普通高等师范院校地理园区设计与建设

蒋 容, 王石英, 张 伟, 朱亚兰

(四川师范大学 地理与资源科学学院, 四川 成都 610101)

建设创新型国家的战略目标推动着高校教育教学改革,培养创新人才任重而道远。实践教学是培养创新人才不可或缺的重要环节[1]。提高学生的实践能力和创新精神既是高校教育、教学改革的重要组成部分,也是时代赋予高校的历史使命。实践教学基地和实验室是培养高水平、高素质专业人才的重要场所[2-3]。

2018版普通高等学校地理科学类教学质量国家标准(下简称新国标)中,明确要求高校必须有满足教学需要、相对稳定的实习基地[4]。地理园区是由人工建立起来能够进行部分地理观察、实习、练习和实验的综合性基地,是地理专业实验室建设的重要组成部分[5]。地理学又是一个综合性和实践性很强的学科,依托地理园区,可以推动实践教学和创新活动的展开,这对于培养学生动手能力、创新能力和综合素质至关重要[6]。

现有与地理园区相关的建设主要将对象集中在中学角度[7-9],或者强调地理园在中学地理教学中的应用[10-12],对中学地理园的设计有一定参考,但不利于高校其他地理专业学科及综合性实践教学活动的开展。黄伟雄等[5,13]对地理园的建设和管理进行了探讨,以观测、模拟和模型建设为主,对中学地理园的建设有现实意义,但建设内容较单一,对新时代、新国标、新课标背景下的卓越教师和人才培养要求作用有限。结合当前背景下地方师范院校或中学拟建设如地理园、气象站或综合实践基地等实际需求,本文对普通高等师范院校的地理园区设计建设实践进行探讨,提供相关实验室设计、建设方面的参考。

1 地理园区设计理念

1.1 促进实践教学,提高人才培养质量

地理园区的建设应与地理实践教学相结合。设计定位于提供室外实验场地,与实际工作场景一致。在需要保障学生实习安全,同时野外实习时间和经费有限的条件下,地理园区的建成可明显改善这一问题,并可以与学生的第二课堂有效结合,不断促进教师的实验教学改革。普通高等师范院校还肩负培养卓越教师的重任。新高考背景下地理学科四大核心素养,地理实践力位列其中。明确要求各中学应该高度重视校内如地理园、气象观测站、天象馆、天文台、地理橱窗、地理实验室等方面的环境建设[14]。目前许多中学都开设了第二课堂或课外活动,建立了“气象园”。作为普通高等师范院校地理师范生,必须具备实际的地理要素观测、统计等能力。这就需要在实习过程中了解各种仪器的原理、结构和使用方法,不断提高实际动手能力。因此,地理园区的建设既是实验条件的保障,也对综合实践技能培养具有重要意义,为未来走上中学地理教师岗位打下坚实基础。

1.2 体现地理学科特色

地理学科以研究人地关系为特色,室内基础实验和野外实践实习是地理专业教学计划中的一个重要组成部分,是地理有别于其他学科的特点所在。地理科学专业中的核心课程地质、地貌、气象气候、土壤、植物、生态、水文、测量等实验实习都需要在室外开展。例如:到实地认识区域地质地貌,观察不同区域气象气候的特点,学习土壤实验中最基本的有效取土、植物观察的样方采集; 还有地球概论中的天文观测部分,要求学生结合地理环境进行户外观测太阳黑子、立杆测影等。这些都需要学生不断地动手实践,从单课程的基础实验-综合设计性实验-部门多学科综合实习,逐层递进,更好地促进对理论知识的理解,以形成良好的科学素养和提高创新能力。新国标中对普通高等师范院校地理科学类人才的培养明确要求具备野外实地调查、综合考察、实验分析的能力,地理区域综合分析能力的要求也更高。

1.3 美化校园环境

地理园区场地是学校的一部分,根据园区内地形起伏,集聚山、水、树、石,与校园自然景观相互融合,可增加学校的科学氛围，美化校园。若临近校园人流量大的区域,还能方便科学普及地理知识,从而也反映出地理教学在学校教学中的地位,扩大社会影响力。

1.4 因地制宜

不同区域在设计建设地理园区时可能受到校园整体地貌和场地面积限制,宜因地制宜,突出地理学科特色和重点,不必追求面面俱到。尤其普通高等师范院校设计时应充分平衡地理实验学科,尽量提供采集一手数据的仪器和实验环境; 而中学设计时可偏重地理科普模型、气象站等,提高学生学习兴趣和观察实践能力。至于是否设计天文天象观测点需综合考虑,如果有室内场地可选,可将其单独建设。

总之,结构决定功能。地理园区的设计一定要合理、清晰、规范。应结合地理学科专业特色,充分利用校园场地,发挥实验教学、科学研究、科普教育和校园文化的功能。我校地理园区设计最终采用天文学上“北斗七星”的设计理念(见图1),与室内的天文台、天象厅相呼应。

图1 四川师范大学地理园区设计图

2 地理园区的建设内容

为了提高人才培养和展现地理学科特色,建设分期分批进行,一改传统观光考察式实验为动手参与式实验,从实践教学的角度,坚持“以学生为中心”的实验教学理念,以培养学生动手、实践和创新能力为目的,使地理学专业的学生在实验操作能力、野外调查能力、综合分析与应用能力等方面综合发展,培养富有开拓精神、创新能力和国际竞争力的高素质人才,不断使地理实验教学改革与社会需求相适应。因此园区建设内容强调系统性和综合性,整合部门自然地理实验,改变单一验证性实验的缺陷,将验证性、综合性与设计性实验实习统一。

