測繪工程專業“四維滲透式”實踐教學改革研究

馬春艷，梁翠英，張文清，石林峰

(河南理工大學測繪與國土信息工程學院，河南焦作454003)

一、引 言

通過測繪實驗教學不僅可以授人以知識和技術，培養學生的素質及分析問題和解決問題的動手能力，而且可以培養學生嚴謹求實、鍥而不舍的科學作風，啟迪學生探索和創新精神，發揮綜合潛在能力。這對于工科學生來說，是十分重要的。進入21世紀，高校的培養目標和教學內容日趨綜合化，更加注重素質教育和創新能力的培養，強調學生學習要適應社會發展的要求。新世紀的工程技術人員不僅要掌握必要的科學文化知識，更重要的是要具備較強的工程實踐能力。

二、傳統測繪實踐教學弊端

隨著近幾年高校招生規模的不斷擴大，以及高等學校教育體制改革不斷深入，國家對高等學校測繪工程專業實踐教學更加重視［1］。但是，高校測繪實踐教學改革面臨著許多新的問題和困難，舊的教學方法和觀念已經阻礙了實驗室功能的進一步發揮。在培養學生的實驗動手能力、獨立思考能力和創新能力方面，傳統的測繪實驗室管理模式一般要求學生按照規定的實驗程序，在規定的時間和已配置好的儀器設備上，經教師講解示范，然后按照教師精心準備的實驗指導書或講義上提供的實驗步驟進行實驗。在整個實驗過程中，學生只是被動機械地執行實驗步驟，盲目操作，沒有獨立思考，更沒有創新。

在測繪科學技術的自身發展的內在需求下，各類儀器更新換代的速度越來越快，有些儀器還未充分使用就面臨淘汰，設備投資效益得不到充分發揮。長期以來，測繪實驗室形成了封閉型或半封閉性的管理模式，使有限的實驗室資金更加緊張。不僅實驗室有限的資源得不到共享，利用率也得不到提高。圍繞課程而建立的測繪實驗室，其任務僅僅是保障該課程教學需要，隨著課程的結束，測繪實驗室的任務也就完成，造成了測繪實驗室的設備時而緊張、時而空閑的狀態［2］。學生并沒有養成科學思維和科學方法的好習慣。

因此，需要在專業課實踐教學中，堅持走教育觀念新穎、教學內容科學、課程體系合理、教學方法現代化的改革道路。

三、“四維滲透式”實踐教學內容及特色

“四維滲透式”實踐教學方法是適用于測繪專業的一般思維科學方法，它是從具體、特殊的研究方法中提煉和概括出來的，并隨著測繪學科具體研究方法的發展而發展［3］。對于實踐而言，是研究各種實踐所具有的共同特征和規律。一旦掌握了這些特征和規律，就能夠輕松地駕馭各種實踐活動，在科研中更加快捷、有效、合理地進行試驗和實踐，從而能夠有效地完成各項實踐任務，并且在已有的實踐基礎之上搭建更新的實踐平臺進行科學研究?！八木S滲透式”實踐教學從現代測繪科學自身特點出發，闡述了現代測繪科學面臨的3大基本問題，即充分發揮測量學在現代測繪科學中的基礎性地位，發展多種地球空間信息獲取手段，有效地處理與分析地球多源空間信息說明解決測繪科學問題的思維方法［4］。

測繪工程專業“四維滲透式”實踐教學改革是在這種科學思維與科學方法指導下，以學生的自主性、探索性學習為基礎，學生在實驗之前，應用“虛擬現實仿真測繪教學”模塊來熟悉整個實驗儀器的操作流程，采用類似科學研究的“項目教學法”，將需要解決的問題以項目的形式組織。首先以小組工作方式，按照實際工作的完整程序，共同制定計劃，分工完成整個項目［5］;然后到專業實習基地進行現場實踐;最后形成以能力為主導的實踐教學課程體系。

在“四維滲透式”教學中，學習過程成為一個人人參與的創造實踐活動，注重的不是最終的結果，而是完成整個項目的過程。應用科學思維與科學方法，學生在項目實踐過程中，理解和把握課程要求的知識和技能，培養分析問題和解決問題的能力，以及團隊精神和合作能力等，然后到專業實習基地進行現場實踐，最后形成以能力為主導的實踐教學課程體系。4個模塊相互結合，相互滲透(如圖1所示)。

圖1 思維滲透式實踐教學

四、測繪專業實踐教學案例

1.以“虛擬現實仿真測繪教學”科學方法的模塊開發

虛擬現實仿真技術作為計算機輔助教學已進入測繪學實踐教學課堂，通過對各種測繪儀器性能的滲透了解，把儀器做成動畫的形式，形象地在多媒體上表現出來［6］。將虛擬現實技術引入到測繪學相關課程的實踐教學中，創建虛擬測繪教學，構造虛擬實驗儀器，對測繪儀器進行模擬操作(如圖2所示)，加強對學生實驗技能和創新能力的培養，為學習主體建造發揮創造潛力的實驗環境。在虛擬測繪教學中，學生可以根據需要隨時對實驗室設備進行更新［7］，并且可以根據需要盡可能設計出各種復雜環境以滿足學生實習訓練的要求，還可以根據各自時間安排隨時進行課程實踐。

