“地理环境综合调查”开放实验教学的实践

李艳红, 詹长根, 肖　玫

(武汉大学 资源与环境科学学院, 湖北 武汉　430079)



“地理环境综合调查”开放实验教学的实践

李艳红, 詹长根, 肖玫

(武汉大学 资源与环境科学学院, 湖北 武汉430079)

“地理环境综合调查”开放实验是基于学科群优势而设计的,它包含了分层次的、多样化的专题实验项目。开放实验教学的实施过程中制定了严格的管理措施、采取了基于信息技术的开放式教学策略、注重对学生的实验过程进行多种形式的考核。开放实验鼓励学生在多样化的实践教学空间中自主探索与合作交流,有效激发了学生的学习兴趣和潜能,强化了学生的环境意识和生命意识,切实增强了学生的综合素质与能力,教学效果良好。

开放实验教学； 地理环境； 开放式教学策略

实验教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用[1]。为实现这一目标,开放性实验教学是有效的选择途径。随着开放性实验被纳入教育部本科教学评估的规定测评内容,并成为本科教学改革的重点项目[2],开放性实验再次引起了大家的广泛关注。为充分利用实验教学中心的实验室资源,为学生提供更多的自主开放性实验项目,切实发挥实验室在“三创”人才培养中的重要作用,我校资源与环境科学学院实验中心，面向全校学生开设了“地理环境综合调查”开放实验。

1　开放实验的内容设计

开放实验项目应该具有学科综合性和难度较小的特点,能够激发学生摄取多学科知识的欲望,以达到寄学于乐的效果[3]。“地理环境综合调查”开放实验基于学科群优势,为提升学生学科知识的融合程度、扩大学生的视野、增强学生的动手能力,以及培养学生从不同角度去发现、表现事物的能力而设计。实验涉及的主要课程有环境监测、环境化学、环境评价、自然地理学、植物地理、景观生态学、土地调查、GIS设计与应用、DEM分析与可视化、专题地图编制与设计、平面与立体设计、地理信息系统原理与应用、多媒体电子地图设计等。实验区域以我校为主体,适度向外延伸,东至磨山东部,西至珞狮北路,北至东湖南岸,南至八一路及其延长线。

设计开放实验项目的内容时,一方面要能体现现代教育教学思想,符合科学实验的基本规范和学生认知与能力的发展规律[4],要具有丰富的教学内涵和良好的实验环境氛围,能够激发学生的学习兴趣,以达到培养创新意识的教学效果；另一方面,由于参加的学生具有不同的专业背景,所具备的基础实验技能差异很大,如何使参与实验的学生既能通过开放实验有所收获,又不至于过多地依赖专业技能,成为确定实验内容必须考虑的因素。因此,开放实验项目要具有层次性,可以是基础性、综合性、设计性或探究性等多种类型,以满足不同学生的需求[5]。

结合我校“环绕东湖水,坐拥珞珈山”的独特优势,在生物多样性和水环境问题日益突出的社会背景下,采取以野外数据采集、室内数据分析、专题要素表达、仿真模型构建作为开放实验的主线,设计了6个专题实验:水生物调查与分析、水污染调查与分析、植被与地质调查与分析、土地利用调查与分析、地理环境专题制图、地理环境三维仿真模型构建。这样,学生可以根据自己的兴趣,在多样化的实践教学空间中扩充知识、扩大视野[6],经过多渠道锻炼,来培养自己的动手能力,达到智力与非智力的兼顾、知识与技能的同步、理论与实践的结合。

2　开放实验教学的实施

2.1开放实验教学的组织与管理

我校每年设有专项经费支持教学实验室开放,开放实验课题的选择通过立项的办法进行。实验课题由申请人根据因材施教、讲求实效、高度自主的原则进行书面申请。在学校、学院领导的支持与鼓励下,我院成功申报了“地理环境综合调查”开放实验课题。开放实验课题立项后,我们积极将网络引入开放实验教学的组织与管理中。首先,撰写“地理环境综合调查”开放实验招募通知,通过学院的信息平台将立项后的开放实验名称、目的、内容、要求等信息面向全校本科生发布,并建立了“地理环境调查开放实验”QQ群；然后,学生根据自己的兴趣特长选择进行开放实验的某一或某些专题内容,通过网上报名的方式在规定时间提交参加人员信息,最终在公平、公开的原则下确定实验的学生名单。

开放实验名单确定后,需要确定开放实验的时间,主要由教师和学生共同协商决定。由于实验项目属于计划外自选开放实验,学生来自不同的院系和年级,各自的课余时间不尽相同,采取常规的“统一时间、集中安排”的方法显然是不现实的。于是把参与实验的学生，按照课余时间一致的原则分成若干个实验小组,实验室全天候开放,学生可以灵活地分批进行实验。野外调查环节主要利用周末进行实验分析研究,由教师带队指导与小组自主设计调查相结合。

