測繪工程專業實踐課程群構建

張鮮妮 王磊

摘 ? 要：以CDIO工程教育模式為指導思想，分析了測繪工程專業傳統實踐教學存在的問題，在歸納整理測繪工程專業實踐課程群涵蓋的知識結構和框架體系的基礎上，基于數據采集、處理，產品生成、應用的一條產品化流程構建了測繪工程專業實踐課程群，并以綜合項目設計為核心，進行專業實踐課程群整合的應用，并取得了一定的效果。

關鍵詞：CDIO工程教育模式 ?測繪工程 ?實踐教學

中圖分類號：P20-4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（c）-0216-03

Abstract： Taking the CDIO engineering education mode ?as guiding thought， analyzes the problems existing in the traditional practice teaching of surveying and mapping engineering， on ?the basis of concluding and organizing the knowledge structure and frameworks for surveying and mapping engineering practice course， building a group of surveying and mapping engineering practice class based on the data acquisition， processing， product generation and application of a transition process， and in an integrated project design as the core， the professional practice courses group of application integration， and obtained a certain effect.

Key Words： CDIO engineering education mode; Surveying and mapping engineering; Practice teaching

1 ?研究背景

測繪工程專業的培養目標是掌握相關測繪工程理論和技術，主要涵蓋地面測量與衛星測量、攝影測量與遙感科學，以及地圖制圖與地理信息工程等地理空間信息科學與技術的基本理論和知識，并達到測繪工程師基本訓練能力，具有創新精神的高級工程技術人才。從培養目標，我們可以看出該專業是一門非常重視理論與實踐相結合的一門學科，因此各大高校在設置培養方案時，也都進行了相關實踐教學內容的設置。這些實踐教學內容的開設，基本都是以單個課程為單元，課程之間缺乏密切聯系，導致實踐教學內容總體缺乏連貫性、一致性和工程實戰性，無法適應科技發展及滿足信息化測繪對專業人才的要求。測繪工程專業課程有近15門左右，課程之間或多或少存在內容交叉，對這些專業課進行課程群整合是完全可行的，從而將單一課程納入到實踐課程群建設，具有連貫性、統一性等整體優勢，有利于學生綜合能力的培養。

安徽理工大學將以CDIO工程教育模式作為指導思想來構建專業實踐課程群體系，通過歸納整理測繪工程專業課程群所涵蓋的知識結構和框架體系，準確識別所包含的主要課程的教學目標，并以此制定課程之間實踐內容相互銜接方案，確立各實踐內容在相關課程中的關系;在保留各課程基礎實踐教學環節的同時，構建課程群的綜合實踐教學流程，使課程群的總體實踐教學內容按照一條承上啟下的數據采集、數據處理、產品制作、產品應用的生產主線有機聯系起來，同時以綜合項目設計為核心進行學生構思、設計、實施、運行、溝通、團隊協作等工程能力的培養。

2 ?測繪工程實踐教學現狀分析

測繪工程專業的實踐課，主要包括：數字地形測量實習、大地測量實習，GPS實習，礦山測量實習，工程測量實習，以及畢業實習，除此之外有些課程除了理論教學外還有部分學時的課內實踐，比如GIS原理與應用，測量程序設計，攝影測量與遙感，數字圖像處理等都包含有8～16學時的課內實踐。同時還有一些新技術應用，比如無人機、三維激光掃描技術，無人船技術等需要結合科研項目開展。

實踐教學類型可劃分為認識性實習、驗證性實驗、課程設計，綜合實習，新技術應用五個層次，第一、二、三個層次一般是在課程中實施，這部分實踐內容往往是老師自己寫好的實驗指導書，實驗步驟詳細，實驗數據為樣例數據，整個實踐內容非常簡單，無項目背景，內容單一，無法激發學生的學習興趣，導致實踐效果不佳。但由于實踐教學學時往往緊缺，第四、五個層次能力的培養往往需要涉及多門課程，具有很高的綜合性，同時還需要培養學生構思、設計、實施、運行、溝通、團隊協作等各項工程能力[1-2]，這些綜合項目能力的體現，往往需要依托于工程案例或科研項目，只有部分對科研有興趣的學生才能得到鍛煉，受益面只是非常少的學生，而對于大多數學生，普遍存在基礎差，綜合實踐能力弱，無法自主解決復雜工程實際問題。因此傳統的實踐教學內容安排存在的問題顯而易見，僅局限在教會學生能夠使用某種儀器，使用某種數據處理軟件，對學生在企業以及社會環境中構思、設計、實施、運行、溝通、團隊協作等各項工程能力的培養幾乎為零。而用人單位則是需要學生具有綜合實踐和項目工程的綜合能力，因此如何在有限的實踐學時安排中，針對所有學生，進行綜合實踐和項目工程的綜合能力的培養成為當前實踐教學改革的迫切需求。

