工程教育專業(yè)認(rèn)證體系下變形觀測(cè)與變形分析課程教學(xué)改革與實(shí)踐

摘 要：變形觀測(cè)與變形分析是測(cè)繪工程專業(yè)的專業(yè)核心課程之一，也是蘭州交通大學(xué)第二批校級(jí)線上線下混合式“金課”建設(shè)（培育）項(xiàng)目，及甘肅省首批認(rèn)定的“一流課程”，基于國(guó)家“一流課程”建設(shè)的目標(biāo)要求，課程組持續(xù)更新原有課程教學(xué)內(nèi)容，重新構(gòu)建現(xiàn)有線上線下授課內(nèi)容，同步優(yōu)化線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，不斷完善線上線下教學(xué)資源。同時(shí)，測(cè)繪工程需要進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證，課程組成員深入學(xué)習(xí)工程教育專業(yè)認(rèn)證相關(guān)內(nèi)容，建立符合工程教育專業(yè)認(rèn)證課程對(duì)畢業(yè)要求的達(dá)成度評(píng)價(jià)體系。課程組成員及時(shí)調(diào)整和更新授課內(nèi)容，完善課程線上資源，大篇幅增加工程背景和工程案例內(nèi)容，擴(kuò)寬學(xué)生工程實(shí)踐途徑，強(qiáng)化工程應(yīng)用及創(chuàng)新，并完善現(xiàn)有線上資源，針對(duì)課程目標(biāo)建立線上案例庫(kù)。課程組成員結(jié)合課程目標(biāo)明確課程線上線下學(xué)習(xí)知識(shí)單元，細(xì)化線上線下學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，強(qiáng)化課程思政設(shè)計(jì)，著力研究課程教學(xué)與思政教育的結(jié)合點(diǎn)，用“大思政”的視野規(guī)劃布局本門課的課程思政點(diǎn)，然后用“小思政”將課程思政精心付諸實(shí)踐。最后，立足工程教育專業(yè)認(rèn)證需求，建立對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算方式。最終完成線上教學(xué)與線下教學(xué)的深度混合，深化“變形觀測(cè)與變形分析”專屬在線課程（SPOC），繼續(xù)開展翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)，打造在線課程與課堂教學(xué)相融合的混合式“一流課程”。

關(guān)鍵詞：變形觀測(cè)與變形分析；工程教育專業(yè)認(rèn)證；一流課程；金課；思政教育

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2024）28-0042-04

Abstract： Deformation Observation and Deformation Analysis is one of the core courses of surveying and mapping engineering. It is also the second batch of school-level online and offline hybrid "golden course" construction （cultivation） project in Lanzhou Jiaotong University， and the first batch of "first-class courses" identified in Gansu Province. Based on the goal of national "first-class course" construction， the course group continuously updates the original course teaching content， reconstructs the existing online and offline teaching content， optimizes the online and offline hybrid teaching design， and constantly improves the online and offline teaching resources. At the same time， surveying and mapping engineering needs to carry out engineering education professional certification. The course team members deeply study the relevant content of engineering education professional certification， establish an evaluation system that meets the graduation requirements of the engineering education professional certification course， adjust and update the teaching content in time by the course team members， improve the online resources of the course， increase the engineering background and engineering case content in a large space， broaden the students' engineering practice ways， strengthen the engineering application and innovation， improve the existing online resources， and establish an online case base for the course objectives. Combined with the course objectives， the members of the course group clarify the online and offline learning knowledge unit of the course， refine the online and offline learning links， strengthen the ideological and political design of the course， focus on the combination of course teaching and ideological and political education， plan and layout the ideological and political points of the course with the vision of "great ideology and politics"， and then put the ideological and political points of the course into practice with "common ideology and politics". Finally， based on the requirements of engineering education professional certification， the corresponding calculation method of curriculum goal achievement is established. Finally， the deep blending of online teaching and offline teaching is completed， the exclusive online course （SPOC） of "Deformation Observation and Deformation Analysis" is deepened， the flipped classroom and blended teaching are continued， and the blended "first-class course" integrating online course and classroom teaching is created.

