CDIO理念下的應(yīng)用型本科“測(cè)量學(xué)”實(shí)踐教學(xué)模式改革

張紅娟，張卓彤，朱增鋒，彭軍還

(1．中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 長(zhǎng)城學(xué)院，河北 保定 071000；2．中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

測(cè)量學(xué)是一門(mén)理論與技術(shù)相結(jié)合、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。測(cè)量學(xué)課程教學(xué)效果的好壞，很大程度上取決于實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的高低[1]。在我國(guó)對(duì)地方本科院校應(yīng)用型本科教育目標(biāo)轉(zhuǎn)型大背景下，為培養(yǎng)具有專(zhuān)業(yè)技能、工程意識(shí)和學(xué)習(xí)能力等綜合素質(zhì)的現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用人才，迫切需要引入新的教育理念應(yīng)用于實(shí)踐性、應(yīng)用能力要求高的測(cè)量學(xué)的實(shí)踐教學(xué)。本文針對(duì)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)定位[2-3]，以“測(cè)量學(xué)”實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課為例，研究實(shí)踐教學(xué)模式的改革方案。

1 目前測(cè)量學(xué)實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 學(xué)時(shí)矛盾突出，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容針對(duì)性不強(qiáng)

從目前應(yīng)用型本科院校非測(cè)繪專(zhuān)業(yè)測(cè)量學(xué)課程的設(shè)置情況看，較突出的問(wèn)題是課程總學(xué)時(shí)的大幅度減少導(dǎo)致課間實(shí)驗(yàn)隨之更少[4-5]。隨著現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)飛躍式發(fā)展，測(cè)繪新知識(shí)和新技術(shù)無(wú)法在有限的課時(shí)內(nèi)教授給學(xué)生，學(xué)時(shí)矛盾突出。此外，目前多數(shù)應(yīng)用型本科不同專(zhuān)業(yè)的測(cè)量學(xué)課間實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大致相同，無(wú)法滿足各個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)生應(yīng)用測(cè)繪技術(shù)和成果解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

1.2 教學(xué)方法陳舊，課堂利用率低

隨著課程改革，我?！皽y(cè)量學(xué)”實(shí)驗(yàn)實(shí)踐學(xué)時(shí)僅有16學(xué)時(shí)，仍采用傳統(tǒng)教學(xué)方法,有限的學(xué)時(shí)無(wú)法得到充分利用。而且教師主動(dòng)的教和學(xué)生被動(dòng)的學(xué)習(xí)，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。如何提高實(shí)驗(yàn)課堂利用率、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣成了實(shí)踐教學(xué)面臨的突出問(wèn)題。

2 教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化

2.1 教學(xué)內(nèi)容的更新及調(diào)整

為了緩解目前測(cè)量學(xué)學(xué)時(shí)嚴(yán)重壓縮和教學(xué)內(nèi)容不斷更新的矛盾，應(yīng)根據(jù)各專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，圍繞各專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)測(cè)量學(xué)課程內(nèi)容進(jìn)行選擇定位[6-9]。我教研室以工程測(cè)量相關(guān)職業(yè)活動(dòng)所需要的知識(shí)、技能為導(dǎo)向，調(diào)整并更新了教學(xué)內(nèi)容。為了兼顧基礎(chǔ)性和專(zhuān)業(yè)性，課間實(shí)驗(yàn)分為必修和選修兩部分。

表1中必修項(xiàng)目均為2個(gè)學(xué)時(shí)，選修項(xiàng)目可以安排在上課時(shí)間、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間或是與集中實(shí)習(xí)安排在一起，視具體教學(xué)進(jìn)度來(lái)定。不同專(zhuān)業(yè)除了要完成7項(xiàng)必修的課間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，還要根據(jù)自己專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)選擇1項(xiàng)選修實(shí)驗(yàn)，確保做到針對(duì)性和專(zhuān)業(yè)性。不同專(zhuān)業(yè)選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以參照下表2。

