張紅娟,張卓彤,朱增鋒,彭軍還
(1.中國地質(zhì)大學(xué) 長城學(xué)院,河北 保定 071000;2.中國地質(zhì)大學(xué) 土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京 100083)
測量學(xué)是一門理論與技術(shù)相結(jié)合、實踐性很強的課程。測量學(xué)課程教學(xué)效果的好壞,很大程度上取決于實踐教學(xué)質(zhì)量的高低[1]。在我國對地方本科院校應(yīng)用型本科教育目標轉(zhuǎn)型大背景下,為培養(yǎng)具有專業(yè)技能、工程意識和學(xué)習(xí)能力等綜合素質(zhì)的現(xiàn)代測繪技術(shù)應(yīng)用人才,迫切需要引入新的教育理念應(yīng)用于實踐性、應(yīng)用能力要求高的測量學(xué)的實踐教學(xué)。本文針對應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標定位[2-3],以“測量學(xué)”實驗實踐課為例,研究實踐教學(xué)模式的改革方案。
從目前應(yīng)用型本科院校非測繪專業(yè)測量學(xué)課程的設(shè)置情況看,較突出的問題是課程總學(xué)時的大幅度減少導(dǎo)致課間實驗隨之更少[4-5]。隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)飛躍式發(fā)展,測繪新知識和新技術(shù)無法在有限的課時內(nèi)教授給學(xué)生,學(xué)時矛盾突出。此外,目前多數(shù)應(yīng)用型本科不同專業(yè)的測量學(xué)課間實驗內(nèi)容大致相同,無法滿足各個專業(yè)學(xué)生應(yīng)用測繪技術(shù)和成果解決實際問題的能力。
隨著課程改革,我?!皽y量學(xué)”實驗實踐學(xué)時僅有16學(xué)時,仍采用傳統(tǒng)教學(xué)方法,有限的學(xué)時無法得到充分利用。而且教師主動的教和學(xué)生被動的學(xué)習(xí),無法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。如何提高實驗課堂利用率、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣成了實踐教學(xué)面臨的突出問題。
為了緩解目前測量學(xué)學(xué)時嚴重壓縮和教學(xué)內(nèi)容不斷更新的矛盾,應(yīng)根據(jù)各專業(yè)的特點,圍繞各專業(yè)的培養(yǎng)目標對測量學(xué)課程內(nèi)容進行選擇定位[6-9]。我教研室以工程測量相關(guān)職業(yè)活動所需要的知識、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)性和專業(yè)性,課間實驗分為必修和選修兩部分。
表1中必修項目均為2個學(xué)時,選修項目可以安排在上課時間、實驗室開放時間或是與集中實習(xí)安排在一起,視具體教學(xué)進度來定。不同專業(yè)除了要完成7項必修的課間實驗項目外,還要根據(jù)自己專業(yè)的特點選擇1項選修實驗,確保做到針對性和專業(yè)性。不同專業(yè)選修實驗項目可以參照下表2。
表1 實驗內(nèi)容
表2 選修實驗選擇方案
測量學(xué)原有的實驗教學(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”。長期的教學(xué)實踐證明,這種教學(xué)方式雖然也能達到一定的教學(xué)效果,但教學(xué)環(huán)節(jié)仍以教師為主,不能調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性,更不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,無法滿足高質(zhì)量實踐教學(xué)的要求[10]。
為了實現(xiàn)“工學(xué)結(jié)合”,在測量學(xué)教學(xué)內(nèi)容上引入了實驗內(nèi)容項目化的“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法。即實驗內(nèi)容項目化,教師提前將“實驗任務(wù)及要求”下發(fā)給學(xué)生。例如“全站儀坐標測量項目”的任務(wù)及要求:在校園地形圖上任選已有控制點采集至少3類地物,不少于10個碎部點的角度、距離和坐標等數(shù)據(jù)。測量結(jié)束后,用30 m鋼尺依次測量各地物點間的水平距離與坐標反算結(jié)果進行對比,要求誤差不得大于2 cm。該項目中涉及地形圖的應(yīng)用、坐標測量原理和成果的檢查驗收等。整個實驗內(nèi)容的設(shè)計與工程項目的任務(wù)概況、資料收集、工程項目實施、檢查驗收等內(nèi)容相對應(yīng),而且整個過程都由學(xué)生自己完成。此外,傳統(tǒng)旨在教授學(xué)生“坐標測量方法”的驗證型實驗變成“完成小區(qū)域碎部測量”的綜合性實驗。
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)生無法完全吸收,教師現(xiàn)場一一指導(dǎo)浪費時間等問題。為了克服這個問題,教師將實驗項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“水準儀的認識與使用”“閉合水準路線測量”實驗項目提前錄制了“水準儀各部件的名稱及作用”(2~3 min)、“水準測量方法”(4~6 min)和“高差閉合差的計算與調(diào)整”(8~12 min)等微課視頻,將實驗項目中涉及的儀器認識、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)生課上也可以對照視頻實施項目,大大提高了學(xué)生儀器操作的規(guī)范。
實驗課開展以教學(xué)班為單位,分組進行,每組4~5人。為了確保實驗項目的順利實施,首先要明確分工和職責(zé),結(jié)合企業(yè)工程項目部門的人員組織結(jié)構(gòu),制定教學(xué)小組。
每組設(shè)置項目經(jīng)理1人,一般由組長承擔(dān),組織執(zhí)行甲方(教師)下達的項目任務(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、技術(shù)過硬的學(xué)生承擔(dān),負責(zé)實驗項目實施過程中的技術(shù)問題;由于課程特點及實驗場地的復(fù)雜性,特設(shè)安全總監(jiān)1人,一般由組內(nèi)膽大心細的學(xué)生承擔(dān),確保實驗過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),主要負責(zé)測量數(shù)據(jù)的記錄、處理等工作,確保測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。上述人員除了兼任以上職責(zé)外,每個人也是本項目的測量工程師,確保項目的基礎(chǔ)工作。這樣能極大地調(diào)動學(xué)生參與項目的積極性,明確的分工又能確保實驗項目的順利開展。
