基于“卓越工程师培养计划”的自然地理教学模式的构建

王文福

(黑龙江工程学院测绘工程学院,黑龙江哈尔滨 150050)

自然地理是研究自然地理环境的科学,测绘的目的就是在缩小的尺度空间中再现自然地理环境。测绘的主要成果是地图,地理要素 (尤其是自然地理要素)是地图不可或缺的内容,地理底图是控制地图要素分布的框架。在大比例尺地图测制过程中,需要深刻理解地貌形态特征,才能对地貌进行合理的施测,获得正确的等高线图形;在小比例尺地图的编制过程中,更需要根据地理特征确定地貌的表示方法,从而进行正确的等高线图形综合。而综合的过程则更多地包含着人为的主观因素,即人对客观环境认识的程度,只有掌握自然地理的基本理论和熟悉各种自然地理要素的内在联系,方能再现制图区域的景观特征,这样制作出来的4D产品才是高质量的。由此可见,自然地理学在测绘应用型人才的知识体系结构中占据了重要的位置。

1 “卓越工程师培养计划”

进入21世纪,我国高等教育规模迅速发展,国内就业市场面临着巨大的矛盾。一方面,企业招不到合适的人才;另一方面,高校毕业生就业难。尽管原因众多,但学校人才培养的目标与社会需求严重脱节无疑是其深层次原因。为了推进我国高等工程教育改革,贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010-2020)》和《国家中长期人才发展规划纲要 (2010-2020年)》,教育部决定实施“卓越工程师培养计划”(以下简称“卓越计划”),培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。这是中国高等教育改革的一次创新,也是探索中国模式高等工程教育之路的有效途径。高校教师作为实施“卓越计划”的主体,深入研究专业课教学,创建合于卓越工程师培养目标的特色教学模式,对全面落实“卓越计划”具有现实意义。

2 对自然地理学教学现状的反思

自然地理是我校在测绘类专业中开设的一门本科新课,开设之初,一无基础,二少师资,三缺资料,近于白手起家。而自然地理又是一门综合性、实践性很强的应用学科,在测绘学科中占据着重要的位置,受传统教学观念影响,重理论、轻实践,内容陈旧、更新缓慢,与社会需求脱节。进入“数字时代”,自然地理不断得到重视和强化,成为测绘核心技术GIS的重要支撑和数据源。目前,为适应新时期人才培养的需要,自然地理学进行了一系列的教学改革,取得了一些成效,教学面貌有所改观。但整体看,还存在一些问题:自然地理学对本学科内的理论问题研究得比较透彻,但与测绘学科的结合涉及仍很少;缺乏合理的教学模式,教学方法仍以单向灌输为主,创新思维培养滞后;多以讲授代替问题讨论,以枯燥的知识传授取代了学生兴趣的培养;评价体系将理论学习和考试成绩视为评价学生能力的唯一标准,考试时以记忆性的问题和选择题代替了分析性问题;缺乏应用和实践能力的考量……落后的教学体系和方式严重地束缚了人才质量的提高,必须进行深入的改革,才能满足实施“卓越计划”的需要。

3 基于“卓越计划”的自然地理学教学模式构建的基本策略

2010年6月,我校入选教育部首批“卓越计划”实施高校,测绘工程专业被学校确定为实施专业。目前,“卓越计划”已经在专业体系构建、课程设置上完成了全新的设计和规划,但在实践层面及具体教学环节上,还需要有进一步的谋划。自然地理学作为测绘专业的主干基础课,对测绘卓越工程师的培养起着重要的作用。它的教学改革成败,对试点工作有重要影响。

3.1 以科学发展观为指导,突出“以人为本”的教育价值观,“以学生为中心”的教育主体观

课程改革是一项系统工程,必须在科学发展观统筹指导下才能做好各项工作。科学发展观的基本要求是“以人为本”,全面协调可持续发展,要求树立精品意识、创新意识,要在体现现代、科学、先进和鲜明性上形成特色。卓越工程师的培养目标是“以工程技术为主线,以实际工程为背景”,教学改革要抓住这条主线。自然地理学是研究自然地理环境的科学,地图是自然地理教学中运用的主要工具,具有科学性、艺术性、直观性与一览性的特点,自然地理学阐述的理论都是基于一定的地理环境,需要用现代教育手段进行展现,这些决定了自然地理学教学必须依赖现代化教学技术。在教学理念上体现“厚基础”、“重应用”,“多引导”、“善启发”的教学特色。在能力培养上,“突出三基”、“强化实践”,重视知识转化为能力。在教改策略上实现师生关系“人性化”,教学手段现代化,教学内容科学化,教学方式灵活化,实践教学规范化,评价体系客观化、多样化的教改目标。课改的总方针是:“强化内涵”,“巩固外延”,突出“特色资源”。强化内涵,即要强化教学理念的创新,教学、考核方法的改革,教学手段的改进与完善等,是课程改革的核心内容;巩固外延,即巩固师资队伍,加强实验环境建设;突出特色资源,就是要加强教材体系建设、教学信息资源的建设,利用多媒体网络教学、模拟仿真教学等现代信息技术,建设基于校园网的资源平台、教学平台和管理平台,丰富网上教学资源,并突出特色,这是课程建设中重点建设的内容,是课程建设水平的重要标志。

