新工科背景下測(cè)量課程教學(xué)改革研究

摘 要 通過(guò)分析目前高校工程訓(xùn)練中心測(cè)量課程課時(shí)數(shù)少，設(shè)備側(cè)重于傳統(tǒng)測(cè)量，課程內(nèi)容與先進(jìn)技術(shù)水平存在較大差距，師資力量薄弱等教學(xué)現(xiàn)狀，在“新工科”背景下，秉承“一流課程上水平”的辦學(xué)理念，以南航工程訓(xùn)練中心天目湖新校區(qū)建設(shè)為契機(jī)，引入先進(jìn)測(cè)量設(shè)備，構(gòu)建現(xiàn)代化測(cè)量實(shí)驗(yàn)室；以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量教學(xué)模式和課程考核方法進(jìn)行改革，以適應(yīng)新工科建設(shè)背景下需要的理實(shí)結(jié)合綜合性人才培養(yǎng)機(jī)制。

關(guān)鍵詞 新工科；傳統(tǒng)測(cè)量；教學(xué)模式；課程考核方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.3.015

Research on Teaching Reform of Measurement Course under

the Background of New Engineering

——Taking the Engineering Training Center of Nanjing University of Aeronautics and

Astronautics as an example

GE Yanan， XU Feng， WANG Huaming

（Engineering Training Center of the Public Experimental Teaching Department， Nanjing University of

Aeronautics and Astronautics， Nanjing， Jiangsu 210016）

Abstract By analyzing the current teaching situation of measurement courses in engineering training center of universities， such as few class hours， equipment focusing on traditional measurement， large gap between course content and advanced technology level， and weak teachers. Under the background of \"new engineering\"， adhering to the school running concept of \"Best courses should reach a higher level\"， and taking the construction of the new campus of NUAA as an opportunity， introducing modern advanced measurement equipment and building a modern measurement laboratory. Aiming at cultivating students' engineering practical application and innovation ability， the traditional measurement teaching mode and curriculum assessment method， are reformed to meet the needs of the comprehensive talent training mechanism of combining theory with practice， under the background of the construction of new engineering.

Keywords new engineering; traditional measurement; teaching mode; course assessment method

近年來(lái)，隨著社會(huì)和制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)以適應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命[1]，其內(nèi)涵是：以立德樹(shù)人為引領(lǐng)，以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來(lái)為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來(lái)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[2-3]。作為高校更需要緊隨步伐，以培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的綜合性人才。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科生人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，目的在于深化和加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論的認(rèn)知，將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，互為貫通。測(cè)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手操作工具測(cè)量實(shí)物，在實(shí)驗(yàn)中分析和解決問(wèn)題的能力得到充分鍛煉，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)管理的嚴(yán)謹(jǐn)性和端正工作態(tài)度，在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中自然而然地建立質(zhì)量觀。近年來(lái)，企業(yè)因質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的重大事故屢見(jiàn)不鮮，究其原因就是在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于測(cè)量環(huán)節(jié)未高度重視，存有僥幸心理，最終導(dǎo)致慘劇發(fā)生，高校作為人才培養(yǎng)的重要平臺(tái)，大到應(yīng)從政策上重視測(cè)量，小到課程實(shí)施細(xì)節(jié)如何體現(xiàn)，從而起到育人于無(wú)聲。

測(cè)量作為一門(mén)與科研和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用息息相關(guān)的工藝課程，往往在很多情況下被人們所忽視，例如目前國(guó)內(nèi)很多高校工程訓(xùn)練中心開(kāi)設(shè)的測(cè)量課程內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，所使用的測(cè)量教學(xué)設(shè)備相對(duì)落后，這在一定層面上也會(huì)讓學(xué)生生成測(cè)量并不重要的意識(shí)。同樣在企業(yè)層面上，測(cè)量工藝也被排在價(jià)值流之外，而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)量的重要性也日益突出，測(cè)量技術(shù)的水平?jīng)Q定了產(chǎn)品的質(zhì)量管控程度。因此，在新工科背景下，如何對(duì)工程訓(xùn)練中心的傳統(tǒng)測(cè)量課程進(jìn)行教學(xué)改革，提高學(xué)生掌握現(xiàn)代化測(cè)量實(shí)際應(yīng)用能力和工程創(chuàng)新能力，顯得尤為重要。

