地方高校地理实验课程教学模式的多维构建

马莉

摘    要： 实验课程是理论知识应用化的体现，新实验教学模式的应用是培养创新型人才的重要基础。本研究采用实际调查研究的方法，总结当前地方高校地理实验课程教学过程中存在的实验内容简单、教学方法单一和实验手段陈旧等问题，提出：开设针对性较强的多维开放性实验项目，丰富地理实验课程内容;在实验教学方法中引入“微课”的教学模式和虚拟实验室平台，增强实验课时设置的灵活性，达到与其他高校、科研院所资源共享的目的，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识和创新能力，以为地方高校地理实验课程的教学改革提供一定的案例分析与理论参考。

关键词： 地理实验课程    开放性实验    微课    虚拟实验室

地理科学专业是一门实践性较强的基础自然学科，随着我国高校地理科学本科素质教育的发展，各个高校对地理实验越来越重视，开展了各类地理模拟实验、地理现象观测实验、地理数据测定实验、地理定位实验研究（地理信息系统及遥感实验）及地理时、空耦合关系研究实验、地理规律虚拟实验等[1]-[5]。地理实验课程是对地方高等院校地理专业学生进行科学实验基本训练的必修基础实验课程[6]，是培养学生理论联系实际的分析问题、解决问题的能力，培养学生严谨的思维能力和创新精神及团队协作精神的重要实践课程。关于目前地方高校地理实验教学尚存在地理实验教学内容陈旧、教学方法单一、实验课时设计较少、在较短的时间内学生很难理解和掌握实验过程的一些基本问题[7]，如，实验仪器的基本原理和操作过程等;地理实验课程设计受到区域性和时间性上的限制，导致学生参与性较差，教学效果不佳等;各高校存在现有的实验教学资源有限，相互交流性差等问题。针对以上问题，亟待找到一种新的实验教学方法。

1.当前地方高校地理实验教学中存在的问题分析

1.1传统地理实验教学内容过于简单陈旧。

高等院校地理专业传统试验教学内容主要为理论课堂教学内容的延伸，主要目的仅限于加深学生对课堂理论知识的理解和掌握。实验项目类型以综合试验和演示性实验为主，缺乏学生的自主性设计内容，设计型实验比例为零（表1），验证性的实验项目也较少。其中有一些试验的设计仅是让学生熟悉实验仪器、识别实验标本、观摩实验模型等。这些内容的设计过于简单，仅限于室内实验，实验环节不完整，且各个环节之间缺乏连贯性，不能使学生参与系统的实际科学研究中，不利于培养学生的创新思维和实践能力。

1.2传统地理实验教学方法单一。

由于传统地理教学实验环节在教学课时安排上较少，往往一门课程的试验教学课时仅占到理论教学课时的10%—19%，且实验时间缺少灵活性（表2）。因此，在实验过程中主要依靠教师对实验意义、实验目的、仪器操作步骤和实验过程进行讲述，教学方法过于单一。学生仅需要完成实验过程中的验证环节，缺少自我参与意识，仅以完成实验为目的，难以根据自己的兴趣、知识，自行设计实验项目，自己提出实验的意义及目的。实验内容的完成以室内实验为主，与实际脱离。实验课程教学与理论课程基本由同一个教师承担完成，实验课程从属于理论课程，没有独立的实验考核制度和独立的实验学分，难以提高学生自主参与实验的积极主动性。

1.3地理实验设施不完善。

当前，地方高等院校因学校建设经费的有限性，一方面拥有的实验仪器数量有限，本科学生人数较多，很难满足每个学生亲身操作仪器的需求。另一方面由于实验教学内容设计的局限性和实验专职人员配备的缺乏性，大型仪器的使用率较低，较大部分实验仪器被闲置，导致一些综合性的地理实验项目或开放性的实验项目难以顺利开展。且各高校独立式的管理模式，使各地方高校与以往“985”“211”等知名高校之间缺少联系与资源共享，难以完成更加系统的实验教学任务和创新性人才的培养任务。

1.4地理实验实现目标可达性差。

地域分异规律决定了地理空间的区域差异巨大且具有强烈的区域性特征，同时地理事物的分布存在可达性问题。受时间、物力、财力等条件限制，传统实验手段难以弥补空间摩擦性实现地理事物的感性认知，使理论内容与实践结合产生断层。由于实验手段的单一、内容陈旧等导致学生学习兴趣缺失。地理的客观性存在与学习主动性缺失的叠加使地理實验目标的可达性较差。