3.2 科学地呈现教学内容,引发学生学习的兴趣,贴近专业,激发学生主动学习的动力

自然地理学历史悠久,但学科发展了,需要注入新的思想,以新的视角为基点,以新的理论作为指导,采用新的技术与方法,形成新的概念。只有站在学科的前沿,从更高的视角去组织教学,才有可能引导与启发学生有更活跃的思维,跟上时代的步伐。自然地理学教学的组织要从地学的美学特性出发,用山河的秀美、自然的奥妙去吸引学生,感染学生,激发学生学习的兴趣和热情;要从科学性出发,按地球圈层秩序或地理要素的内在联系组织教学,使内容层层递进,有序可循,具有层次性、系统性和完整性;要从应用性出发,注意引导学生用学习到的原理去分析和解释自然地理现象,对人与自然的关系进行反思。GIS是自然地理学基于现代技术的应用,是现代测绘的核心技术,自然地理学引入GIS技术,会使教学更贴近专业,并能引起学生的兴趣。GIS技术引入自然地理教学,不是讲授深奥的理论,而是通过诸如G oogle Earth的运用,让学生适度了解GIS。Google Earth采用3D地图定位技术,三维的视觉让人身临其境,使学生产生浓厚的兴趣。这样学生既轻易、直观地了解了GIS,又了解了自然地理在测绘中的作用,使学生对本课和后续课都产生了兴趣,激发了学生主动学习的动力。

3.3 借鉴CDIO工程教育理念,突出“以能力为中心”的教育质量观与“以强素质为中心”的人才培养观

CDIO继承和发展了欧美近20年来工程教育改革的最新理念,是国际工程教育改革的最新成果,具有国际先进性、实际可操作性、全面系统性、普遍适用性等特点。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和操作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO模型的核心是其工程教育培养大纲,它提出了对工程教育的具体目标与要求,是现代工程师必备的有关工程知识、技能的一个汇编。大纲的目录及其相互关系如图1所示。

CDIO强调“做中学才是真正的学”,“做中教才是真正的教”,强调“以能力培养为中心”的工程教育理念。在自然地理学教学中引入CDIO的教育理念,有利于强化学生创造性和系统性思维能力培养,有利于培养学生多学科背景和国际化视野,从而达到卓越工程师的培养目标。

图1 CDIO模型大纲的目录及其关系图

4 基于卓越工程师培养诉求的自然地理学教学模式的构建

4.1 教学中要突出“以人为本”,创建“亲和型”教学模式

教改中要树立以“学生为本”的教育理念。延续千年、盛行至今的“传道、授业、解惑”、以教为主、以教师为中心的传统理念,不利于学生主动学习、主动实践的推进。在自然地理学教改中,构建新型的师生关系,使“教”为“学”服务,建立“亲和型”教学模式,将师生关系“人性化”,建立一种亲切、和谐、友善、信任、愉快的新型师生人际关系,缩短教师与学生之间的距离。尊重学生做人的尊严和价值,少一些说教,多一些和蔼可亲的交流;少一些口若悬河的讲解,多一些循循善诱的引导,使学生“亲其师,信其道”。师生的亲和程度提高了,教学难度也就降低了。

4.2 按需应用多样化的教学方法和手段,建立学生“全员参与式”教学模式

针对自然地理学内容多、课时少、知识面广的特点,授课中采用多种教育技术,使教学更加生动、形象、难点易教、重点易学。使用启发性的语言,采取讲解演示式、自学辅导式、探究发现式、问题教学式、案例教学式等多形式结合的教学方式,鼓励学生全员参与教学。变“一言堂”为“群言堂”,培养学生的主见和创见。教学中,多设计一些探索性的问题,组织基于问题的协作式学习讨论活动。例如,笔者在讲完全部理论内容后,就组织了一次关于三峡工程对环境影响的讨论,分设了水文、地质灾害、泥沙、防洪、生态与环境等几个专题。对于有延伸深度的内容和一些值得进一步探讨的问题让学生课外分组准备,然后集中安排讨论。通过这些锻炼,培养了学生的动手能力、表达思维能力和团队协作意识。对讨论中涌现出的创新思维,及时鼓励,给予加分,这样有利于调动学生学习的积极性,有利于激发创新火花。

