高校自然地理学课程开放性实验教学研究

周松秀，刘兰芳，王 鹏，谭家杰

（衡阳师范学院 资源环境与旅游管理系，湖南 衡阳 421008）

高校自然地理学课程开放性实验教学研究

周松秀，刘兰芳，王 鹏，谭家杰

（衡阳师范学院 资源环境与旅游管理系，湖南 衡阳 421008）

高校自然地理学课程是地理和相关专业的基础课和先行课程。为了克服教学课时有限的而带来的问题，必须构建开放性实验教学体系，建设开放性实验教学内容和评价体系，实施层次式开放，构筑开放性实验教学体系，提高实验教学效率。

开放性实验教学；开放性实验室；自然地理学

0 引 言

自然地理学以自然地理环境为研究对象。自然地理环境是由岩石圈、大气圈、水圈和生物圈等圈层，或由地貌、气候、水文土壤及生物等要素相互依存、相互联系、相互作用组成的整体，它是一个由若干子系统组成的巨大复合系统［1］。对高校地理和相关专业学生而言，部门自然地理知识是不可或缺的基础或前提，是基础课程和先行课程。自然地理学课程的性质与特点决定其教学必须理论联系实际，强化实验教学环节。然而长期以来，由于教学课时有限，高校自然地理学课程实验教学过程中存在教学学时比例偏小、教学内容以验证性实验项目为主、教学方法简单粗糙、实验指导教师之间缺乏协调合作［2］等方面的问题。为了解决这个问题，笔者认为必须进行开放性实验教学。本文根据当代自然地理学发展要求并结合衡阳师范学院资源环境与旅游管理系实际情况，提出构建开放性实验教学内容和评价方式，建设开放性实验室，实施层次式开放，构筑开放性实验教学体系。

1 开放性实验教学思路的确立

1.1 开放性实验教学的内涵

开放性实验教学是指在开放性实验室进行的且在其教学中所有实验资源均向学生开放而不受实验时间和实验内容限制的一类实验教学形式。其开放应包含3方面：时间和空间开放、实验内容开放和教学环境开放［3］。它是一种需要学生自拟实验方案、查阅参考资料以及提出设计思路和实验步骤，并在获得的现象或数据的基础上自己概括出实验结论的类科研实验［4］。开放性实验教学开展的前提是开放实验室，开放性实验室是实施开放性实验教学的重要依托。

开放性实验教学强调以学生为中心，在实验项目、实验设备、实验方式方法、实验时间和实验难度等方面给予学生充分的自主权，可以使学生能够根据个人的实验基础、专业特点和兴趣爱好选择相应的实验教学内容。开放性的实验项目，由学生依据自己的兴趣爱好或项目要求独立思考与设计，独立拟定实验方案，设计实验技术路线，独立调试与实施，独立发展与创新，独立完成报告，指导教师只负责对实验方案进行审查，在实验过程中给予必要的启发与引导，实验完成以后对实验报告进行评价［5］。

1.2 自然地理学开放性实验教学的主要框架

自然地理学开放性实验教学，其一是实验教学内容的开放性：实验教学内容可以是课程的学习难点与重点，可以是定性观测或定量验证，可以是学生学习的疑问与兴趣，可以是教师的研究课题，可以是社会服务与需求，也可以是学科热门问题。从实验环节来看，可以是问题开放、方法开放、条件开放、过程开放、结果开放、形式开放等［6］。开放性实验注重增加设置设计性实验、综合性实验和创新型实验，强调学生学习的主动性、好奇心和探索性，强化实验设计、实验思路、实验技术设计和实验过程，以学生为中心（student－centered）、以问题为先导（problem－started）、由课题来组织（project－organized）［7］。其二是实验室的开放，开放实验时间、实验设备、实验课题和指导方式。其三是实验教学评价方法的多样性和开放性。

进行开放性实验教学一方面可以弥补实验教学学时的不足，优化实验教学内容，增加综合性、设计性和创新型实验项目；另一方面可以调动学生学习的主动性和积极性，培养学生的实践能力和创新能力。

2 构建自然地理学开放性实验教学体系

2.1 建设选做实验项目，作为地理学各专业公选实验教学内容

为了贯彻 “宽基础、高素质、有特长、适应广”的本科生人才培养方案，公共基础课程达到20门，其学分比例占总学分的20%以上，专业课都有不同程度的压缩，实验学时减少。基于目前的培养方案，要增加必做实验项目几乎没有空间。为了解决这个矛盾，在制定人才培养方案时，自然地理学各部门课程可以根据教学需要和学生的个性兴趣设计选做实验教学内容和实验项目。学生可以根据自己的爱好和兴趣自主选择实验项目，时间可自行安排。必做实验项目不变，从而提高实验学时比例。自然地理学实验教学计划的调整，应将实验学时的比例提高到25%以上。选做实验教学项目的建设，可以满足学生的独特爱好和兴趣，给学生留有足够的自由发展空间，以满足他们对特殊知识和技能的需要，或在自然地理某些领域得到进一步提高，为他们的后续学习奠定基础。选做实验教学内容应以综合性、设计性实验为主，充分体现学科应用性、灵活性和前瞻性，注重各部门学科之间的关联性，适合地理学各专业本科生的学习。如表1所示建立相应的实验教学体系。本表是以地理学科（师范类）专业为基础，选做实验学时不仅适合于地理学科（师范类）本科专业，也适合于地理信息系统专业和资源环境与城乡规划管理等地理学本科专业。进行选做实验教学时，以地理学各本科专业的公选实验课形式组织实施。

