基于CDIO理念的工程測量課程教學模式研究

摘要：CDIO工程教育模式是它以產品的從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習和獲取工程能力、技術知識、終身學習以及與社會團體交流合作的能力。文中闡述了工程測量課程目前教學中存在的問題，探討了基于CDIO理念的工程測量課程教學模式改革與實踐，為工程測量課程教學改革提供了一個新的思路。

關鍵詞：CDIO；工程測量；實踐能力；非測繪專業

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）46-0276-02

工程測量課程是我校土木工程、給排水等非測繪專業學生的必修課，是一門理論性和實踐性都很強的專業基礎課。通過本課程的學習，不僅要求學生掌握測量學方面的基本知識、基礎理論，而且要求學生熟悉、正確使用各種常規測量儀器，并能靈活地地將測量技術應用到相關非測繪專業的工程實踐中。鑒于工程測量課程學時少內容多的教學現狀，學生很難在短時間內靈活地將所學理論知識與工程實際相結合，他們的工程經驗和工程意識得不到有效鍛煉。為了提高工程測量課程教學質量，激發學生的學習興趣，更好地滿足“應用型本科教育”、“卓越工程師培養計劃”等教育目標，筆者嘗試將CDIO工程教育模式引入到工程測量課程教學中。

一、CDIO工程教育模式概述

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育與人才培養的創新模式。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國教學研究團隊獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元的巨額資助，經過幾年的探索研究，提出、并持續發展和倡導了全新的CDIO工程教育理念，并于2004年成立了以CDIO命名的國際合作組織。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate），它以產品的從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習和獲取工程能力、技術知識、終身學習以及與社會團體交流合作的能力。CDIO教育模式強調綜合的創新能力與社會大環境的協調發展；同時更關注工程實踐，重視培養學生的實踐能力，主張工程教學應從具體實踐出發，然后上升至理論，最后回到實際操作。國外研究結果表明，按CDIO模式培養的學生知識結構合理，個人能力強，尤其受社會和企業的歡迎。

二、工程測量課程教學現狀及存在的問題

1.教學內容不斷增加，而授課學時不斷減少的矛盾。隨著測繪新技術新儀器的不斷涌現，大量的新內容要補充，全站儀、GPS等儀器的逐漸普及，傳統的白紙測圖方法也逐漸被數字化測圖所取代。這就使得教學內容大量增加，而授課的學時數卻在不斷的減少（例如我校土木工程專業工程測量的授課學時只有24個學時）。如何在有限的學時內做到合理取舍，取得好的教學效果，以適應國家對創新型、工程型人才的培養需求，對如何優化工程測量的教學內容提出了更高的要求。

2.教學方法偏重理論授課，面面俱到地教學。目前工程測量的教學方法偏重理論教學，對一些基礎知識面面俱到地講授，實際工程案例講授較少，在學時少內容多的現狀下，這樣的教學方法導致學生消化吸收知識效果差，在課程學習過程中動手時間少，實踐能力缺乏，學生對于如何將所學理論知識運用到實際工程中理解不夠透徹。

3.工程測量實踐條件有限，影響實踐教學效果。工程測量實踐環節是工程測量教學中的重要環節，包括測量實驗和測量實習。實踐教學環節的好壞直接影響到該門課程的教學質量。目前我校工程測量實踐教學環節仍然存在不少問題，比如測量儀器陳舊且數量不多，導致實踐環節分組時每組人數較多，難以保證每個學生都有充足的鍛煉時間，先進儀器短缺，學生沒有機會動手操作一些先進儀器，跟不上現代測繪技術日新月異的步伐；實驗學時過少（例如我校土木工程專業測量實驗學時數8，工程管理等專業甚至沒有安排實驗學時），導致實訓項目偏少，并且與工程實踐結合不夠；我校沒有固定的測量實驗基地和實習場地，實習一般在校內進行，很多典型的地物地貌特征難以體現等，導致學生得不到很好的鍛煉，實踐效果不是很好。

三、基于CDIO教學理念的工程測量教學改革

鑒于前面所述的工程測量課程目前存在的問題，探討基于CDIO理念下的工程測量教學改革與實踐，對提高教學質量和對學生專業技能和工程能力的培養都具有重要意義。筆者基于個人對CDIO教學理念的理解，淺薄地認為基于CDIO教學理念的工程測量教學改革主要有以下幾方面：

