測量實驗教學內容的優化與創新

　　摘要：傳統的實驗教學模式嚴重阻礙了學生創新精神和工程實踐能力的培養，必須構建新的實驗教學模式以適應國家對人才培養的要求。增設綜合性、設計性和創新性實驗項目，激發學生的求知欲望，是培養學生工程實踐能力和創新精神的有效途徑。
　　關鍵詞：測量實驗；水準測量；實踐教學
　　
　　一、問題的提出
　　高等工科院校的主要任務之一是為社會經濟發展提供大量的既懂理論又有較強動手能力的工程技術人才。長期以來，由于教育者和受教育者都普遍存在著重理論輕實踐的思想觀念，對實踐性教學環節重視不夠。無論從實踐教學的形式上還是內容上乃至于手段上都落后于理論教學，甚至落后于實際的工程應用實踐。這不利于學生創新能力和工程實踐能力的培養。
　　首先，高校實踐教學落后于實際的工程應用實踐。先進的儀器設備不在高校實驗室而在工程設計和施工單位，這給高等工程教育要把握學科前沿，培養學生的創新能力，發展科學理論，推動技術進步帶來了嚴重的挑戰；先進的生產工藝不在高校實驗室而在施工現場，一些實用而簡便的施工放樣方法在建筑施工現場已普遍使用，而我們在教學中還在安排學生做那些陳舊且落后的實驗內容和操作方法。如我們給學生講了用皮數桿來控制每層砌磚的高度和墻體的標高，有一個學生不太理解，回家問搞建筑施工的父親，父親告訴他這種方法施工現場己不再使用，給他介紹了一種更為簡便且實用的方法。由此引發了學生對教師教學內容的質疑。
　　其次，實驗項目多為驗證性實驗。測量學實驗多為驗證性實驗，一般為儀器的認識實驗或某一測量原理及測量技能的訓練。其目的是通過實驗驗證有關測量原理，加深學生對基礎理論的理解，促進學生對知識的掌握，因此，驗證性實驗教學就從屬于理論教學，理論沒有講到，實驗就不能做。
　　最后，實驗過程程序化。傳統的實驗是一種再現式的教學模式，一般都編印了詳細的實驗指導書，從實驗目的，實驗原理，實驗所需儀器設備，到實驗方案，實驗步驟都作了詳細的介紹，學生只需按實驗指導書上的步驟“照葫蘆畫瓢”，就可以得到實驗結果，整個實驗過程，學生處于被動的學習狀態，這不利于培養學生的實驗能力。
　　
　　二、開設綜合性、設計性和創新性實驗的條件
　　為了激發我校大學生的創新意識，提高他們的科研能力，根據國家高等教育質量工程的要求，我校對實踐教學環節作了一系列的改革，采取了一些有力的措施，為開設綜合性、設計性和創新性實驗創造了必要的條件。
　　1.科研和教改立項
　　近三年來，我們積極申請了省級科研或教改項目4項，校級科研和教改項目13項。根據這些項目合同書所要求完成的內容和預期取得的成果以及完成項目的工作計劃，我們結合培養目標，把研究內容整合成綜合性、設計性和創新性實驗，讓學生來完成。
　　2．實驗室管理體制改革
　　從2001年起，我校開始對實驗室管理模式進行改革，其重點內容是以教學院(系)為單位組建實驗中心，到2003年此項工作已基本結束。目前我校形成了以學校管理的省級重點實驗室及工程實訓中心、院(系)管理的院(系)實驗中心和少部分專業面較窄且與教研室關系密切的實驗室三級實驗教學體系。實現了資源的重新配置和優化，為實行實驗室開放奠定了基礎，從而為結合科研開設實驗創造了必要條件。同時我校還專門設立了開放式實驗專項經費，鼓勵和支持實驗中心（室）業余時間免費向大學生開放。
　　3.實施大學生科研訓練計劃
　　根據《貴州大學SRT管理辦法》，采取立項的方式，學校每年投入50萬元經費為本專科生提供科研訓練機會，06、07年共為學生立項400多項，參加學生1300多人次，已取得了較好的效果。
　　4.實施大學生創新性實驗項目計劃
　　從2007年起我校每年投入45萬元經費實施實施大學生創新性實驗項目計劃，本年度122個項目已順利啟動，這批項目的實施對加強學生動手能力的培養和充實實驗教學內容將直到積極的作用。
　　
　　三、優化和創新測量實驗教學內容的具體措施
　　第一，結合實驗基礎建設，設計系列實驗。根據實驗教學的需要，我們決定在校園內建立永久性的測量實習場地，為此我們把實驗場地的基礎建設與學生課間實驗、集中實習結合起來，并利用學生實驗成果建立了一套完整的實驗資料，將原來的9個獨立實驗(每個實驗2學時)改為由下列四個部分組成的系列實驗。即:（1）高程控制測量，包括水準儀認識實驗(課外)、四等水準測量外業(4學時)和四等水準測量內業(課外，在教師指導下進行內業計算)；（2）平面控制測量，包括經緯儀認識實驗(課外)、水平角觀測實驗(4學時)、邊長丈量實驗(2學時)和導線測量內業(課外，在教師指導下進行內業計算)；（3）地形圖的測繪(6學時)；（4）地形圖的應用，包括讀圖(2學時)、用求積儀進行面積測量(課外)。之后，我們就分階段把水準儀、經緯儀、求積儀借發給學生，水準儀、經緯儀每班3一4臺，求積儀每2人一臺。這樣就可以把水準儀、經緯儀的認識實驗和用求積儀測量面積實驗放在課外進行，而對于控制測量的內業計算必須在教師對其外業測量數據檢查無誤后方可進行。這樣做可避免學生在誤差超限時采用涂改實驗數據的方法來滿足精度要求，同時還可防止學生因用超限的實驗數據進行計算而致浪費時間。
