地理学课程教学中科教融合的意义、问题及模式探究

李忠武,杨长溶,刘窑军,聂小东,易立文

(湖南师范大学地理科学学院,湖南长沙,410081)

本科生教育阶段的教学与科研融合受到国内外广泛关注,最早可追溯到柏林大学。[1]教育与科研是相互融合、相互促进、协同发展的关系。教学与科研融合,一方面可以优化教学模式,在提升教师教学质量和教学水平的同时,还可以培养学生的研究兴趣和科研素养,为学生日后投身科研事业奠定基础。[2]另一方面,教学能够为科研注入新的活力,提供新的灵感和见解。如今,科教融合已逐渐渗透到各高校,并融入教师的教学实践。然而,随着ChatGPT等新型人工智能技术的发展,传统的授课模式受到冲击,发展适应新技术时代的科教融合模式尤为重要。

地理学作为一门综合性学科,具有综合性、空间性、尺度性、时空变化和应用性等特性。为了促进本科生对本学科专有特性融会贯通,地理教学需要与科研相融合。然而,许多高校未能实现科研与教学协调发展,形成了“重科研,轻教学”的僵化模式。[3]这割裂了科研与教学的共生关系,不仅会影响教学效果、阻碍人才培养,还可能对科研产生负面影响。例如,科教分离可能导致科研人员与教学环境脱节,缺乏教育实践和与学生的互动,他们的研究成果可能无法解决实际问题,从而失去对科学假设和理论的验证机会。虽然部分高校已经意识到“重科研,轻教学”的危害,并且采取了一些切实有效的措施,但是由于缺乏科教融合实践,该问题并未得到有效解决。本研究旨在构建地理学课程教学中的科教融合协同育人模式,以解决地理课程教学中科教融合现存的科学研究对地理课堂的渗透不足、传统教学模式阻碍科教融合发展,以及科教融合评价体系不健全等问题。

一、地理学课程教学中科教融合的意义

(一)提升教学效果

科教融合可以通过引入科学实验、观察和探索活动等方式,激发学生对地理学科的学习兴趣。例如,通过使用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)等地理学相关软件进行数据分析和可视化,学生可以更直观地理解地理现象和空间关系,提高对地理学的兴趣。此外,科教融合还可以将地理课堂的理论知识与实际应用结合起来。比如,通过进行野外考察和实地调研,学生可以亲身实践,了解地理学在解决实际问题中的作用,从而增强实践能力和应用能力。因此,将科学研究融入地理课堂,能够为地理课堂注入新活力,提高地理课堂教学的有效性和学生学习的积极性。[4]

(二)培养学生地理学科核心素养

2014年,《教育部关于全面深化课程改革 落实立德树人根本任务的意见》指出地理课程要求学生具备综合思维、区域认知、人地协调观和地理实践力四大核心素养。[5-6]科教融合可以通过地理实地考察、地理数据分析等活动,让学生亲身参与地理研究和实践,培养学生的地理实践能力。科学研究与地理教学融合能够使学生通过更科学的方法收集和分析地理数据,进一步了解地球表面或某一区域的自然和人文现象,提高学生的综合思维和区域认知能力。此外,科教融合还能够帮助学生建立人地协调观。例如,利用GIS技术分析土地利用和城市规划或利用科技创新解决环境保护和资源管理等问题。

(三)培养创新型人才

科教融合的教育模式以学生为中心,通过探究式的教学设计和创造真实的科研情境培养学生的科研能力。学生可以根据兴趣选择科研课题并进行有效研究,发挥主观能动性,培养科研创新能力和批判性思维能力。在科研训练中,学生可以对现有观点提出质疑,与教师共同探讨,逐渐培养创新思维,不断发现新知识,有利于培养创新型人才。通过科教融合,地理学课程可以更好地满足学生需求,培养具有综合素养和创新能力的地理人才。

