基于信息技术平台的科研素材应用于本科生培养的探索——以指导自然地理本科生科研活动为例

宋 波，魏明建，王均平，周 锐，赵秋月

首都师范大学 资源环境与旅游学院，北京 100048

基于信息技术平台的科研素材应用于本科生培养的探索
——以指导自然地理本科生科研活动为例

宋 波，魏明建，王均平，周 锐，赵秋月

首都师范大学 资源环境与旅游学院，北京 100048

本文结合首都师范大学“科学前沿进低年级本科生课堂”、“综合自然地理学”、“第四纪环境学”、“全球环境变化研究”四门课程的教学，探索如何有效利用信息技术平台引导学生进行科研活动，并以完善的科研素材指导本科生科研活动。基于信息技术平台的科研素材向本科生开放，具有即时性、开放性、自主性、权限性，并让学生在科研活动中有最直接的参考实体。

信息技术平台；科研素材；科研活动；本科生

作为高校地学教育工作者，教学工作和科研工作是一个有机联系的整体系统。科研工作所具有的前沿性、探索性、实践性，对于教学来说极为重要，特别是创新性教学。利用好科研活动这一平台与资源，发展与科研相结合的创新教学对于学科发展、教学水平提高、人才培养等诸多方面都大有裨益，而通过这种研教结合的教学模式培养出来的专业人才，对于科研团队的发展、科学精神的传承又起着重要的反哺作用。

一、实践背景

我们教学研究团队承担了本科低年级“科学前沿进低年级本科生课堂”专题讨论，高年级“综合自然地理学”、“第四纪环境学”、“全球环境变化研究”共计四门课程教学工作[1-6]。“科学前沿进低年级本科生课堂”旨在探索低年级本科学生参与科研活动对专业知识的传承与创新，对学生自身知识的整合与发展，对科研团队传承与发展等方面的影响[6]。“综合自然地理学”旨在探究自然地理环境的一般综合特点，并以培养学生地理素养为核心。“第四纪环境学”本质上是研究第四纪时期地理事件、地理过程及地理格局变化等综合地理问题的课程，应以培养学生创新意识为核心。“全球环境变化研究”是介绍地球科学在多学科联合攻关、跨学科综合研究关于全球变化问题方面的最新研究动态和成果的课程[3]。

为了提升本科生的思考探索能力，提高参与课程的积极性，我们在教学中强调探讨式教学与动手实践相结合，如在讲授第四纪年代的测年技术之后，为学生提供参观释光断代实验室、演示样品处理与测年的过程等实践机会[2]。课堂研讨中，引导学生注重研讨的规范性，如选题的科学性、论证的逻辑性，质疑要抓住要害，争论问题要明确，前提应一致等。在讨论过程中，注重研讨的规范性、创新性，引导学生注重创新，如努力寻找实际的科学问题，尝试对现有科学数据的再研究，参与科学实践获取新的科学数据等。所有的研讨实践都要强调促使学生对科学研究范式的了解、掌握和强化[1]。对于那些提出有创新性研究思路或方案的学生，指导他们如何收集数据和开展室内实验，并为其提供适当的调研或实验经费，使其参与到科研实践中来[4]。

二、基于信息技术平台的教学资源

随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》的制定与实施，培养高质量、多样化的人才成为新形势下我国高等教育深化教学改革、提高人才培养质量的关键，需要积极推进与强化基于信息技术平台的优质课程教学资源建设与共享，以满足更加广泛的教学需求。

信息技术就是利用多媒体、计算机、网络等各种硬件设施对所需的信息进行获取、加工、存储、传输、使用的技术。基于信息技术平台的教学，既对教师教学观念的转变、教学手段、教学方法的改进有重要影响，又对学生学习态度的改变，学习方法和学习效果的提升有重要作用。基于信息技术平台的教学的初步实践，使我们意识到以前积累的教学和科研素材都有可能成为教学的重要资料，达到“以培养学生地理素养、创新意识、学科和领域的构架感为核心”的目的[3]。目前，我们教研小组的服务器上，有8个研究项目（包括自然科学基金项目“建立高分辨率泥石流沉积环境序列的方法研究”、北京市教委重点项目“北京地区25万年来高分辨率环境演化综合集成研究”、中科院地质所的横向课题“昌平平原钻孔中更新世以来磁性地层、孢粉古气候地层研究”、北京市自然科学基金面上项目“北京清水河流域第四纪泥石流发育史与环境演变”等）的资料。我们对这些科研原始素材分项目、分阶段、分类型整理过后（图1），对“科学前沿进低年级本科生课堂”、“综合自然地理学”、“第四纪环境学”、“全球环境变化研究”的本科生进行有限权限的开放，有效扩大了适用的教学资源。

图1 科研素材组织结构

基于信息技术的科研素材开放平台最大的特点就是即时性、开放性、自主性，可以为学生提供实时的素材开放服务，并进行不同权限账号管理。教师权限可通过后台监管学生对素材的查看情况，并有上传下载权限，可随时为学生提供最新的素材。学生权限能随时查看开放的素材，而不能修改，还能及时反馈学习研究情况。另一方面，学生通过学习、查阅获取的相关资料，也可上传到相应的资料库中，使资料库更完善。如图2所示，整个过程都通过有权限认证的网络来完成，而不是传统的“教师计算机—学生优盘”模式。开放平台是在教研团队已有的科研素材存储FTP服务器上，添加了学生权限的登录账号，整个开放科研素材的活动几乎是零成本。

