学生“众包”的教学促科研方法及课程实践

周 琪

（1.中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院，湖北 武汉 430078）

教学与科研是高校的两大重要职能，如何协调好教学与科研的关系是高校教师无法回避的问题。诸多学者已探讨过教学与科研的关系。例如，宋海农 等[1]认为教学与科研是辩证统一、相辅相成、相互促进的关系；于凡[2]认为大学教育应实现教学与科研并重、协调发展。然而，“重科研、轻教学”的现象在当今高校仍普遍存在，究其原因：一是现实层面，科研能给教师带来更多“实惠”，教师的考核、薪资分配、奖惩和职称晋升都与科研评价结果密切相关，势必会大幅提高教师的科研努力程度。二是理论层面，当谈及教学与科研相长，往往探讨更多的是科研如何促进教学。例如，周琪[3]认为教师可以通过在课堂讲授最新的研究成果，让学生了解学科前沿动态，使学生开阔视野、启迪思想和激发兴趣。韩邦兴等[4]认为科研不仅能促进理论教学，也能促进实践教学。齐海燕 等[5]从改革考核机制、科研与教学相结合、改变对科研成果的认定、促进教师科研成果转化为教学内容、促进科研设施与实习基地结合五个方面，论述了科研促进教学的方法。科研与教学相长的另一个重要方面是教学也应能促进科研。虽然已有学者提到“教师可以在课堂上与学生交流，发现学生课程学习中的问题，再针对这些问题，查阅大量资料，撰写课题申报书，申报科研项目”。还有学者提出促进科研的四种教学方法，即问题讨论法、任务驱动法、双向选择法和“自学-汇报”法[6]。但是，对比“科研促（进）教学”， “教学促（进）科研”的方法似乎并不多。针对这个问题，本文提出教学促科研的两种方法（即任务分块法和问卷调查法），并结合测绘类本科专业课程的教学实践，介绍如何运用上述方法。这些方法因引入“众包”理念，又被称为学生“众包”的教学促科研方法。

1 “众包”理念

“众包（crowdsourcing）”概念最早由美国记者Jeff Howe[7]于2006年6月在美国《连线》杂志的一篇文章中正式提出。Jeff Howe提出的众包，是指“业余人士”或“志愿者”参与到公司的改进、创新、科研工作中去，其特点是“人多力量大”。本文借鉴了Jeff Howe的“众包”理念，提出依托学生的人数优势，让学生 （如本科生）通过课堂教学活动参与到教师的科研中来。具体来说，是教师将科研中的部分实验与教学内容相结合，并以“众包”方式交给学生完成。近年来已有将“众包”理念引入到教学研究中的讨论。朱丽君[8]调研了高校图书馆学生馆员的众包模式；马旭 燕[9]论述了“众包”与项目翻译教学结合的可行性；王志波等[10]提出基于众包思想的实时教学评价模式。但是，据笔者所知，还未曾提出过基于学生“众包”的 教学促科研方法。

2 学生“众包”的教学促科研方法

提出两种具体方法，即任务分块法和问卷调查法。

2.1 任务分块法

教师将科研中需要重复操作的实验分成步骤相同的子实验，并结合课程教学目标，通过组织课堂教学让学生“众包”完成。

方法实施前，教师首先将科研需求与教学目标结合起来，再将科研实验分成步骤相同的子实验。

方法实施中，教师首先给学生讲授与教学目标相关的知识点。然后，以个体或小组（如2～3名学生一组）为单位安排子实验，并由教师指导学生完成。通常而言，每个或每组学生的实验步骤相同，但实验区域和实验数据不同。因此，教师可以集中讲授实验步骤。

方法实施后，教师首先检查每个或每组学生的完成情况。然后指导实验结果或效果欠佳的个体或小组修正；最后将通过学生“众包”获取的实验数据或结果应用到科研中。

2.2 问卷调查法

教师运用统一设计的问卷向被调查者（如具有专业知识的学生）了解或咨询。

方法实施前，教师首先将调查目的与教学目标结合起来，再设计好问卷调查表。

方法实施中，教师首先给学生讲授与教学目标相关的知识点，并向学生说明调查目的。然后给每位学生发放问卷调查表，并让学生独立完成后回收。

方法实施后，教师对问卷调查表进行统计与分析。分析结果不仅有助于教师分析研究问题，还能结合相关知识点在课堂上为学生作进一步讲解。

3 面向测绘类课程的应用实践

以《地理信息系统原理》和《空间数据结构》两门测绘类课程为例，介绍如何运用上述方法分别进行“众包”数据获取和“众包”数据分析。

3.1 “众包”数据获取

地图矢量化是重要的地理数据获取方式之一，它是指将栅格数据转换成矢量数据的过程。然而，地图矢量化的人工操作较为繁琐，且操作方法的重复性高，通常需要耗费科研人员大量的时间和精力。笔者以所讲授的《地理信息系统原理》课程为例，介绍如何利用任务分块法将地图矢量化任务以学生“众包”方式完成。

