工程測量課程研究性教學研究與實踐

譚衢霖,楊松林,王 斌

(北京交通大學土木建筑工程學院,北京 100044)

工程測量課程研究性教學研究與實踐

譚衢霖,楊松林,王 斌

(北京交通大學土木建筑工程學院,北京 100044)

研究性教學的核心理念在于激發學生學習興趣,調動學生學習的積極性與主動性,啟發學生獨立思考,培養學生解決實際問題和發展學生的創造性思維能力。圍繞上述理念,工程測量研究性教學實施采用了啟發式、互動式、自主式和探索式等教學方法。教學實踐表明,實施研究性教學使學生的理論知識基礎比過去更加扎實,學生分析問題與解決問題的能力、自主學習能力、實踐能力和創新思維能力得到明顯提高。

工程測量;研究性教學;啟發式;討論式;自主式

一、概 述

工程測量是我校土木工程類本科專業學生的必修課和主干課,是一門理論性和工程實踐性都很強的專業基礎課。通過該課程的學習,目的是使學生掌握測量學的基本概念、基本理論、測量各種要素(高差、角度和距離)的基本方法、常規測量儀器的構造和使用、測量誤差的基本知識、小地區控制測量和大比例尺地形圖的測繪與應用、測設的基本工作、工業與民用建筑測量、鐵路公路線路測量的一般工作,使學生具有靈活運用測量基本知識、基本理論和基本方法于實際的測繪、測設工作的能力[1]。為適應國家對創新型、工程型人才的培養需求,進一步提高工程測量課程教學水平和教學質量,按照學校的教學要求,筆者在教學中開展了工程測量課程研究性教學研究與實踐。

尋求合適的教學方式、方法來組織實施研究性課程教學,首先應該對“什么是研究性教學”的內涵有一個正確的把握。根據文獻[2-3]及學校教學文件的理解,筆者認為,研究性教學是以培養拔尖創新型、工程型、復合型等多樣化的人才為目標,強調激發學生的學習興趣,提高學習的積極主動性,轉變學生被動接受知識向自主學習知識,實現學與思結合,著力于學生創新能力、實踐能力培養的一種區別于“注入式”教學的新教學模式。研究性教學實施要解決的核心問題在于如何充分調動學生學習的主動性和積極性,發揮學生的獨立精神和創造才能,變被動學習為主動學習。

二、工程測量研究性教學實踐

1.研究性課堂教學

課堂是當前開展研究性教學的最重要場所。圍繞上述研究性教學的目標和內涵,筆者在工程測量的研究性教學實踐中,具體采取了如下做法。

(1)以國家各行業工程建設及身邊生活中的測量為例,激發學生的學習興趣

源自內心的熱愛和追求,是實現研究性教學目標的靈魂,而實施的關鍵之處在于有效地激發學生對課程學科的興趣。工程測量工作遍布國民經濟建設和國防建設各部門和各個方面。對于工程建設來說,可以這樣說,沒有測量工作為工程建設提供數據和圖紙,并及時與之配合和進行指揮,任何工程建設都無法進展和完成。筆者在工程測量課堂教學中,注重通過采用圖片、視頻等方式介紹工程測量在國民經濟建設各行業的應用。特別以一些民眾矚目的大型工程實例:如國家“奧運”場館建設中“鳥巢”的安裝測量、國家大劇院的工程測量、青藏鐵路勘測設計中的測量工作等,來講解工程測量的作用,激發起了學生濃厚的學習興趣。隨后,組織課堂討論,讓學生談談所了解的工程測量在建筑工程,交通工程 (道路,鐵路和橋梁)及市政建設中都有哪些應用?很好地調動了學生參與課堂教學的積極性和主動性。

(2)充分利用多媒體與現代教育技術,豐富生動、形象直觀地呈現教學內容

筆者在教學全程采用了集文字、圖像、聲音、動畫和視頻于一體的多媒體電子課件進行授課。多媒體課件中豐富生動的聲音和圖像不僅有利于增強學生的學習興趣,集中注意力,調動學生學習的積極性,而且可以擴大學生的知識面和課堂信息量,增強對知識的理解和掌握。

