大數據背景下高校自然地理學野外實習模式探索與實踐

李瑜琴 盧玉潔 張東寧

（陜西師范大學 旅游與環境學院, 陜西 西安 710062）

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大數據背景下高校自然地理學野外實習模式探索與實踐

李瑜琴 盧玉潔 張東寧

（陜西師范大學 旅游與環境學院, 陜西 西安 710062）

摘要：自然地理學野外實習是高校地理學專業實踐教學的最重要環節。但是，現階段高校的野外實習教學存在實習時間零散，缺乏系統性；實習形式單一，缺乏主動性；實習內容孤立，缺乏綜合性；實習平臺簡陋，缺乏創新性；實習考核片面，缺乏科學性等問題，導致“重知識，輕能力，重結論，輕過程”現象的存在。基于大數據背景，本文構建了“一平臺、兩協同、三層次、四兼顧”的實習教學模式，完善了野外實習多層次綜合評價指標體系，實現了學生基礎知識、技能的培養與學生的共性化、個性化的協同發展。

關鍵詞：大數據；地理野外實習；共享網絡平臺；多層次評價指標體系

一、現階段地理野外實習存在的問題

自然地理學野外實習是高校地理科學專業教學體系中的重要組成部分，也是培養學生專業素質和綜合能力的實踐性教學環節。現階段，一些高校的自然地理學野外實習仍然以傳統的鞏固課堂教學內容和驗證課本理論知識為目的，對學生創新思維能力和科學研究能力培養不夠。目前，高等院校自然地理學野外實習教學主要存在以下問題：

1.實習時間零散，缺乏系統性

鑒于實習經費支出、教學計劃安排、人才培養方案制定等多方面原因，一些高校僅設置了部門自然地理野外實習，分別安排在每門課程課堂講授過程中，分散在不同的學期，且實習時間短，內容形式單一。還有一些高校將自然地理學野外實習集中安排在學生完成地質學、水文學、地貌學、土壤與植物地理學等主干課程的學習后，實習時間約1～2周，實習內容涵蓋了自然地理學所有要素，學生對之前課堂所學內容會有所混淆和遺忘，在實習過程中多是對基礎知識的回憶，缺少對現象的綜合分析，實習效果差。

此外，在課程設置過程中，一些高校往往認為實習教學的重要性遠低于課堂理論教學，導致對實習教學在人力、物力和財力上的投入是能少則少，甚至有的高校已經取消野外實習教學環節。因此，高校自然地理學野外實習整體上缺乏系統性實習安排，尤其是綜合實習和部門課程實習的時間安排、系統設置。

2.實習形式單一，缺乏主動性

目前，高校自然地理學野外實習多采用野外實地參觀，以實習帶隊教師講授或演示為主，學生僅僅“聽一聽，看一看，記一記”，之后撰寫相關野外實習報告或實習總結，教師根據提交的實習報告來評定學生實習成績。學生在整個實習過程中以被動形式接受教師講解，缺少自己發現問題、實踐動手和思考解決問題的環節。因此，實習形式單一，忽視了調動學生的主動性，不能達到強化學生綜合分析能力和創新能力的目的。

3.實習內容孤立，缺乏綜合性

一些高校自然地理學野外實習內容分地質、地貌、土壤、植物和水文等單要素教學，實習路線距離短，實習區域范圍有限，難以實現跨區域的自然地理學野外綜合實習教學模式，學生無法體會到自然地理環境的區域性、整體性和綜合性特點。實習內容幾乎不涉及相關的人文、經濟、社會等應用學科內容，如水文與水資源開發利用、土壤植被與農業生產、自然景觀與旅游經濟等。可見，實習要素單一、實習內容孤立，使學生難以從全局把握區域地理事物的空間分異性和整體性規律。

4.實習平臺簡陋，缺乏創新性

長期以來，高校自然地理學野外實習存在實習儀器設備簡陋，數量有限，以及實習基地缺少配套建設等問題。部分高校自然地理學野外實習仍然以羅盤、地質錘、皮尺等傳統儀器設備為主，沒能與3S結合；甚至部分高校仍然沿用著陳舊的或淘汰的野外實習設備和技術，在野外操作時經常出現儀器故障，影響實習進度；實習儀器設備數量有限，僅限于教師演示，不能滿足學生體驗，使學生無法掌握最新最有效的地理學研究方法，導致野外實習無法達到預期目標。大部分高校沒有建立專門的實習網絡平臺，沒有實現實習資料和數據的共享。