表1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

表2 選修實(shí)驗(yàn)選擇方案

2.2 “任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法

測(cè)量學(xué)原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法主要以“教師演示，學(xué)生重復(fù)”，本質(zhì)上仍是“集中講授”。長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐證明，這種教學(xué)方式雖然也能達(dá)到一定的教學(xué)效果，但教學(xué)環(huán)節(jié)仍以教師為主，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，更不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，無(wú)法滿足高質(zhì)量實(shí)踐教學(xué)的要求[10]。

為了實(shí)現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合”，在測(cè)量學(xué)教學(xué)內(nèi)容上引入了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容項(xiàng)目化的“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法。即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容項(xiàng)目化，教師提前將“實(shí)驗(yàn)任務(wù)及要求”下發(fā)給學(xué)生。例如“全站儀坐標(biāo)測(cè)量項(xiàng)目”的任務(wù)及要求：在校園地形圖上任選已有控制點(diǎn)采集至少3類(lèi)地物，不少于10個(gè)碎部點(diǎn)的角度、距離和坐標(biāo)等數(shù)據(jù)。測(cè)量結(jié)束后，用30 m鋼尺依次測(cè)量各地物點(diǎn)間的水平距離與坐標(biāo)反算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，要求誤差不得大于2 cm。該項(xiàng)目中涉及地形圖的應(yīng)用、坐標(biāo)測(cè)量原理和成果的檢查驗(yàn)收等。整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與工程項(xiàng)目的任務(wù)概況、資料收集、工程項(xiàng)目實(shí)施、檢查驗(yàn)收等內(nèi)容相對(duì)應(yīng)，而且整個(gè)過(guò)程都由學(xué)生自己完成。此外，傳統(tǒng)旨在教授學(xué)生“坐標(biāo)測(cè)量方法”的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)變成“完成小區(qū)域碎部測(cè)量”的綜合性實(shí)驗(yàn)。

2.3 教學(xué)手段以“微課”為主

傳統(tǒng)教學(xué)課上存在幾十人觀看教師1人講解，講解快學(xué)生無(wú)法完全吸收，教師現(xiàn)場(chǎng)一一指導(dǎo)浪費(fèi)時(shí)間等問(wèn)題。為了克服這個(gè)問(wèn)題，教師將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及到的儀器操作內(nèi)容制作成“微課視頻”，課前提前下發(fā)給學(xué)生。例如“水準(zhǔn)儀的認(rèn)識(shí)與使用”“閉合水準(zhǔn)路線測(cè)量”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提前錄制了“水準(zhǔn)儀各部件的名稱(chēng)及作用”(2～3 min)、“水準(zhǔn)測(cè)量方法”(4～6 min)和“高差閉合差的計(jì)算與調(diào)整”(8～12 min)等微課視頻，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中涉及的儀器認(rèn)識(shí)、操作方法和數(shù)據(jù)處理方法等內(nèi)容提前讓學(xué)生掌握，學(xué)生課上也可以對(duì)照視頻實(shí)施項(xiàng)目，大大提高了學(xué)生儀器操作的規(guī)范。

3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施

3.1 人員組織與安排

實(shí)驗(yàn)課開(kāi)展以教學(xué)班為單位，分組進(jìn)行，每組4～5人。為了確保實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的順利實(shí)施，首先要明確分工和職責(zé)，結(jié)合企業(yè)工程項(xiàng)目部門(mén)的人員組織結(jié)構(gòu)，制定教學(xué)小組。

