基于“卓越工程師培養計劃”的自然地理教學模式的構建

王文福

(黑龍江工程學院測繪工程學院,黑龍江哈爾濱 150050)

自然地理是研究自然地理環境的科學,測繪的目的就是在縮小的尺度空間中再現自然地理環境。測繪的主要成果是地圖,地理要素 (尤其是自然地理要素)是地圖不可或缺的內容,地理底圖是控制地圖要素分布的框架。在大比例尺地圖測制過程中,需要深刻理解地貌形態特征,才能對地貌進行合理的施測,獲得正確的等高線圖形;在小比例尺地圖的編制過程中,更需要根據地理特征確定地貌的表示方法,從而進行正確的等高線圖形綜合。而綜合的過程則更多地包含著人為的主觀因素,即人對客觀環境認識的程度,只有掌握自然地理的基本理論和熟悉各種自然地理要素的內在聯系,方能再現制圖區域的景觀特征,這樣制作出來的4D產品才是高質量的。由此可見,自然地理學在測繪應用型人才的知識體系結構中占據了重要的位置。

1 “卓越工程師培養計劃”

進入21世紀,我國高等教育規模迅速發展,國內就業市場面臨著巨大的矛盾。一方面,企業招不到合適的人才;另一方面,高校畢業生就業難。盡管原因眾多,但學校人才培養的目標與社會需求嚴重脫節無疑是其深層次原因。為了推進我國高等工程教育改革,貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要 (2010-2020)》和《國家中長期人才發展規劃綱要 (2010-2020年)》,教育部決定實施“卓越工程師培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”),培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。這是中國高等教育改革的一次創新,也是探索中國模式高等工程教育之路的有效途徑。高校教師作為實施“卓越計劃”的主體,深入研究專業課教學,創建合于卓越工程師培養目標的特色教學模式,對全面落實“卓越計劃”具有現實意義。

2 對自然地理學教學現狀的反思

自然地理是我校在測繪類專業中開設的一門本科新課,開設之初,一無基礎,二少師資,三缺資料,近于白手起家。而自然地理又是一門綜合性、實踐性很強的應用學科,在測繪學科中占據著重要的位置,受傳統教學觀念影響,重理論、輕實踐,內容陳舊、更新緩慢,與社會需求脫節。進入“數字時代”,自然地理不斷得到重視和強化,成為測繪核心技術GIS的重要支撐和數據源。目前,為適應新時期人才培養的需要,自然地理學進行了一系列的教學改革,取得了一些成效,教學面貌有所改觀。但整體看,還存在一些問題:自然地理學對本學科內的理論問題研究得比較透徹,但與測繪學科的結合涉及仍很少;缺乏合理的教學模式,教學方法仍以單向灌輸為主,創新思維培養滯后;多以講授代替問題討論,以枯燥的知識傳授取代了學生興趣的培養;評價體系將理論學習和考試成績視為評價學生能力的唯一標準,考試時以記憶性的問題和選擇題代替了分析性問題;缺乏應用和實踐能力的考量……落后的教學體系和方式嚴重地束縛了人才質量的提高,必須進行深入的改革,才能滿足實施“卓越計劃”的需要。

3 基于“卓越計劃”的自然地理學教學模式構建的基本策略

2010年6月,我校入選教育部首批“卓越計劃”實施高校,測繪工程專業被學校確定為實施專業。目前,“卓越計劃”已經在專業體系構建、課程設置上完成了全新的設計和規劃,但在實踐層面及具體教學環節上,還需要有進一步的謀劃。自然地理學作為測繪專業的主干基礎課,對測繪卓越工程師的培養起著重要的作用。它的教學改革成敗,對試點工作有重要影響。

3.1 以科學發展觀為指導,突出“以人為本”的教育價值觀,“以學生為中心”的教育主體觀

課程改革是一項系統工程,必須在科學發展觀統籌指導下才能做好各項工作。科學發展觀的基本要求是“以人為本”,全面協調可持續發展,要求樹立精品意識、創新意識,要在體現現代、科學、先進和鮮明性上形成特色。卓越工程師的培養目標是“以工程技術為主線,以實際工程為背景”,教學改革要抓住這條主線。自然地理學是研究自然地理環境的科學,地圖是自然地理教學中運用的主要工具,具有科學性、藝術性、直觀性與一覽性的特點,自然地理學闡述的理論都是基于一定的地理環境,需要用現代教育手段進行展現,這些決定了自然地理學教學必須依賴現代化教學技術。在教學理念上體現“厚基礎”、“重應用”,“多引導”、“善啟發”的教學特色。在能力培養上,“突出三基”、“強化實踐”,重視知識轉化為能力。在教改策略上實現師生關系“人性化”,教學手段現代化,教學內容科學化,教學方式靈活化,實踐教學規范化,評價體系客觀化、多樣化的教改目標。課改的總方針是:“強化內涵”,“鞏固外延”,突出“特色資源”。強化內涵,即要強化教學理念的創新,教學、考核方法的改革,教學手段的改進與完善等,是課程改革的核心內容;鞏固外延,即鞏固師資隊伍,加強實驗環境建設;突出特色資源,就是要加強教材體系建設、教學信息資源的建設,利用多媒體網絡教學、模擬仿真教學等現代信息技術,建設基于校園網的資源平臺、教學平臺和管理平臺,豐富網上教學資源,并突出特色,這是課程建設中重點建設的內容,是課程建設水平的重要標志。