5.實習考核片面，缺乏科學性

對學生自然地理學野外實習考核多以實習報告為主要評價依據，考核依據單一，不能全面體現出學生的動手能力、綜合分析能力和創新思維能力，導致學生缺乏實習過程主體意識和創新精神，對科學素養與創新思維教育重視程度不夠。

二、自然地理學野外實習教學體系的構建

基于大數據背景，針對自然地理學野外實習模式的現狀與存在問題，構建了“兩協同、三層次、四兼顧”的野外實習教學體系，建立了開放式的、共享型的網絡實習平臺，完善了野外實習綜合評價指標體系。

1.明確實習目標“雙協同”

新型的自然地理學野外實習教學體系具有“以學生為主體，發展為導向，創新為動力，區域為視野”的教學理念；以“地理現象認識與地理科學理論領悟結合，實驗教學與科學研究結合，地理學科與相關學科結合，實習教學與社會需求結合”為指導思想；圍繞國家宏觀戰略和資源環境與社會發展熱點問題，突出地理學區域性和綜合性學科性質的實習內容；明確既強調學生基礎知識與技能的培養，又側重學生的共性化、個性化協同發展的教學目標。因此，實習教學立足區域特點，多視野實驗教學發展；立足地理科學，多學科實驗教學融合；立足校內平臺，多元化實驗教學拓展；立足學生發展，多層次創新人才培養的實驗教學特色。

2.構建教學體系“三層次”

依據學生的認知水平和地理科學專業的課程體系與人才培養目標，構建“基礎知識鞏固、專業能力培養、綜合素質提高”三層次自然地理學野外實習教學體系（見圖1）。實習教學不僅傳授基本技術和方法，訓練基本技能，同時還培養學生對多學科知識的綜合應用，以及分析、推理、歸納、總結、探索和創新的能力，培養學生扎實嚴謹的工作作風和實事求是的科學態度，提高學生的綜合素質和創新能力。在低年級地質、地貌、水文、氣候、土壤、植被等課程教學計劃中增加部門實習，以便于學生及時直觀感受該課堂教學內容，加深對理論知識的掌握。高年級學生基本完成自然地理各個部門學科的學習后，開展野外綜合實習，每一個實習單元增設一些針對性強的研究課題，把各個學科內容有機地結合起來進行綜合分析，分析經濟社會發展與地理環境的關系，以及人類活動對地理環境的影響，培養學生的區域觀點、綜合觀點和綜合分析的能力。

圖1　自然地理學野外實習教學體系的三個層次

部門地理實習教學以加深對基礎理論知識的理解、掌握基本實習技能、規范儀器設備操作為主要培養目標，使學生夯實地學基礎知識、掌握基本野外技術方法、熟悉儀器設備，為區域地理綜合實習和研究創新型實習準備條件、打好基礎。區域地理綜合實習的特點是區域化、綜合化與現代化，其主要內容一方面是在野外條件下，綜合地利用各分支學科的知識來觀察自然地理、人文地理、生態環境現象，發現問題，運用現代化的儀器設備來觀測、分析、揭示現象背后的規律；另一方面，將多學科知識有機結合在一起，運用多學科多技術實驗手段和多層次實驗內容組合，拓展學生的學習視野。通過研究創新性實習，提升學生綜合運用地理知識的能力、分析解決問題的能力和綜合創新能力。

3.完善教學內容“四兼顧”

（1）現象觀察與機制探究相兼顧

實習教學首先通過網絡平臺、教學錄像、實習設備、多媒體虛擬仿真技術等現代輔助手段，幫助學生對典型地理要素、地理現象和地圖進行識別，獲取經驗感知，然后輔以野外現場教學，通過學生自主合作，在教師的指導下對野外實際地理要素和地理現象進行認知和探究。從直接直觀和先驗本質中提取知識，從已知到未知，由淺入深，由表及里，從而提高學生對知識的認知和理解能力。

