环境资源与地理信息省级实验教学示范中心改革

【关 键 字】 实验教学  教学改革  实验教学示范中心
【摘    要】 以学生能力培养为主线,以创新教育为目标,贯彻“知识、能力、素养”全面协调发展新理念,从营造创新应用型人才培养的多元化实验教学环境出发,推进实验教学改革,探索实验教学新模式。依据高等教育改革要求并结合地方性本科院校特点,提出了“一体两翼”的发展定位,以实验教学为主体,兼顾科学研究与服务社会两大功能,以科学研究促进实验教学改革,以服务社会丰富实验项目来源。并从构建实验教学新体系、改革实验教学方法、创新实验教学手段、建立科学合理的评价机制、深化管理体制改革、加强实验教学师资队伍建设等方面做了积极的改革探索,为充分发挥中心的辐射与示范作用,服务教学,促进科研,打造高素质创新应用型人才培养的实践教育平台奠定基础。
 
0 引 言
 
培养学生的创新精神和实践能力是高等教育的首要任务,实验教学是培养高素质创新型人才的重要手段[1-2]。实验教学示范中心建设顺应了创新型人才培养对高校实验室建设和实验教学改革的要求,成为培养高素质创新型人才的重要基地和传承文化、创新知识的重要场所[2-3]。环境资源与地理信息实验教学示范中心是河南省重要的环境资源与地理信息人才培养和研究基地,2008年被评为校级实验教学示范中心,2013年被评为省级实验教学示范中心。中心以促进学生专业能力、实践能力、创新能力、学习能力和社会适应能力全面协调发展为根本目标,以“夯实基础,提高素质;自主探究,强化能力;突出开放,追求创新”为总体思路,深入推进实验教学改革,在实验教学体系、实验教学方法、实验教学手段、评价机制、管理体制、师资队伍建设等方进行积极探索,为充分发挥中心的辐射与示范作用,服务教学,促进科研,推动地方经济发展奠定了基础。
 
1 中心定位
 
依据高等教育改革的要求,结合地方性本科院校特点,中心建设及发展定位可概括为“一体两翼”,一体即以实验教学为主体,两翼即两大功能,①中心始终坚持以实验教学为主体,以提高学生实践技能和创新能力为目标,以革新实验教学内容、改进实验教学方法为抓手,集合师资、设备、环境等多方面资源,面向多个相关专业开展规范而创新的实验教学。②中心拥有遥感、GIS、GIS 软件教学、自然灾害遥感监测、遥感数字图像处理、独山玉研究实验室等实验教学平台,除了满足实验教学需求外,为师生科学研究搭建平台,实现了实验教学与科学研究互动互促,充分发挥中心实验教学设备效用。③中心始终坚持教学与科研服务于地方社会发展的原则,60%以上的综合性和创新性实验项目选题来源于河南省或豫西南的实际问题,如农村土地利用信息采集、南水北调中线水源地环境保护、区域性自然灾害、独山玉成矿机理等。中心大多数科研项目都是基于区域特有的自然和人文地理问题;承担着地质灾害、旱涝灾害等为地方政府提供决策参考的任务;具有向全校学生开展灾害防避、环境保护、可持续发展等通识教育功能。
 
2 实验教学改革
 
2.1 构建实验教学新体系
 
科学合理的实验教学体系应能实现学生专业技能的培养,应能体现专业特色,而且应具有一定的系统性[4-7]。中心贯彻“以人为本”和“学生全面发展”的教育教学理念,遵循“重基础、强能力、多层次、求创新”原则,积极探索实验教学模式改革,构建了涵盖课程实验、毕业论文(设计)实验、自主实验和岗前实训等内容的实验教学新体系(见图1)。其中:课程实验由22门实验课程组成,15门为独立开设的实验课程,7门为非独立开设的实验课程;每门实验课程包括3~9个实验项目,共有135个实验项目;实验项目分为基础性、综合性、设计性和创新性四种类型,所占比例分别为34.5%、31.6%、22.6%、11.3%;每个项目都有明确的实验目的和实验内容。自主实验包括两种类型:①学科竞赛类的自主实验,即为参加大学生挑战杯、南阳市张衡杯科技竞赛、大学生节能减排大赛、ESRI GIS软件开发竞赛、Super Map全国高校GIS大赛、全国大学生GIS应用技能大赛而进行实验练习;②学生科技项目,即经学生申请、上级部门批准立项的各种项目,包括国家级大学生创新创业训练计划项目、南阳师范学院SPCP(大学生实践教学活动)项目等。岗前培训包括两种形式:①实习岗前培训,在GIS专业和测绘工程专业的学生进行顶岗实习(即专业综合实习)之前,对学生进行业务培训;②就业岗前培训,对临近毕业的学生开展业务培训,实现专业技能与将来的岗位需要的对接。相对于其他实验教学项目,岗前培训更为综合,更接近生产实践,是人才培养的重要环节。
 
