學(xué)生“眾包”的教學(xué)促科研方法及課程實踐

周 琪

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地理與信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430078）

教學(xué)與科研是高校的兩大重要職能，如何協(xié)調(diào)好教學(xué)與科研的關(guān)系是高校教師無法回避的問題。諸多學(xué)者已探討過教學(xué)與科研的關(guān)系。例如，宋海農(nóng) 等[1]認為教學(xué)與科研是辯證統(tǒng)一、相輔相成、相互促進的關(guān)系；于凡[2]認為大學(xué)教育應(yīng)實現(xiàn)教學(xué)與科研并重、協(xié)調(diào)發(fā)展。然而，“重科研、輕教學(xué)”的現(xiàn)象在當(dāng)今高校仍普遍存在，究其原因：一是現(xiàn)實層面，科研能給教師帶來更多“實惠”，教師的考核、薪資分配、獎懲和職稱晉升都與科研評價結(jié)果密切相關(guān)，勢必會大幅提高教師的科研努力程度。二是理論層面，當(dāng)談及教學(xué)與科研相長，往往探討更多的是科研如何促進教學(xué)。例如，周琪[3]認為教師可以通過在課堂講授最新的研究成果，讓學(xué)生了解學(xué)科前沿動態(tài)，使學(xué)生開闊視野、啟迪思想和激發(fā)興趣。韓邦興等[4]認為科研不僅能促進理論教學(xué)，也能促進實踐教學(xué)。齊海燕 等[5]從改革考核機制、科研與教學(xué)相結(jié)合、改變對科研成果的認定、促進教師科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容、促進科研設(shè)施與實習(xí)基地結(jié)合五個方面，論述了科研促進教學(xué)的方法。科研與教學(xué)相長的另一個重要方面是教學(xué)也應(yīng)能促進科研。雖然已有學(xué)者提到“教師可以在課堂上與學(xué)生交流，發(fā)現(xiàn)學(xué)生課程學(xué)習(xí)中的問題，再針對這些問題，查閱大量資料，撰寫課題申報書，申報科研項目”。還有學(xué)者提出促進科研的四種教學(xué)方法，即問題討論法、任務(wù)驅(qū)動法、雙向選擇法和“自學(xué)-匯報”法[6]。但是，對比“科研促（進）教學(xué)”， “教學(xué)促（進）科研”的方法似乎并不多。針對這個問題，本文提出教學(xué)促科研的兩種方法（即任務(wù)分塊法和問卷調(diào)查法），并結(jié)合測繪類本科專業(yè)課程的教學(xué)實踐，介紹如何運用上述方法。這些方法因引入“眾包”理念，又被稱為學(xué)生“眾包”的教學(xué)促科研方法。

1 “眾包”理念

“眾包（crowdsourcing）”概念最早由美國記者Jeff Howe[7]于2006年6月在美國《連線》雜志的一篇文章中正式提出。Jeff Howe提出的眾包，是指“業(yè)余人士”或“志愿者”參與到公司的改進、創(chuàng)新、科研工作中去，其特點是“人多力量大”。本文借鑒了Jeff Howe的“眾包”理念，提出依托學(xué)生的人數(shù)優(yōu)勢，讓學(xué)生 （如本科生）通過課堂教學(xué)活動參與到教師的科研中來。具體來說，是教師將科研中的部分實驗與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，并以“眾包”方式交給學(xué)生完成。近年來已有將“眾包”理念引入到教學(xué)研究中的討論。朱麗君[8]調(diào)研了高校圖書館學(xué)生館員的眾包模式；馬旭 燕[9]論述了“眾包”與項目翻譯教學(xué)結(jié)合的可行性；王志波等[10]提出基于眾包思想的實時教學(xué)評價模式。但是，據(jù)筆者所知，還未曾提出過基于學(xué)生“眾包”的 教學(xué)促科研方法。

