摘要:测绘科学与技术已进入信息化测绘时代,实践教学在人才培养过程中占非常重要的地位,实践教学又不能满足创新复合型人才培养的要求。本文通过实验室管理模式创新、实践教学方法与手段创新、实践教学考核方式创新,从基础实践、专业实践、毕业实践和创新创业实践4个方面构建信息化测绘实践教学体系,加强实践教学基地和师资队伍的“三创新,两加强”建设与实施。
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测绘工程是一门实践性很强的工科专业,特别是对培养复合型人才,实践教学在整个培养过程中占有重要的地位[1]。随着空间信息技术、计算机技术和通信技术的发展及其在测绘领域的应用,空间信息采集技术、可视化表达、分析及知识发掘技术都发生了巨大变化,我国的测绘科学与技术已由数字化测绘进入到了信息化测绘时代[2-4]。信息化测绘涵盖了空间信息的获取、处理、管理、表达、更新、应用和服务的全过程,主要特征表现为数据获取现代化、数据生产自动化、产品形式多样化、测绘服务网络化、社会化等[5-6]。信息测绘对人才的知识结构和能力有了更高的要求,正从当初的单一技术型向高素质、宽知识面、强实践能力、懂管理、能创新的复合型人才转变[7-9],针对信息化测绘新技术发展快、应用领域广、人才培养要求高等特点,现有实践教学存在实验条件落后、实践内容单一、重理论轻实践、考核方式单一等问题[10],已不能满足创新复合型人才培养的要求。因此,高校在这一变革过程中应充分发挥培养新型测绘人才的重要作用[11],在测绘教学中应以实践和创新为核心目标,将教学目标与测绘科技的进步相结合,构建面向信息化的实践教学体系。
1、信息化测绘实践教学体系的构建
依据信息化测绘人才培养方案的实践教育课程要求,分别设置了课内实验、课程集中实习、毕业实践和创新创业实践4个层次的实践类型,根据各实践类型开设的实验项目,按照性质不同,可划分为基础性实验、综合性实验、设计性实验和创新性实验,形成“以基础实践能力为基础,以综合应用能力提高为主线,以创新创业能力提高为目标”的多层次实践教学体系,如图1所示。
1.1 课内实验
课内实验是非独立实验课程,与理论课一起计算学分,包括各类课程中随着理论课进行的基础课间实验、实训、上机等,重点培养学生对理论知识的理解,强化基本技能。根据人才培养方案中学科基础课程、专业核心课程和个性化课程的要求,共开设17门实验课程,每门实验课程都有教学大纲,大纲中明确规定了实验项目名称、实验目的、实验类型、实验内容。每门实验课程包括6~9个实验项目,共计136个,如数字地形测量课间实验有水准仪的操作与应用、水准测量、经纬仪的认识与使用、水平角观测等实验项目。
1.2 课程集中实习
课程集中实习是独立开设的实验课程,单独计算学分,指课程结束后进行的2周集中实习,主要以模拟或实际生产项目为例,按工程规范要求对学生进行训练,旨在培养学生的专项能力。根据人才培养方案学科基础课程和专业核心课程要求,主要课程集中实习有数字地形测量实习、地籍测量实习、摄影测量与遥感实习、控制测量实习、工程测量学实习等。图1 测绘专业实践教学体系
1.3 毕业实践
毕业实践包括顶岗实习和毕业论文(设计),共14学分。顶岗实习安排在大四上学期,共18周,要求学生到企业进行生产实践,实现专业技能与将来就业岗位的对接;毕业论文(设计)安排在大四下学期,共16周,学生可以根据自己的研究兴趣或职业规划进行毕业课题的自主选择,独立进行论文的设计与研究,指导老师只进行引导、答疑。毕业实践主要培养学生的专业工作能力及综合应用能力,相对其他实践教学项目,该实践是人才培养的重要环节。
1.4 创新创业实践
创新创业实践一般在第二、三课堂完成,共15个学分,获得方式其一是学科竞赛类的自主实验,例如参加全国测绘技能大赛、河南省测绘技能大赛、大学生挑战杯等。其二是大学生科技创新项目,即国家、省、市、高校为激发大学生创新意识和能力而设立的各种项目,包括中国互联网+大学生创新创业大赛、河南省“豫创”天下创业大赛、南阳市创新创业大赛、南阳师范学院SPCP项目等。
2、实践教学体系的“三创新、两加强”建设
信息化测绘实践教学体系的实施,需要从专业建设角度出发,通过实验室管理、教学方法及手段、考核方式、实践教学基地和师资队伍5个方面进行“三创新、两加强”建设。
