體實施過程如下：

課前，教師預先準備擬矢量化的柵格地圖，并以一定大小的規(guī)則格網進行規(guī)劃。

課中，教師先集中講授利用GIS軟件進行地圖矢量化的方法，然后給每位學生發(fā)放指定的實驗數據（帶編號的格網和柵格地圖），并由教師指導學生完成相應范圍內的地圖矢量化操作（如圖1a）。

課后，教師檢查每位學生的地圖矢量化成果，并指導成果完成欠佳的學生進行修正。最后，給每位學生的成果評分，并實現(xiàn)科研數據的“眾包”獲?。ㄈ鐖D1b）。

圖1 基于學生“眾包”的數據獲取結果

通過教學實踐發(fā)現(xiàn)：大多數學生能較好地完成地圖矢量化操作，所采集的矢量數據不僅較完整，且位置精度也較高。因此“眾包”數據獲取方法不僅有助于學生掌握地圖數字化的具體操作，加深對相關知識點的理解；還有助于教師節(jié)省獲取科研數據的時間，提高科研工作的效率。

3.2 “眾包”數據分析

以《空間數據結構》課程為例，介紹如何利用問卷調查法“眾包”采集學生對專業(yè)領域科學問題的見解，并輔助教師完成實驗分析。

《空間數據結構》是XXX大學為大三本科生開設的一門專業(yè)選修課，重點講授空間數據（包括點、線、面和體實體）的數據組織結構及其核心算法。以空間面實體的算法為例，筆者首先講授了城市建成區(qū)提取方法的最新研究進展，以及當前的研究難點問題。例如，城市建成區(qū)邊界的不確定性問題，以及不同城市建成區(qū)提取方法的對比分析都是當前的研究熱點和難題。針對該問題，筆者基于問卷調查法，面向測繪和地理專業(yè)的學生“眾包”采集意見，實現(xiàn)了不同城市建成區(qū)提取方法的對比分析。具體實施過程如下：

課前，教師首先明確問卷調查的目的：即從視覺效果上看，對比不同城市建成區(qū)提取方法的效果。然后，教師根據該目的設計問卷調查表，包括擬調查的主要問題，如“哪種（或哪些）城市建成區(qū)提取方法最優(yōu)（可多選），并說明理由”。

課中，教師首先在課堂上講授不同的城市建成區(qū)提取方法，然后給每位學生發(fā)放問卷調查表，并讓學生在課堂上獨立完成后提交。

課后，教師對不同城市建成區(qū)提取方法的“投票”結果進行統(tǒng)計，并歸納與總結學生“投票”依據的各種理由，最終實現(xiàn)基于“眾包”方式對不同城市建成區(qū)提取方法的對比分析（如圖2）。

圖2 基于學生“眾包”的數據分析結果

通過教學實踐發(fā)現(xiàn)多數學生認為方法一最優(yōu)。主要的理由是由方法一得到的城市建成區(qū)邊界與其認知的城市邊界更相符。因此，“眾包”數據分析方法不僅有助于教師以學生“眾包”方式完成實驗結果的分析，還有助于學生加深對不同城市建成區(qū)提取方法及其優(yōu)缺點的理解。

4 結 語

本文借鑒了Jeff Howe的“眾包”理念，提出學生“眾包”的教學促科研的兩種方法，即任務分塊法和問卷調查法。以兩門測繪類本科專業(yè)課程《地理信息系統(tǒng)原理》和《空間數據結構》為例，分別對上述兩種方法進行運用和實踐，取得了不錯的效果。例如，通過分析學生“眾包”完成的問卷調查表，對比了不同城市建成區(qū)提取方法的效果。該研究成果以論文形式發(fā)表在GIS領域的權威期刊《Transactions in GIS》（SSCI收錄，影響因子：2.188）[11]。筆者還通過調研發(fā)現(xiàn)：分別有88%和91%的學生認可任務分塊法和問卷調查法在教學過程中的作用，且大多數學生認可這些方法有助于加深對相關知識點的理解。在今后的教學和科研工作中，筆者還將繼續(xù)探索其他教學促科研的方法。