本文在調(diào)研國(guó)內(nèi)眾多高校測(cè)量相關(guān)課程的基礎(chǔ)上，分析目前存在的問(wèn)題，并以南航工程訓(xùn)練中心的測(cè)量課程為改革點(diǎn)，以南航工程訓(xùn)練中心天目湖新校區(qū)建設(shè)為立足點(diǎn)，從教學(xué)硬件、教學(xué)方式和考核方式三位一體全面進(jìn)行試點(diǎn)改革，力求培養(yǎng)符合新時(shí)代發(fā)展需求的工程創(chuàng)新型人才。

1" 工訓(xùn)中心測(cè)量課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1" 實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為落后，教學(xué)內(nèi)容與先進(jìn)技術(shù)水平差距較大

目前，很多高校工程訓(xùn)練中心授課的教學(xué)測(cè)量設(shè)備還主要以傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器為主，比如游標(biāo)卡尺、千分尺，高度規(guī)等，此類(lèi)測(cè)量設(shè)備的精度有限而且測(cè)量結(jié)果很大程度上取決于測(cè)量人員的水平，這就導(dǎo)致最終測(cè)量讀數(shù)千差萬(wàn)別。并且在如今自動(dòng)化程度日益集中的企業(yè)里，由于傳統(tǒng)測(cè)量方式的效率低，測(cè)量結(jié)果差異性大等原因，早已被擯棄?，F(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相互沖突，新技術(shù)、新方法在教學(xué)中的表現(xiàn)就目前高校中的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)幾乎是不可能。學(xué)校對(duì)儀器的資金投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，設(shè)備與目前市場(chǎng)的需求完全脫節(jié)。

在測(cè)量實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生對(duì)這門(mén)實(shí)驗(yàn)課程的思考很少，極少有學(xué)生主動(dòng)去尋求這門(mén)學(xué)科的作用與實(shí)際意義，學(xué)校教學(xué)方法大多數(shù)比較陳舊，在授課過(guò)程中，學(xué)生主要是被動(dòng)學(xué)習(xí)，絕大部分學(xué)生已失去主動(dòng)思考的能力。此外，高校教師講授的測(cè)量課程內(nèi)容，還局限于工訓(xùn)中心現(xiàn)有的設(shè)備，測(cè)量知識(shí)和技術(shù)相對(duì)落后。因此，高校迫切需要購(gòu)進(jìn)現(xiàn)代化先進(jìn)測(cè)量設(shè)備，并且不斷更新授課內(nèi)容緊隨先進(jìn)測(cè)量技術(shù)水平，以實(shí)現(xiàn)學(xué)校人才的輸送與社會(huì)需求相接軌。

1.2" 課程學(xué)時(shí)安排少，難以滿足工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

目前，很多高校工程訓(xùn)練中心關(guān)于測(cè)量工藝的課程安排學(xué)時(shí)設(shè)置為4學(xué)時(shí)或者8學(xué)時(shí)，其中理論的授課學(xué)時(shí)為2學(xué)時(shí)或者4學(xué)時(shí)，而且對(duì)于所有專(zhuān)業(yè)的學(xué)生授以相同的教學(xué)內(nèi)容，分布不合理。例如南航公共實(shí)驗(yàn)教學(xué)部關(guān)于工訓(xùn)授課周期為兩周一個(gè)循環(huán)，其中測(cè)量的學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí)，實(shí)際授課過(guò)程中，學(xué)生能學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)有限，實(shí)操的機(jī)會(huì)更是少之又少。所以測(cè)量實(shí)驗(yàn)教師只能講解一些簡(jiǎn)單淺顯的教學(xué)內(nèi)容，安排給學(xué)生的測(cè)量練習(xí)任務(wù)也不能很好地鍛煉學(xué)生的工程實(shí)際應(yīng)用能力。而在各行各業(yè)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中涉及到的測(cè)量新技術(shù)、新方法日益更新，這就導(dǎo)致學(xué)校授課的內(nèi)容與實(shí)際工程應(yīng)用之間存在較為明顯的脫節(jié)，難以滿足學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此需要探索更為合理的課程學(xué)時(shí)安排。