2 學(xué)生“眾包”的教學(xué)促科研方法

提出兩種具體方法，即任務(wù)分塊法和問卷調(diào)查法。

2.1 任務(wù)分塊法

教師將科研中需要重復(fù)操作的實驗分成步驟相同的子實驗，并結(jié)合課程教學(xué)目標，通過組織課堂教學(xué)讓學(xué)生“眾包”完成。

方法實施前，教師首先將科研需求與教學(xué)目標結(jié)合起來，再將科研實驗分成步驟相同的子實驗。

方法實施中，教師首先給學(xué)生講授與教學(xué)目標相關(guān)的知識點。然后，以個體或小組（如2～3名學(xué)生一組）為單位安排子實驗，并由教師指導(dǎo)學(xué)生完成。通常而言，每個或每組學(xué)生的實驗步驟相同，但實驗區(qū)域和實驗數(shù)據(jù)不同。因此，教師可以集中講授實驗步驟。

方法實施后，教師首先檢查每個或每組學(xué)生的完成情況。然后指導(dǎo)實驗結(jié)果或效果欠佳的個體或小組修正；最后將通過學(xué)生“眾包”獲取的實驗數(shù)據(jù)或結(jié)果應(yīng)用到科研中。

2.2 問卷調(diào)查法

教師運用統(tǒng)一設(shè)計的問卷向被調(diào)查者（如具有專業(yè)知識的學(xué)生）了解或咨詢。

方法實施前，教師首先將調(diào)查目的與教學(xué)目標結(jié)合起來，再設(shè)計好問卷調(diào)查表。

方法實施中，教師首先給學(xué)生講授與教學(xué)目標相關(guān)的知識點，并向?qū)W生說明調(diào)查目的。然后給每位學(xué)生發(fā)放問卷調(diào)查表，并讓學(xué)生獨立完成后回收。

方法實施后，教師對問卷調(diào)查表進行統(tǒng)計與分析。分析結(jié)果不僅有助于教師分析研究問題，還能結(jié)合相關(guān)知識點在課堂上為學(xué)生作進一步講解。

3 面向測繪類課程的應(yīng)用實踐

以《地理信息系統(tǒng)原理》和《空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》兩門測繪類課程為例，介紹如何運用上述方法分別進行“眾包”數(shù)據(jù)獲取和“眾包”數(shù)據(jù)分析。

3.1 “眾包”數(shù)據(jù)獲取

地圖矢量化是重要的地理數(shù)據(jù)獲取方式之一，它是指將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)的過程。然而，地圖矢量化的人工操作較為繁瑣，且操作方法的重復(fù)性高，通常需要耗費科研人員大量的時間和精力。筆者以所講授的《地理信息系統(tǒng)原理》課程為例，介紹如何利用任務(wù)分塊法將地圖矢量化任務(wù)以學(xué)生“眾包”方式完成。

《地理信息系統(tǒng)原理》課程是XXX大學(xué)為大二本科生開設(shè)的一門專業(yè)必修課，重點講授空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲與管理、可視化表達、分析與應(yīng)用等的原理與方法。地圖矢量化，作為“空間數(shù)據(jù)獲取”章節(jié)中的核心知識點，不僅在理論課講授，還通過上機實踐讓學(xué)生操作地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件掌握地圖矢量化的方法。因此，教師獲取實驗數(shù)據(jù)的科研需求與學(xué)生掌握地圖矢量化方法的教學(xué)目標能有效結(jié)合。具體實施過程如下：

課前，教師預(yù)先準備擬矢量化的柵格地圖，并以一定大小的規(guī)則格網(wǎng)進行規(guī)劃。

課中，教師先集中講授利用GIS軟件進行地圖矢量化的方法，然后給每位學(xué)生發(fā)放指定的實驗數(shù)據(jù)（帶編號的格網(wǎng)和柵格地圖），并由教師指導(dǎo)學(xué)生完成相應(yīng)范圍內(nèi)的地圖矢量化操作（如圖1a）。

課后，教師檢查每位學(xué)生的地圖矢量化成果，并指導(dǎo)成果完成欠佳的學(xué)生進行修正。最后，給每位學(xué)生的成果評分，并實現(xiàn)科研數(shù)據(jù)的“眾包”獲取（如圖1b）。

