測繪工程專業(yè)實踐課程群構(gòu)建

張鮮妮 王磊

摘 ? 要：以CDIO工程教育模式為指導(dǎo)思想，分析了測繪工程專業(yè)傳統(tǒng)實踐教學(xué)存在的問題，在歸納整理測繪工程專業(yè)實踐課程群涵蓋的知識結(jié)構(gòu)和框架體系的基礎(chǔ)上，基于數(shù)據(jù)采集、處理，產(chǎn)品生成、應(yīng)用的一條產(chǎn)品化流程構(gòu)建了測繪工程專業(yè)實踐課程群，并以綜合項目設(shè)計為核心，進(jìn)行專業(yè)實踐課程群整合的應(yīng)用，并取得了一定的效果。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育模式 ?測繪工程 ?實踐教學(xué)

中圖分類號：P20-4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（c）-0216-03

Abstract： Taking the CDIO engineering education mode ?as guiding thought， analyzes the problems existing in the traditional practice teaching of surveying and mapping engineering， on ?the basis of concluding and organizing the knowledge structure and frameworks for surveying and mapping engineering practice course， building a group of surveying and mapping engineering practice class based on the data acquisition， processing， product generation and application of a transition process， and in an integrated project design as the core， the professional practice courses group of application integration， and obtained a certain effect.

Key Words： CDIO engineering education mode; Surveying and mapping engineering; Practice teaching

1 ?研究背景

測繪工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是掌握相關(guān)測繪工程理論和技術(shù)，主要涵蓋地面測量與衛(wèi)星測量、攝影測量與遙感科學(xué)，以及地圖制圖與地理信息工程等地理空間信息科學(xué)與技術(shù)的基本理論和知識，并達(dá)到測繪工程師基本訓(xùn)練能力，具有創(chuàng)新精神的高級工程技術(shù)人才。從培養(yǎng)目標(biāo)，我們可以看出該專業(yè)是一門非常重視理論與實踐相結(jié)合的一門學(xué)科，因此各大高校在設(shè)置培養(yǎng)方案時，也都進(jìn)行了相關(guān)實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置。這些實踐教學(xué)內(nèi)容的開設(shè)，基本都是以單個課程為單元，課程之間缺乏密切聯(lián)系，導(dǎo)致實踐教學(xué)內(nèi)容總體缺乏連貫性、一致性和工程實戰(zhàn)性，無法適應(yīng)科技發(fā)展及滿足信息化測繪對專業(yè)人才的要求。測繪工程專業(yè)課程有近15門左右，課程之間或多或少存在內(nèi)容交叉，對這些專業(yè)課進(jìn)行課程群整合是完全可行的，從而將單一課程納入到實踐課程群建設(shè)，具有連貫性、統(tǒng)一性等整體優(yōu)勢，有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

安徽理工大學(xué)將以CDIO工程教育模式作為指導(dǎo)思想來構(gòu)建專業(yè)實踐課程群體系，通過歸納整理測繪工程專業(yè)課程群所涵蓋的知識結(jié)構(gòu)和框架體系，準(zhǔn)確識別所包含的主要課程的教學(xué)目標(biāo)，并以此制定課程之間實踐內(nèi)容相互銜接方案，確立各實踐內(nèi)容在相關(guān)課程中的關(guān)系;在保留各課程基礎(chǔ)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的同時，構(gòu)建課程群的綜合實踐教學(xué)流程，使課程群的總體實踐教學(xué)內(nèi)容按照一條承上啟下的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、產(chǎn)品制作、產(chǎn)品應(yīng)用的生產(chǎn)主線有機(jī)聯(lián)系起來，同時以綜合項目設(shè)計為核心進(jìn)行學(xué)生構(gòu)思、設(shè)計、實施、運(yùn)行、溝通、團(tuán)隊協(xié)作等工程能力的培養(yǎng)。