高校的測(cè)量實(shí)訓(xùn)主要面向機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，開(kāi)設(shè)幾何量檢測(cè)（主要涉及幾何量的測(cè)量）等內(nèi)容，與工程實(shí)際有很大的差距，隨著我國(guó)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)加工精度要求不斷提高，使得測(cè)量的挑戰(zhàn)度也大大提高，工訓(xùn)中心也應(yīng)加強(qiáng)與實(shí)際聯(lián)系，尤其是與工程實(shí)際應(yīng)用的關(guān)聯(lián)性和交互性?，F(xiàn)在很多學(xué)院也開(kāi)設(shè)相應(yīng)的精密測(cè)量課程，內(nèi)容涵蓋了機(jī)械、光學(xué)、電氣、數(shù)學(xué)等多門(mén)學(xué)科的綜合性實(shí)踐教學(xué)模塊，這就進(jìn)一步給工訓(xùn)中心新的思考，如何在保證差異性的前提下讓學(xué)生的工程實(shí)踐綜合能力得到進(jìn)一步提升，在工程質(zhì)量?jī)r(jià)值觀，經(jīng)濟(jì)觀和全局觀的形成上起到積極促進(jìn)作用。

1.3" 師資力量薄弱，課程考核模式簡(jiǎn)單

以往，高校工程實(shí)訓(xùn)測(cè)量課程的授課側(cè)重于理論教學(xué)，由于理論學(xué)習(xí)的枯燥性，即使教師使用大量的視頻和動(dòng)畫(huà)展示，也很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性以及創(chuàng)新意識(shí)。在實(shí)操環(huán)節(jié)中，具體的操作技能培訓(xùn)是圍繞工訓(xùn)中心現(xiàn)有的測(cè)量設(shè)備展開(kāi)教學(xué)，很難習(xí)得目前世界先進(jìn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和測(cè)量理念，并且工訓(xùn)中心在引進(jìn)人才時(shí)，更多側(cè)重于學(xué)歷而非實(shí)際的工程應(yīng)用能力，這就導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏，知識(shí)儲(chǔ)備單一，對(duì)于新設(shè)備、新技術(shù)的理解與掌握較為困難。此外，目前測(cè)量課程的考核方式為在課堂上以小組為單位，合作使用相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備完成測(cè)量任務(wù)即可，這樣考核方式較為單一，很難提高學(xué)生的工程實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

2" 秉承“一流課程上水平”的現(xiàn)代化測(cè)量教學(xué)改革措施

2.1" 以天目湖新校區(qū)建設(shè)為契機(jī)，引入現(xiàn)代化先進(jìn)測(cè)量設(shè)備

目前，南航在常州溧陽(yáng)建立天目湖新校區(qū)，以此契機(jī)購(gòu)進(jìn)一批現(xiàn)代化先進(jìn)測(cè)量設(shè)備，積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)合作，與測(cè)量設(shè)備行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)共同建立現(xiàn)代化測(cè)量實(shí)驗(yàn)室，比如購(gòu)買(mǎi)?？怂箍等鴺?biāo)測(cè)量?jī)x和測(cè)量全息仿真教學(xué)系統(tǒng)，激光跟蹤儀，三維掃描儀等。同時(shí)以實(shí)踐條件和實(shí)踐基地建設(shè)為基礎(chǔ)，以師資培訓(xùn)為支柱，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相融合、人才培養(yǎng)與師資培養(yǎng)同步、人才培養(yǎng)與企業(yè)發(fā)展合作共贏的目標(biāo)。