由于野外调查过程中不安全的因素随时存在,为了保证实验期间学生的安全,我们特别研究制定了“一条纪律、两种精神、三项注意、四个要求”的管理措施。“一条纪律”是指一切行动听指挥,野外实习期间的调查活动等都必须听从安排、遵守实习纪律；“两种精神”是指不怕苦、不怕累的意志精神和团结协作、互相帮助的团队精神,这是培养学生做人做学问的起码要求,也是衡量一个学生能否勇于实践、顽强探索和是否具有高尚道德的精神尺度；“三项注意”是指注意学生之间的关系、师生之间的关系、实习队伍与社会有关部门的关系,要求学生加强实习队伍内部的团结协作,尊敬师长,保证实习活动严格遵守当地管理部门的有关规定；“四个要求”是指要求学生在野外调查中多看、多记、多问、多思。

2.2开放实验的教学策略

在开放实验教学过程中,切实有效的实验教学策略尤其重要。突破传统的以教师为中心的教学模式,采取基于信息技术的开放式实验教学策略,即教师营造宽松的环境,给学生安排广阔的空间,突出学生的主体地位[7]。教师的重要任务是激发学生的学习兴趣,帮助学生形成学习动机,创设符合教学内容需要的多种情境和不同知识之间的联系,帮助学生进行知识的迁移与深化；学生则要五官并举,主动感受外界信息,并运用已有知识与技能对外界信息进行吸收、消化、加工与改造,广泛利用网络资源、图书馆、大自然等多种渠道对学习进行补充和深化,从而大范围接触更多的知识、了解更多的论点。

比如,在进行“水污染调查与分析”专题开放实验时,实验的任务是调查东湖水质污染状况及各类污染源的排放情况。实验开展之前,指导教师先有针对性地选择了数篇专业文献要求学生自学,目的是让学生了解水污染的基本概念、常用的监测方法、相关的环境质量标准以及相应的防治对策等[8],引导学生提出相关问题,展开广泛讨论。学生通过对东湖各采样点水体的温度、电导率、pH值/氧化还原电位、盐度、溶解氧、COD等指标进行监测,对实验数据进行分析处理,制作了水污染状况专题图,并在此基础上对水质污染程度、污染特征及污染成因进行分析评价。在进行“植被与地质调查与分析”专题开放实验时,还尝试让学生自主在校园内采集植物标本,然后分组鉴定某个科属的植物,讨论各科属植物鉴定的主要依据,使开放实验活动成为一种主动探索和积极创新的过程。

开放式实验教学策略注重给学生提供探索和交流的空间,鼓励学生自主探索与合作交流,倡导学生主动参与、勤于动手、乐于探索,建构起适合自己个性的学习模式。

2.3开放实验教学的考核

实验结束后对学生进行实验考核。考核围绕整个实验的实施情况进行,注重过程考核,而不是仅以实验结果来评定。考核形式多样,包括平时表现、实验方案、实习报告、科研小论文以及实习成果的系统展示等。其中实验过程和实验成效的评价标准重在参与、研究过程和创新精神[9],根据开放性实验教学的学时和实验成果予以量化。鼓励学生采取其他形式对实习成果进行展示。比如有些学生利用显微镜观察东湖水生生物,并对它们进行显微照相,通过对水生生物进行60～600倍的适度放大,精心制作了“水生生物图册”。该图册对于了解水生生物的分布和群类变化情况、激发对水体微生物的兴趣起到很好作用。还有些学生将野外植被调查中采集到的校园常见植物和武汉植物园分布的典型珍稀濒危植物、内陆水生植物、药用植物、温室培育植物等信息进行科学、系统、详细的整理与分析,精心制作了“植被调查图册”。该图册不仅能够帮助学生认识植物,了解植物的特征、分布及用途等情况,还能让学生在欣赏大自然神奇之处的同时,产生对大自然的热爱和探索自然奥秘的兴趣。

3　开放实验的教学效果

3.1激发了学生的学习兴趣和潜能

在实验过程中,指导教师针对具体实习场景提出相关问题与学生进行讨论,使所有学生都积极参与实验,使各种兴趣指向的学生都能找到自己的兴奋点,找到自己知识的切合点,各种不同层次的学生都能在自己原来的基础上获得应有的、充满个性化的发展。对于讨论中遇到的一些问题,引导学生通过查阅相关文献来解决,以达到进一步提高学生查阅资料的能力。学生在实验过程中有很大的自由空间,学生主动学习、独立思考,他们的好奇心和求知欲、探索热情和创新精神得到了保护和发展,培养了学生进行科学研究的兴趣,有利于挖掘其学习潜能。

3.2强化学生的环境意识和生命意识

地理环境综合调查开放实验成为大学生生命教育的载体[10]。在开放实验教学过程中,坚持认知与情感相互渗透的原则,注重学生的认知变化和情感升华,强化其环境意识和生命意识。

在进行地理环境综合调查时,学生走出课堂，融入社会,感受大自然的美好和环境问题的严峻,并进行相关的数据调查,体会环境保护和环境治理的必要性、紧迫性,增强学生的环境保护意识[11]。通过开放实验,不仅要学生学会相关的地理知识,还要通过地理知识关注生命情感与生命价值。学生在探索与学习的过程中,通过认识人类生活与自然环境之间的关系,感悟生物变化的过程,深切体会地球环境对于人类生存生活的重要性。让学生充分认识到生命的珍贵,形成乐观积极的生活态度,促使他们热爱生命、尊重生命。培养学生树立正确的人生观和价值观,以及强烈的社会责任感,对于国家构建资源节约型与环境友好型社会具有深远意义和推动作用。