2 ?測繪工程實踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

測繪工程專業(yè)的實踐課，主要包括：數(shù)字地形測量實習(xí)、大地測量實習(xí)，GPS實習(xí)，礦山測量實習(xí)，工程測量實習(xí)，以及畢業(yè)實習(xí)，除此之外有些課程除了理論教學(xué)外還有部分學(xué)時的課內(nèi)實踐，比如GIS原理與應(yīng)用，測量程序設(shè)計，攝影測量與遙感，數(shù)字圖像處理等都包含有8～16學(xué)時的課內(nèi)實踐。同時還有一些新技術(shù)應(yīng)用，比如無人機(jī)、三維激光掃描技術(shù)，無人船技術(shù)等需要結(jié)合科研項目開展。

實踐教學(xué)類型可劃分為認(rèn)識性實習(xí)、驗證性實驗、課程設(shè)計，綜合實習(xí)，新技術(shù)應(yīng)用五個層次，第一、二、三個層次一般是在課程中實施，這部分實踐內(nèi)容往往是老師自己寫好的實驗指導(dǎo)書，實驗步驟詳細(xì)，實驗數(shù)據(jù)為樣例數(shù)據(jù)，整個實踐內(nèi)容非常簡單，無項目背景，內(nèi)容單一，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致實踐效果不佳。但由于實踐教學(xué)學(xué)時往往緊缺，第四、五個層次能力的培養(yǎng)往往需要涉及多門課程，具有很高的綜合性，同時還需要培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)思、設(shè)計、實施、運(yùn)行、溝通、團(tuán)隊協(xié)作等各項工程能力[1-2]，這些綜合項目能力的體現(xiàn)，往往需要依托于工程案例或科研項目，只有部分對科研有興趣的學(xué)生才能得到鍛煉，受益面只是非常少的學(xué)生，而對于大多數(shù)學(xué)生，普遍存在基礎(chǔ)差，綜合實踐能力弱，無法自主解決復(fù)雜工程實際問題。因此傳統(tǒng)的實踐教學(xué)內(nèi)容安排存在的問題顯而易見，僅局限在教會學(xué)生能夠使用某種儀器，使用某種數(shù)據(jù)處理軟件，對學(xué)生在企業(yè)以及社會環(huán)境中構(gòu)思、設(shè)計、實施、運(yùn)行、溝通、團(tuán)隊協(xié)作等各項工程能力的培養(yǎng)幾乎為零。而用人單位則是需要學(xué)生具有綜合實踐和項目工程的綜合能力，因此如何在有限的實踐學(xué)時安排中，針對所有學(xué)生，進(jìn)行綜合實踐和項目工程的綜合能力的培養(yǎng)成為當(dāng)前實踐教學(xué)改革的迫切需求。

CDIO工程教育模式是2014年由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究組織針對工程教育質(zhì)量問題探索研究的成果。CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）、運(yùn)作（Operate）四個環(huán)節(jié)的結(jié)合，也是“實踐中學(xué)習(xí)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表達(dá)。該教育模式讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗，將系統(tǒng)課程的理論基礎(chǔ)與工程實踐相結(jié)合[3]。我們將以CDIO工程教育模式作為指導(dǎo)思想來指導(dǎo)我們專業(yè)實踐課程群的建設(shè)，對現(xiàn)有測繪工程專業(yè)系列課程實踐教學(xué)的每個環(huán)節(jié)進(jìn)行改革。改革的方案為以綜合項目設(shè)計為核心，理論知識模塊為基礎(chǔ)，重新組織課堂教學(xué)和實踐內(nèi)容，將“實踐中學(xué)習(xí)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”的理念滲透到實踐教學(xué)中，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使整個實踐過程充滿挑戰(zhàn)性和實用性[4]。