 
 
图1 实验教学体系结构图
 
2.2 改革实验教学方法
 
实验教学新体系的实施,需要适合其施行的教学方法改革配套。中心将实验课程分为基础、综合、设计、创新4种类型,鼓励教师根据实验类型和内容,采取以学生为主体、灵活多样的实验教学方法,形成了“讲解、提问、演示、提示、点拨、辅导、引导、纠错、点评、总结”10环相扣的递进-反馈式实验教学的“教”法(见表1)和“阅、听、看、记、问、答、做、思、辩、综”10环循序渐进式实验教学的“学”法,教师与学生根据实验课程性质与实际合理选择、组合以上教法和学法,遵循由浅入深、由简单到复杂、由验证模仿到综合设计再到创新的施教原则,逐渐加深实验教学内容的深度、广度和综合程度。针对不同实验类型,有选择地采用不同的实验教学方法。针对基础性实验,重视讲解、演示和点拨,使学生深刻理解理论,熟练掌握技能;针对综合性实验,注重以学生为主体,帮助学生对已有知识和技能进行举一反三,培养学生分析、解决错综多变的实际工程问题的能力;针对设计性、创新性实验,注重以学生为主体,引导、帮助学生完成资料查询、数据(材料)准备、方案设计、实验实施等工作,充分锻炼学生的发散性思维、科研能力及创新意识,提升学生综合素质。
 
表1 递进-反馈式实验教学的“教”法定义和施行标准
 
2.3 创新实验教学手段
 
实验教学手段创新是指在实验教学过程中创造性地应用各种先进的技术设备作为实验教学的手段,并使之不断现代化,是实验教学中的一场技术革命,是实验教学现代化的一个主要标志,也是实验教学改革的关键[8-9]。教学手段是教师与学生开展教学活动、相互传递信息的工具,包括视听型、实际操作型和人工智能型三种类型[9]。随着科学技术的飞速发展,人工智能型教学手段(如多媒体实验教学、模拟仿真实验教学、虚拟现实实验教学、网上实验教学等)已成为实验教学手段创新的主要方向,在实验教学中的作用日益显著[9-10]。中心鼓励教师依据实验课程特点选择运用各种现代化教育技术,积极推进实验教学手段创新,增强实验教学效果。①注重实验演示。学生通过直接观看教师操作软件和仪器,形成直观印象从而掌握实验技能。改变“只表现文字和图像”的狭义多媒体为“遵循教育学和心理学规律,服务于教学目标,文字、图形、图像、视频、动画、声音各要素合理组合”的真正意义的多媒体。②注重人机交互。能动态的、过程化的反映实验原理和实验过程,让学生产生对实验教学内容的沉浸感。③建立实验教学中心网站。充分利用互联网的广泛共享性和便捷性。学生可以从本网站上浏览课程安排、课程教学大纲、实验讲义、典型教学视频、典型实验课件等,有助于学生的课前预备和课外自习。现代教育技术手段的运用,不仅提高了实验教学效率,而且有利于激发学生的创新思维和创新意识,有利于提高学生的创新能力。
 