3.3增强学生的综合素质与能力

实验从现实生活中的实际地理环境问题入手,需要的知识点较多,每个实验内容都涉及到外业、内业、观测、处理、分析、宏观、微观等方面,能够培养学生综合分析问题和解决问题的能力。学生通过主动的实践活动,获得亲自参与研究的积极体验,增强了利用地理信息系统表达地理环境的能力。学生通过对地理环境基本空间要素“点、线、面、体”的特点、性质及其相互关系和构成规律的实践学习,增强了从不同角度去发现、表现事物的能力,培养了敏锐的洞察力以及空间区域的判断力,学会了科学的思维方法和研究方法。

实践中信息资源渠道的多样化,在为学生的学习提供了更多选择性的同时,还有效培养了学生收集处理信息及获取新知识的能力。学生通过网络搜索、查找图书资料等多种渠道快速地获取有效信息,并能对搜集到的相关信息进行有效整合,创造性地使用信息来解决实际问题。开放实验采取学生独立思考和群体探究相结合,让学生学会团队间的沟通与合作,学会与人共处、磨炼意志、培养遵守纪律的品德,学会从实际出发培养踏实探究的科学精神。

4　结语

实验室提供内容丰富新颖、有吸引力、实用性强的开放实验,十分有利于吸引广大的学生自愿走进开放实验室。通过设置不同层次的多类型的专题实验项目来满足不同学生的需求,提高了开放实验的开放广度；网络化的管理手段方便了教师和学生的沟通,提高了开放实验的管理效率；开放式的实验教学策略突出了学生的主体地位；多样化的实验考核手段保障了对实验过程和成效的科学评价。

为保障开放实验能长期良性地开展,实验教学的内容要结合学科发展方向和趋势不断进行更新。开放性实验项目除了要进行仪器设备和实验教学资源的建设外,还要求有较高的业务工作能力,实验指导工作的负荷量也较大,因此,对指导教师工作量的认可必须在制度上给予保证,并对开放实验指导教师的工作量给予肯定和科学量化,以提高教师的积极性。

References)

[1] 武高辉,杨韬,赵希文,等.本科生创新精神与实践能力培养体系的构建与实践[J].高等工程教育研究,2002(3):21-23.

[2] 张玲.地方高等院校建设开放性实验教学体系的对策分析[J].广东化工,2009,8(36):278-279.

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[4] 张乃群,庞发虎,李运贤.分层次开放性实验教学模式探索[J].实验技术与管理,2009,26(6):105-108.

[5] 周松秀,刘兰芳,谭家杰.自然地理学实验教学内容和教学方法的优化[J].实验室研究与探索,2011,30(8):156-159.

[6] 赵修雪.基于现代信息技术的开放式地理教学实践研究[D].济南:山东师范大学,2009.

[7] 葛碧洲,石辉,蒋欣,等.环境类专业开放性实验教学的认识与实践[J],实验技术与管理,2015,32(11):212-214.

[8] 肖玫,张琳,胡将军.面向非环境类学生的环境监测开放实验[J].实验科学与技术,2014,12(5):105-106,120.

[9] 付必谦,于志红,李春林.开放实验促进学生自主研究[J].实验技术与管理,2005,22(9):11-14.

[10] 谭振华.刍议高校地理教学与生命教育[J].吉林广播电视大学学报,2013(6):58-59.

[11] 王敏达,张新宁,闫红,等.论低碳经济视角下的大学生环境素养培养[J].安徽农业科学,2010,38(27):15404-15405,15410.

Practice on open experimental teaching of “Geographical Environmental Comprehensive Investigation”

Li Yanhong, Zhan Changgen, Xiao Mei

(School of Resource and Environmental Sciences，Wuhan University，Wuhan 430079，China)

Based on the advantages of a discipline group,an open experiment of “Geographical Environmental Comprehensive Investigation” is designed, which contains hierarchical and diversified special-topic experimental content. The strict management measures are established for the open experimental teaching, the strategies for open teaching based on the information technology are adopted, and great attention is paid to the various forms of examination focusing on the process of students’ doing experiments. The students are encouraged to carry out independent exploration and cooperative exchanges in the diversified practical teaching space. The students' learning interest and potential are effectively stimulated,their awareness of environmental protection and their sense of life are enhanced, and their comprehensive quality and ability are well strengthened. It is proved that the open experimental teaching hasachieved good teaching effects.

open experimental teaching; geographical environment; open teaching strategy

10.16791/j.cnki.sjg.2016.10.046

2016-03-09

武汉大学开放实验资助项目(WHU-2016-KFSY-08)

李艳红(1979—),女,山东聊城,博士,实验师,研究方向为地理环境分析.E-mail：yanhongli1979@163.com

G642.0

A

1002-4956(2016)10-0185-03