Keywords： Deformation Observation and Deformation Analysis; professional certification in engineering education; first-class courses; the golden lesson; the ideological and political education

變形觀測(cè)與變形分析是蘭州交通大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我校”）第二批校級(jí)線上線下混合式“金課”建設(shè)（培育）項(xiàng)目，也是甘肅省首批認(rèn)定的“一流課程”，課程組基于國(guó)家“一流課程”建設(shè)的目標(biāo)要求，持續(xù)更新原有課程教學(xué)內(nèi)容，重新構(gòu)建現(xiàn)有線上線下授課內(nèi)容，同步優(yōu)化線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，不斷完善線上線下教學(xué)資源。同時(shí)，測(cè)繪工程專業(yè)需要進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證，對(duì)此課程組教師需要深入學(xué)習(xí)工程教育專業(yè)認(rèn)證相關(guān)內(nèi)容，建立符合工程教育專業(yè)認(rèn)證中課程對(duì)畢業(yè)要求的達(dá)成度評(píng)價(jià)體系，所以，需要進(jìn)行基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的變形觀測(cè)與變形分析課程改革與實(shí)踐，這既是作為“一流課程”建設(shè)的需要，也是工程教育專業(yè)認(rèn)證的需求。

在過去的教學(xué)實(shí)踐中團(tuán)隊(duì)教師已經(jīng)形成以“蘭州交通大學(xué)在線綜合教育平臺(tái)”為線上教學(xué)平臺(tái)，“雨課堂”為多媒體教學(xué)平臺(tái)的線上線下混合式教學(xué)模式。學(xué)生在課前線上完成知識(shí)單元的學(xué)習(xí)及對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，在這一過程中存在原有的線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)并沒有將學(xué)習(xí)任務(wù)與課程目標(biāo)明確對(duì)應(yīng)、現(xiàn)有線上資源中與課程目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確、典型案例與課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確，不能完全滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的需求；線下教學(xué)過程采用“雨課堂”授課模式能有效地將學(xué)生吸引進(jìn)課堂，提高了課堂教學(xué)效果，但存在線下、線上授課環(huán)節(jié)結(jié)合不夠緊密的問題；原有的教學(xué)過程中引入了課程思政，但存在課程思政點(diǎn)不明確的問題；原有教學(xué)環(huán)節(jié)中也完成了課程目標(biāo)的達(dá)成度計(jì)算，但并沒有完全將課程過程性評(píng)價(jià)體系與課程目標(biāo)完全對(duì)應(yīng)[1]。

因此，為適應(yīng)“一流課程”建設(shè)的目標(biāo)要求，要對(duì)變形觀測(cè)與變形分析課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)等內(nèi)容再創(chuàng)新，同時(shí)需要明確各教學(xué)內(nèi)容教學(xué)環(huán)節(jié)與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)此，課題組成員首先調(diào)整和更新授課內(nèi)容，完善課程線上資源，大篇幅增加工程背景和工程案例內(nèi)容，擴(kuò)寬學(xué)生工程實(shí)踐途徑，強(qiáng)化工程應(yīng)用及創(chuàng)新，并完善現(xiàn)有線上資源，針對(duì)課程目標(biāo)建立線上案例庫(kù)。其次，結(jié)合課程目標(biāo)明確課程線上線下學(xué)習(xí)知識(shí)單元，細(xì)化線上線下學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。再次，強(qiáng)化課程思政設(shè)計(jì)，著力研究課程教學(xué)與思政教育的結(jié)合點(diǎn)，用“大思政”的視野規(guī)劃布局本門課的課程思政點(diǎn)，然后用“小思政”將課程思政精心付諸實(shí)踐[2]。最后，立足工程教育專業(yè)認(rèn)證需求，建立對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算方式。最終完成線上教學(xué)與線下教學(xué)的深度混合，深化變形觀測(cè)與變形分析專屬在線SPOC（Small Private Online Cours）課程，繼續(xù)開展翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)，打造在線課程與課堂教學(xué)相融合的混合式“一流課程”[1-3]。

