高校自然地理學課程開放性實驗教學研究

周松秀，劉蘭芳，王 鵬，譚家杰

（衡陽師范學院 資源環境與旅游管理系，湖南 衡陽 421008）

高校自然地理學課程開放性實驗教學研究

周松秀，劉蘭芳，王 鵬，譚家杰

（衡陽師范學院 資源環境與旅游管理系，湖南 衡陽 421008）

高校自然地理學課程是地理和相關專業的基礎課和先行課程。為了克服教學課時有限的而帶來的問題，必須構建開放性實驗教學體系，建設開放性實驗教學內容和評價體系，實施層次式開放，構筑開放性實驗教學體系，提高實驗教學效率。

開放性實驗教學；開放性實驗室；自然地理學

0 引 言

自然地理學以自然地理環境為研究對象。自然地理環境是由巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈等圈層，或由地貌、氣候、水文土壤及生物等要素相互依存、相互聯系、相互作用組成的整體，它是一個由若干子系統組成的巨大復合系統［1］。對高校地理和相關專業學生而言，部門自然地理知識是不可或缺的基礎或前提，是基礎課程和先行課程。自然地理學課程的性質與特點決定其教學必須理論聯系實際，強化實驗教學環節。然而長期以來，由于教學課時有限，高校自然地理學課程實驗教學過程中存在教學學時比例偏小、教學內容以驗證性實驗項目為主、教學方法簡單粗糙、實驗指導教師之間缺乏協調合作［2］等方面的問題。為了解決這個問題，筆者認為必須進行開放性實驗教學。本文根據當代自然地理學發展要求并結合衡陽師范學院資源環境與旅游管理系實際情況，提出構建開放性實驗教學內容和評價方式，建設開放性實驗室，實施層次式開放，構筑開放性實驗教學體系。

1 開放性實驗教學思路的確立

1.1 開放性實驗教學的內涵

開放性實驗教學是指在開放性實驗室進行的且在其教學中所有實驗資源均向學生開放而不受實驗時間和實驗內容限制的一類實驗教學形式。其開放應包含3方面：時間和空間開放、實驗內容開放和教學環境開放［3］。它是一種需要學生自擬實驗方案、查閱參考資料以及提出設計思路和實驗步驟，并在獲得的現象或數據的基礎上自己概括出實驗結論的類科研實驗［4］。開放性實驗教學開展的前提是開放實驗室，開放性實驗室是實施開放性實驗教學的重要依托。

開放性實驗教學強調以學生為中心，在實驗項目、實驗設備、實驗方式方法、實驗時間和實驗難度等方面給予學生充分的自主權，可以使學生能夠根據個人的實驗基礎、專業特點和興趣愛好選擇相應的實驗教學內容。開放性的實驗項目，由學生依據自己的興趣愛好或項目要求獨立思考與設計，獨立擬定實驗方案，設計實驗技術路線，獨立調試與實施，獨立發展與創新，獨立完成報告，指導教師只負責對實驗方案進行審查，在實驗過程中給予必要的啟發與引導，實驗完成以后對實驗報告進行評價［5］。

1.2 自然地理學開放性實驗教學的主要框架

自然地理學開放性實驗教學，其一是實驗教學內容的開放性：實驗教學內容可以是課程的學習難點與重點，可以是定性觀測或定量驗證，可以是學生學習的疑問與興趣，可以是教師的研究課題，可以是社會服務與需求，也可以是學科熱門問題。從實驗環節來看，可以是問題開放、方法開放、條件開放、過程開放、結果開放、形式開放等［6］。開放性實驗注重增加設置設計性實驗、綜合性實驗和創新型實驗，強調學生學習的主動性、好奇心和探索性，強化實驗設計、實驗思路、實驗技術設計和實驗過程，以學生為中心（student－centered）、以問題為先導（problem－started）、由課題來組織（project－organized）［7］。其二是實驗室的開放，開放實驗時間、實驗設備、實驗課題和指導方式。其三是實驗教學評價方法的多樣性和開放性。

進行開放性實驗教學一方面可以彌補實驗教學學時的不足，優化實驗教學內容，增加綜合性、設計性和創新型實驗項目；另一方面可以調動學生學習的主動性和積極性，培養學生的實踐能力和創新能力。