4.3 利用网络教学平台,建立跨越时空、方便学生自主学习的“外延式”教学模式

自然地理学教学中最突出的问题是缺乏交互性、时空延续性,学生学习缺乏自主性、选择性。目前,课堂教学中广泛采用的多媒体教学还仅是教师的演示工具,信息传递是单方向的,学生被动地接受,在有限授课时间内能够传授的内容非常有限。利用Blackboard教学平台开展网络辅助教学,使课堂教学和网络教学有机地结合起来。课堂教学中确立教师的主导作用,课外借助于网络平台发挥学生的自主作用,将课堂教学延伸到了课外。网络教学交互性强,弥补了传统教学方式存在的不足,给教学和学习带来了新鲜感和乐趣,培养了学生的自主学习、协作学习和探究、创新的能力。

4.4 更新实践教学理念,以能力培养为中心,建立CDIO能力培养模式,按需融入CDIO

传统的认知型和验证型的实践教学模式忽略了学生能力的培养,把学生隔离于思考之外。以建构主义教学理论作为构建实习模式的指导思想,实行“任务驱动式”实践教学,借鉴CDIO培养模式,教会学生“点金术”,采用的是“教一做二”,得到的是“举一反三”。如,将自然地理野外“参观”为主的实习,改革为“主题式”的“研究”、“探索”为主的实习。实习中的CDIO教学模式设计为:“教师提出要求 (教师设计“C”) →教师确定观测路线、点和地理现象→教师创设问题 (教师设计“D”) →学生观测找证据 (学生实现“I”) →学生发现问题→学生现场讨论 (学生操作“O”) →教师典型剖析→教师归纳总结→学生编写实习报告”的模式。这种“半”CDIO的模式,却对培养学生能力起到了良好的效果。借“他山之石”是为了“攻自己之玉”。“砺石”虽好,但终究是“石头”。教学中引入CDIO不能生搬硬套,而是要悟其精髓,按需引入,实现本土化。同时,实习中还要注意融入人文素质教育、吃苦耐劳教育、职业道德教育、诚信教育,使做人与做事相结合,做人通过做事体现,做事通过做人保证,全面加强学生的综合素质培养。

4.5 引导学生学习关注点,建立新型客观、多样化的评价和检验学生能力和水平的考核模式

目前的考试仍和学生的切身利益挂钩,是学生学习的关注点。但以往的考试单调机械的条文背诵取代了学生的主观创新。一些学生“平时不用心,临考再突击”,“考前死记,考后忘记”,已是高校中的普遍现象,制约了学生学习的积极型。出现这种现象的原因之一,就是考试只注重基本理论、基本知识的考核,对学生分析问题、解决问题能力的考核涉及较少。对于自然地理学这类理论联系实际强的学科,显然是不合适的。和国外教学模式横向对比,国际化注重“培养能力”,而我们却在强调“灌输知识”;国际化是“讲一练二做三”,我们却是“讲三练二考一”,严重地阻碍了人才的发展。建立在CDIO构架基础上的考核模式的改革,借鉴了CDIO的多样化评价原则,多种方式考核学生的各项能力,不仅考理论,还要考应用和实验,且指标多元化,标准明朗化。应引导学生自觉把理论与应用的学习紧密地联系在一起;尝试把综合性实验技能测试、综合性作业作为期末考试的一种补充形式,利用网络教学平台,构建《自然地理学》课程的试题库,尝试网上考试,提高考核的有效性,以达到卓越工程师的培养目标。

5 结束语

“卓越计划”是我国应对全球化经济发展需求而启动实施的人才发展战略,是关系国运兴衰的战略举措,是当代人才培养的精品工程。它离不开课程教学的具体实施,需要创新教学理念。只有以科学发展观为指导,确立“以人为本”的教育价值观、“以学生为中心”的教育主体观、“以能力为中心”的教育质量观、“以强素质为中心”的人才培养观,全面细致地研究教学的每一个环节,构建出适于卓越工程师培养的专业特色教学模式,才能把“卓越计划”落到实处。

[1]李志义.高等工程教育改革实践思与行[J].高等工程教育研究,2008(2):44-47.

[2]查建中.面向经济全球化的工程教育改革战略——产学合作与国际化[J].高等工程教育研究,2008(1):21-27.

[3]吴启迪.中国工程教育的问题挑战与工程教育研究[J].清华大学教育研究,2009,30(2):4-8.

[4]李茂国.中国工程教育全球战略研究[J].高等工程教育研究,2008(6):1-10.

[5]姜美鑫,虞家钧.各类黄土地貌在大比例尺地形图上的制图表示[J].测绘学报,1966,9(1):44-61.

[6]吴树琦,自然地貌的计算机晕渲表示[J].测绘学报,1988,17(1):38-47.

[7]林珲,龚建华.论虚拟地理环境[J].测绘学报,2002,31(1):1-5.

[8]王文福,梁欣,梅晓丹.基于科学发展观的“自然地理学”课程教学改革[J].中国冶金教育,2010(3):46-48.

[9]王文福.现代教学手段在《自然地理与地貌》教学中的应用[J].长春师范学院学报:自然科学版,2010,29(1):108-111.

[10]王文福,张玉娟.自然地理野外实践教学的改革与创新[J].长春师范学院学报:自然科学版,2010,29(3):93-95.