CDIO工程教育理念是國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,制定配套的專業(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,設(shè)計構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)和運行(Operate)4個教學(xué)環(huán)節(jié),制定相應(yīng)的教學(xué)計劃,教學(xué)進度安排見表3。
表3 “測量學(xué)”工程項目教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計
為了提高測量學(xué)實踐教學(xué)課堂利用率,將構(gòu)思、設(shè)計兩個階段安排在課前來完成。即教師將實驗項目任務(wù)書,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)書后,學(xué)生首先明確實驗項目的任務(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)的知識儲備。接下來小組通過分析、討論給出項目實施的具體方案。實驗課上,學(xué)生只需直接借領(lǐng)儀器和工具開展實驗項目,驗證自己設(shè)計方案的可行性。項目實施過程中,教師只需進行現(xiàn)場指導(dǎo),發(fā)現(xiàn)問題及時糾正,適宜地引導(dǎo)學(xué)生自行完成實驗項目。實驗項目完成后,教師對項目實施過程中存在的問題進行分析和總結(jié),給出合理的建議,引導(dǎo)學(xué)生規(guī)范地使用測量儀器、正確地處理測量數(shù)據(jù),端正實事求是、嚴謹為學(xué)的科學(xué)態(tài)度。通過上述措施,將有限的課堂時間(90 min)最大化地利用起來,而且在師生互動過程中,學(xué)生不自覺地開始自主學(xué)習(xí)、主動探索[12],大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
為了激發(fā)學(xué)生參與實驗項目的動力,重新調(diào)整了理論課和實驗課成績的分值比例,由原來的7∶3,改為6∶4,而期末的考試內(nèi)容中也包含與實踐相關(guān)的內(nèi)容,盡力做到理論與實踐并重,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,對實驗部分成績考核辦法進行了改革,具體考核辦法見表4。
表4 成績考核辦法 %
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。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。針對這個問題,改革以往考核辦法,儀器操作考核要求全員參加,考核內(nèi)容為實驗用的較多的水準儀和全站儀,考核標準和過程嚴格按照測量技能大賽的標準和過程實施,做到考核標準的科學(xué)性和規(guī)范性,也有利于學(xué)生參加各類技能大賽適應(yīng)能力的培養(yǎng)。
實驗報告考查預(yù)留作業(yè)完成情況、實驗數(shù)據(jù)合格情況、技術(shù)總結(jié)情況等。除了關(guān)注每個小組的實習(xí)成果及個人實驗報告外,指導(dǎo)教師還要注重過程考查,即在項目實施過程中經(jīng)常進行師生交流、研討,對實驗項目中能獨立思考,提出獨特見解的學(xué)生,實驗成績給予適當(dāng)?shù)募臃?,并設(shè)立“創(chuàng)新思維”考核項目,激發(fā)學(xué)生獨立創(chuàng)新的思維,有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。
基于CDIO理念的教學(xué)模式改革思想,對我校2015級工程管理、地質(zhì)工程、資源勘查專業(yè)的測量學(xué)實驗進行了試點教學(xué),其中地質(zhì)、資勘專業(yè)共計4個班130人,采用傳統(tǒng)教學(xué)法,工程管理4個班共計166人采用新方法,采用相同的考核辦法對總計296人的期末考試成績進行了統(tǒng)計和對比分析,結(jié)果見表5—表6。
表5 參與教改學(xué)生成績統(tǒng)計 %
表6 未參與教改學(xué)生成績統(tǒng)計 %
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)生期末成績實踐部分的正確率明顯高于理論部分,而未參與教改學(xué)生實踐部分的正確率明顯低于理論部分,說明理論知識可以通過考試前的復(fù)習(xí)來完成,而需要通過儀器操作獲得的知識只有實驗課上來獲得,加之實驗課上學(xué)生接觸儀器時間少,不能很好掌握相關(guān)的知識。
由表5、表6知,參與教改學(xué)生的成績明顯高于未參與教改的學(xué)生,同時實踐能力的提高有利于理論知識的加深和鞏固。通過對學(xué)生平時表現(xiàn)和儀器操作考核結(jié)果知:CDIO教學(xué)法,在知識獲得上達到了課程教學(xué)大綱的要求,能力上鍛煉了學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力,提高了團隊合作協(xié)調(diào)能力,素質(zhì)上增強了學(xué)生工程意識,培養(yǎng)了學(xué)生規(guī)范嚴謹、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)生自動利用現(xiàn)代通訊終端(手機、平板)學(xué)習(xí)教學(xué)資料,增強了學(xué)生走上工作崗位應(yīng)對新的挑戰(zhàn)的適應(yīng)能力。
CDIO理念下的“測量學(xué)實踐課程教學(xué)模式的改革”,使得課程從突出理論知識的傳統(tǒng)教學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀瞿芰δ繕撕途C合素質(zhì)培養(yǎng)的現(xiàn)代應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標。結(jié)合應(yīng)用型獨立學(xué)院的特點,創(chuàng)新性確定以“微課教學(xué)”為手段,以“工學(xué)結(jié)合”為目標的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法,教學(xué)實踐表明此項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、能力和素質(zhì)上都得到了提高。