2.4 建立科学合理的评价机制
 
实验考核方法对学生实验具有重要的导向作用,在实验教学中具有举足轻重的地位[11]。中心根据不同类型实验课程的特点,制订针对性的考核办法,注重对实验课程的过程性评价。针对基础性实验,重点考核学生对实验理论和实验技能的掌握程度;针对综合性、设计性和创新性实验,一般以小组为单位进行考核,既考核学生的理论和技能水平,也考核学生的协作攻关的意识和能力;针对自主实验,根据成果完成质量和参赛结果对学生进行考核;针对毕业论文实验,根据毕业论文质量和答辩表现来了解实验的成效。学生在课程实验之后必须写出实验报告,对实验过程出现的问题予以及时记录。同时,实验教师按规定认真批改实验报告,实验报告期末回收存档,发现抄袭虚假,记录在案并严肃处理。每门实验课程均进行期末总评,期末总评为结构化得分制,平时成绩、实验报告、期末考试成绩各占一定比例,平时成绩由出勤率、提问、实验过程表现成绩构成;实验报告成绩则综合实验结果的正确性、实验步骤的完整性、理解和创新程度、工整程度等情况给出;期末考试则根据课程性质进行笔试或现场技能考核。实验考核结果不仅作为学生学习成绩的评定标准,亦作为教师教学工作质量的评定标准。灵活多样、严格有序的实验考核办法,改善了实验教学质量,促进了学生的全面发展。
 
2.5 深化管理体制改革
 
良好的管理体制是中心廉洁建设和谐发展的保证,也是维持实验教学和科研工作正常秩序的保证[11]。中心建立了校、院两级共管模式下的主任负责制,学校负责实验管理制度的宏观把控与指导,学院负责中心的总体规划与建设,中心主任代表学校和学院负责日常管理和运行,各相关教研室承担教学任务。中心主任全面负责中心的规划建设与管理工作。
 
(1) 制订仪器设备管理制度与措施。设备维修保养由定岗专人负责;各微机实验室采取防尘、防病毒、阻止网络不良信息措施;重要仪器,逐台建立操作规程、维修保养制度,确保仪器设备完好率;设备实行专管共用制度,提高利用率,校内单位借用,须中心主任批准,校外单位借用,要经学校主管部门领导批准,并报实验设备中心备案;定期对测绘设备进行校验、计量定标,保障其精度;定期对实验室进行检查,各个学期均安排对仪器设备的维护和维修工作;中心对仪器设备设专人管理,办理保管物品的领用、发放、借用等手续,保持帐、物卡相符,符合率为100%。
 
(2) 实行安全目标责任制。每个实验室确定一名安全责任人,负责该实验室的安全问题;建立严格的安全防范措施,并定期接受学校有关部门的监督、培训和检查;重视对师生的安全教育,学生初次进入实验室时,实验教师都按规定介绍实验室的安全条例和安全实验常识;定期进行消防器材检查和消防演练;对有毒、易燃、易爆物品的使用,制定了严格的操作规程。
 
2.6 加强实验教学师资队伍建设
 
建设一支高素质的实验教学队伍是实验教学改革成功的关键[7,12-13]。在学校支持下,中心制定了实验教学队伍建设措施:面向全国重点高校和科研院所招聘实验教学优秀人才,通过校企合作聘请企业一线技术人员充实到实验教师队伍;高职称、高学历的教师从事实验教学,实验教学工作量占教学工作总量的比例不得低于一定标准;新引进的年青教师必须接受实验教学培训之后方能从事实验教学工作;鼓励并支持中青年教师攻读硕士、博士学位;分期分批安排实验教学人员参与实验教学师资培训;派遣实验教学人员到国内外重点大学进行实验教学访学;鼓励并支持从事实验教学的教师参加国内外各种教学研讨会,尤其是实验教学研讨会;定期开展实验教学研讨活动,每学期开展实验教学研讨活动不少于3次,活动的主要内容有研讨教学案例、学习先进单位经验、更新实验教学内容等;建立传帮带机制,要求年龄在35岁以下的教师均由教学经验丰富的高级职称教师进行一对一指导,具体形式有指导备课、观摩课等;聘请校内外教学名师传授教学经验和先进理念;要求拥有国家级和省部级科研项目的教师将实验教学与科研项目相结合。中心多措并举,建成了一支年龄结构、学历结构、职称结构、学缘结构合理且稳定的实验教学队伍,保证了中心实验教学的正常进行。
 