《地理信息系统原理》课程是XXX大学为大二本科生开设的一门专业必修课，重点讲授空间数据的获取、存储与管理、可视化表达、分析与应用等的原理与方法。地图矢量化，作为“空间数据获取”章节中的核心知识点，不仅在理论课讲授，还通过上机实践让学生操作地理信息系统（GIS）软件掌握地图矢量化的方法。因此，教师获取实验数据的科研需求与学生掌握地图矢量化方法的教学目标能有效结合。具体实施过程如下：

课前，教师预先准备拟矢量化的栅格地图，并以一定大小的规则格网进行规划。

课中，教师先集中讲授利用GIS软件进行地图矢量化的方法，然后给每位学生发放指定的实验数据（带编号的格网和栅格地图），并由教师指导学生完成相应范围内的地图矢量化操作（如图1a）。

课后，教师检查每位学生的地图矢量化成果，并指导成果完成欠佳的学生进行修正。最后，给每位学生的成果评分，并实现科研数据的“众包”获取（如图1b）。

图1 基于学生“众包”的数据获取结果

通过教学实践发现：大多数学生能较好地完成地图矢量化操作，所采集的矢量数据不仅较完整，且位置精度也较高。因此“众包”数据获取方法不仅有助于学生掌握地图数字化的具体操作，加深对相关知识点的理解；还有助于教师节省获取科研数据的时间，提高科研工作的效率。

3.2 “众包”数据分析

以《空间数据结构》课程为例，介绍如何利用问卷调查法“众包”采集学生对专业领域科学问题的见解，并辅助教师完成实验分析。

《空间数据结构》是XXX大学为大三本科生开设的一门专业选修课，重点讲授空间数据（包括点、线、面和体实体）的数据组织结构及其核心算法。以空间面实体的算法为例，笔者首先讲授了城市建成区提取方法的最新研究进展，以及当前的研究难点问题。例如，城市建成区边界的不确定性问题，以及不同城市建成区提取方法的对比分析都是当前的研究热点和难题。针对该问题，笔者基于问卷调查法，面向测绘和地理专业的学生“众包”采集意见，实现了不同城市建成区提取方法的对比分析。具体实施过程如下：

课前，教师首先明确问卷调查的目的：即从视觉效果上看，对比不同城市建成区提取方法的效果。然后，教师根据该目的设计问卷调查表，包括拟调查的主要问题，如“哪种（或哪些）城市建成区提取方法最优（可多选），并说明理由”。

课中，教师首先在课堂上讲授不同的城市建成区提取方法，然后给每位学生发放问卷调查表，并让学生在课堂上独立完成后提交。

课后，教师对不同城市建成区提取方法的“投票”结果进行统计，并归纳与总结学生“投票”依据的各种理由，最终实现基于“众包”方式对不同城市建成区提取方法的对比分析（如图2）。

图2 基于学生“众包”的数据分析结果

通过教学实践发现多数学生认为方法一最优。主要的理由是由方法一得到的城市建成区边界与其认知的城市边界更相符。因此，“众包”数据分析方法不仅有助于教师以学生“众包”方式完成实验结果的分析，还有助于学生加深对不同城市建成区提取方法及其优缺点的理解。

4 结 语

本文借鉴了Jeff Howe的“众包”理念，提出学生“众包”的教学促科研的两种方法，即任务分块法和问卷调查法。以两门测绘类本科专业课程《地理信息系统原理》和《空间数据结构》为例，分别对上述两种方法进行运用和实践，取得了不错的效果。例如，通过分析学生“众包”完成的问卷调查表，对比了不同城市建成区提取方法的效果。该研究成果以论文形式发表在GIS领域的权威期刊《Transactions in GIS》（SSCI收录，影响因子：2.188）[11]。笔者还通过调研发现：分别有88%和91%的学生认可任务分块法和问卷调查法在教学过程中的作用，且大多数学生认可这些方法有助于加深对相关知识点的理解。在今后的教学和科研工作中，笔者还将继续探索其他教学促科研的方法。