（2）過程模擬與實踐驗證相兼顧

通過示范練習、學生自主動手練習和完全由學生獨立設計、分析的程序逐步培養學生的實踐能力，提高學生對不同地理要素和現象之間的空間關系分析能力。堅持室內實驗與野外實習相結合，強調地理學研究中的實驗儀器分析、區域空間分析、地理要素關聯分析、人地關系分析。指導學生在室內實現地理過程模擬，并通過野外觀察和調查等傳統方法與現代3S等新技術、新方法，將所學的知識在實踐中加以驗證，做到實驗室的過程模擬、分析和野外實踐驗證相結合。同時，在實踐過程中讓學生自己不斷發現問題，積累問題，最終達到提高分析問題和解決問題能力的目的。

（3）基礎知識與學科前沿相兼顧

一方面，重地理基礎知識與技能的實習教學，夯實學生的地理基礎與基本技能的培養，在實習教學中，讓學生重點掌握地理學基本要素、空間分析和區域綜合分析的相關實驗技術方法、認識和掌握地理要素與區域綜合發展演變的基本規律。另一方面，結合學科發展和科學研究的前沿，提出創新性實習問題；結合國民經濟發展中的重大問題、熱點問題，創設地理學的科學問題，開展探索性和創新性實習教學，例如，針對地理科學專業學生，在完成黃土粒度量測實驗的基礎上，還可選擇不同黃土剖面物質測年實驗。通過基礎知識與科學前沿相結合的實習模式，不但使學生了解實驗“如何做”這類涉及操作層面的問題，更能引導學生主動去思考“為何做”等涉及機理層面的問題，拓展學生視野，培養創新思維和創新能力。

（4）實習教學與科學研究相兼顧

實習帶隊教師由教授、副教授和講師組成，把全新的科學研究理念、科學實驗方法、分析技能融入到實習教學，及時更新、完善實習教學內容；同時，積極選派帶隊教師到國內外知名高校和研究單位深造學習，以保證將最新的學科前沿傳授給學生。通過整合實習教學和科學研究課題，利用教師的科研成果豐富實驗教學內容；同時，充分吸收學生參與科研項目，激發學生的科研興趣，提升科研思維和科研能力，培養團隊合作精神，為學生今后開展科學研究和科技創新夯實基礎。

三、開放式、共享型野外實習教學信息管理網絡平臺的建立

利用互聯網和GIS技術建立開放式、共享型自然地理學野外實習教學信息管理平臺。平臺由專業教學資源庫、網絡教學平臺、數字化服務平臺構成。教學信息管理平臺以校園信息化建設為契機，以信息技術為紐帶，實現實習內容、實習資源、實習考核的數字化與信息化。

1.專業教學資源庫

教學資源庫主要包括精品課程庫、信息化實驗課程庫、多媒體課件庫、視頻動畫庫、仿真模擬實驗庫、案例庫和試題庫等。按照地理學不同課程設計對資源名錄進行分類與匯總，匹配課程建設，實現輔助教學、自主學習等功能。專業教學資源庫完善可通過云計算技術，為師生推送個性化的教育教學資源。同時，專業教學資源庫的后續建設也可為相關專業教師培訓、對口支援院校及其它兄弟院校提供共享型優質教學資源與服務。

2.實習教學信息平臺

近年來高校學生人數劇增，教學資源相對緊張，而解決這一問題的最好手段就是建立專業的教育網絡平臺。實習教學信息平臺的設計需要以專業野外實習教學為核心，包括實習地點基礎信息、實習教學內容、實習互動答疑、實習過程組織、實習系統管理、輔助教學工具、實習教學測評等多功能模塊，涉及到平臺首頁、教學資源、教學組織、教學手段、實習交流、指導手冊、實習報告、課外拓展、在線答疑、成績管理等子模塊。同時該平臺要兼顧教學管理模式、教學過程實施以及師生操作習慣等。目的是要支持多種教學管理模式交融，既可用于日常網絡輔助課程教學，也可用于網絡遠程教學；支持教師、學生的互動交流，實現對教學進程的管理和教學效果的實時反饋與評價；支持課程遠期建設，凸顯課程資源滾動累積和共享，穩步提高教學質量。地理學實習教學信息平臺建設要符合和協同高校數字化校園建設，有機地與數字校園系統無縫對接，實現數據共享，建立可持續的專業信息網絡平臺。