2.實踐教學“項目教學科學思維法”的設計

在教學活動中，教師將需要解決的問題或需要完成的任務以項目的形式交給學生，在教師的指導下，以小組工作的方式，由學生自己按照實際工作的完整程序，共同制定計劃，共同或分工完成整個項目。在項目教學中，學習過程成為一個人人參與的創造實踐活動，注重的不是最終的結果，而是完成項目的過程。學生在項目實踐過程中，理解和把握課程要求的知識和技能，體驗創新的艱辛與樂趣，培養分析問題和解決問題的能力，以及團隊精神和合作能力等。

圖2 測繪儀器虛擬操作

平面圖測繪的實驗可以作為一個項目，每組須在一周的時間內完成1∶500比例尺平面圖一幅。根據項目的目標和任務，充分利用模型制定項目計劃，確定工作步驟和程序，包括繪制方格網、展繪控制點、測站點的增設、碎部測量、圖的清繪工作。學生首先確定各自在小組內的分工及小組成員間合作形式后，按照已確定的工作方案和程序工作;然后上交一幅平面圖和項目報告，對形成的成果進行展示;最后主要根據每個學生在該項活動中的參與程度、所起的作用、合作能力及成果等進行評價，可先由學生自己進行自我評估，之后再由教師對項目工作成績進行檢查評分。師生共同討論、評判在項目工作中出現的問題、學生解決問題的方法及學生的學習行為特征。

3.測繪專業實習基地的選址及建設

以實踐教學環節建設為切入點，通過加強教學實習基地、產學研基地建設，吸收本科生在校內外參加實際工程項目或科研實踐等措施積極構建課內外結合、校內外結合的實踐教學體系。筆者所在單位在焦作市區建立了控制測量教學實習基地，包括三角網和水準網。三角網由十號井、獅澗、煤校、礦院、鳳凰山、水泥廠、陶瓷廠、李河水塔、輪胎廠、太行旅社、食品公司11個三角點組成，控制面積30 km2，三角點均設在建筑物頂部，均建有鋼質尋常標。在影視城也建立了測量學教學實習基地，之后幾經改造和擴建，現在基地面積達3 km2，實習基地內地貌類型齊全，交通條件便利。礦山測量教學實習基地建立于北校區原實驗樓的電梯間模擬煤礦立井，地下防空洞模擬井下巷道，建立了完整的礦山測量體系。

4.綜合素質測繪實踐教學課程體系的建立

在調整專業結構和課程體系的同時，以課程建設為切入點，帶動專業建設和發展。測繪學院先后完成了測量學基礎、測量平差基礎、數字化測圖原理與方法、大地測量學、礦山測量等的課程建設工作［8］，通過課程建設，對課程體系進行了調整、合并、重組，加強了課程與課程間邏輯和結構上的聯系，更新了課程的實踐教學內容，改革了實踐教學方法，實踐教學內容實現了全方位、立體化、滲透式，從而更加科學合理，保持了先進性，規范了教學行為，提高了教學水平，保證了教學質量。

五、結束語

“四維滲透式”測繪工程專業實踐教學改革確立以創新為核心的教育思想，突破舊的實踐教學模式，構建以培養學生的創新精神和創新能力為基本價值取向的教學內容和方法體系等方面的改革。這是測繪實驗室科學管理的必然趨勢，是提高學生在社會人才市場的競爭力和適應性的根本保障，是高等學校教育體制改革的必要途徑。

［1］曹俊茹，宋振柏.測繪工程專業教學改革實踐［J］.測繪科學，2007，32(6)：196-198.

［2］宋振柏，曹俊茹.校內多功能實驗實習基地的建立［J］.測繪通報，2000(5)：43-44.

［3］金敏.科學技術哲學與計算機科技人才培養［J］.電腦知識與技術學術交流，2005(5)：90-92.

［4］章傳銀，高永泉.淺論現代測繪科學基本問題與科學思維［J］.測繪科學，2002，27(1)：15-23.

［5］焦明連，董春來，周立.CDIO理念下大地測量學基礎教學改革的實踐［J］.測繪科學，2009，34(6)：303-304.

［6］花向紅，鄒進貴，向東.多元化實踐教學模式的理論研究與實踐探索［J］.實驗室研究與探索，2008，(27)7：114-116.

［7］郭敏，韋四江，馬春艷.測繪實習的網絡課堂構建［J］.實驗室研究與探索，2009，28(5)：101-103.

［8］朱劉娟.測繪工程專業實踐教學體構建與實施［J］.中國現代教育裝備，2010(13)：131-133.