地理科学专业实验的整合与优化

祝云龙，王冰玉，张 弢

(湖北文理学院 地理科学系，湖北 襄阳 441053)

地理学是一门实践性很强的学科，其研究对象决定了其研究方法带有鲜明的实践性特征，主要是依据大量的野外考察（自然地理环境）和社会调查（人文地理环境）来揭示地理事物的空间特征及其变化规律[1]；地理学的实验研究可以深入研究和揭示地球表层动态系统中物质循环和要素作用机理[2]. 因此，实验实践是综合体现学生理论联系实际、分析问题和解决问题的重要环节，也是提高学生独立思考能力和发挥创造能力的关键，同时也是有效完成教学目的，促进理论教学改革的必然途径.

1 地理科学专业实验存在的现实问题

当前地理学科在派生出了一些新领域和应用方向的同时，高等学校地理学科的野外实践和实验实践环节的难度加大，导致一些高校对学生实践能力和创新能力无法提供适当地理实验环境，使得学生实验训练无法跟上技术的发展，大学生在就业过程中无法满足社会的需求. 当前高校地理科学专业实验中存在的主要问题[3-4]如下.

1.1 实验是理论教学的附属课程，实验没有独立的考核、评价机制

实验与理论教学混合开设，实验不能摆脱属于理论教学附属课程的地位，不能体现突出实验实践的特殊需要. 各门课程为了各自的系统性、完整性均自成体系，这种设置直接导致了实验系统的不完善，具体表现在：地理学实验内容广泛，实验指导老师基本是该课程的理论教学老师，因此参与实验指导的老师多，相互间缺乏交流合作，实验内容交叉重合，使不同实验之间缺乏有效的联系，相关实验课程之间缺乏融会贯通和综合应用，最终制约了综合性、设计性实验的开出，制约了学生科研能力、创新意识和逻辑思维能力的培养. 实验没有量化的培养目标、独立的课程体系、教学模式和考核标准，实验发展缺乏支撑点，后续发展空间受阻，实验实践始终无法确立自己的重要地位.

1.2 实验以验证性项目为主，综合性、设计性较少

地理学科的最大优势在于它的整体性和综合性，实验过程中碰到的问题也需要综合多门课程的理论和方法加以解决，而现在的实验项目多从属于理论课程，主要为理论教学服务，导致验证性实验项目较多，综合性、设计性的实验项目较少；再加上不同的理论课程教师都侧重于自己的专业方向来设计实验内容，人为地把本来属于整体的实验分割开来，破坏了它的整体性和综合性. 同时，学生在实验过程中一般只能依据单门课程开展实验，使实验设计过于简单，无法体现地理学科的系统性和综合性特色，学生无法进行系统的分析和理解，不利于学生学习主动性、创新性和逻辑思维能力的培养.

1.3 实验经费不足，实践技能训练欠缺

当前高校地理学科学生实验设备、资金不足，实验受到资金与环境限制，受制于实验条件而无法进行更新. 同时野外实地考察也因实验经费原因而无法完整进行或变相压缩实验实习时间，实习基地建设相对滞后，不能满足当前实验实践的需要. 学生在日常的理论教学中很少到中学观摩教学、在校内进行课堂教学锻炼的机会较少，教育实习前的综合达标测试和教学技能不能胜任中学地理课堂教学任务，导致实习单位对学生不满意，再加上学校拨给实习单位的实习经费很少或根本没有，同时在升学率的压力下，实习生真正登上讲台的机会更少，讲公开课的机会几乎没有. 因此，实践技能锻炼不能达到预期目的.

1.4 实验人才队伍建设滞后、实验指导教师之间缺乏协调合作

实验队伍是实施实验改革、实验规划管理和实验室建设的主力军. 实验队伍的索质直接关系到实验室建设、实验教学和管理水平的高低. 多数地方高校没有专门的实验教师；同时受经费限制，实验教师的培训、进修和野外考察较少，大型的、先进的实验仪器操作不规范或闲置浪费，致使实验水平难以提高. 由于地理学研究范围宽泛，而教师的专业研究方向较细，譬如某教师专长于地理信息系统的研究，但是对于水文学研究涉及较少，这位教师如果承担了自然地理实验，其某些实验项目只可能照搬实验教程，势必影响实验效果.

1.5 实验管理制度陈旧、实验室开放度低

传统实验室配置几乎与理论课相匹配，拥有诸如土壤学、植物学、地质学、地图学、气象与气候学、水文与地貌学、地理信息系统等实验，而现行的管理制度在不同专业、学科和课程之间设立“墙”，严重地阻碍了不同学科之间以及交叉学科实验与科研的交流与合作. 这种实验室配置制度使实验资源得不到充分利用，不能充分发挥实验室作用. 传统实验室由专人（实验教师）或兼职实验教师管理，这种管理可以减少仪器的耗损和破坏，延长仪器的使用寿命，但是，限制了学生的实践实验的有效开展，这样不利于学生创新能力的发挥、大学生参与科研活动及探索精神的培养，不利于学科发展与复合型人才的培养.

