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土木工程测量实践教学体系研究

摘要:文章针对当前工程测量实践教学中存在的主要问题,基于工程教育专业认证理念,对实践教学大纲进行了重新修改。采取在教学中不断优化实践教学方法、建立标准实践场地、持续改进实践教学体系和实践评价体系、提升师资队伍建设、进一步开放实验室、以学生为中心鼓励学生拓展训练等具体措施,实现学生自主学习和自主创新能力的培养和提高。

关键词:土木工程测量;工程教育专业认证;实践教学体系

按照我国工程教育专业认证要求,专业必须有明确的培养目标和毕业要求,课程体系应当能够支撑毕业要求的达成。课程建设是专业建设的重要组成部分,课程体系是实现专业培养目标和培养标准的主要载体和手段,实践环节是课程体系重要的组成部分。土木工程测量是高等学校土木工程专业一门重要的专业基础课程,具有较强的专业性、实用性和实践性,并贯穿于工程建设项目周期内的各个阶段,对培养创新型应用人才发挥着重要作用。在工程教育专业认证背景下,随着测绘新技术的不断发展,面对知识量增大而课时却被压缩的新情况,如何做好工程测量教学内容的权衡和教学方法的创新是值得探讨的问题,这就要求教师紧跟科技前沿和工程实际,与时俱进,不断深化工程测量的教学改革。

一、土木工程测量实践教学中存在的问题

近年来,尽管学校在教学软硬件设施方面加强投入,学生人均仪器数有所改观,但是仍然存在教学仪器层次低、稳定性差、高端仪器缺乏等问题,难以满足用人单位和施工现场对测量新技术的要求。面对工程教育认证的要求,测量学课程从80学时削减为54学时,这对原有教学内容编排和知识筛选提出了全新挑战。以往实践教学环节“重操作、轻计算”,过多强调对学生仪器操作能力的培养,计算能力锻炼不足,导致学生在近两届省级测量技能比赛和顶岗实践中应变适应能力较差,无法实现记录和心算同步,如果遇到复杂环境下的工程施工问题就难以应对,这需要在平时的实践技能操作中加强训练。