3 ?專業(yè)實踐課程群整合

依據(jù)各專業(yè)課程特點，專業(yè)實踐課程群整合的思路為將課程分為四大模塊：第一模塊功能為數(shù)據(jù)采集，這個模塊下面的課程主要包括GPS原理與應(yīng)用，大地測量學(xué)，以及攝影測量學(xué)。其中GPS原理、大地測量學(xué)可應(yīng)用于控制點數(shù)據(jù)的采集，攝影測量學(xué)則采用非接觸式測量方式，基于影像，獲取我們所需要的數(shù)據(jù)。第二模塊功能為數(shù)據(jù)的處理，這個模塊下的課程包括：測量程序與設(shè)計，數(shù)字圖像處理，GIS原理與應(yīng)用。其中測量程序設(shè)計，可以采用計算機(jī)語言編寫數(shù)據(jù)處理程序，比如，坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換程序，GPS高程擬合程序，自由網(wǎng)平差程序等，大大提高數(shù)據(jù)處理的速度與精度，數(shù)字圖像處理與GIS原理課程可以對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與建模。第三模塊的功能為產(chǎn)品的生成，這個模塊下的課程主要包括：數(shù)字地形測量學(xué)，遙感原理與應(yīng)用，攝影測量學(xué)，同時伴隨著這些課程實踐，我們所熟知的一些產(chǎn)品，比如數(shù)字地形圖、專題圖、4D產(chǎn)品等都在這個模塊下進(jìn)行制作。第四模塊的功能為產(chǎn)品的應(yīng)用，這個模塊下的課程包括工程測量學(xué)與礦山測量學(xué)，這兩門課程的工程性很強(qiáng)，無論是在地面或是在地下施工都離不開相關(guān)圖件的支持，比如地形圖、規(guī)劃圖、斷面圖，DEM等。通過這樣一條基于產(chǎn)品化流程的實踐教學(xué)內(nèi)容整合，從而達(dá)到溝通課程之間的聯(lián)系，使得學(xué)生能夠了解每門課程所包括的實踐環(huán)節(jié)在整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的作用和地位，可以幫助學(xué)生在掌握單一課程的知識基礎(chǔ)上，建立系統(tǒng)性的綜合理論及實踐知識。

4 ?綜合項目設(shè)計

在整合專業(yè)實踐課程群的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有的儀器與設(shè)備，比如無人機(jī)，三維激光掃描儀，無人船等進(jìn)行綜合項目設(shè)計，比如開展《基于無人機(jī)的數(shù)字地形圖測量》，同時也可以開展《基于三維激光掃描儀的建筑物變形監(jiān)測》等綜合項目，這些綜合項目建議在相關(guān)課程結(jié)束后開展，針對安徽理工大學(xué)測繪工程專業(yè)，可以在大三第二學(xué)期末進(jìn)行，這些項目綜合運(yùn)用了，《GPS原理與應(yīng)用》、《數(shù)字地形測量》、《攝影測量學(xué)》、《遙感原理與應(yīng)用》、《數(shù)字圖像處理》、《誤差理論與平差》，《測量程序設(shè)計》等相關(guān)專業(yè)的知識。進(jìn)行控制點的布設(shè)、數(shù)據(jù)采集、圖像處理，最后進(jìn)行精度評定，通過該項目設(shè)計對學(xué)生構(gòu)思、設(shè)計、實施、運(yùn)行、溝通、團(tuán)隊協(xié)作等工程能力都有所培養(yǎng)。通過近幾年測繪工程專業(yè)本科生的實踐教學(xué)反饋，以及企業(yè)社會對我校測繪工程的評價，表明我校實踐教學(xué)改革取得了一定的成效。

5 ?結(jié)語

本文以CDIO 工程教育模式作為指導(dǎo)思想，并將這種模式引入到測繪工程專業(yè)實踐教學(xué)改革中，基于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、產(chǎn)品制作、產(chǎn)品應(yīng)用一條產(chǎn)品化流程構(gòu)建了測繪工程專業(yè)實踐課程群，將本專業(yè)相關(guān)課程的實踐內(nèi)容緊密的聯(lián)系起來，同時進(jìn)行綜合項目設(shè)計，使學(xué)生能夠以主動的、實踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程理論、技術(shù)和經(jīng)驗，將系統(tǒng)課程的理論基礎(chǔ)與工程實踐相結(jié)合。

參考文獻(xiàn)

[1] 湯娜，湯庸，葉小平.基于CDIO教育模式的數(shù)據(jù)庫課程群建設(shè)[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)，2015（8）：83-86.

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[4] 李洋洋.基于CDIO模式的電子實習(xí)教學(xué)[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2018，20（6）：129-131.