地理园区建设地点地势较高,略有起伏,基本保持了原有的耕作土壤和植被。园区北侧和西侧均临近校园干道,入口在整个园区西侧,南侧为体育场。南北长99.66 m,东西宽114.49 m,面积7 316.81 m2。围栏四周以钢筋、铁丝和植物绿篱混合,既坚固又美观大方。供学生开展地理、资源、环境、景观、生态、测绘等室外专业实验、野外实习前期训练和地理监测、综合性实验研究使用,兼有第二课堂和科普教育功能。

园区内除支撑专业下述三大板块的实验实习外,还兼备较多综合功能。例如,入口北侧为电子显示屏区域,正好位于交通要道,方便发布实时气象信息与地理园区宣传。入口处为环形讲台,方便教师讲解使用,两侧园区内道路外围为毕业生纪念林,大大增加了园区内植被覆盖率。橱窗展示台用于宣传地理相关知识和通知预告等,130 m2的器材房为仪器设备的维护和存储、水电的控制与管理提供了便捷。

2.1 自然地理板块

本板块达成的实践目标要求是:掌握自然地理相关的实验操作和设计技能,具有基本的野外观测、实验室分析模拟方法和空间思维的能力,能运用知识解决科学问题和实践问题,有开展第二课堂的条件和能力。这是对室内标准岩石观察识别、天球仪的认识及天文观测仪器等实验的补充延伸。支撑地概、气象气候、地质地貌、土壤课程的基础、专业、综合实验及开放(见表1)。

表1 自然地理板块相关实践

以气象站建设为例,设计面积25 m*25 m。站内主要安装两套气象数据观测系统,一是风向、风速、温度、湿度、气压、降雨等要素的自动数据采集系统,可用于园区内的电子显示屏实时发布校园气象信息; 二是涵盖风向、风速、温度、湿度、气压、降雨、蒸发、地温八要素的人工数据采集系统。用于学生实验实习时亲手操作采集数据。既让学生掌握了测量各气象要素的操作方法,又加强了理论联系实践活动的能力。

2.2 环境板块

本板块的能力目标要求:掌握环境方面的观测、分析和应用技术,具备实际动手和创新能力。内容上细分成三部分:①仿天然河道,用于模拟天然河道从河流上游下切成V型河谷到泥沙淤积成U型河谷并最终注入海洋的地表水循环部分过程; ②人工湿地,仿照成都活水公园实例,模拟水中泥沙的沉降与水质的净化; ③预留植物样方区和水土流失试验区,机动布设场地,便于环境监测。主要用于支撑水文、植物、生态、环境学原理、环境监测、综合自然地理的实验和学生科研创新项目等(见表2)。

表2 环境板块相关实践

2.3 人文规划与地信板块

本板块注重现代信息技术以及综合实践应用,支撑社区测量与制图、测量学、地图学、园林规划设计实验实习(见表3),培养学生利用现代信息技术采集、分析、处理数据的能力。通过园区内反复的测量、规划设计与实践,使学生达到熟练应用水准仪、经纬仪、全站仪、GPS、CORS-RTK等测绘仪器,利用地形图、遥感影像图等实地验证,不断掌握园林和城市规划设计及数字测图的方法与技巧,达到进行计算机专题制图的目的。

表3 人文规划与地信板块相关实践

3 建设成效

围绕图1左A-G的“北斗七星”设计,形成以傅科摆为中心,南北星空亭-太阳历广场-圭表,东西太阳历广场-傅科摆-环形讲台的轴线,建成涵盖地理学核心课程的校内室外综合实验场地。逐渐形成了“以学生为中心”的实践能力培养模式,即按照“基础-专业-综合-拓展”的实践教学体系,从“目标-方法-能力”的方式推进人才培养,培养模式见图2,利用地理园区开展实践活动,对提升学生能力成效显著。以人文规划与地信板块为例,人文地理与城乡规划和地理信息科学专业的学生因平时在地理园区开展了素描、测量、制图综合实习,提高了城乡规划设计的能力，还获得四川省大学生测绘技能竞赛的“1∶500数字化测图”一等奖和“三维模型DLG采集与建库二等奖”。“龙泉典型土壤水土流失监测”“地理园区地形测量”项目就是学生结合学习情况,申请的开放和创新性实验项目。学生外业采集一手数据的实践动手能力和解决实际问题的综合能力都得到了明显提升。

地理园区建成以来,丰富了校园自然文化景观,增加了科学氛围。已有本院地理科学、自然地理与资源环境、人文地理与城乡规划、地理信息科学4个国家级、省级特色本科专业每年约360名学生在此实践; 校内物电、化学学院其他相关专业学生均在此实习; 另外,学院每年承办的校外省级中学地理骨干教师、国培、西藏培训教师或一线小学科教教师、幼儿园、小学、中学等校外师生,都能在地理园区参观学习,这为校外师生能力和素养的提升,提供了高效、科学的学习和交流场所,扩大了社会影响力。在全校范围的实验室建设和普通高等师范院校的地理校内实习基地建设,均具有一定的引领作用。

图2 地理园区“以学生为中心”的实践能力培养模式

地理园区的设计建设内容千差万别,既没有规范可循,又无定式可照搬。本文为新形势下实习时间短、实习经费紧张、野外安全等问题提供了一个解决方案,从而打开地理实验室建设的新思路。也为改善实验教学手段、服务社会,提高本科生的实践动手能力和创新型人才提供有力支撑。