每組設(shè)置項(xiàng)目經(jīng)理1人，一般由組長(zhǎng)承擔(dān)，組織執(zhí)行甲方(教師)下達(dá)的項(xiàng)目任務(wù)，協(xié)調(diào)安排組內(nèi)各成員的任務(wù)分工；總工程師1人，一般由組內(nèi)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、技術(shù)過(guò)硬的學(xué)生承擔(dān)，負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)問(wèn)題；由于課程特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的復(fù)雜性，特設(shè)安全總監(jiān)1人，一般由組內(nèi)膽大心細(xì)的學(xué)生承擔(dān)，確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中儀器和人身安全；質(zhì)量總監(jiān)1人，一般由組內(nèi)女生承擔(dān)，主要負(fù)責(zé)測(cè)量數(shù)據(jù)的記錄、處理等工作，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。上述人員除了兼任以上職責(zé)外，每個(gè)人也是本項(xiàng)目的測(cè)量工程師，確保項(xiàng)目的基礎(chǔ)工作。這樣能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生參與項(xiàng)目的積極性，明確的分工又能確保實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的順利開(kāi)展。

3.2 項(xiàng)目實(shí)施方案

CDIO工程教育理念是國(guó)際工程教育改革的最新成果。目前，已有幾十所世界著名大學(xué)以CDIO工程教育要求為基準(zhǔn)，制定配套的專(zhuān)業(yè)課程體系，取得了良好的教學(xué)效果，培養(yǎng)出深受企業(yè)歡迎的學(xué)生[11]。

基于CDIO工程教育理念，結(jié)合教育規(guī)律和應(yīng)用型本科學(xué)生的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)和運(yùn)行(Operate)4個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，教學(xué)進(jìn)度安排見(jiàn)表3。

表3 “測(cè)量學(xué)”工程項(xiàng)目教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

為了提高測(cè)量學(xué)實(shí)踐教學(xué)課堂利用率，將構(gòu)思、設(shè)計(jì)兩個(gè)階段安排在課前來(lái)完成。即教師將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)，制作的微課視頻等相關(guān)資料提前下發(fā)給學(xué)生。接到任務(wù)書(shū)后，學(xué)生首先明確實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的任務(wù)要求、需提交的資料及用到的儀器設(shè)備。然后，通過(guò)教材、微課視頻的學(xué)習(xí)、預(yù)留作業(yè)的完成做好相應(yīng)的知識(shí)儲(chǔ)備。接下來(lái)小組通過(guò)分析、討論給出項(xiàng)目實(shí)施的具體方案。實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生只需直接借領(lǐng)儀器和工具開(kāi)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)方案的可行性。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，教師只需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正，適宜地引導(dǎo)學(xué)生自行完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成后，教師對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和總結(jié)，給出合理的建議，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范地使用測(cè)量?jī)x器、正確地處理測(cè)量數(shù)據(jù)，端正實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)為學(xué)的科學(xué)態(tài)度。通過(guò)上述措施，將有限的課堂時(shí)間(90 min)最大化地利用起來(lái)，而且在師生互動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生不自覺(jué)地開(kāi)始自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)探索[12]，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

4 成績(jī)?cè)u(píng)定辦法的改革

為了激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的動(dòng)力，重新調(diào)整了理論課和實(shí)驗(yàn)課成績(jī)的分值比例，由原來(lái)的7∶3，改為6∶4，而期末的考試內(nèi)容中也包含與實(shí)踐相關(guān)的內(nèi)容，盡力做到理論與實(shí)踐并重，重在技術(shù)應(yīng)用。為了更好地考查CDIO理念教學(xué)模式改革的效果，對(duì)實(shí)驗(yàn)部分成績(jī)考核辦法進(jìn)行了改革，具體考核辦法見(jiàn)表4。

