新時代背景下給排水專業(yè)“測量學(xué)”教學(xué)改革初探

陳小平

（揚州大學(xué) 水利科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚州 225009）

引言

測量在城鄉(xiāng)供水管、生產(chǎn)污水排水管、生活污水管和雨水及清凈下水排水管等規(guī)劃建設(shè)方面都發(fā)揮著重要作用。2021年，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》（簡稱“十四五”規(guī)劃）明確提出：“推進農(nóng)村水源保護和供水保障工程建設(shè)，……提升改造城市蓄滯洪空間、堤防、護岸、河道、防洪工程、排水管網(wǎng)等防洪排澇設(shè)施?！保?］2018年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》提出：“構(gòu)建大中小微結(jié)合、骨干和田間銜接、長期發(fā)揮效益的農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，著力提高節(jié)水供水和防洪減災(zāi)能力?！保?］截至2021年，我國從事給排水專業(yè)人才培養(yǎng)的院校約137所。在新時代背景下，隨著城市化的不斷發(fā)展和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，國家對高等院校給排水科學(xué)與工程專業(yè)應(yīng)用技術(shù)型人才的需求將不斷增加，對給排水專業(yè)人才培養(yǎng)手段和方法提出了新要求。

“測量學(xué)”是給排水科學(xué)與工程專業(yè)必修的學(xué)科基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容主要包括測量學(xué)的基本知識，常規(guī)光學(xué)測量儀器的構(gòu)造及使用，角度測量、距離測量和高程測量的方法與要求，測量誤差的基本知識，小地區(qū)控制測量的方法，地形圖的測繪與應(yīng)用及施工測量的基本工作等。本課程實踐性強，主要目標是使學(xué)生了解測繪學(xué)科的作用，掌握測量學(xué)的基本知識和理論，熟悉常用測量儀器和工具，掌握觀測精度的計算及測量成果的平差計算，熟悉施工測量的基本工作等。同時，通過實驗教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴謹?shù)钠焚|(zhì)、團結(jié)協(xié)作的精神和分析解決問題的能力。與測繪專業(yè)相比，給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”教學(xué)中專業(yè)知識講授比較淺顯，實踐技能操作精度要求也較低。然而，“測量學(xué)”課程對于給排水科學(xué)與工程專業(yè)極為重要，如何進行教學(xué)改革以適應(yīng)新時代背景下給排水科學(xué)與工程和環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求，是新時代應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)中必須進一步研究的重要課題。

一、新時代背景下給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

新時代要求高等教育“固本強研、創(chuàng)新發(fā)展”，同時教學(xué)過程中融入課程思政。然而，目前水利類高校給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”課程教學(xué)仍以傳統(tǒng)測量儀器使用為主，高新數(shù)字化測圖技術(shù)及實踐能力的培養(yǎng)為輔。另外，由于課時壓縮與課程內(nèi)容過時等原因，學(xué)生實踐操作少、學(xué)習(xí)興趣低且不重視課堂學(xué)習(xí)。以下以水利類高校揚州大學(xué)現(xiàn)行的給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”課程為例進行闡述。

（一）課時難以滿足教學(xué)要求，教學(xué)內(nèi)容過于陳舊

給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”是一門實踐性很強的課程，其教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配見表1。目前，水利類“測量學(xué)”課程課時安排為理論課24學(xué)時，實驗課8學(xué)時，綜合實習(xí)1周。相比于農(nóng)林類專業(yè)的“測量學(xué)”課程（理論學(xué)時32課時，實驗學(xué)時16課時），少了8個理論課時和8個實驗課時；相比于土木工程專業(yè)“測量學(xué)”課程（理論學(xué)時36課時，實驗學(xué)時14課時），少了12個理論課時和6個實驗課時。此外，目前給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”教學(xué)內(nèi)容主要是DS3型水準儀和DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造及其使用、檢驗和校正，水準路線及其閉合差的調(diào)整與高程計算，水平角和豎直角測量方法，鋼尺和視距法測量距離，以及在測量過程中的誤差產(chǎn)生與消除方法，平面和高程控制測量及地形圖繪制等。但是隨著測繪儀器的發(fā)展，教學(xué)儀器已更新，比如DS3型微傾式水準儀已被自動安平水準儀替代，全站儀替代DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀用于測量角度和距離。對于給排水科學(xué)與工程專業(yè)而言，受學(xué)分壓縮、課時減少及教學(xué)內(nèi)容跟不上儀器的更新?lián)Q代影響，用人單位還要對剛畢業(yè)的學(xué)生進行培訓(xùn)才能使其滿足上崗工作要求。