3 中心建设成效及特色
 
中心立足“一体两翼”的发展定位,形成了“以学生为中心,以能力培养为主线,以创新教育为目标,倡导自主性、多样性和创造性实验教学活动,注重知识、能力、素养全面协调发展”的实验教学新理念,营造创新人才培养的多元化实验教学环境,将新方法、新材料、新技术引入实验教学与学生课外科技活动之中,培养学生的创新能力和实践能力,探索出一种切实可行、特色鲜明的实验教学模式,有效调动了师生的积极性,取得了丰硕成果。近年来,在中心教师的指导下,学生在国家、省级、校级各类比赛中获奖22项,完成国家级大学生创新创业训练计划项目10项,完成其它自主创新项目40项,发表学术论文20多篇;中心教师先后获批国家级科研项目5 项,承担教研项目10多项,在SCI、EI、核心期刊上发表论文40 余篇。中心坚持以实验教学为主体,以科学研究促进实验教学,将科研成果转化为实验教学内容,将科学研究与学生创新实验及毕业论文(设计)结合起来,每年都有新的、不同特点的科研项目,经分割、转化后,形成实验教学分项,融入课程实验教学,学生自主实验和毕业论文(设计)选题也往往与指导教师的科研项目相联系。中心还充分利用校内外优质教学资源为实验教学服务,校企共建校外实践教育基地,如南阳三绘地理信息工程实习基地、南阳励创地形图测绘实习基地、上海拓普康GIS软件开发实习基地、丹江口库区综合实习基地、桐柏山自然地理实习基地、嵩山地质地貌实习基地等,探索形成了专业综合实习、聘请企业工程师授课、承担企业横向课题等合作实验教学新模式。中心努力将实验教学与社会服务结合起来,丰富实验教学的素材来源,服务地方经济发展。中心多数综合性和创新性实验项目选题来源于豫西南实际问题,如南水北调中线水源地环境保护、新农村建设、南阳国家级农业科技示范区、独山玉矿产资源等。中心建设立足于实验教学,服务于科学研究,注重服务社会,三者互促互动,不仅培养了学生的实践创新能力,而且锻炼了师生服务社会、创新创业技能,充分发挥了实验教学资源的效用。
 
4 结 语
 
中心依照学校“宽口径、厚基础、重创新、强能力”的创新应用型人才培养要求,立足实验教学这一主体,以科学研究促进实验教学改革,以服务社会丰富实验项目来源,秉承“夯实基础,提高素质;自主探究,强化能力;突出开放,追求创新”的实验教学改革思路,形成了“以学生为中心,以能力培养为主线,以创新教育为目标,倡导自主性、多样性和创造性实验教学活动,注重知识、能力、素养全面协调发展”的实验教学新理念,通过构建层次分明、模块间相互关联和衔接的实验教学体系,改革实验教学方法,创新实验教学手段,深化管理体制改革等措施,培养学生的创新意识、探索精神和综合解决问题的能力,为其日后成长为GIS行业优秀人才打下坚实的基础。
 
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Reform of Province-grade Experimental Demonstration Center for Environment, Resource and Geographical Information
 
FAN Hong-yan, QI Peng-cheng
 
(College of Environmental Science and Tourism, Nanyang Normal University, Nanyang 473061, China)
 
Abstract:The reform of experimental teaching is promoted and the new model of experimental teaching is explored from constructing the diversified experimental teaching environment for cultivating innovative talents. The ability training of students is taken as the main line, and innovative education as the goal. The comprehensive and coordinated development concept of "knowledge, ability and quality” is carried out. According to the development of Province-grade Experimental Demonstration Center for Environment, Resource and Geographical Information, this paper puts forward a new experimental teaching conception of “a subject and two aspects”, that is to take experiment teaching as one main subject and include two aspects of scientific research and service society. The scientific research promotes the reform of experimental teaching and the service society enriches the source of experimental projects. The reform of experimental teaching has been explored from constructing new system of experimental teaching, reforming the method of experimental teaching, making innovation in experimental teaching instrument, constituting scientific and reasonable evaluation mechanism, deepening the reform of management system, strengthening the construction of experimental teaching staff, etc. These lay the foundation for full playing the role of radiation and demonstration of the center, servicing teaching, promoting scientific research and building a practice education platform for cultivating high quality innovative and applied talents.
 
Key words:experimental teaching; teaching reform; experimental teaching demonstration center
 
收稿日期:2016-01-23
 
基金项目:国家自然科学基金项目(41071280)
 
作者简介:范红艳(1982-),女,河南辉县人,硕士,讲师,从事区域地理、GIS应用教学与研究工作。
 
【作者机构】 南阳师范学院环境科学与旅游学院
【来    源】 《实验室研究与探索》 2016年第9期P154-157,184页

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