表4 成績(jī)考核辦法 %

以往教師多采用抽查小組1～2名學(xué)生參與儀器操作考核，考核結(jié)果作為小組成績(jī)。由于學(xué)生學(xué)習(xí)能力和水平的差異性，這種考核辦法有失公平，不能很好地激發(fā)學(xué)生積極性。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，改革以往考核辦法，儀器操作考核要求全員參加，考核內(nèi)容為實(shí)驗(yàn)用的較多的水準(zhǔn)儀和全站儀，考核標(biāo)準(zhǔn)和過(guò)程嚴(yán)格按照測(cè)量技能大賽的標(biāo)準(zhǔn)和過(guò)程實(shí)施，做到考核標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性和規(guī)范性，也有利于學(xué)生參加各類(lèi)技能大賽適應(yīng)能力的培養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告考查預(yù)留作業(yè)完成情況、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)合格情況、技術(shù)總結(jié)情況等。除了關(guān)注每個(gè)小組的實(shí)習(xí)成果及個(gè)人實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，指導(dǎo)教師還要注重過(guò)程考查，即在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中經(jīng)常進(jìn)行師生交流、研討，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中能獨(dú)立思考，提出獨(dú)特見(jiàn)解的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)成績(jī)給予適當(dāng)?shù)募臃?，并設(shè)立“創(chuàng)新思維”考核項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新的思維，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

5 教學(xué)效果的評(píng)價(jià)

基于CDIO理念的教學(xué)模式改革思想，對(duì)我校2015級(jí)工程管理、地質(zhì)工程、資源勘查專(zhuān)業(yè)的測(cè)量學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了試點(diǎn)教學(xué)，其中地質(zhì)、資勘專(zhuān)業(yè)共計(jì)4個(gè)班130人，采用傳統(tǒng)教學(xué)法，工程管理4個(gè)班共計(jì)166人采用新方法，采用相同的考核辦法對(duì)總計(jì)296人的期末考試成績(jī)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表5—表6。

表5 參與教改學(xué)生成績(jī)統(tǒng)計(jì) %

表6 未參與教改學(xué)生成績(jī)統(tǒng)計(jì) %

圖1 參與教改學(xué)生試卷正確率

圖2 未參與教改學(xué)生試卷正確率

從圖1、圖2中可以看出，參與教改學(xué)生期末成績(jī)實(shí)踐部分的正確率明顯高于理論部分，而未參與教改學(xué)生實(shí)踐部分的正確率明顯低于理論部分，說(shuō)明理論知識(shí)可以通過(guò)考試前的復(fù)習(xí)來(lái)完成，而需要通過(guò)儀器操作獲得的知識(shí)只有實(shí)驗(yàn)課上來(lái)獲得，加之實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生接觸儀器時(shí)間少，不能很好掌握相關(guān)的知識(shí)。

由表5、表6知，參與教改學(xué)生的成績(jī)明顯高于未參與教改的學(xué)生，同時(shí)實(shí)踐能力的提高有利于理論知識(shí)的加深和鞏固。通過(guò)對(duì)學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)和儀器操作考核結(jié)果知：CDIO教學(xué)法，在知識(shí)獲得上達(dá)到了課程教學(xué)大綱的要求，能力上鍛煉了學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力，提高了團(tuán)隊(duì)合作協(xié)調(diào)能力，素質(zhì)上增強(qiáng)了學(xué)生工程意識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精的精神，取得了良好的教學(xué)效果。更難能可貴得是，CDIO教學(xué)法大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生自動(dòng)利用現(xiàn)代通訊終端(手機(jī)、平板)學(xué)習(xí)教學(xué)資料，增強(qiáng)了學(xué)生走上工作崗位應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)的適應(yīng)能力。

6 結(jié)束語(yǔ)

CDIO理念下的“測(cè)量學(xué)實(shí)踐課程教學(xué)模式的改革”，使得課程從突出理論知識(shí)的傳統(tǒng)教學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀瞿芰δ繕?biāo)和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的現(xiàn)代應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。結(jié)合應(yīng)用型獨(dú)立學(xué)院的特點(diǎn)，創(chuàng)新性確定以“微課教學(xué)”為手段，以“工學(xué)結(jié)合”為目標(biāo)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，教學(xué)實(shí)踐表明此項(xiàng)教改取得了良好的教學(xué)效果，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在知識(shí)、能力和素質(zhì)上都得到了提高。