　　第二，結合生產，設計系列實驗。我們曾利用學生測量課間實驗，完成了我校青教公寓１:５００地形圖的部分測繪任務。教師先在擬測區范圍內埋設滿足密度要求的水泥樁，然后要求學生在設計控制網時，必須經過２一３個水泥樁(將來作為測圖控制點)，其它點則由各組自己選定且各組互不相同，這樣可以防止學生抄襲別組的測量數據，以保證測量數據的真實性。經過０４級各專業學生課間實驗的測量，我們得到了幾十組平面控制和高程控制的測量數據，通過對這些測量數據的整理、分析，剔除有錯誤的小組測量數據后，便得到一套精度較高的平面和高程控制測量材料。
　　第三，結合學生自己的科研項目，自主設計實驗。學生根據自己的科研項目目標，自主設計實施方案，自己組織儀器設備，自己選擇觀測方法，實驗的過程完全由學生自己控制。教師的任務只是審查學生設計的方案是否有嚴重的原則性錯誤和解答學生實驗過程中出現的問題。
　　第四，結合教師的科研或教改項目，開設創新性實驗。實施程序為：（1）學生根據項目需要完成的內容、預期要取得的成果和工作計劃，自行收集資料，進行文獻研究；（2）在充分交流討論的基礎上，進行課題的總體方案設計；（3）交教師審閱。在無原則性錯誤的情況下，尊重學生的設計方案；（4）經教師審閱后，學生自己設計實施的具體方案；（5）按實施方案組織實施；（6）分析觀測結果；（7）寫出課題研究報告和結題報告并進行結題驗收。
　　
　　四、加強實驗數據的處理，培養學生的綜合分析能力
　　以學生參與教師科研項目“貴州大學蔡家關校區第三實驗樓沉降分析”為例說明。
　　1.分析實驗數據
　　水準測量成果計算中，我們要求學生自己設計程序來完成各點沉降量計算，要編制出一個運算程序，同學們首先必須弄清楚計算原理和計算步驟，通過上機反復調試才能得出正確的計算結果。在測量成果的計算中引入計算機這一計算手段，使學生加深了對測量計算原理和計算步驟的理解，培養了學生的計算能力，激發了學生學習的興趣。同時我們要求他們對測量誤差存在的原因以及誤差的大小對測量成果的影響進行分析，以提高學生分析、解決實際工程問題的能力。分析計算中超限的數據和結果，培養學生嚴謹治學的精神。我們要求將各個沉降點連接成為閉合水準線路，各個測站的誤差均在規定的限差內，但最后的線路閉合差卻超過了限差，有時竟達到分米級。
　　
　　2.給出沉降結果
　　要求學生編制運行程序，輸出各點沉降量，并繪制時間——沉降曲線。
　　3.進行穩定性分析
　　為了鍛煉學生的綜合分析能力，我們在學生進行觀測之前，課題組教師先進行了2—3個周期的觀測，并分別給出了各個觀測周期的沉降量和時間——沉降曲線，這樣學生每次作完觀測后，要求學生將本次觀測沉降結果與以前的沉降結果進行對比分析，對沉降出現異常的點(沉降量過大或過小的點)，要找出其原因，提出應采取的措施；并分析觀測方案是否合理，比如選擇的觀測周期是否合適，若不合理，要求提出改進的方案。
　　
　　五、結論
　　結合科研項目開設實驗，以真實的工程實踐作為實驗內容，避免傳統的“模擬”真實工程實踐過程來進行實驗的教學模式，改“假戲真做”為“真戲真做”，培養學生探索真理、認真負責的工作態度，鍛煉了學生團結協作的精神；結合科研進行實驗，使學生盡早熟悉科研的基本程序和方法，激發學生探索未知領域的欲望，是培養學生學會學習并具有初步科研能力的有效方法；結合科研開設實驗是更新、充實實驗內容、優化實驗教學體系，激勵學生學習積極性，培養學生獨立思考、開拓創新能力的有效途徑。
　　以科研課題為內容開設研究性實驗，其特點是只給任務和要求，實驗方案和實驗的組織均由學生自己設計，給學生自由發展的空間，能充分發揮學生的個性特長，調動學生學習和積極性、主動性。結合科研開設實驗，其工作內容的質量和數量均比單純進行實驗的要求高了許多，并且實施的周期較長，這給實驗的組織和成績評定帶來了較大的困難。建議學校給予一定的獎勵學分并免修相應課程或實驗的學習，以激勵學生進行科研的積極性，學生根據自身特長和課題需要自由組合成立研究小組，研究小組中包括不同專業不同年級的學生，有利于各專業各年級學生的交流與融合。
　　由于研究型實驗方案和內容的不確定性，在實驗中會遇到很多新問題，這就要求實驗指導教師不斷拓展和延伸本學科的知識，建立起深廣扎實的專業知識體系，提高科研實踐能力，從而促進實驗教師隊伍整體素質的提高。
　　作者單位: 貴州大學
　　
　　參考文獻：
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