一 研究的目標(biāo)和擬解決的主要問題

教學(xué)團(tuán)隊(duì)以工程教育專業(yè)認(rèn)證為依據(jù)，結(jié)合申報(bào)國(guó)家一流本科課程的目標(biāo)和要求，通過對(duì)現(xiàn)有變形觀測(cè)與變形分析教材內(nèi)容及其實(shí)施過程進(jìn)行重新規(guī)劃與整合，重新優(yōu)化變形觀測(cè)與變形分析線上線下混合式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)，規(guī)劃、更新課程線上多媒體教學(xué)資源建設(shè)，以期達(dá)到以下目標(biāo)。

線上線下混合式授課的深度混合：更新原有教學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合課程目標(biāo)明確線上、線下授課內(nèi)容，重新設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)單元及對(duì)應(yīng)線上線下教學(xué)環(huán)節(jié)，分別進(jìn)行“線上學(xué)習(xí)知識(shí)單元”的設(shè)計(jì)與線下教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，達(dá)到線上線下的深度混合。

建立與課程目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的線上案例庫(kù)：針對(duì)課程目標(biāo)建立“線上典型案例庫(kù)”。

建立與課程目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的線上課程思政案例庫(kù)：結(jié)合課程目標(biāo)建立課程具體思政目標(biāo)，選擇一批與專業(yè)密切結(jié)合的典型案例，分析課程思政內(nèi)涵與思政融入點(diǎn)，建立課程思政案例庫(kù)。

建立課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)方式：深入研究課程目標(biāo)達(dá)成度方式、課程對(duì)畢業(yè)要求達(dá)成度評(píng)價(jià)方式的內(nèi)涵，建立基于工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的變形觀測(cè)與變形分析課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算、分析、評(píng)價(jià)及持續(xù)改進(jìn)模式。

最終解決原有線上線下混合式教學(xué)模式中各教學(xué)環(huán)節(jié)與課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確的問題；強(qiáng)化線上線下混合式授課深度混合；解決原有課程思政與課程聯(lián)系不緊密，思政融入點(diǎn)不明確的問題。解決原有課程目標(biāo)達(dá)成度、課程對(duì)畢業(yè)要求達(dá)成度評(píng)價(jià)體系不明確的問題[4]。

二 課程改革方案

（一） 前期調(diào)研

前期調(diào)研了解和研究國(guó)內(nèi)知名工科院校變形觀測(cè)與變形分析相關(guān)課程基于“一流課程”的課程教學(xué)設(shè)置情況，深入工程建設(shè)等相關(guān)單位進(jìn)行調(diào)研，通過團(tuán)隊(duì)反復(fù)討論，提出適合我校測(cè)繪工程專業(yè)的建設(shè)意見和方案，使得課程相關(guān)設(shè)置立足測(cè)繪工程專業(yè)的實(shí)際教學(xué)情況，有利于促進(jìn)課程目標(biāo)的達(dá)成及畢業(yè)要求的達(dá)成。

首先重新修訂測(cè)繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，變形觀測(cè)與變形分析課程支撐測(cè)繪工程等專業(yè)培養(yǎng)方案中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，由原來的5個(gè)指標(biāo)點(diǎn)調(diào)整為3個(gè)指標(biāo)點(diǎn)，見表1。支撐畢業(yè)要求中2.4、4.2及5.2，其中2.4為中支撐，4.2與5.2為強(qiáng)支撐。

基于此對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)施過程進(jìn)行重新規(guī)劃與整合，提出課程設(shè)計(jì)的整體規(guī)劃。并梳理出本課程目標(biāo)如下。

課程目標(biāo)1：通過學(xué)習(xí)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)及發(fā)展、變形分析的內(nèi)涵與研究進(jìn)展，學(xué)生能牢固掌握變形監(jiān)測(cè)目的、內(nèi)容與意義，具備針對(duì)基本的變形監(jiān)測(cè)問題建立數(shù)學(xué)模型并求解的能力。通過學(xué)習(xí)變形觀測(cè)與變形分析課程，學(xué)生能夠了解現(xiàn)代變形監(jiān)測(cè)事業(yè)的發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需求，能夠結(jié)合安全、健康、法律、文化及環(huán)境等制約因素分析具體變形監(jiān)測(cè)問題并制定相應(yīng)變形監(jiān)測(cè)方案，同時(shí)使學(xué)生能夠建立投身測(cè)繪事業(yè)并有所建樹的意識(shí)。