2.1 实验室管理模式创新目前,实验教学以课程为单位进行,实验室仅在有实验课的时间段开放,这样学生动手能力的培养极为有限,为了提供给学生一个开放和自由的学习环境,让他们有充足时间使用仪器和软件,为学生主动性、研究性学习和创新性实践创造环境[12],需创新实验室管理模式,实现实验室全天候开放管理。实验室开放管理主要理念是以学生为主体,依据学生个体差异,因材施教,主要目的是培养学生动手能力和创新能力,提高学生的专业技能和综合素质[13]。创新实验室管理模式,还需实现实验室信息化管理系统,要求实验管理人员定期对仪器设备进行保养和维护,对仪器设备和各类软件进行统一管理,仪器设备的完好率、使用情况都应储存在管理系统内,这样,不仅使学生遵守了实验仪器借还制度,同时也规范了实验管理人员的岗位职责,从而使实验教学、科研和服务工作有序进行。
2.2 实践教学方法及手段创新
2.2.1 教学方法创新
根据4种不同性质的实验类型,所采取的教学方法也不同。
基础性实验方面,应以“明理”为主要教学目标,引导学生在实践过程中对基础理论进行思考与理解,加强学生对于理论课程的掌握,强化测绘基本操作技能。因此,教学方法以教师辅导为主,采用讲解、现场演示和引导等方式。
综合性实验方面,注重以学生为主体,将学习融入工程项目中,培养学生分析和解决实际工程问题的能力,教学方法可以采用项目驱动式、讨论式、互动式等。
设计性及创新性实验方面,应更强调“学生为主,教师为辅”的教学思路。在实践教学过程中,着重培养学生在资料收集、仪器(数据)准备、项目方案设计、项目实施等环节的独立完成能力。教师应尊重学生的创新能力,充分发挥教师的引导作用,鼓励学生完成实验流程,提升学生创新意识和综合素质[14]。
在整个教学实践活动中,多以小组工作方式进行,以组长为核心,带动组员根据项目任务,分工协作,共同完成整个项目,小组每个人都参与到创新实践活动中,而不是集中在个别成员当中,从而培养学生理论联系实际能力,提高分析问题和解决问题的能力。同时,在整个创新实践过程中,学生还能体会到团队协作的重要性,从而培养团队精神和协作能力等。
2.2.2 教学手段创新
为了增强实验教学效果,根据实践内容特点,除了应用多媒体外,还应充分利用虚拟现实仿真技术、MOOC(慕课)、网络等现代教育手段,不断推进教学手段创新,营造生动活泼的教学课堂氛围。
(1) 虚拟现实仿真教学。利用虚拟现实仿真技术创建虚拟仿真环境[15],在实验之前,把仪器做成动画的形式,对测绘仪器进行模拟操作,使学生形成直观印象,然后再让学生根据实验指导书进行模拟操作,以明确实验目的、操作程序及数据处理,从而提高学生学习兴趣,调动学生主动学习积极性。
(2) 慕课教学。慕课以微视频和互动学习为核心,将课程内容碎片化为知识单元,以此为模块制作微视频,时长一般在10分钟左右[16]。实验教师根据实验课程特点,可以将各种仪器操作规范流程或难以阐述清楚的实践知识制作成微视频,并在慕课平台发布,供学生在线观摩学习。在实验课上,学生结合教师现场讲解,能够快速、高效掌握实验方法,提高实践技能。
(3) 网络实验教学。目前,在校级测绘实验教学示范中心网站上,提供了实验教学日历、实验教学大纲、实验学习指南、实验教学视频、实验教学课件等,为学生进行课程的预习与复习提供完善的学习平台。
2.3 实践教学考核方式创新
实践教学考核能够对学生的知识运用、技能熟练度及职业素质进行综合评价,是检验实践教学效果的有效手段。
对于课内实验和课程集中实习,学生成绩评定主要从实践过程中的平时表现、仪器操作技能、数据成果质量、实验报告完整性等方面考核。平时成绩占总成绩的30%,主要依据学生的出勤率、工作态度、团队协作、爱护仪器等方面进行考核,采用自评、互评、教师评定相结合的方法;技能考核占20%,主要从仪器操作的熟练程度、数据处理能力等方面进行考查。数据成果质量占30%,主要从数据记录的规范性及数据精度指标是否合格等方面进行考核;实验报告占20%,主要从实验内容、方法、成果是否完整进行考核。
创新型考核主要依据参加国家级、省级、校级的科研训练、学科竞赛、大学生创新创业、文体活动等获得奖项或发表论文、发明专利、各类等级证书及荣誉称号等进行学分计算。