图2 科研素材信息平台应用模式

三、科研素材应用在本科生科研活动中的探索

在互动交流中发现，初步的一些教学尝试已经使学生切身体会到科学研究的一般范式。通过参与科研活动，学生认识了获取实验数据的相关实验方法，部分学生则通过规范的实验进一步获取了相当可观的实验数据。但是，学生们在实验数据的整理、提取、分析等方面暴露出能力的不足。在以往指导的学生中，有的学生写出来的文章不像是科学论文而更像是一篇实验报告，缺乏对数据的提取、挖掘。对数据所反映的地理信息进行分析，需要回归到地学问题中来。这个过程是艰苦的，需要查阅大量的文献，但是也是快乐的，一旦有成形的想法，就能真正地体会到科研活动的终极魅力。需要强调的是，这个过程必须让学生自己去体会、去思考，而不能由教师来代替，教师只能起引导作用。教师引导作用具体体现在科研的不同阶段给予学生不同的指导，比如文献检索与阅读阶段教师根据自身的科研经验和收集的素材为学生推荐一些具有代表性的，程度由浅入深的，系统性的参考资料。教师通过信息技术平台可以灵活选用已有研究素材，组织个性化的指导，与学生进行全天候的交流。科研平台的经过自己的思考、分析、挖掘所产生的创新点，才是学生在整个科研过程中最大的收获。

我校本科生从大二开始有机会申请2000～20000元不等的科研立项，无论是从科学问题出发深入讨论，还是将这个问题还原为基础科学，都需要教师指导学生提出科学问题。我们的项目大多是研究北京的乡土问题(西山泥石流、粉尘源地等)，学生科研活动中较常见的也是研究北京周边。素材库中项目申请书等直观的素材不管是对提出科学问题、选题依据、选择技术路线，还是项目申请形式都起了很好的参照作用。项目任务书让学生结合自己的题目和经费安排好适当的工作量，而不是好高骛远。开放的实验数据让学生知道实验室现有的技术手段，以及通过技术手段获取的数据形式等。项目中的相关论文和项目报告更是对学生在实验数据的提取、挖掘、分析，提炼回答科学问题，结论对选题的扬弃等方面提供实实在在的参考依据。采用什么技术，得到什么数据，能否有效回答科学问题。一个研究要达到什么规格，是有标准的，学生从项目相关的论文里面找到明确的答案。本科生通过查看实验室硕士、博士、教师的文章受到启发：通过同样的科研手段，在自己的研究课题中如何分析、挖掘数据，解决了什么样的科学问题，并且写出了什么样的文章，用了哪些形式的图表来体现研究结果，图表用什么手段产生，以及在什么样的期刊上发表，项目结题报告怎样写等等。同时，一个项目的结论往往是下一个项目的研究背景，学生充分体会科学研究的连贯性、继承性。

这些素材让学生有一系列最直接的可参考实体，真正了解科学研究的范式，走完一轮科学研究的过程。这对学生的成长以及科学素养的培养所起的作用是不言而喻的。

四、结束语

基于信息技术平台的科研素材对本科生的开放，为本科生培养打开了一片新天地，对于这些素材的应用还有大的潜力。通过初步探索，我们对基于信息技术平台的科研素材在本科生科研活动培养中的应用，获得一定成绩。怎么充分挖掘科研素材的应用，进一步推动课程建设和课程改革，最终服务于提高教学质量，培育具有创新精神和创新能力的学生？已经激起我们极大的兴趣和探索热情。

[1] 王均平，魏明建.课堂教学中“小组讨论”形式的设置[C]//大学地球科学课程报告论坛组委会.大学地球科学课程报告论坛.北京：高等教育出版社，2008：85-88.

[2] 魏明建，王均平，蔡茂堂.高师地理专业“第四纪环境学”教学改革—尝试探究式教学、建设研讨型课程[J].高等理科教育，2009，(2)：115-117.

[3] 魏明建，王均平，刘超，等.地理科学专业高年级(自然类)课程的特色与整体协调——以培养学生地理素养、创新意识、学科和领域的构架感为核心[C]//大学地球科学课程报告论坛组委会.大学地球科学课程报告论坛.北京：高等教育出版社，2009：5-8.

[4] 王均平，魏明建，刘超.“第四纪环境学”教学模式的创新与实践[C]//大学地球科学课程报告论坛组委会.大学地球科学课程报告论坛.北京：高等教育出版社，2009：148-151.

[5] 周锐，魏明建，王均平.地理专业自然地理课程考核办法的改革实践——以“第四纪环境学”、“全球变化研究”课程为例[J].中国地质教育，2010，(2)：21-25.

[6] 刘超，魏明建，王均平，等.科研资源在本科教学中的作用—“科学前沿进低年级本科生课堂活动”中教学创新与传承[C]//大学地球科学课程报告论坛组委会.大学地球科学课程报告论坛.北京：高等教育出版社，2010：94-96.

Research Material Based on Information Technology Platform Used in Cultivation of Undergraduate Education——Taking the Guidance of the Physical Geography Undergraduate in Research Activities for Example

SONG Bo, WEI Ming-jian, WANG Jun-ping, ZHOU Rui, ZHAO Qiu-yue
Capital Normal University, Beijing 100048, China

Combining with the four courses of cutting-edge science for freshman, integrated physical geography, quaternary environment, global environment change in Capital Normal University, the paper explored how to use the research material based on information technology platform effectively in leading students to do research.Research material which is based on information technology platform has characteristics of timeliness, openness, autonomy and permission, which may have the most direct reference entity for students in doing research activities .

information technology platform; research material; research activities; undergraduate

G640

A

1006-9372 （2012）01-0054-03

2011-12-10。

宋 波，男，2010级硕士研究生，第四纪地质专业全球环境变化研究方向。