工訓(xùn)中心的課程面向高校所有學(xué)院，現(xiàn)代化測(cè)量課程應(yīng)根據(jù)不同學(xué)院授以相應(yīng)課程內(nèi)容，并且授課學(xué)時(shí)也應(yīng)做出相應(yīng)調(diào)整。比如，針對(duì)文科類(lèi)學(xué)院，課程學(xué)時(shí)可適當(dāng)縮短，設(shè)置4―8學(xué)時(shí)，授課內(nèi)容以普及現(xiàn)代化測(cè)量的基本應(yīng)用和行業(yè)發(fā)展為目標(biāo)，再授之以基本的操作和教師展示為主，而針對(duì)理工科類(lèi)學(xué)院，課程學(xué)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置為16―24學(xué)時(shí)，同時(shí)教師在授課內(nèi)容上不能僅限于基本的測(cè)量原理和測(cè)量方法，應(yīng)注重開(kāi)展科研式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的工程實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新能力，比如通過(guò)開(kāi)展項(xiàng)目式實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，根據(jù)測(cè)量課程內(nèi)容和實(shí)踐能力考核要求，將測(cè)量實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)分解為若干個(gè)貼近實(shí)際的測(cè)量項(xiàng)目，提高學(xué)生實(shí)踐能力。

2.2" “線上+線下”混合式教學(xué)，同時(shí)能靈活適應(yīng)多場(chǎng)景下的實(shí)踐教學(xué)

隨著近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，深深影響著高校開(kāi)展課程教學(xué)，尤其是以線下上課為主的工程訓(xùn)練中心，這就對(duì)工訓(xùn)中心的教師提出了更高要求。高校針對(duì)現(xiàn)代化測(cè)量課程的特點(diǎn)，積極開(kāi)展“線上+線下”的混合式教學(xué)?！熬€上”：現(xiàn)代化測(cè)量課程的教師提前一周將上課的知識(shí)要點(diǎn)和問(wèn)卷發(fā)布在MOOC教學(xué)平臺(tái)，一方面解決了工訓(xùn)課時(shí)少而教學(xué)內(nèi)容多的問(wèn)題，另一方面激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，在面對(duì)面課堂教學(xué)過(guò)程中，以結(jié)果為導(dǎo)向，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。同時(shí)，教師創(chuàng)建測(cè)量全息仿真教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)AR技術(shù)讓學(xué)生身臨其境感受三坐標(biāo)測(cè)量實(shí)物的全過(guò)程。“線下”：教師通過(guò)分析學(xué)生在線學(xué)習(xí)情況，有針對(duì)性地開(kāi)展線下測(cè)量教學(xué)，尤其是將學(xué)生有疑惑的難點(diǎn)逐個(gè)擊破；將學(xué)生通過(guò)線上完成的測(cè)量全息虛擬仿真測(cè)量程序?qū)肴鴺?biāo)測(cè)量?jī)x，通過(guò)實(shí)際測(cè)量過(guò)程來(lái)再現(xiàn)虛擬環(huán)境，加深學(xué)生對(duì)現(xiàn)代化測(cè)量的基本概念和技術(shù)應(yīng)用理解，提升學(xué)生工程實(shí)際應(yīng)用能力。

在“線上+線下”的混合式教學(xué)模式中，打破傳統(tǒng)以教師講，學(xué)生聽(tīng)為主的上課模式，讓興趣成為學(xué)生的驅(qū)動(dòng)力，輔以測(cè)量全息仿真教學(xué)系統(tǒng)提高學(xué)生對(duì)先進(jìn)科技的好奇心，在滿足教學(xué)內(nèi)容授課的前提下，提高學(xué)生的工程實(shí)際應(yīng)用能力。通過(guò)課前的學(xué)習(xí)和討論，學(xué)生帶著問(wèn)題來(lái)線下學(xué)習(xí)，教師可以通過(guò)分析學(xué)生的在線學(xué)習(xí)情況，針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)部分著重講解，讓課堂變得生動(dòng)高效，大大提高授課效率和學(xué)生的工程創(chuàng)新能力。