3.信息服務平臺

信息服務平臺能夠統一信息標準，確保數據的完整性、準確性、一致性和有效性。構建統一信息門戶平臺，集中信息資源管理、應用服務管理與服務項目的整合，能夠為師生提供個性化綜合信息服務。構建數據交換與身份認證平臺，可有效統一身份與認證管理，確保用戶電子身份的唯一性、真實性與權威性[1][2][3]。同時實現單點登錄，多平臺/系統間用戶信息共享，一站登錄，全網暢通。學生也可以利用平臺完成從實習輔助信息了解和掌握（天氣服務、住宿服務、交通服務）到實習指導書下載、實習內容預習、實習過程心得或體會的交流、實習報告分享、實習成果提交等實習相關的所有任務和工作，該模式能夠大大提高野外實習的信息化水平。

四、完善多層次綜合評價指標體系

野外實習的評價應該是全過程、多層次、廣指標的系統性評價。評價應遵循“過程評價與效果評價相結合，定性評價與定量評價相結合，教師評價與學生自評相結合”的原則。在大數據背景下，依據野外實習準備階段的預習、動員和物品準備情況，實習過程中的出勤、表現和態度，以及掌握方法和動手技能，觀察和分析解決問題能力，團結協作和組織能力等方面進行考核評價，再結合實習報告的撰寫內容和水平，建立了一套實習效果綜合評價體系（見圖2）。對準備階段、實習階段與總結階段進行客觀有效的評價，利用層次分析法（APH法），選取實習目標、區域概況、物品準備等（A1，A2，A3，…，A9）9個方面29項評價指標，構建層次結構模型。確定各個因素的相對重要性，賦予相對權重，建立比較判斷矩陣，確定各指標（B1，B2，B3，…，B29）的權重，通過逐層計算最終得出學生的實習成績。

圖2　自然地理學野外實習綜合評價指標層次結構

在評價體系中，能夠考核學生對地理科學知識的檢驗和鞏固，地理科學方法的學習和掌握；在專業訓練方面，考核學生對野外實習工作程序、實習路線和實習區域的選擇，對實習基本要求、基本方法、野外判別方向的掌握；在能力培養方面，考核學生與人溝通、意志磨練、遵守紀律、團結協作和創新能力；在綜合素質訓練中，考核學生通過野外實習獲得數據，綜合分析研究區自然地理要素特征和規律，以及地理要素間的內在聯系的能力。通過完整的評價，實現在實習過程中培養學生分析問題和解決問題的能力，讓學生將理論知識、實踐能力在科學研究和實踐中得到應用，達到科學思維與創新能力培養的目的。因此，該體系的評估層次多元，指標全面，結果更加直觀和準確，能夠引導和提高學生的主動性，有利于指導教師完善實習內容和改進教學方法。

五、結語

大數據背景下，自然地理學野外實習教學應注重學生綜合素質提升與創新能力培養的雙重任務和目標，不斷引入相關學科的新方法、新技術，提升和完善傳統的自然地理學實踐教學模式。依托互聯網和GIS技術構建開放共享的自然地理學野外實習網絡平臺，實施“現象觀察與機制探究相兼顧，過程模擬與實踐驗證相兼顧，基礎知識與學科前沿相兼顧，實習教學與科學研究相兼顧”的實習教學體系，從實習準備階段、實習過程到成果總結階段進行多層次評價，實現學生基礎知識、技能的培養與學生的共性化、個性化的協同發展。本研究所構建的相對完整的自然地理實踐教學體系、網絡平臺和評價體系，對地理科學類相關專業完善實踐教學環節，突出專業人才的實踐能力、地理科學思維方式和探究性學習培養具有借鑒和參照價值，同時對其它高校同類專業實施實踐教學環節具有廣泛的借鑒和推廣意義。

參考文獻：

[1] 李恒凱,劉小生,潘穎龍.基于GIS的探究式自然地理學野外實習平臺系統[J].地理科學,2012,32（8）:1026-1032.

[2] 葛小平,王鑫浩,楊勝飛,等.基于Google Maps API的野外地理綜合實習平臺[J].中國地質教育,2015（1）:114-118.

[3] 馮江茹,張曉林,靳共元.信息化背景下優質網絡教育資源平臺的建設與運用——以宏觀經濟學課程為例[J].教育理論與實踐,2015,35（30）:56-57.