二、构建创新型实践教学体系

(一)以OBE为导向的实践教学大纲的修订。土木工程测量实践教学体系由课内实验和测量实习两部分组成,它们是测量理论教学的有益补充,三者环环相扣,缺一不可。课内实验是单项测量技能的训练,旨在巩固课堂理论教学,锻炼学生的动手操作能力。集中实习是对工程测量课程所学基础知识的综合运用和全方位技能的训练和检测,更接近于生产实际,旨在锻炼学生具体问题具体分析的能力。以OBE为导向,确立实验教学内容和课程目标的对应关系(见表1),新修订的课程目标如下:1.掌握测量学的基本原理和方法;掌握控制测量的外业观测、记录和计算方法;掌握测量误差的基本传播规律,能对观测结果进行精度评定和有效性判断;2.能正确使用水准仪、全站仪、RTKGNSS等测量仪器,并能与团队合作完成土木工程中的基本测量任务;基本具备利用测量软件进行绘图和地形图应用的能力;3.合理利用测绘专业相关的技术标准、规范,具备在一般土木工程勘察、设计、施工和运营管理等阶段的测设技能;具备团队协作、具体问题具体分析的能力,并能以文稿、图表、测绘报告等方式与业界同行进行有效沟通和交流。(二)构建创新型实践评价体系。课程质量评价是质量监控的核心。土木工程测量课程评价的内容主要包括学习成效、课程内容、教学过程以及考核方式等(见表2)。这几个方面相互关联,学习成效反映的是课程内容掌握情况,与教学过程和考核方式息息相关,考核的内容要以课程的重点难点为主,在教学过程中只有把握住这些重点难点内容,学生才能做到“有的放矢”,学习成效一般通过成绩分布曲线反映。为了客观公正地评定小组和个人的成果资料,采用标准实验实习场地已有的观测成果库与之校核,并编写测量记录手簿和平差程序,自动判定实验结果的正确性(如角度闭合差、导线全长相对闭合差是否超限等),避免了烦琐的手工复算过程。(三)优化实践教学方法。1.采用案例式教学,注重理论联系实际能力。在授课过程中,结合《注册测绘师测绘案例分析》和工程项目,介绍现代测绘技术在土木工程建设中的应用和数据处理方法。例如,在讲解“施工放样”时,直接以我校图书馆施工为例,依次讲解放样要素提取、网形设计、控制点选取、布设和施测、内业计算、数据传输、现场施工放样等过程,学生通过对比分析和现场观摩体会测量流程、测量方法、仪器的选用,掌握控制测量精度的措施等。这种师生互动法教学有助于学生动手操作能力和创新思维能力的提高和发展,可激发其学习兴趣。2.将理论课的实践部分由室内转向室外。为应对测量学时减少而造成的课时不足问题,教师可视情况将一些实践性强的理论课内容直接安排在室外讲解。如水准仪、经纬仪和全站仪的认识与使用,单纯在教室上课,即使有多媒体和图片作为辅助手段,但是学生听完之后很快就会遗忘,将这些内容直接放在室外一并讲解,教师先进行演示性操作和讲解,学生可直观地观察各部件及其功能,后期通过模拟器联系加深对测量原理和方法的掌握。3.积极探索基于“互联网+”的混合教学模式在实践教学中的应用。以学生为中心,采用“腾讯课堂+超星尔雅”线上和线下相结合的混合教学模式,充分利用腾讯课堂提供的高品质直播资源和在线互动功能,为师生提供了比传统教学模式更优、更丰富的多源信息交流资源。学生通过回溯教学视频弥补薄弱环节。在超星尔雅平台导入课件、视频、习题集等资料,学生自由支配时间进行学习和模拟训练。采用线上、线下相结合的教学方式,能促进学生自我约束和探究专业知识的兴趣,提高课前预习、课后复习和仪器操作的主观能动性。(四)建立标准化实验实习基地。利用无人机分别在西北民族大学榆中校区和榆中县金牛山测量实习基地以获取高分辨率航测摄影图,并对原有控制点按二级导线和四等水准测量的精度要求进行加密,沿道路均匀布设标准控制点标志,构建标准化测量实验实习基地。利用RTKGNSS、徕卡1202全站仪和天宝DINI03水准仪精确测量控制点之间的距离、角度、高差和坐标,建立控制点成果库,用以检核学生实训效果,教师可以及时了解学生实验方法和实验数据的准确性,杜绝学生实习时弄虚作假,培养学生一丝不苟的工作精神,达到模拟测绘生产的作用。(五)构建“走出去”和“请进来”。相结合的实践模式一方面,充分调动教师的社会资源,积极联系生产单位,组织教师和学生利用假期进行科学教研、社会实践、“三下乡”服务,为生产单位或地方自然资源部门做一些测绘方面的技术服务,学以致用,理论联系实际;另一方面,聘请测绘专家和经验丰富的工程师担任大学生实践导师,通过专题讲座和实践指导等方式,让学生及时了解行业发展的新动态。同时,鼓励学生参加教师科研项目,承担数据测量和采集任务,提升理论和实践水平。(六)持续提升教师工程实践能力建设。在教师工程实践能力提升方面,学院建立一套完备的工程实践能力持续提升的机制,鼓励教师成为“工程师+专业教师”的双师型复合人才,加强理论教学与实际生产之间的联系,反哺课堂,丰富教学内容。一方面,加强“校企合作”,教师以兼职、项目评审、工程项目咨询及合作等多种方式深入生产一线,紧跟测绘技术发展,及时了解工程领域新动态新挑战,进行工程实践能力提升;另一方面,鼓励教师通过注册测绘师考试,从工程理论和实践能力两方面提高自身素质。此外,鼓励教师参加由科技企业、测绘协会或者学校组织的各种培训活动,开拓专业技术视野,提高教师对行业发展和技术更新的掌握能力。(七)以学生为主体,拓展第二课堂。依托测量实验室和测量协会,开放实验室并实行工作日全天预约开放,有效缓解课时不足的压力,提高仪器设备的利用效率,学生可对在实验课上没做完或实验结果不合格的实验,进行补做或重做,使学生的学习由被动转为主动和实际所需,进一步提高动手实践能力。积极鼓励学生参加测绘类大型科技活动、职业技能培训与鉴定、测绘技能比赛、数学建模比赛和GPS寻宝大赛,申报国家大学生创新创业和开放实验项目,参与教师科研项目,选派学生进入企业一线参与测绘生产。近年来,我校学生参加了一系列学科竞赛和创新项目,在实践中得以锻炼并屡获佳绩。例如:学生参加甘肃省测量技能大赛获二等奖3项、三等奖2项;申报国家大学生创新创业训练项目并获得优秀成果;参加多项教师科研项目,在实践中得以锻炼提高。我校还定期举办校级大学生测绘技能大赛,受众面广,参与人数众多,激发学生学习测量技能的积极性,增强了测量学科在学校乃至省域的知名度;鼓励学生参加测绘职业技能培训与鉴定,获取全国通用的测量员证,为就业、职称晋级增加砝码。学生在实践中逐步掌握了实验数据分析方法,并能编制相关图表和文档,提升了分析问题解决问题的能力。

三、结语

本研究在以往开展的工程测量课程改革的基础上,坚持“以学生为中心,以出口为导向,持续改进”的工程教育专业认证为基本理念,优化教学内容和教学方法,构建创新型实践教学和评价体系,对持续提升教师队伍教学理论和实践水平、拓展学生实践教学体系等方面进行了积极探索。土木工程测量作为土木工程专业一门核心专业基础课,必须按照专业认证的要求,不断优化人才培养模式,具体而言就是要制定与土木工程专业培养目标协调一致的实践教学大纲、优化实践教学内容和教学评价体系,采用先进的教学方法和手段,以学生为中心,强化测绘实践技能培养,为学生的实习实践和创新活动搭建平台,并与时俱进引入测绘新技术新方法,持续改进实践教学方法,切实提高实践教学质量,培养出真正卓越的工程技术人才。其主要目的是为了构建最优的学生培养体系,提升测量实践技能,加强具体问题具体分析能力的培养,使学生变被动学习为主动学习,并可应对不同工况环境下的土木工程测量施工问题,为实现培养目标和毕业要求的达成奠定坚实的基础。

参考文献:

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[3]索俊锋,焦保平,陈丹华.《土木工程测量》教学模式的改革与创新[J].地理空间信息,2012,10(2):168—170+184.

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作者:索俊锋 单位:西北民族大学

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