表1 教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時分配

（二）教學(xué)與考核模式單一，理論聯(lián)系實際不夠

目前，教學(xué)模式仍以室內(nèi)課堂多媒體課件結(jié)合黑板板書講授為主，室外操作測量實驗講解為輔；近年來，隨著信息化教育的發(fā)展，多采用線上教學(xué)。課程成績由考試成績（70%）+平時成績（30%，包括上課出勤、平時作業(yè)和課程實驗）組成，其中，課程實驗占課程平時成績的權(quán)重為50%，實習(xí)考核主要為撰寫實訓(xùn)報告。由于考試成績占比較大，有些學(xué)生平時不注重學(xué)習(xí)，全靠考前突擊。且線上教學(xué)階段，學(xué)生只能提交電子版作業(yè)，教師無法在課堂進行檢測，給學(xué)生提供了抄襲及數(shù)據(jù)造假等條件。受理論課時壓縮的影響，學(xué)生對于理論知識的掌握不深，加之實習(xí)是在學(xué)習(xí)理論知識之后進行，有時受天氣影響實習(xí)任務(wù)完成匆忙，致使學(xué)生撰寫的實訓(xùn)報告質(zhì)量偏低。此外，實習(xí)分配為7人一組且控制測量目標相同，個別學(xué)生找到了投機取巧、抄襲的漏洞，不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維。

（三）課程學(xué)習(xí)動力不足，課程思政融入不深

測量學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，主要培養(yǎng)給排水科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生在市政工程測量工作中的設(shè)計、組織、安排、總結(jié)等方面的能力，以及吃苦耐勞和團結(jié)協(xié)作的精神。由于野外測量的工作比較艱苦，很多給排水科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后期望報考公務(wù)員或事業(yè)單位，并不愿意從事與測量相關(guān)的工作。因此，部分學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)課“測量學(xué)”理論知識學(xué)習(xí)興趣不高，線上聽課注意力不集中，回答問題不積極，對課后作業(yè)不重視，普遍存在考前突擊的僥幸心理。同時，由于課堂需要教學(xué)的知識較多但課時少，教師難以將嚴謹細致、吃苦耐勞和團結(jié)協(xié)作等思政元素貫穿教學(xué)全過程。

二、新時代背景下給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法探討

為適應(yīng)新時代背景下給排水科學(xué)與工程和環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求，基于“測量學(xué)”基本知識和測量新技術(shù)、新儀器，結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段，采用多樣化教學(xué)方法，以測量實訓(xùn)為主，融入課程思政內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹細致、吃苦耐勞和團結(jié)協(xié)作的精神。

（一）優(yōu)化課時安排，更新教學(xué)內(nèi)容

新時代教育背景下，高校要明確實踐教學(xué)的重要性。給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”課程的教學(xué)目標是讓學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識及基本技能，并且在以后的生活和工作中能夠熟練應(yīng)用。給排水科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)最主要的目的就是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，在校期間通過實踐、認識實習(xí)能夠讓學(xué)生活學(xué)活用，將書本上的知識更好地運用到實際生活中。實驗教學(xué)是鞏固理論教學(xué)、強化動手能力、培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)［3］。因此，有必要增加實驗教學(xué)次數(shù)讓實踐內(nèi)容更加充實，涉及知識更加全面，從而促使學(xué)生更好地應(yīng)對以后工作中可能遇到的各種問題。

以往的給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”的教學(xué)方法是以教師為主導(dǎo)，結(jié)合課堂講授，布置實驗內(nèi)容，易忽視學(xué)生的主動性和能動性。實驗教學(xué)還受諸多因素影響，例如：天氣等外界環(huán)境因素；多人共同操作儀器，難以保證組內(nèi)成員全部熟練掌握；學(xué)生實習(xí)分布范圍較為廣泛，難以及時解決學(xué)生現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題等。這些問題極大地阻礙了實驗教學(xué)的進行，因此，需要結(jié)合現(xiàn)代化教育手段，采用多樣化教學(xué)方法。為解決這些問題，目前可以推廣虛擬仿真實驗教學(xué)［4］。虛擬實驗教學(xué)可以讓教師實現(xiàn)實驗教學(xué)演示，以適應(yīng)測繪儀器的發(fā)展，解決教學(xué)儀器更新的難題。在虛擬實驗中，向?qū)W生展示DS3型微傾式水準儀和自動安平水準儀及DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀和全站儀的使用方法，并從中總結(jié)每種儀器的優(yōu)缺點，同時鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮自學(xué)能力，達到虛擬操練的目的，為后續(xù)的實際測量奠定理論與實踐基礎(chǔ)，以實現(xiàn)虛擬和實際的有效銜接和相互補充。雖然可以借助虛擬實驗教學(xué)來模擬現(xiàn)場的工作，但由于“測量學(xué)”課程特點，虛擬實驗教學(xué)仍然無法完全替代現(xiàn)場的操作，仍需通過儀器現(xiàn)場教學(xué)。為彌補虛擬教學(xué)的不足，將線上和線下教學(xué)緊密銜接與結(jié)合，采取混合式教學(xué)模式［5］。