二、地理学课程教学中科教融合的问题

自教育部提出科教融合协同育人模式以来,高校对科教融合的重视度不断上升,科教融合也成为各学科领域关注的焦点。在地理课堂教学中,科教融合的实践正逐渐受到广泛关注。例如,北京大学、清华大学和复旦大学等研究型大学已经在科教融合方面进行了积极探索。虽然地理学科教融合理念在部分高校受到足够重视,但仍存在以下问题。

(一)教学内容缺乏科研渗透

地理教学通常更注重地理知识的传授和基本概念的解释,而对科学研究和科研方法的介绍与应用较少。课程设置倾向于传授地理理论和基础知识,而缺乏对科学研究过程和科学方法的深入探讨。此外,地理学教师培训过于重视学科知识的培养,对科学研究的培训和教育相对不足,导致教师缺乏科学和技术应用的知识与技能,无法有效地将科学和技术要素融入地理教学。

(二)教学模式较为传统

传统的教学模式存在以教师为中心、仅重视知识讲授、学生被动接受等问题。这种模式往往缺乏与科研融合的机会,学生无法充分发展科研思维和实践能力。此外,传统教学模式侧重教授地理学科的基础知识,教师仅在有限的时间内完成所规划内容的讲解,而忽视了对科研方法和科学实践的介绍与应用。学生很少有机会进行实践性的科学研究活动,这限制了学生对科学研究方法的掌握和对实际应用的体验。

(三)科教评价体系尚未完善

在科研与地理教学融合的过程中,缺乏一套全面有效的评价体系来评估教师和学生的综合能力和表现。从学生的评价体系来看,传统的评价体系主要聚焦于评估学生对学科知识的掌握程度和考试成绩,而有关科研能力、创新能力和实践能力的评价指标相对较少。此外,对学生的考核方式比较单一,过于依赖标准化(如选择题)和半标准化(如简答题)的笔试形式。从教师的评价体系来看,传统的评价体系过于关注量化指标,如学生考试成绩、班级平均分等,忽视了教师在教学过程中其他方面的表现。这种评价方式容易导致教师过度关注学生分数的提高,而忽视学生的全面发展。此外,教师的评价体系缺乏将科学研究与教学融合起来的评价指标和标准,无法全面评估教师在科教融合方面的表现和贡献。

三、地理学课程教学中科教融合的模式

针对地理学课程教学中科研融合存在的教学内容缺乏科研渗透、教学模式较为传统和科教评价体系尚未完善的问题,本文初步提出“一建立、二渗透、三优化”三步走式地理学科教融合协同育人模式。

(一)建立

地理学科教融合协同育人模式实现的第一步是建立良好的创新训练平台和组建优秀的科教融合育人团队。这一步既是基础,也是实现科教融合的重要保障。

1.建立良好的本科生创新训练平台

2007年,《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》提出实施“大学生创新创业训练计划”以来,创新训练项目在大学中普遍流行起来。[7]虽然创新训练项目得到较早实施,但是依旧存在许多问题,如项目管理缺乏经验和体系化模式、项目经费投入不足、本科生参与积极性不高、实际参与效果难以真正评估等。[8]因此,需要进一步完善本科生创新训练平台,为学生提供展示才华、锻炼实践能力和培养创新精神的机会。

首先,优秀的科研平台应具备充足的科研资源和资金投入。高校在创建科研平台时应充分利用地理国家级重点科研项目为学生提供更优质的科研资源,根据项目确定创新训练选题,让学生自主选择感兴趣的课题,实现教师和学生的平等互选。[9]高校还应当为创新训练平台提供充足的资金支持,为本科生参与科研提供更好的条件。其次,平台的搭建也需要优秀的科研团队。高校可以聘请有丰富经验和专业知识的导师指导学生的创新项目,同时鼓励学生组建团队,通过合作解决问题并完成创新项目。最后,高校可以适当增加对本科生参与创新训练项目获取成果的奖励,这样有助于提升学生参与科研的积极性。