課程目標(biāo)2：通過學(xué)習(xí)變形數(shù)據(jù)處理方法的相關(guān)理論，學(xué)生能夠?qū)⒆匀豢茖W(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析復(fù)雜測(cè)繪工程問題。通過學(xué)習(xí)監(jiān)測(cè)資料奇異值的檢驗(yàn)與插補(bǔ)、小波變換用于信噪分類、GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)等數(shù)據(jù)處理方法，學(xué)生能夠用相關(guān)方法進(jìn)行資料的檢核，能夠進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)成果整理，具備對(duì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的參考系和參考點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析的能力。通過學(xué)習(xí)卡爾曼濾波模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、頻譜分析等方法，學(xué)生掌握基本的回歸分析法、時(shí)間序列分析模型、灰色系統(tǒng)分析模型，能夠針對(duì)具體變形問題進(jìn)行變形分析與建模并預(yù)測(cè)。

課程目標(biāo)3：通過對(duì)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解地面監(jiān)測(cè)方法與測(cè)量機(jī)器人、地面攝影測(cè)量方法、GPS變形監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化系統(tǒng)、三維激光掃描技術(shù)、特殊測(cè)量技術(shù)等在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，了解變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容；掌握變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法、儀器和監(jiān)測(cè)精度、監(jiān)測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)布置的確定、變形監(jiān)測(cè)頻率的確定；能夠選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)繪技術(shù)與儀器，對(duì)復(fù)雜測(cè)繪工程問題進(jìn)行分析、計(jì)算與優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過學(xué)習(xí)現(xiàn)代測(cè)繪新裝備等相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生能夠了解現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)在課程中引入“中國(guó)北斗”“港珠澳大橋”等重大工程，使學(xué)生能夠樹立民族自豪感與榮譽(yù)感。課程目標(biāo)中包含學(xué)生知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)與素養(yǎng)目標(biāo)，并強(qiáng)化了課程思政目標(biāo)[4]。

同時(shí)認(rèn)真研讀相關(guān)規(guī)范、行業(yè)技術(shù)要求及相關(guān)參考教材，結(jié)合學(xué)生實(shí)際學(xué)情，在做出系列調(diào)研的基礎(chǔ)上，確立線上教學(xué)知識(shí)單元與線下教學(xué)知識(shí)單元，結(jié)合原有教學(xué)設(shè)計(jì)及線上課程，完成線上線下教學(xué)環(huán)節(jié)的重新設(shè)計(jì)[5-6]。

（二） 項(xiàng)目實(shí)施

在此基礎(chǔ)之上深入工程建設(shè)一線進(jìn)行調(diào)研，總結(jié)、分析相關(guān)典型案例，建立符合課程目標(biāo)的“線上典型案例庫(kù)”；結(jié)合國(guó)家重大工程、測(cè)繪行業(yè)重大技術(shù)等內(nèi)容深入挖掘、總結(jié)思政要素，建立“線上思政案例庫(kù)”；最后深入研究課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算方式、課程畢業(yè)要求達(dá)成度計(jì)算方式，根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)重置課程過程性評(píng)價(jià)方式及對(duì)應(yīng)的達(dá)成度計(jì)算方法，完成課程的實(shí)踐與推廣。

1 “線上線下”混合式課程設(shè)計(jì)

根據(jù)“金課”“一流課程”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及課程支撐測(cè)繪工程等專業(yè)培養(yǎng)方案中畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，及過去課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合課程目標(biāo)與學(xué)生學(xué)情確立具體的在線學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)的具體內(nèi)容、學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)及相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)要求，制定相對(duì)應(yīng)的過程性考核方式，做到線上線下學(xué)習(xí)能夠有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)課程目標(biāo)的達(dá)成。