2 地理科学专业实验的整合与优化原则

2.1 侧重综合能力培养

地理学是一门系统的、综合性的学科，它有一整套系统的理论作基础，未经地理专业训练者是不可能在实践中靠自学、摸索而系统地掌握这种专业技能的，必须依赖地理学实验与理论教学有机结合来实现其综合能力的培养，实验设置必须充分考虑地理学实验教学的这一功能.

2.2 循序渐进中的系统性

循序渐进、由浅入深是一切教学活动必须遵循的原则. 地理学实验应该形成完整的体系，并按照循序渐进的原则，由初级实验到高级实验，由简单训练到复杂训练，由野外实地考察到数据信息的获取，到运用实验结果和数据信息分析问题、解决问题，逐步加大实验实习难度，提高实验技能，形成合理的实验知识结构，最终掌握专业操作技能，提高运用理论知识解决具体问题的能力. 实验不仅是验证所学的基础理论，同时还肩负着对地理地物、自然景观、人文经济、社会文化的发展变化的追问、考察和研究，如果实验实践缺乏系统性，违背学生认识活动和能力的发展规律，就直接影响实验实践效果.

2.3 实验与理论相融合

理论课和实验课是课程教学的基本构成，两者之间并不存在明确界限，实验是以理论为基础的，实验技术需要有理论来支撑. 实验不是理论课的附属，是要补充课堂教学没有讲到而在实践中遇到的理论，以及实验技术本身所包含的理论. 但实验课程并非多多益善，从总体看，实验课与理论课，基础实验与综合实验之间应当有着科学配比，从而保证学生形成合理的知识结构并逐步提高能力，因此，实验设置必须要考虑到地理学的学科类型以及教学要求，同时兼顾实验层次的衔接，确保实验形成一个有机整体.

2.4 实验的前沿性、更新性

随着科学技术的发展，古老的地理学科近年来发展迅速，牵涉到学科也越来越广泛，需要的信息量剧增，如何用最先进的理论丰富地理学基础实验内容，如何将科学前沿的研究成果转化成基础实验选题，推陈出新，是地理科学在创新人才培养过程中关注的一个重要问题. 只有将前沿的、最新的理论充实到实验实践中才能激励学生的学习兴趣和探索精神，才能将实验与科学研究工作结合起来，使科研成果不断转成化成实验内容，才能提高地理科学的实验实践水平，提升学生的综合素质和竞争能力.

3 地理科学专业实验的整合与优化思路

3.1 优化实验体系，减少验证性、演示性实验，增加综合性、设计性实验

地理科学实验的优化与调整并不是取消或削弱原有的验证性实验，而是对现有的实验进行合理的选择、优化、组合，淘汰落后的实验内容和实验技术、方法，将现代技术融入传统的验证性实验中，赋予原实验新的内容，提升实验层次性. 因此，优化实验就是要建立以现代实验内容为主的实验实践体系，设置新的独立考试考核标准，有独立的教学文件、教学计划、教学大纲、实验大纲、实验教材、实验指导书和实验报告等完整的实验体系. 同时根据学科发展的新形势、新成果和社会经济发展对专业人才的要求，及时更新、调整和拓展实验内容，建立相对独立的实验实践体系，减少验证性实验，增加综合性和设计性实验，突出培养学生的专业技能. 在横向上加强学科间知识的融合，防止重复实验；纵向上，将实验整合为基本技能训练、专业技能训练和创新技能训练三个层次模块，使实验实践符合学生的认知规律和学科知识结构，同时与学科的发展和社会需求紧密结合，使基础性训练、综合技能培养与创新性设计活动相互衔接，提高学生的职业技能、综合素质和创新能力，最终提高就业竞争力和终身学习能力. 验证性实验应主要采取课堂实习的模式，增强理论课老师的自主权. 如《地质学基础》的岩石、层理等讲授内容，可以在地质实验室内进行讲解，一边对照标本，一边讲解理论，使地层、岩石、现象、描述、结论都可以直观的呈现在学生眼前，把教材中的理论、图片等死板的内容活化起来，学生随时可以向老师提出各种问题，这样既可以促进学生的学习积极性，提高课堂的讲课效率、又可以活跃课堂气氛.