2.地理实验教学多维构建

2.1改变以往的教学观念，设计开放多样的实验教学内容。

针对以上地方高校传统实验教学的问题，要培养新型的创新型人才，必须进行实验教学改革。开放性实验教学正是对以上问题提出新的实验教学模式[8]-[12]。开放性实验的内容设计可根据学生的兴趣和基础，自行设计实验内容，也可以参加高校教师或科研人员的科研课题。实验内容可涉及常见地理现象及规律的测定、基础地理科学问题的探究及地理环境机制的分析等研究。每个实验项目都是一个单独的、开放性的研究课题。在实验环节设计上，从实验目的与意义、实验步骤、实验内容由学生自行设计完成，实验环节完整，实验结果具有不确定性，需要反复改进实验方法，多次实验，并将实验结果进行对比分析，才能得出实验结论。实验时间安排上，可根据学生的课余时间灵活调整。同时，实验仪器的使用方面，可依据子课题组的实验项目进行分配，保证在实验过程中单独使用仪器，提高学生的参与性和实践操作能力。

此外，教师还可鼓励和引导大学生立足当前的地理前言问题，依据自己的科研兴趣，积极申报不同等级的创新创业训练项目（大创）课题[13]-[15]。通过独立对大学生创新创业项目的申请、实施和完成，培养创新意识和实践技能。

2.2结合以往实验教学方法，建设“微课”平台。

近年来针对以往教学的局限性，加之网络技术的进步，微课应运而生并迅速发展，受到广大学者的关注与研究[16]-[21]。微型学习是指“学习相对较小的学习单元及持续时间较短的学习活动”，是以移动设备为主要载体的学习方式，微型学习的学习内容模块化，相互之间处于动态重组中，学生可以根据需要，在任意时间、地点完成学习任务。每个学生都是独特的，具有不同的生活经验、知识基础、智力水平和性格特征，基于此，学习方式方法和学习进程应该个性化。微课实现碎片化学习，针对单个知识点进行讲解，适合每一位学生学习，有利于教师因材施教，实现教学目标。如果将微课应用于地方高校实验课程教学中，建立高等院校之间，特别是地方高校与以往“985”“211”等知名高校之间的实验网络教学平台，那么对打破传统实验教学内容中区域和时间的限制，改进实验课时设计，提高学生的学习效率与质量，改进现有教学缺陷、促进高校教学资源共享等具有积极的、重要的作用。

2.3建立基于网络的虚拟实验室（VL）共享平台。

由于地理资源空间和时间上的差异性和局限性，地方高校传统实验教学受到实验设备、实验经费、实验场地和实验时间等因素的限制。为了有效解决这些问题，一种信息领域的前沿技术——虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）被引入实验教学中[22]，形成虚拟实验室（Virtual Laboratory，VL）[23]。虚拟实验室一般由虚拟实验软件、虚拟世界、计算机网络、输入设备、输出设备组成。其中，虚拟实验软件可提供实验教学大纲要求的实时的自然地理环境、实时交互操作环境等，虚拟世界包括环境定义的各种资源库，这样学生就可以直接参与虚拟实验的操作过程、完成实验结果的输出。虚拟实验室一方面，通过共享平台可以实现实验仪器设备和教育资源共享，大大节约投资成本，另一方面将多媒体、网络和计算机等新技术有机结合，图文并茂，充分激发学生的学习兴趣。虚拟实验室的虚拟仪器与现实实验仪器的操作方法、测定功能一样，同时学生可在任何时间自主选择实验项目进行实验，还可实时交流实验中遇到的问题和实验体会，可完全改善传统实验室时间、空间和实验条件的限制，丰富感性认识，加深对实验教学内容的理解，强化实验教学效果，充分发挥学生学习的主动性和创新性。

此外，由于地方高校地理实践教学还可多建立与外单位的联系，特别是与国内知名院校、中国科学院、企业等高级别科研单位的联系。鼓励学生参与科研院所和企事业单位的网络野外实验站开展的各项实验，使学生借助网络平台的资源条件，在实践中发现问题、提出问题、解决问题。在地理实验教学理念、教学方法和管理模式上创新，形成创新性科研人才的教学培养模式。

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基金项目：宝鸡文理学院第十三批教学改革项目（18JGY B67）。