圖1 基于學(xué)生“眾包”的數(shù)據(jù)獲取結(jié)果

通過教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)：大多數(shù)學(xué)生能較好地完成地圖矢量化操作，所采集的矢量數(shù)據(jù)不僅較完整，且位置精度也較高。因此“眾包”數(shù)據(jù)獲取方法不僅有助于學(xué)生掌握地圖數(shù)字化的具體操作，加深對相關(guān)知識點的理解；還有助于教師節(jié)省獲取科研數(shù)據(jù)的時間，提高科研工作的效率。

3.2 “眾包”數(shù)據(jù)分析

以《空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程為例，介紹如何利用問卷調(diào)查法“眾包”采集學(xué)生對專業(yè)領(lǐng)域科學(xué)問題的見解，并輔助教師完成實驗分析。

《空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》是XXX大學(xué)為大三本科生開設(shè)的一門專業(yè)選修課，重點講授空間數(shù)據(jù)（包括點、線、面和體實體）的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)及其核心算法。以空間面實體的算法為例，筆者首先講授了城市建成區(qū)提取方法的最新研究進展，以及當(dāng)前的研究難點問題。例如，城市建成區(qū)邊界的不確定性問題，以及不同城市建成區(qū)提取方法的對比分析都是當(dāng)前的研究熱點和難題。針對該問題，筆者基于問卷調(diào)查法，面向測繪和地理專業(yè)的學(xué)生“眾包”采集意見，實現(xiàn)了不同城市建成區(qū)提取方法的對比分析。具體實施過程如下：

課前，教師首先明確問卷調(diào)查的目的：即從視覺效果上看，對比不同城市建成區(qū)提取方法的效果。然后，教師根據(jù)該目的設(shè)計問卷調(diào)查表，包括擬調(diào)查的主要問題，如“哪種（或哪些）城市建成區(qū)提取方法最優(yōu)（可多選），并說明理由”。

課中，教師首先在課堂上講授不同的城市建成區(qū)提取方法，然后給每位學(xué)生發(fā)放問卷調(diào)查表，并讓學(xué)生在課堂上獨立完成后提交。

課后，教師對不同城市建成區(qū)提取方法的“投票”結(jié)果進行統(tǒng)計，并歸納與總結(jié)學(xué)生“投票”依據(jù)的各種理由，最終實現(xiàn)基于“眾包”方式對不同城市建成區(qū)提取方法的對比分析（如圖2）。

圖2 基于學(xué)生“眾包”的數(shù)據(jù)分析結(jié)果

通過教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)生認為方法一最優(yōu)。主要的理由是由方法一得到的城市建成區(qū)邊界與其認知的城市邊界更相符。因此，“眾包”數(shù)據(jù)分析方法不僅有助于教師以學(xué)生“眾包”方式完成實驗結(jié)果的分析，還有助于學(xué)生加深對不同城市建成區(qū)提取方法及其優(yōu)缺點的理解。

4 結(jié) 語

本文借鑒了Jeff Howe的“眾包”理念，提出學(xué)生“眾包”的教學(xué)促科研的兩種方法，即任務(wù)分塊法和問卷調(diào)查法。以兩門測繪類本科專業(yè)課程《地理信息系統(tǒng)原理》和《空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》為例，分別對上述兩種方法進行運用和實踐，取得了不錯的效果。例如，通過分析學(xué)生“眾包”完成的問卷調(diào)查表，對比了不同城市建成區(qū)提取方法的效果。該研究成果以論文形式發(fā)表在GIS領(lǐng)域的權(quán)威期刊《Transactions in GIS》（SSCI收錄，影響因子：2.188）[11]。筆者還通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)：分別有88%和91%的學(xué)生認可任務(wù)分塊法和問卷調(diào)查法在教學(xué)過程中的作用，且大多數(shù)學(xué)生認可這些方法有助于加深對相關(guān)知識點的理解。在今后的教學(xué)和科研工作中，筆者還將繼續(xù)探索其他教學(xué)促科研的方法。