综合性、设计性实验可以是专业内一门或多门实验内容综合，也可以是跨学科综合. 运用多方面知识、多种实验方法，按照要求（或自拟实验方案）进行实验，实验重点放在培养学生的文献调研、实验设计、发现问题、分析问题及解决问题的综合能力与素质方面. 如襄阳隆中植被分布面积及类型的遥感影像的判读与解译，就需要综合运用地理信息系统、遥感概论、遥感图像处理、ArcGIS或MapGIS软件、植被实地调查（植物地理学）校正、植被分布面积测量（测量与地图学）、计量地理学、数据库技术等相关的理论知识和实践能力.

3.2 提高实验教师的素质和科研能力

实验教学人员是高等院校教学、科研中的一支重要力量. 精干的、专业化的实验队伍是搞好实验室建设和提高实验教学质量的根本保证，是进行实验教学实施及实验教学改革的关键因素. 实验教学人员是实验室工作的主体，其水平能力是影响实验室工作开展的重要因素之一. 只有不断加强对实验教学人员的培训，更新知识、吸取当代新技术和新方法，提高他们的综合素质和能力，才能发挥实验为理论服务的目的，提高学生的科研能力、综合素质和竞争力，才能促进科研工作的顺利实施和高水平研究成果的出现. 鼓励实验教师从事实验教学与研究工作，教学成果与科研成果等同对待；积极支持实验室专职人员承担科研项目，倡导有科研项目的教师积极带动实验室人员参与；支持实验人员申请教学研究项目，并按学校相关政策建立奖励机制. 淡化理论教学与实验教师的界限，打破实验技术人员与教师的界限，提倡理论与实践教师互通，努力营造实验教学研究氛围，使实验队伍保持相对稳定，实现师资结构的动态平衡，创造一种和谐、稳定、有竞争力的实验队伍.

3.3 加强实验室建设与管理，整合实验室仪器设备

我国高校与高校之间，高校内院、系之间，都有着各自的优势，在实验室仪器设备方面更是如此，因此要整合院系之间的实验设备、提高仪器设备的使用率，建立开放实验室或实验中心，使相关学科的老师和学生都可以从事相关实验和研究. 如在进行演示性、验证性实验时，实验室要有足够的仪器、设备，每一个学生都能独自地开展实验，达到加强专业技能训练的目的. 在进行综合性、设计性实验时，首先要求实验室在空间和时间上对学生开放，制定相应的制度加强仪器设备管理，对小型仪器设备可以采用抵押借用制度，对大型精密仪器在老师指导下使用，或采用传、帮、带制度，培养学生的实践动手能力；其次，开放实验内容和环境，学生在实验过程中自拟实验方案、查阅参考资料以及提出设计思路和实验步骤，并在获得的现象和数据的基础上自己概括出实验结论. 这类实验指导老师要加强对实验方案的审查，对实验过程主要是引导和启发，对实验结果进行检查和要求学生汇报，使实验活动成为一种主动探索和积极创新的过程. 再次，要求实验室的仪器设备种类多样、先进、超前，让学生见识和使用当前和未来学科发展中先进的仪器设备，独自（或在指导老师的指导下、或组成实验小组）开展综合性、设计性实验，锻炼学生的动手、协作、逻辑思维和发现问题、解决问题的能力；最后要加强实验室的日常管理，定期进行检验调试，及时对仪器设备进行保养、维修，保证仪器设备特别是大型精密仪器设备的完好率.

实验是现代科学重要发展的特征与标志，实验地理学是地理学前瞻性发展方向. 实验整合与优化是国内外大学课程改革的重要趋势，是我国高等教学改革中最活跃的研究领域之一. 通过上述分析，主要有如下结论：优化实验内容体系，减少验证性、演示性实验，增加综合性、设计性实验；提高实验教师的素质和科研能力；加强实验室建设及管理，整合实验室的资源，提高仪器设备的使用率.

地理学研究具有鲜明的综合性和区域性特征，对地理问题的研究要从时间、空间、尺度等方面进行多维综合探索与处理，因此，整合与优化实验是一项复杂的系统工程，本文中笔者仅仅就地理实验课的存在的问题、整合与优化的原则、思路及课程结构创新方面做了初步的探讨，在理论认识与实验设计方面有待于进一步的探讨、研究.

[1] 黄秉维, 何其灿, 陈建才, 等. 现代自然地理[M]. 北京: 科学出版社, 1999.

[2] 蔡运龙, 陆大道, 周一星, 等. 中国地理科学的国家需求与发展战略[J]. 地理学报, 2004, 59(6): 811-819.

[3] 祝云龙, 张 弢. 关于地理科学专业实验教学改革的思考[J]. 襄樊学院学报, 2010, 31(11): 61-64.

[4] 吴国玺, 阎 慧, 郑敬刚. 地理专业实验教学体系的构建和模式创新[J]. 河南科技学院学报, 2010( 8): 102-104.

[5] 张绪良. 优化自然地理学系列课程实验教学的对策[J]. 实验室研究与探索, 2010, 29(1): 104-107,137.