表1 拟建设的自然地理学系列课程实验学时分配方案Tab.1 The Plans to build the experiment hours allocation scheme of natural geography course series

2.2 结合大学生科技创新和毕业论文，建设创新型实验项目

创新型实验项目不同于一般的综合性、设计性实验项目，每个项目相当于一个独立的研究课题，其目的明确，但实验方法、实验过程因实验者的构思而异，实验结果也不一定能达到预期的目标。因而需要反复改进实验方法，尝试新的实验过程，并将实验结果进行对比分析，得出结论。目前大学生科技创新已经成为专业学习和实践能力培养的一个重要途径，撰写毕业论文是大四本科生的主要实践教学内容。有关湘江衡阳市区段河水倒灌、衡阳市东洲岛的土壤类型特征、衡阳市郊区工业区的水污染、衡南县江口鸟洲的湿地生态系统、衡阳县工联村的生态评价等重要方面的问题引起地理学相关专业的本科生的高度关注，并成为大学生科技创新和毕业论文的研究内容。结合这些方面的科技创新项目和毕业论文选题，可以建设相应的创新型实验项目，进行创新型实验，让学生更顺利地进行科技创新和毕业论文的实验取证和数据的取得。进行创新型实验项目设计和实验教学对指导教师的科研创新能力提出了更高的要求，师生可能成为项目研究合作伙伴，教学相长。

2.3 建设开放性实验室，实施层次式开放

开放性实验室的显著特点是：能全天候地为学生提供实验环境，学生可以自主选择实验项目、设计实验方法和流程，学生在实验过程中充分发挥自己的想象力和主观能动性，自主完成实验项目，使实验活动成为一种主动探索和积极创新的过程［8］。选做实验项目和时间安排具有可选择性和自主性，比较灵活，必须在开放性实验室进行。创新型实验因其探索性、创新性和主动性，也必须在开放性实验室进行教学。衡阳师范学院地理教学实验中心的天文台和地质地貌实验室长期以来面向全院学生和社会实行阶段性的开放。为了进行自然地理学开放性实验教学，必须进一步建设基础地理开放性实验室，完善开放程序，对设备、耗材、场地以及实验指导教师和实验员进行合理科学配备，对开放性实验项目进行归类和论证，建设开放性实验教学平台，规范开放性实验室的运行和管理。

开放性实验室应因材施教，实施层次式开放，即实验室根据课程特色和学生的专业水平、个性特点及兴趣爱好等差异，确立不同层次的开放性实验项目和实验要求。第一个层次是体验型开放，实验项目应该具有学科综合性和难度较小的特点，实验指导教师要放宽标准，激发他们摄取多学科知识的欲望，充分满足他们的好奇心和体验认知欲望，以达到寄学于乐的效果。例如河流含沙量的测定，植物标本的采集与制作，云的观测，等等。第二层次综合设计型开放，面向对象是专业基础扎实，学习兴趣浓厚的大一、大二年级的学生，实验项目应该以综合性、设计性实验为主，实验方法和实验过程自主性强。例如大气总悬浮颗粒物（TSP）的测定，大气中SO2的测定，土壤调查和剖面分析，湘江流域某河段水质的测定，等等。开放实验室运行是一个复杂的系统工程，要使教学与科研相结合，以教学为基础开展研究，以研究为方向促进教学［9］，必须进行更深层次的开放，即第三个层次的创新型开放，主要面向专业技能创新和专题研究的大三、大四学生群体，他们掌握了比较系统的理论知识，思维活跃，精力充沛，有强烈的创新和探究欲望。由实验室定期发布科研项目中的开放研究题目，吸收部分学生较早地进入实验室参与教师的科研活动，使学生学会如何选择课题，如何搞好科研工作，培养学生实事求是的科学态度、严谨治学的学风和相互协作的团队精神［10］。其实验项目以创新型实验项目或实验课题为主，难度大，实验的前期准备较多，例如衡阳市东洲岛的土壤类型特征、衡南县江口鸟洲的湿地生态系统变化趋势，等等。开放性实验室必须为他们营造和谐的、不受干扰的实验环境，实验指导老师应在他们的实验进行过程中给予建设性的指导和引导，让学生在探索中尝试到更多的阶段性的成功，使学生在实验活动中得到更多的尝试、历练和收获，让他们体会到创新探究活动带来的喜悦［11］。对开放性实验室的指导教师和实验员的工作量也要给予肯定和科学量化，提高教师的积极性。