2 構建自然地理學開放性實驗教學體系

2.1 建設選做實驗項目，作為地理學各專業公選實驗教學內容

為了貫徹 “寬基礎、高素質、有特長、適應廣”的本科生人才培養方案，公共基礎課程達到20門，其學分比例占總學分的20%以上，專業課都有不同程度的壓縮，實驗學時減少。基于目前的培養方案，要增加必做實驗項目幾乎沒有空間。為了解決這個矛盾，在制定人才培養方案時，自然地理學各部門課程可以根據教學需要和學生的個性興趣設計選做實驗教學內容和實驗項目。學生可以根據自己的愛好和興趣自主選擇實驗項目，時間可自行安排。必做實驗項目不變，從而提高實驗學時比例。自然地理學實驗教學計劃的調整，應將實驗學時的比例提高到25%以上。選做實驗教學項目的建設，可以滿足學生的獨特愛好和興趣，給學生留有足夠的自由發展空間，以滿足他們對特殊知識和技能的需要，或在自然地理某些領域得到進一步提高，為他們的后續學習奠定基礎。選做實驗教學內容應以綜合性、設計性實驗為主，充分體現學科應用性、靈活性和前瞻性，注重各部門學科之間的關聯性，適合地理學各專業本科生的學習。如表1所示建立相應的實驗教學體系。本表是以地理學科（師范類）專業為基礎，選做實驗學時不僅適合于地理學科（師范類）本科專業，也適合于地理信息系統專業和資源環境與城鄉規劃管理等地理學本科專業。進行選做實驗教學時，以地理學各本科專業的公選實驗課形式組織實施。

表1 擬建設的自然地理學系列課程實驗學時分配方案Tab.1 The Plans to build the experiment hours allocation scheme of natural geography course series

2.2 結合大學生科技創新和畢業論文，建設創新型實驗項目

創新型實驗項目不同于一般的綜合性、設計性實驗項目，每個項目相當于一個獨立的研究課題，其目的明確，但實驗方法、實驗過程因實驗者的構思而異，實驗結果也不一定能達到預期的目標。因而需要反復改進實驗方法，嘗試新的實驗過程，并將實驗結果進行對比分析，得出結論。目前大學生科技創新已經成為專業學習和實踐能力培養的一個重要途徑，撰寫畢業論文是大四本科生的主要實踐教學內容。有關湘江衡陽市區段河水倒灌、衡陽市東洲島的土壤類型特征、衡陽市郊區工業區的水污染、衡南縣江口鳥洲的濕地生態系統、衡陽縣工聯村的生態評價等重要方面的問題引起地理學相關專業的本科生的高度關注，并成為大學生科技創新和畢業論文的研究內容。結合這些方面的科技創新項目和畢業論文選題，可以建設相應的創新型實驗項目，進行創新型實驗，讓學生更順利地進行科技創新和畢業論文的實驗取證和數據的取得。進行創新型實驗項目設計和實驗教學對指導教師的科研創新能力提出了更高的要求，師生可能成為項目研究合作伙伴，教學相長。

2.3 建設開放性實驗室，實施層次式開放

開放性實驗室的顯著特點是：能全天候地為學生提供實驗環境，學生可以自主選擇實驗項目、設計實驗方法和流程，學生在實驗過程中充分發揮自己的想象力和主觀能動性，自主完成實驗項目，使實驗活動成為一種主動探索和積極創新的過程［8］。選做實驗項目和時間安排具有可選擇性和自主性，比較靈活，必須在開放性實驗室進行。創新型實驗因其探索性、創新性和主動性，也必須在開放性實驗室進行教學。衡陽師范學院地理教學實驗中心的天文臺和地質地貌實驗室長期以來面向全院學生和社會實行階段性的開放。為了進行自然地理學開放性實驗教學，必須進一步建設基礎地理開放性實驗室，完善開放程序，對設備、耗材、場地以及實驗指導教師和實驗員進行合理科學配備，對開放性實驗項目進行歸類和論證，建設開放性實驗教學平臺，規范開放性實驗室的運行和管理。

開放性實驗室應因材施教，實施層次式開放，即實驗室根據課程特色和學生的專業水平、個性特點及興趣愛好等差異，確立不同層次的開放性實驗項目和實驗要求。第一個層次是體驗型開放，實驗項目應該具有學科綜合性和難度較小的特點，實驗指導教師要放寬標準，激發他們攝取多學科知識的欲望，充分滿足他們的好奇心和體驗認知欲望，以達到寄學于樂的效果。例如河流含沙量的測定，植物標本的采集與制作，云的觀測，等等。第二層次綜合設計型開放，面向對象是專業基礎扎實，學習興趣濃厚的大一、大二年級的學生，實驗項目應該以綜合性、設計性實驗為主，實驗方法和實驗過程自主性強。例如大氣總懸浮顆粒物（TSP）的測定，大氣中SO2的測定，土壤調查和剖面分析，湘江流域某河段水質的測定，等等。開放實驗室運行是一個復雜的系統工程，要使教學與科研相結合，以教學為基礎開展研究，以研究為方向促進教學［9］，必須進行更深層次的開放，即第三個層次的創新型開放，主要面向專業技能創新和專題研究的大三、大四學生群體，他們掌握了比較系統的理論知識，思維活躍，精力充沛，有強烈的創新和探究欲望。由實驗室定期發布科研項目中的開放研究題目，吸收部分學生較早地進入實驗室參與教師的科研活動，使學生學會如何選擇課題，如何搞好科研工作，培養學生實事求是的科學態度、嚴謹治學的學風和相互協作的團隊精神［10］。其實驗項目以創新型實驗項目或實驗課題為主，難度大，實驗的前期準備較多，例如衡陽市東洲島的土壤類型特征、衡南縣江口鳥洲的濕地生態系統變化趨勢，等等。開放性實驗室必須為他們營造和諧的、不受干擾的實驗環境，實驗指導老師應在他們的實驗進行過程中給予建設性的指導和引導，讓學生在探索中嘗試到更多的階段性的成功，使學生在實驗活動中得到更多的嘗試、歷練和收獲，讓他們體會到創新探究活動帶來的喜悅［11］。對開放性實驗室的指導教師和實驗員的工作量也要給予肯定和科學量化，提高教師的積極性。