1.轉變教學思路，優化教學內容。工程測量教學改革應以CDIO教學理念為指導，構建“以培養工程測量的三基（基本理論、基本方法和基本技能）為出發點，以現代測量技術為手段，以滿足工程測量需要為目的”的教學模式，加強實用性教學，精選課程內容，調整教學內容的深度和廣度，將授課、作業、實驗和實習有機結合起來，培養具有較強的專業動手能力和創新能力的高級應用型人才。為了解決工程測量課程內容多課時少的矛盾，任課教師應結合學生所學具體專業的特點合理取舍有關內容，確定授課的重點、次重點、一般了解和選學內容，精講重要的理論知識和相關工程實訓項目，有些內容可通過留思考題的方式讓學生課后帶著問題去自學了解，比如水準儀、經緯儀等的檢校等。目前采用的教材主要包括兩個大的部分，第一個部分為測量基礎理論及方法，包括緒論、水準儀及水準測量、經緯儀及角度測量、直線定向及距離測量、測量誤差的基本知識、小區域控制測量、全球衛星定位系統的原理與應用、大比例尺地形圖的測繪、地形圖的應用、施工放樣基本方法；第二部分為各種工程應用測量，包括民用與工業建筑施工測量、交通運輸工程施工測量、建筑物變形監測。24個學時顯然很難完成教學任務，在學時不可能增加的情況下教師需要調整并優化教學內容，可以將教學內容中有關聯的內容以模塊的形式組合在一起，構建新的模塊式的教學內容，例如可以將教學內容歸納為以下六個模塊：測量基礎知識、測量儀器及使用、測量數據的采集、小區域控制測量、大比例尺地形圖測繪及應用和工程施工放樣。在有限的學時下通過模塊化的方式去講授，這樣將原來十幾章的內容進行合并壓縮成六部分內容，既體現傳統知識與現代技術的融合，也能很好地處理測量內容增加而學時減少的矛盾。

2.靈活運用教學手段，激發學生學習興趣。針對課時少、教學信息量不斷增加的現狀，傳統的“滿堂灌”教學方法已不適合測量教學的要求，采用啟發式、討論式的教學方法，教學效果會更顯著。教師要注重培養學生的創造性思維，從誘導的角度講授知識，提出問題與學生討論，給學生留出適宜的思維空間，讓學生獨立思考。在教學手段上要靈活地應用多媒體技術，可根據授課內容穿插圖片、圖表、動畫、錄像片段等，將工程實體通過聲音、視頻及圖像等形式生動形象地展示給學生，有助于激發學生的學習興趣，更易于學生理解和接受。此外，教師可選擇部分教學內容采取“案例”教學，讓學生的學習不只停留在抽象的理解上，而是讓他們在解決實際工程問題的過程中學習知識，提高學生分析和解決問題的能力。

3.重視實踐教學環節，構建以能力培養為本位的實踐體系。在實踐教學環節教師應注重學生動手能力、創新能力的培養。為了改善實踐教學條件，首先必須加強實驗室建設，完善實驗條件。為了適應不斷發展的測繪科學和滿足實踐教學，實驗室除有傳統的必要的儀器設備以外，還應適當購置一定數量的先進儀器，如全站儀、GPS等。其次，建立開放實驗項目。開設開放實驗項目使學生的自主性得以體現。前面提到我校有些非測繪專業比如工程管理專業只安排了一周的測量實習而沒有測量實驗，導致學生實習時效果不理想。像這種情況教師可以鼓勵學生參加開放實驗，給學生創造動手機會，而對于已開設實驗項目的土木工程專業學生也可以通過開放實驗選做一些綜合設計實驗項目，讓他們自主完成一次簡單的“設計-實現”，這樣更能激發他們的學習興趣。除此之外，教師應基于CDIO教學模式改進測量實習模式，培養學生自主創新能力。新的測量實習模式應發揮學生主體作用和教師主導作用，讓學生自主、能動、創造性地學習和實踐。以土木工程專業為例，在兩周的測量實習過程中，指導教師只布置實習任務，說明要求，至于每項實習任務的施測方案、實習路線及實習具體步驟則要求學生通過討論自主決定，使學生獲得一種工程意識，然后指導教師對每組提出的方案進行審查，對于有問題的地方教師可以引導式地提一些建議，然后由學生修改、完善并最終實踐，最后由教師驗收。第一周實習內容為線路縱橫斷面測量、施工放樣、建筑物的傾斜觀測，這些內容相對都是比較簡單的小項目，學生通過自主設計，實現第一次的“設計-實現”；第二周實習內容為大比例尺地形圖測繪，教師引導學生以項目為牽引，通過構思項目，設計大比例尺地形圖，在測區內通過自行踏勘選點埋標、平面控制測量、高程控制測量、地形圖測繪等過程實施該項目，當地形圖成形后，由各組進行展示（Operate）。新的實習體系，可以培養學生自主創新能力，打破傳統測量實習的單一實習模式，使實習過程更接近學生畢業后將面臨的實際工作，使得所學的理論知識和實踐得到很好的結合，由“量”的積累達到“質”的飛躍。

四、結束語

本文針對工程測量課程目前教學中存在的問題，探討了基于CDIO理念的工程測量課程教學模式改革與實踐。國內外的成功經驗表明，CDIO“做中學，學中做”的理念和方法是先進可行的，完全適合工科教育教學過程。將CDIO工程教育模式引入工程測量課程的教學改革中是切實可行的。教學改革是一項長期而艱巨的任務，只有通過不斷的更新觀念、開拓創新和改革探索，才能保證工程測量課程的教學質量，培養出合格的、符合時代發展需要的綜合型技術人才。

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作者簡介：陳偉，女，講師，主要從事工程測量教學與科研工作。