2.组建优秀的科教融合育人团队

首先,需要明确科教融合育人的目标和理念,使团队成员对团队建设的方向和价值有共识,确保团队目标与学校或机构的教育发展战略一致。其次,组建团队时应考虑多学科背景的成员,包括教育学、学科教育、科学研究等领域的专业人员。多学科组合可以促进知识交叉和专业互补,为科教融合育人提供更全面的支持。最后,应当选拔教学名师和高层次人才作为队伍的核心力量,鼓励在科研中取得重大优秀成果的教师担任本科地理教学教师,为学生的科研成长提供支持和指导。

(二)渗透

实现地理学科教融合协同育人模式的第二步是要增强科学研究对地理教学的渗透,充分发挥学生学习的积极性和主动性,推广研究型教学。通过以上策略可以让学生在实践中掌握地理学科的实际应用,培养学生解决问题的能力和科学研究的素养。

1.加强科研渗透

教师应积极参与地理科学研究和学术交流活动,不断更新自己的地理学科知识结构。通过参与科学研究项目并与科学家、学者合作,教师可以了解最新的地理研究动态和方法,将地理学科的发展趋势和前沿知识与大学地理知识衔接起来,引导学生积极探究教材中尚未提及但具有前瞻性的重要知识,将其融入教学实践。此外,教师要积极搜集与整合科学研究成果和资源,包括科学论文、地理数据、地图、卫星影像等。这些资源可以用于讲解地理概念、展示地理现象,使学生更直观地了解地理科学研究的实际应用和成果。

在信息化、自动化和智能化高度发达的时代,传统意义上的教学内容设计可能不再适用于现代地理学科教学。因此,教师对地理课堂内容的设计和编排也要体现科教融合思想。[8]例如,将地理理论知识与实践应用结合起来,通过实地考察、实验室实践、数据分析等方式,让学生亲身体验地理科学研究的过程。培养学生运用地理知识解决实际问题的能力,使学生具备善于发现地理知识的眼光,真正做到将地理知识活学活用。此外,还可以利用多媒体技术和先进的GIS等工具,展示科学研究的成果和方法。通过地图和卫星影像等方式,让学生直观地了解地理科学研究的应用和成果。同时,教师可以指导学生使用这些技术工具进行数据分析和空间模拟,培养学生使用科学技术的能力。

2.发挥学生主观能动性

发挥学生在地理课堂上的主观能动性对实现地理教学中的科教融合十分重要。第一,教师要认识到学生是课堂的主体,及时转变教学观念,更好地发挥教学实践作用。尤其在师范类高校,更要响应新时代基础教育强师计划,结合师范专业认证理念,树立以学生为中心的教学思想。第二,教师可以通过对合作探究、互动交流、总结归纳和拓展延伸等授课环节进行合理规划来加强科教融合。[10]例如,教师可以引导学生提出问题、表达观点,让学生在课堂上成为积极的参与者。第三,教师可以选择有趣的地理课题,组织学生进行科研汇报,由学生自由组建汇报小组,通过组员协作共同制作完成汇报内容,这样有利于培养学生的表达能力和协作能力。第四,教师还应尊重学生的个体差异和多样性,鼓励学生勇于展现自己的特长和才能。教师可以为学生提供个性化的学习任务和挑战,让每个学生都能在地理课堂上发挥自己的主观能动性。

教师通过以上措施可以激发学生的主观能动性,让学生在地理课堂上成为积极的学习者和参与者,培养学生的创造力、解决问题能力和自主学习能力,同时促进科教融合的有效实施,提升学生的综合素质和学习成绩。

3.实施研究型教学

研究型教学是指在教师引导下,由学生以研究或实践等方式对某个问题进行探究、讨论解决方案并得出结论的教学方法。该理念强调学生通过提出问题、进行实践、数据搜集与整理、团队协作等方式,培养科学思维、解决问题和创新的能力。研究型教学能够将科学研究和地理教育结合起来,培养学生的科学研究能力和创新能力,提高学生的学术素养和实践能力,进一步推动地理学科教融合的发展。