顶岗实习考核依据顶岗实习单位考核标准,由实习单位根据学生的实习过程表现及完成项目成果质量进行考评。毕业生毕业论文(设计)考核主要依据毕业论文考核体系,成绩评定由成绩评定小组(指导教师和同教研室其他3位教师组成)负责,凡推荐为优秀毕业论文的必须通过系(院)毕业论文(设计)领导小组组织的论文答辩。
2.4 加强校内外实践基地建设
建设适应信息化时代实践教学基地是培养复合创新型测绘人才的基本条件。经过近几年的发展,在校内实践基地建设方面,2009年,学校在原有遥感绘图实验室基础上,建设了普通测量实验室,整合了实验教学内容,重组了实验教师队伍,测绘工程实验教学示范中心正式成立;2012年,学校又为该中心增建了遥感数字图像处理实验室、摄影测量实验室;2014年,学校投资购置了高精度全站仪、GPS接收机和eBee测量型无人机等仪器设备。目前,测绘专业拥有实验室面积达600多平方米,固定资产投入达700多万元,为日常教学和科学研究提供了完善的科教平台。
在校外实践基地建设方面,学院与校外多家企业对接,充分发挥校企合作优势,先后与河南三维勘测设计有限公司、南阳市励创信息技术咨询有限公司等建立顶岗实习基地;在南阳市周边建立专业集中实习基地,如鸭河控制测量实习基地、陶岔数字地形测量实习基地、马镫摄影测量实习基地、桐柏工程测量实习基地等,为校外实践教学提供了保证。
2.5 加强师资队伍建设
在高质量的实践教学过程中,高水平实践教学团队占有重要地位。教学团队的建设方面主要采取以下措施:
(1) 完善师资队伍数量与结构。为满足实验教学要求,通过完善人才引进制度,充实高学历实践教师队伍;通过建立校企合作机制,外聘行业技能人才兼职实验指导教师;通过组织高职称、经验丰富的教师团队,深入实践教学一线,实现师资队伍在年龄、学历、专业技术职务及知识能力等方面合理组合。
(2) 加强教风建设。优良的教风是提高实验教学质量的直接保障。学院一直推崇高尚的师德修养和敬业精神,逐渐形成了“爱岗敬业、严谨治学、教书育人、勤于钻研”的教风。学生对教师的教学水平满意率较高,优良率超过了95%。
(3) 加大教师教学投入。要求副教授以上职称完成一定比例的实验教学工作量;实验教师积极参加实验教学改革、专业建设、课程建设和教材建设,根据职称和学历,完成相应的教学科研工作量。
(4) 组织教师进修和能力提升。采取包括学历教育及非学历培训的多种方式对教师进行能力培养。在学历教育方面,学校已建立了完善的教师培养机制,鼓励年轻教师以脱产或在职的方式攻读博士学位。目前,测绘工程专业已选派3名教师攻读博士学位。在非学历培训方面,主要包括教师校外实践锻炼、教师进行博士后研究、国内外访学等,已轮流选派7人参加为期一学期全脱产企业锻炼,3人攻读博士后,1人出国访学。
3、实施效果
通过信息化实践教学体系的构建与实施,在4个实践类型中,确定的实验教学项目193个,其中综合性、设计性和创新性实验项目占总数的69%;2018届毕业生论文课题来源于各级科研项目和校企合作项目的占比已达20%以上,有效提升了测绘专业教育与科研、实际生产的结合能力;近3年测绘工程专业学生在国家级、省级、校级各类比赛和竞赛中获奖12项,实践能力提升明显;完成国家级大学生创新创业训练计划项目15项,其他自主创新项目20项,创新创业成果显著;发表各类学术论文10余篇,科研创新能力有所提高。
教师实验教学成果丰富。近3年来,实验教师承担教研项目15项,其中河南省教育厅教研项目5项;发表教研论文25篇,其中核心期刊5篇。
本专业努力将测绘生产项目导入实验教学中,并服务于地方发展,充分发挥了实验教学资源的效用,其辐射和示范作用不断增强,实践教学水平不断提高。
4、结语
学校测绘工程专业,通过信息化实践教学体系的构建与实施,一方面提高了学生的创新意识和实践能力,使学生在今后的工作中具有足够的竞争力,另一方面教学质量和组织管理水平得到了极大提高,为学科发展奠定了一定的基础。但随着测绘科技的不断进步,还需不断完善和改进实践教学体系,及时将学科发展的新思想、新技术融入实践教学中,使培养的人才满足新时代测绘领域的人才需求。
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