3.2 科學地呈現教學內容,引發學生學習的興趣,貼近專業,激發學生主動學習的動力

自然地理學歷史悠久,但學科發展了,需要注入新的思想,以新的視角為基點,以新的理論作為指導,采用新的技術與方法,形成新的概念。只有站在學科的前沿,從更高的視角去組織教學,才有可能引導與啟發學生有更活躍的思維,跟上時代的步伐。自然地理學教學的組織要從地學的美學特性出發,用山河的秀美、自然的奧妙去吸引學生,感染學生,激發學生學習的興趣和熱情;要從科學性出發,按地球圈層秩序或地理要素的內在聯系組織教學,使內容層層遞進,有序可循,具有層次性、系統性和完整性;要從應用性出發,注意引導學生用學習到的原理去分析和解釋自然地理現象,對人與自然的關系進行反思。GIS是自然地理學基于現代技術的應用,是現代測繪的核心技術,自然地理學引入GIS技術,會使教學更貼近專業,并能引起學生的興趣。GIS技術引入自然地理教學,不是講授深奧的理論,而是通過諸如G oogle Earth的運用,讓學生適度了解GIS。Google Earth采用3D地圖定位技術,三維的視覺讓人身臨其境,使學生產生濃厚的興趣。這樣學生既輕易、直觀地了解了GIS,又了解了自然地理在測繪中的作用,使學生對本課和后續課都產生了興趣,激發了學生主動學習的動力。

3.3 借鑒CDIO工程教育理念,突出“以能力為中心”的教育質量觀與“以強素質為中心”的人才培養觀

CDIO繼承和發展了歐美近20年來工程教育改革的最新理念,是國際工程教育改革的最新成果,具有國際先進性、實際可操作性、全面系統性、普遍適用性等特點。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和操作(Operate),它以產品研發到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO模型的核心是其工程教育培養大綱,它提出了對工程教育的具體目標與要求,是現代工程師必備的有關工程知識、技能的一個匯編。大綱的目錄及其相互關系如圖1所示。

CDIO強調“做中學才是真正的學”,“做中教才是真正的教”,強調“以能力培養為中心”的工程教育理念。在自然地理學教學中引入CDIO的教育理念,有利于強化學生創造性和系統性思維能力培養,有利于培養學生多學科背景和國際化視野,從而達到卓越工程師的培養目標。

圖1 CDIO模型大綱的目錄及其關系圖

4 基于卓越工程師培養訴求的自然地理學教學模式的構建

4.1 教學中要突出“以人為本”,創建“親和型”教學模式

教改中要樹立以“學生為本”的教育理念。延續千年、盛行至今的“傳道、授業、解惑”、以教為主、以教師為中心的傳統理念,不利于學生主動學習、主動實踐的推進。在自然地理學教改中,構建新型的師生關系,使“教”為“學”服務,建立“親和型”教學模式,將師生關系“人性化”,建立一種親切、和諧、友善、信任、愉快的新型師生人際關系,縮短教師與學生之間的距離。尊重學生做人的尊嚴和價值,少一些說教,多一些和藹可親的交流;少一些口若懸河的講解,多一些循循善誘的引導,使學生“親其師,信其道”。師生的親和程度提高了,教學難度也就降低了。

4.2 按需應用多樣化的教學方法和手段,建立學生“全員參與式”教學模式

針對自然地理學內容多、課時少、知識面廣的特點,授課中采用多種教育技術,使教學更加生動、形象、難點易教、重點易學。使用啟發性的語言,采取講解演示式、自學輔導式、探究發現式、問題教學式、案例教學式等多形式結合的教學方式,鼓勵學生全員參與教學。變“一言堂”為“群言堂”,培養學生的主見和創見。教學中,多設計一些探索性的問題,組織基于問題的協作式學習討論活動。例如,筆者在講完全部理論內容后,就組織了一次關于三峽工程對環境影響的討論,分設了水文、地質災害、泥沙、防洪、生態與環境等幾個專題。對于有延伸深度的內容和一些值得進一步探討的問題讓學生課外分組準備,然后集中安排討論。通過這些鍛煉,培養了學生的動手能力、表達思維能力和團隊協作意識。對討論中涌現出的創新思維,及時鼓勵,給予加分,這樣有利于調動學生學習的積極性,有利于激發創新火花。

4.3 利用網絡教學平臺,建立跨越時空、方便學生自主學習的“外延式”教學模式

自然地理學教學中最突出的問題是缺乏交互性、時空延續性,學生學習缺乏自主性、選擇性。目前,課堂教學中廣泛采用的多媒體教學還僅是教師的演示工具,信息傳遞是單方向的,學生被動地接受,在有限授課時間內能夠傳授的內容非常有限。利用Blackboard教學平臺開展網絡輔助教學,使課堂教學和網絡教學有機地結合起來。課堂教學中確立教師的主導作用,課外借助于網絡平臺發揮學生的自主作用,將課堂教學延伸到了課外。網絡教學交互性強,彌補了傳統教學方式存在的不足,給教學和學習帶來了新鮮感和樂趣,培養了學生的自主學習、協作學習和探究、創新的能力。