2.4 建立多样性和全方位的开放性实验教学评价方式

自然地理学开放性实验教学评价包括对实验教学内容的反思和评价，实验指导教师和实验员的工作业绩和工作态度等的评价，学生实验过程和实验成效的评价。

开放性实验教学内容的评价主要看它对学生的吸引力、与学科发展的协调性、创新性和实用性。一方面要使学生感兴趣，能激发学生的好奇心和求知欲。另一方面要能体现学科精髓和学科特色，增长学生的知识和技能。再者就是要就有前瞻性和创新性，培养学生的科研能力和创新能力。教研室和实验室周期性地开展教研活动，分析评价开放性实验教学内容，保留精华，不断更新，逐渐完善。

开放性实验教学指导教师和实验员的工作业绩和工作态度等的评价，强调教师对教学行为的自我分析和反思，建立以教师自评为主，学院、督导、系、教研室、教师、学生共同关注和参与的评价制度，使教师从多种渠道获得信息，调整工作作风和工作态度，不断改进教学目标和教学理念，改善教学方法，不断提高教学效果、教学水平和科研水平。

学生实验过程和实验成效的评价标准重在参与、研究过程和创新精神［12］。开放性实验不仅体现在研究题目和内容的开放，而且表现为研究过程和评价体系的开放。由于开放实验的研究性和探索性特征，其最终结果必然带有一定程度的不确定性，因此，开放性实验的重点不在于追求一个正确、完美的结果，而要突出对实验过程的评价，包括资料查阅、实验方案的设计、实验准备及操作、实验现象的观察与记录、实验后的台面整理及实验结论的获取与交流等。评价理念在关注成绩的同时更重视发现和发展学生的潜能，使之成为教学中间环节而不是教学的终结环节，成为了解学生学习效果、学习需求、价值取向的渠道之一，教育学生了解自我、约束自我，引导学生完善自我、发展自我，帮助学生学会学习、建立自信［5］。积极探索多样化和全方位的考核评价方式，逐步形成学生可以选择考试时间、考试场所、考试方式的开放性的考核评价方式。

3 结 语

自然地理学开放性实验教学是一个循序渐进的过程，需要对开放性实验教学开展长期研究，不断探索和论证，把新理念、新技术和新知识融入其中。周期性地进行各项评估，分析各环节在操作中出现的问题，评估研究成果和实施效果，不断地调整、改进和完善。应先试点，后推广，分步推进。不断探索开放性实验教学的经验和规律，建立开放性实验评价体系和质量监控系统，构建自然地理学开放性实验教学体系，使实验教学更灵活和更能因材施教，培养学生的创新能力。努力形成研究靠科学、开展有计划、实施有依据、监督有制度、考核有目标的一整套的保障体系。

［1］伍光和.从综合走向和谐：自然地理学教学的感悟［J］.中国大学教学，2007（6）：23－24.

［2］周松秀，刘兰芳，谭家杰.自然地理学实验教学内容和教学方法的优化［J］.实验室研究与探索，2011，30（8）：156－159.

［3］党丽娜，贺立源，宗 虹.依托开放性GIS－Lab的创新实验［J］.实验室研究与探索，2009，28（3）：101－103，153.

［4］韩云海，李海岭，吴焕周，等.开放性实验教学模式的分析与实践［J］.实验室研究与探索，2008，27（9）：163－165.

［5］吕善国，曹义亲.依托开放性实验室开展个性化实验教学［J］.实验技术与管理，2010，27（5）：143－145.

［6］余柏英.电子技术开放性实验教学模式初探［J］.教学仪器与实验，2005，21（8）：16－18.

［7］孙文彬.开放性创新实验教学改革与实践［J］.实验室研究与探索，2006，25（2）：148－151.

［8］吴能表，田红，黄麟，等.加强本科实验教学的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2005，24（11）：74－75，113.

［9］杜鹏，许晓曦，孔保华.“3＋1”人才培养模式下食品专业开放性实验教学的问题与对策［J］.实验技术与管理，2010，27（6）：18－12.

［10］刘勇.学生创新实验室建设的实践与评价［J］.长江大学学报：社会科学版，2009，32（2）：262－263.

［11］周松秀.地理专业开放性实验室运行的研究［J］.实验室研究与探索，2007，26（10）：116－118，126.

［12］付必谦，于志红，李春林.开放实验，促进学生自主研究［J］.实验技术与管理，2005，26（9）：11－14.

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

衡阳师范学院教学研究项目（jykt200918）；衡阳师范学院教学研究项目（jykt200840）；湖南省普通高等学校教学改革研究项目（湘教通［2009］321号）

周松秀（1968－），女，湖南常宁人，副教授，主要从事实验教学和管理研究.