2.3" “課前—課中—課后”的綜合課程考核方式，貫穿教學(xué)全過(guò)程

“新工科”背景下，教學(xué)理念應(yīng)由“教師教為主”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生學(xué)為主”，在測(cè)量課程的考核方式上不能僅僅局限于完成相應(yīng)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教學(xué)效果應(yīng)以學(xué)生實(shí)際工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力作為主要的考核指標(biāo)，從多角度來(lái)衡量。首先，在“線上+線下”混合式教學(xué)模式中拓寬課程評(píng)價(jià)內(nèi)容，“課前”：針對(duì)MOOC在線學(xué)習(xí)模塊，在學(xué)習(xí)通上發(fā)布相應(yīng)的測(cè)試問(wèn)卷，對(duì)學(xué)生做相應(yīng)的“摸底”測(cè)試，教師分析學(xué)生的在線學(xué)習(xí)情況，考核學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力?！罢n中”：通過(guò)開(kāi)展項(xiàng)目式教學(xué)方式，布置測(cè)量任務(wù)，讓學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)通過(guò)小組合作完成測(cè)量任務(wù)。通過(guò)學(xué)生自評(píng)和小組互評(píng)，有助于學(xué)生相互學(xué)習(xí)共同進(jìn)步，同時(shí)教師也可以更深入地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，從而考核學(xué)生的解決問(wèn)題能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。“課后”：根據(jù)學(xué)生的興趣，布置相應(yīng)的大創(chuàng)項(xiàng)目式思考題，進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)，這部分屬于加分項(xiàng)考核，有興趣的學(xué)生可以基于這一契機(jī)根據(jù)所學(xué)知識(shí)繼續(xù)開(kāi)展大創(chuàng)項(xiàng)目，提高自身的技能儲(chǔ)備，激發(fā)學(xué)生的工程實(shí)際應(yīng)用和創(chuàng)新能力。通過(guò)開(kāi)展“課前—課中—課后”貫穿教學(xué)全過(guò)程的綜合課程評(píng)價(jià)考核方式，增強(qiáng)教師對(duì)學(xué)生的了解，強(qiáng)化學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)綜合性人才。

3" 結(jié)語(yǔ)

在“新工科”教育理念背景下，針對(duì)南航工程訓(xùn)練中心傳統(tǒng)測(cè)量課程，存在的實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為落后，教學(xué)內(nèi)容與先進(jìn)技術(shù)水平有較大差距問(wèn)題，提出以天目湖新校區(qū)建設(shè)為契機(jī)，引入現(xiàn)代化先進(jìn)測(cè)量設(shè)備改善措施；針對(duì)課程學(xué)時(shí)安排少，難以滿足工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問(wèn)題，提出了“線上+線下”混合式教學(xué)，同時(shí)能靈活適應(yīng)多場(chǎng)景下的實(shí)踐教學(xué)；針對(duì)師資力量薄弱，課程考核模式簡(jiǎn)單等問(wèn)題，提出了“課前—課中—課后”貫穿教學(xué)全過(guò)程的綜合課程考核方式。希望通過(guò)以上措施持續(xù)推進(jìn)傳統(tǒng)測(cè)量課程的教學(xué)改革，提升學(xué)生工程實(shí)踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)“高校教學(xué)”與“社會(huì)需求”零距離對(duì)接，為新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下的社會(huì)發(fā)展輸送理實(shí)結(jié)合綜合性人才。

基金項(xiàng)目：南京航空航天大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)自制儀器設(shè)備重點(diǎn)項(xiàng)目（SYJS202307Z）；2023年南京航空航天大學(xué)本科教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2023JGGS46Y）。

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