完成變形觀測(cè)與變形分析線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，并在蘭州交通大學(xué)在線教育綜合平臺(tái)變形觀測(cè)與變形分析設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)單元展示，在教學(xué)設(shè)計(jì)中明確各教學(xué)環(huán)節(jié)所支撐的課程目標(biāo)，圖1為蘭州交通大學(xué)在線教育綜合平臺(tái)變形觀測(cè)與變形分析課程第一單元學(xué)習(xí)單元。

基于混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，本課程線下學(xué)習(xí)內(nèi)容共包含48學(xué)時(shí)，其中線下理論32學(xué)時(shí)，線下實(shí)踐16學(xué)時(shí)；線上課時(shí)共22學(xué)時(shí)，包含線上理論12學(xué)時(shí)，要求學(xué)生在計(jì)劃外學(xué)時(shí)10學(xué)時(shí)。

2 線上案例庫(kù)的建設(shè)

本課程在授課過程中需要引入較多的典型案例，根據(jù)課程目標(biāo)研讀相關(guān)經(jīng)典文獻(xiàn)，進(jìn)行總結(jié)、分析、歸納形成一部分典型案例，同時(shí)還需要深入工程建設(shè)一線搜集、整理工程現(xiàn)場(chǎng)案例形成案例庫(kù)中的另一部分典型案例，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展、國(guó)家典型工程實(shí)例形成一部分融入現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)解決變形問題的經(jīng)典案例，故本項(xiàng)目在研究階段引入了建筑變形測(cè)量規(guī)范解讀、城市沉降監(jiān)測(cè)、高層建筑物監(jiān)測(cè)、滑坡監(jiān)測(cè)、橋梁監(jiān)測(cè)、FAST天線測(cè)量、地鐵站施工監(jiān)測(cè)方案及基坑監(jiān)測(cè)方案8個(gè)變形觀測(cè)與變形分析案例，建立了變形觀測(cè)與變形分析課程“線上案例庫(kù)”，如圖2所示。

3 線上思政案例庫(kù)的建設(shè)

將“中國(guó)高鐵”“港珠澳大橋”“中國(guó)北斗”等國(guó)家大型工程與戰(zhàn)略項(xiàng)目及經(jīng)典測(cè)繪文獻(xiàn)、先進(jìn)測(cè)繪人物等內(nèi)容與課程相結(jié)合，進(jìn)行總結(jié)與分析，梳理課程思政要素、分析課程融入點(diǎn)，建立與課程目標(biāo)相對(duì)應(yīng)的線上思政案例并完成了課程思政設(shè)計(jì)，如圖3所示，同時(shí)建立了變形觀測(cè)與變形分析線上思政案例庫(kù)及線上資源學(xué)習(xí)案例庫(kù)，保證課程思政融入課程，同時(shí)滿足學(xué)生線上資源學(xué)習(xí)[7-8]。

4 課程目標(biāo)達(dá)成度、課程對(duì)畢業(yè)要求的達(dá)成度評(píng)價(jià)體系

項(xiàng)目結(jié)合本專業(yè)工程教育認(rèn)證相關(guān)工作完成了2017、2018、2019級(jí)學(xué)生課程的課程目標(biāo)達(dá)成度、畢業(yè)要求達(dá)成度評(píng)價(jià)模式，并對(duì)每位學(xué)生的達(dá)成度進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出具體解決措施。

三 結(jié)束語(yǔ)

通過本項(xiàng)目的研究，課題組成員對(duì)工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念及要求有了進(jìn)一步理解，對(duì)影響培養(yǎng)質(zhì)量的各個(gè)要素及其影響關(guān)系有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。工程教育專業(yè)認(rèn)證的理念是產(chǎn)出導(dǎo)向，人才培養(yǎng)緊跟時(shí)代，滿足社會(huì)需求，而教學(xué)內(nèi)容確定是滿足這一要求的重要環(huán)節(jié)。因此，我們?cè)诮虒W(xué)過程中只有緊跟需要，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，才能實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

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