在研究型教学实施过程中,教师和学生应注意以下几个方面。第一,教师要明确教学目标,确定好教学内容,明确具体需要做什么。第二,教师需要设计研究问题,并明确问题范围。第三,教师要引导学生收集相关信息和数据,可以通过实地调查、文献阅读、实验等方式获取所需要的信息。学生需要学习如何有效收集、整理和分析数据,以便支持自己的研究和论证。第四,教师需要鼓励学生将所学知识应用在实际情境中,可以通过模拟实验、实地考察、数据可视化等方式进行实践应用。学生需要思考如何将所学知识与实际问题进行连接,从而解决问题并得出结论。第五,教师要组织学生分成小组,鼓励团队合作和交流。学生可以在小组中分享观点、讨论问题,共同解决研究中遇到的困难。第六,教师要请学生展示研究成果,并进行评估和反思。学生可以通过口头报告、海报展示、研究报告等形式向同学和教师展示他们的研究过程与结果,接着从学生研究过程、解决问题能力和学习目标达成程度等方面进行评估。

实施研究型教学既离不开教师的指导和帮助,又需要学生积极配合并且自发性学习。研究型教学思路整体层次的构建上逐层深入、循序渐进,打破了以往单一僵化的教学模式,这一课堂教学体系的实现不仅能为学生接触科研提供更宽广的渠道,还有利于推进地理学科教融合的发展。

(三)优化

地理学科教融合协同育人模式的实现需要进一步优化教师和学生的评价体系。因此,建立一套科学合理、具有地理学科特色的科教融合评价体系十分重要。

1.优化教师评价体系

首先,要建立多元的教师评价体系,除了传统的学生考试成绩和课堂表现,还应引入多元化的评价指标,包括教师的科研成果、科研能力、科研素养和科研作风,教学设计和实施,学生科研指导能力和团队合作等。这样可以更全面、客观地评价教师在地理学科教融合方面的表现。其次,评价不应局限于单次活动,而应建立长效的评价机制。开展定期评价,持续了解教师在地理学科教融合方面的发展和进步。评价结果应及时反馈给教师,帮助教师改进教学实践。此外,还应适当增强地理教学评价的奖励力度,如设立“优秀教学模范”奖励等,以此改变教师评价体系中“重科研,轻教学”的现状。最后,在教师教学评价中也应让学生参与。高校可以在官网开设匿名评价教师的专栏,鼓励学生对教师的课堂表现、教学质量、教学的积极性和专业性等方面进行评价。通过上述优化措施,可以建立一个更加全面、客观、科学的地理学科教融合教师评价体系,鼓励教师不断提高科教融合育人能力,促进地理学科教融合的发展。

2.优化学生评价体系

对学生的评价体系不应局限于关注分数高低或获奖数量等,更应注重对学生综合能力的评估。[11]除了传统的考试和作业评价,还可以引入多元化的评价方式,如项目作业、口头报告、实地考察报告、科研成果展示等。这样可以更全面地评估学生在地理学科教融合方面的学习成果,同时提升学生的学习能力。

此外,地理学科教融合强调培养学生的创新思维和提升学生解决问题的能力。因此,评价体系应关注学生在地理学科实践中的创新性思考、问题解决过程和成果。可以通过案例分析、开放性问题讨论等方式评价学生的综合能力。注重对学生地理学科核心素养的评价,关注学生对地理知识的掌握程度和进行科学研究的能力,结合校内科研和校外实践等综合性地评价学生。突破传统的学生评价体系,从科研和教学两方面入手,创新评价方式,推动学生评价体系真正落到实处,符合新时代地理学科教融合协同育人的要求。

综上所述,实现地理学课程教学中科教融合的关键是构建科教融合协同育人模式。首先,应建立良好的本科生创新训练平台并组建优秀的科教融合育人团队,为科教融合的实现提供保障。其次,应加强科研在地理学课程教学的渗透;转变师生角色,发挥学生的主观能动性;实施研究型教学,丰富研究型教学指导。最后,还需进一步从教师和学生两方面优化科教融合评价体系,构建科学合理且具有地理学科特色的评价体系。“三步走”路径层层深入,能更好地推动科学研究与地理学课程教学的融合,实现科研和教学的共同发展。