（二）強化課程思政教學(xué)改革，提高課程學(xué)習(xí)興趣

為提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性，可以選擇多種教學(xué)方法。在線上線下課程理論教學(xué)中，可以采用探究式、互動式和探討式等教學(xué)方法，結(jié)合傳統(tǒng)黑板板書、多媒體視頻和動畫進行講授［6］，并積極融合思政元素。比如在介紹測量學(xué)基本概念時，可以從我國古代文明典故和勞動人民在測量學(xué)中發(fā)展的智慧結(jié)晶，延伸到我國現(xiàn)代文明在測量學(xué)中取得的重大成就，如珠穆朗瑪峰和南極長城站的地理位置和高程的測量，引導(dǎo)學(xué)生探索發(fā)現(xiàn)測量學(xué)在國家發(fā)展建設(shè)中的重要性；又比如在介紹儀器的內(nèi)容時，可以運用虛擬仿真實驗教學(xué)和線下現(xiàn)場儀器教學(xué)，前者可以確保每位學(xué)生都能100%熟練操作儀器，并了解觀測步驟，有助于促使學(xué)生和教師之間探討、互動，使學(xué)生更深層次了解儀器構(gòu)建，更好地理解每塊構(gòu)建作用，在實際操作中如出現(xiàn)問題可以自行對應(yīng)調(diào)節(jié)每塊構(gòu)建解決問題，后者現(xiàn)場教學(xué)有助于學(xué)生將理論知識與實踐相結(jié)合，由知識傳授向能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，提高學(xué)生的課程學(xué)習(xí)興趣。在課程思政融入方面，可以播放科研考察視頻或涉及測量工程的愛國影片，以及測量工作人員在高速路及橋梁建設(shè)等方面的宣傳視頻，引入測量在城市化建設(shè)及現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用案例，介紹測量在青藏公路建設(shè)及塔克拉瑪干沙漠公路建設(shè)中的應(yīng)用，讓學(xué)生在深切體會野外測量工作辛苦的同時，培養(yǎng)職業(yè)榮譽感；同時，可將儀器操作的錄像導(dǎo)入課堂，引導(dǎo)學(xué)生觀看?？傊藗鹘y(tǒng)的教學(xué)方法以外，在教學(xué)方式上還需要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的不同，選擇的教學(xué)方法，采用多種方式幫助學(xué)生理解原理、儀器的操作過程，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，在提高教學(xué)質(zhì)量的同時激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）改進課程考核模式

課程考核對教師的教學(xué)設(shè)計和學(xué)生的學(xué)習(xí)行動起著重要的導(dǎo)向和激勵作用［7］。目前的實驗教學(xué)主要包括考試成績（70%）+平時成績（30%，包括上課出勤、平時作業(yè)和課程實驗）兩部分，課程實驗占課程平時成績的權(quán)重為50%，實習(xí)考核主要為撰寫實訓(xùn)報告。這種考核方式已經(jīng)不能全面綜合地反映混合式教學(xué)模式效果，針對以上現(xiàn)象，筆者給出新時代教育背景下適合實驗教學(xué)的考核模式，考核參數(shù)設(shè)置依據(jù)給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”課程實驗大綱考核要求進行制定（表2）。

表2 混合式教學(xué)實驗?zāi)Ｊ娇己藚?shù)表

結(jié)語

如何進行“測量學(xué)”教學(xué)改革，以適應(yīng)新時代背景下給排水科學(xué)與工程和環(huán)境工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求，是新時代應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)中必須進一步研究的重要課題。以揚州大學(xué)給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”為研究對象，在傳統(tǒng)教學(xué)方案上增設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)，并對課程考核模式提出進一步改進意見。通過線上自主學(xué)習(xí)、實體教學(xué)和課程考核等方式，采用虛擬仿真實驗測量和現(xiàn)場實驗測量相結(jié)合的混合式教學(xué)模式，打破實驗教學(xué)時間和空間的限制，以提高教學(xué)效果。通過線上線下學(xué)習(xí)、討論、分享和交流，學(xué)生很大程度上提高了學(xué)習(xí)的積極性和主動性。給排水科學(xué)與工程專業(yè)“測量學(xué)”課程采用虛實結(jié)合混合式教學(xué)模式是一種新教學(xué)模式的嘗試，為達到更好的效果，應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、課程安排等實際情況進行不斷改革。