CDIO工程教育模式是2014年由美國麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究組織針對工程教育質量問題探索研究的成果。CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運作（Operate）四個環節的結合，也是“實踐中學習”和“基于項目教育和學習”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表達。該教育模式讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程的理論、技術與經驗，將系統課程的理論基礎與工程實踐相結合[3]。我們將以CDIO工程教育模式作為指導思想來指導我們專業實踐課程群的建設，對現有測繪工程專業系列課程實踐教學的每個環節進行改革。改革的方案為以綜合項目設計為核心，理論知識模塊為基礎，重新組織課堂教學和實踐內容，將“實踐中學習”和“基于項目教育和學習”的理念滲透到實踐教學中，以達到激發學生的學習興趣，使整個實踐過程充滿挑戰性和實用性[4]。

3 ?專業實踐課程群整合

依據各專業課程特點，專業實踐課程群整合的思路為將課程分為四大模塊：第一模塊功能為數據采集，這個模塊下面的課程主要包括GPS原理與應用，大地測量學，以及攝影測量學。其中GPS原理、大地測量學可應用于控制點數據的采集，攝影測量學則采用非接觸式測量方式，基于影像，獲取我們所需要的數據。第二模塊功能為數據的處理，這個模塊下的課程包括：測量程序與設計，數字圖像處理，GIS原理與應用。其中測量程序設計，可以采用計算機語言編寫數據處理程序，比如，坐標系統轉換程序，GPS高程擬合程序，自由網平差程序等，大大提高數據處理的速度與精度，數字圖像處理與GIS原理課程可以對影像數據進行分析與建模。第三模塊的功能為產品的生成，這個模塊下的課程主要包括：數字地形測量學，遙感原理與應用，攝影測量學，同時伴隨著這些課程實踐，我們所熟知的一些產品，比如數字地形圖、專題圖、4D產品等都在這個模塊下進行制作。第四模塊的功能為產品的應用，這個模塊下的課程包括工程測量學與礦山測量學，這兩門課程的工程性很強，無論是在地面或是在地下施工都離不開相關圖件的支持，比如地形圖、規劃圖、斷面圖，DEM等。通過這樣一條基于產品化流程的實踐教學內容整合，從而達到溝通課程之間的聯系，使得學生能夠了解每門課程所包括的實踐環節在整個產品生產過程中的作用和地位，可以幫助學生在掌握單一課程的知識基礎上，建立系統性的綜合理論及實踐知識。

4 ?綜合項目設計

在整合專業實踐課程群的基礎上，利用現有的儀器與設備，比如無人機，三維激光掃描儀，無人船等進行綜合項目設計，比如開展《基于無人機的數字地形圖測量》，同時也可以開展《基于三維激光掃描儀的建筑物變形監測》等綜合項目，這些綜合項目建議在相關課程結束后開展，針對安徽理工大學測繪工程專業，可以在大三第二學期末進行，這些項目綜合運用了，《GPS原理與應用》、《數字地形測量》、《攝影測量學》、《遙感原理與應用》、《數字圖像處理》、《誤差理論與平差》，《測量程序設計》等相關專業的知識。進行控制點的布設、數據采集、圖像處理，最后進行精度評定，通過該項目設計對學生構思、設計、實施、運行、溝通、團隊協作等工程能力都有所培養。通過近幾年測繪工程專業本科生的實踐教學反饋，以及企業社會對我校測繪工程的評價，表明我校實踐教學改革取得了一定的成效。

5 ?結語

本文以CDIO 工程教育模式作為指導思想，并將這種模式引入到測繪工程專業實踐教學改革中，基于數據采集、數據處理、產品制作、產品應用一條產品化流程構建了測繪工程專業實踐課程群，將本專業相關課程的實踐內容緊密的聯系起來，同時進行綜合項目設計，使學生能夠以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程理論、技術和經驗，將系統課程的理論基礎與工程實踐相結合。

參考文獻

[1] 湯娜，湯庸，葉小平.基于CDIO教育模式的數據庫課程群建設[J].廣東技術師范學院學報：自然科學，2015（8）：83-86.

[2] 張煜敏，劉振華，崔瑩.土木工程專業基于CDIO工程教育模式的優化改革[J].教育教學論壇，2017（23）：124-125.

[3] 王永前，劉文娟.測繪工程專業工程實踐項目的設計、過程管理與評價[J].教育教學論壇，2017（41）：35-36.

[4] 李洋洋.基于CDIO模式的電子實習教學[J].遼寧工業大學學報：社會科學版，2018，20（6）：129-131.