2.4 建立多樣性和全方位的開放性實驗教學評價方式

自然地理學開放性實驗教學評價包括對實驗教學內容的反思和評價，實驗指導教師和實驗員的工作業績和工作態度等的評價，學生實驗過程和實驗成效的評價。

開放性實驗教學內容的評價主要看它對學生的吸引力、與學科發展的協調性、創新性和實用性。一方面要使學生感興趣，能激發學生的好奇心和求知欲。另一方面要能體現學科精髓和學科特色，增長學生的知識和技能。再者就是要就有前瞻性和創新性，培養學生的科研能力和創新能力。教研室和實驗室周期性地開展教研活動，分析評價開放性實驗教學內容，保留精華，不斷更新，逐漸完善。

開放性實驗教學指導教師和實驗員的工作業績和工作態度等的評價，強調教師對教學行為的自我分析和反思，建立以教師自評為主，學院、督導、系、教研室、教師、學生共同關注和參與的評價制度，使教師從多種渠道獲得信息，調整工作作風和工作態度，不斷改進教學目標和教學理念，改善教學方法，不斷提高教學效果、教學水平和科研水平。

學生實驗過程和實驗成效的評價標準重在參與、研究過程和創新精神［12］。開放性實驗不僅體現在研究題目和內容的開放，而且表現為研究過程和評價體系的開放。由于開放實驗的研究性和探索性特征，其最終結果必然帶有一定程度的不確定性，因此，開放性實驗的重點不在于追求一個正確、完美的結果，而要突出對實驗過程的評價，包括資料查閱、實驗方案的設計、實驗準備及操作、實驗現象的觀察與記錄、實驗后的臺面整理及實驗結論的獲取與交流等。評價理念在關注成績的同時更重視發現和發展學生的潛能，使之成為教學中間環節而不是教學的終結環節，成為了解學生學習效果、學習需求、價值取向的渠道之一，教育學生了解自我、約束自我，引導學生完善自我、發展自我，幫助學生學會學習、建立自信［5］。積極探索多樣化和全方位的考核評價方式，逐步形成學生可以選擇考試時間、考試場所、考試方式的開放性的考核評價方式。

3 結 語

自然地理學開放性實驗教學是一個循序漸進的過程，需要對開放性實驗教學開展長期研究，不斷探索和論證，把新理念、新技術和新知識融入其中。周期性地進行各項評估，分析各環節在操作中出現的問題，評估研究成果和實施效果，不斷地調整、改進和完善。應先試點，后推廣，分步推進。不斷探索開放性實驗教學的經驗和規律，建立開放性實驗評價體系和質量監控系統，構建自然地理學開放性實驗教學體系，使實驗教學更靈活和更能因材施教，培養學生的創新能力。努力形成研究靠科學、開展有計劃、實施有依據、監督有制度、考核有目標的一整套的保障體系。

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Study on the Open Experimental Teaching of Natural Geography Course in the College

ZHOU Song－xiu，LIU Lan－fang，WANG Peng，TAN Jia－jie
（Department of Resource Environment and Tourism Management，Hengyang Normal University，Hengyang Hunan 421008，China）

The Natural Geography Course in the College is the professional basic courses and curriculum antecedence for Geography Specialty As well as the other related ones.The time of experiment is limited，and it has brought a lot of problems.In order to overcome the problems，we must construct open experimental teaching system，found open experimental teaching content and evaluation system，implement opening experiments in accordance with the level to improve the teaching efficiency.

open experimental teaching；open laboratory；natural geography

G642.423

A

1673－0313（2011）06－0150－03

2011－09－12

衡陽師范學院教學研究項目（jykt200918）；衡陽師范學院教學研究項目（jykt200840）；湖南省普通高等學校教學改革研究項目（湘教通［2009］321號）

周松秀（1968－），女，湖南常寧人，副教授，主要從事實驗教學和管理研究.