4.4 更新實踐教學理念,以能力培養為中心,建立CDIO能力培養模式,按需融入CDIO

傳統的認知型和驗證型的實踐教學模式忽略了學生能力的培養,把學生隔離于思考之外。以建構主義教學理論作為構建實習模式的指導思想,實行“任務驅動式”實踐教學,借鑒CDIO培養模式,教會學生“點金術”,采用的是“教一做二”,得到的是“舉一反三”。如,將自然地理野外“參觀”為主的實習,改革為“主題式”的“研究”、“探索”為主的實習。實習中的CDIO教學模式設計為:“教師提出要求 (教師設計“C”) →教師確定觀測路線、點和地理現象→教師創設問題 (教師設計“D”) →學生觀測找證據 (學生實現“I”) →學生發現問題→學生現場討論 (學生操作“O”) →教師典型剖析→教師歸納總結→學生編寫實習報告”的模式。這種“半”CDIO的模式,卻對培養學生能力起到了良好的效果。借“他山之石”是為了“攻自己之玉”。“礪石”雖好,但終究是“石頭”。教學中引入CDIO不能生搬硬套,而是要悟其精髓,按需引入,實現本土化。同時,實習中還要注意融入人文素質教育、吃苦耐勞教育、職業道德教育、誠信教育,使做人與做事相結合,做人通過做事體現,做事通過做人保證,全面加強學生的綜合素質培養。

4.5 引導學生學習關注點,建立新型客觀、多樣化的評價和檢驗學生能力和水平的考核模式

目前的考試仍和學生的切身利益掛鉤,是學生學習的關注點。但以往的考試單調機械的條文背誦取代了學生的主觀創新。一些學生“平時不用心,臨考再突擊”,“考前死記,考后忘記”,已是高校中的普遍現象,制約了學生學習的積極型。出現這種現象的原因之一,就是考試只注重基本理論、基本知識的考核,對學生分析問題、解決問題能力的考核涉及較少。對于自然地理學這類理論聯系實際強的學科,顯然是不合適的。和國外教學模式橫向對比,國際化注重“培養能力”,而我們卻在強調“灌輸知識”;國際化是“講一練二做三”,我們卻是“講三練二考一”,嚴重地阻礙了人才的發展。建立在CDIO構架基礎上的考核模式的改革,借鑒了CDIO的多樣化評價原則,多種方式考核學生的各項能力,不僅考理論,還要考應用和實驗,且指標多元化,標準明朗化。應引導學生自覺把理論與應用的學習緊密地聯系在一起;嘗試把綜合性實驗技能測試、綜合性作業作為期末考試的一種補充形式,利用網絡教學平臺,構建《自然地理學》課程的試題庫,嘗試網上考試,提高考核的有效性,以達到卓越工程師的培養目標。

5 結束語

“卓越計劃”是我國應對全球化經濟發展需求而啟動實施的人才發展戰略,是關系國運興衰的戰略舉措,是當代人才培養的精品工程。它離不開課程教學的具體實施,需要創新教學理念。只有以科學發展觀為指導,確立“以人為本”的教育價值觀、“以學生為中心”的教育主體觀、“以能力為中心”的教育質量觀、“以強素質為中心”的人才培養觀,全面細致地研究教學的每一個環節,構建出適于卓越工程師培養的專業特色教學模式,才能把“卓越計劃”落到實處。

[1]李志義.高等工程教育改革實踐思與行[J].高等工程教育研究,2008(2):44-47.

[2]查建中.面向經濟全球化的工程教育改革戰略——產學合作與國際化[J].高等工程教育研究,2008(1):21-27.

[3]吳啟迪.中國工程教育的問題挑戰與工程教育研究[J].清華大學教育研究,2009,30(2):4-8.

[4]李茂國.中國工程教育全球戰略研究[J].高等工程教育研究,2008(6):1-10.

[5]姜美鑫,虞家鈞.各類黃土地貌在大比例尺地形圖上的制圖表示[J].測繪學報,1966,9(1):44-61.

[6]吳樹琦,自然地貌的計算機暈渲表示[J].測繪學報,1988,17(1):38-47.

[7]林琿,龔建華.論虛擬地理環境[J].測繪學報,2002,31(1):1-5.

[8]王文福,梁欣,梅曉丹.基于科學發展觀的“自然地理學”課程教學改革[J].中國冶金教育,2010(3):46-48.

[9]王文福.現代教學手段在《自然地理與地貌》教學中的應用[J].長春師范學院學報:自然科學版,2010,29(1):108-111.

[10]王文福,張玉娟.自然地理野外實踐教學的改革與創新[J].長春師范學院學報:自然科學版,2010,29(3):93-95.