工程測量課程教學中有許多章節需要用表格填寫計算,如水準測量路線計算、導線計算、等精度直接觀測計算等。傳統的測量計算教學方法,詳細講解計算的整個過程,以及一步步該如何計算要花很長的時間,也較難在課堂上講清楚。利用 Power-Point可制作實用的表格,再使用動畫設置功能就能輕松地把復雜的問題簡單化,可以一步步清楚地講述計算的每一個步驟。再如,在測量儀器原理、構造和使用操作方法介紹時,傳統教學方法很難解釋和表達清楚細節,而借助于多媒體,尤其是動畫和視頻錄像,就可以使這些煩瑣和抽象的講解變得形象直觀、生動具體,便于學生的透徹理解和掌握。此外,對于一些最新測量儀器,一般都缺乏樣機,但可以充分利用現有的條件和資源,特別是計算機網絡,收集相關資料,制作成多媒體課件,充實和更新測量教學內容,克服沒有新儀器設備的限制。

(3)采用問題引導的互動式教學,培養學生創新思維能力

在課堂教學中,采用問題引導的互動式教學,并營造一種尊重學生、鼓勵學生提問和陳述的課堂氛圍。強調運用啟發式教學方法,鼓勵學生創造性思考,注重培養學生科學的思維方法。在課堂講授中,一方面,筆者以“講題”代替按教材章、節內容組織教學內容,在每一講題開始講授前,以工程測量要解決的問題作為新教學內容的引導,調動學生積極思考。如在講述高程測量時,以國家 2005年重新測定世界最高峰珠穆朗瑪峰峰頂的高程,實現迄今為止對珠峰高程最為精確的測量事件為引導,從測量原理、技術方法和儀器設備等方面讓學生思考、討論和陳述。由于 2005珠峰高程測量是我國乃至世界科技界的一件極為轟動的新聞事件,幾乎所有的學生對此都有一定程度的了解,因此,通過問題引導,師生之間、學生之間互動討論非常熱烈,獲得了很好的教學效果。教師則從誘導的角度講授知識,提出問題與學生討論。另一方面,在課堂講授中,通過提問、答題等師生互動交流的形式,強化知識的掌握,給學生發表獨立見解的機會,培養創新思維和創新能力。如通過設問讓學生搶答的方式,調動學生學習的積極性和主動性;此外,每次講題結束后,在課上利用 15分鐘左右的時間與學生共同做題的方式實現互動,學生可以更好地回顧和掌握前面學習的知識。

在教學組織上,為更好地發揮學生的主動性和積極性,讓教學班學生每 5～7人自由組成小組,并分配教學組號進行登記。這些小組既是學習小組,又是測量實驗和實習小組。這種教學組織方式可有效地增強老師與學生之間的聯系與交流,學生與學生之間的交流,學習小組與學習小組之間的交流,有利于“探索式”、“互動式”、“協作式”學習。

(4)學生上講臺,促進學生自發自主性學習

通過老師的正確引導,讓學生把潛能發揮出來,引導學生自主性學習是研究性教學的目標之一。讓學生上講臺可以調動學生主動學習的積極性,加深對所學知識的理解,提高表達能力和組織能力。在學生上講臺講課前 2周按小組布置并選擇講題內容,每個小組都制作多媒體課件,小組成員分工合作并推選出 1～2名同學講授,老師對每組學生的課件進行批改,指出不足之處,并提出建議修改的內容,對講課內容進行改進充實后才能上講臺。

如在“測量新技術”講題的教學中,讓學生按小組選擇一種新技術主題,通過自主學習,準備多媒體課件上講臺向全體學生講述。采取這種教學方法,學生的參與熱情很高。有的小組學生為了講好課,備課非常認真,查閱了大量參考資料,補充了最新的研究進展;有的同學為了把枯燥的理論形象化,想出了非常恰當的比喻;還有的同學找到了動畫片段來演示自己所講內容,課堂氣氛十分活躍,每個學生講完后大家都報以熱烈的掌聲。由于不同小組選擇的新技術主題并不完全相同,因此,這種形式除了充分發揮了學生的自主學習積極性外,還在有限的時間里,讓學生最大限度地了解測繪科學的新技術與應用和最新進展。也達到了教師除把已積累的知識傳授給學生,還把本學科領域的最新技術引入教學內容的目的。

(5)利用好奇心,引導學生主動探索式學習

好奇心對于培養和激發學生的研究性思維能力具有極其重要的促進作用。只要激起了學生的好奇心,就能獲得學習、探索的驅動力。如果能及時得到教師的鼓勵和正確引導,這種思維活動必將更持久、更深入,從而達到促進智力發展,培養研究性思維能力的目的[3]。在工程測量教學中,筆者充分利用學生的好奇心使其產生好奇,如生活釋疑引發好奇,科學猜想激發好奇,發散聯想誘發好奇,質疑爭論觸發好奇,尖端科學點燃好奇。引發了學生的好奇心,然后放手讓學生進行自主研究,學生們從好奇到研究,達到了引導學生主動探索式學習的目的。如筆者在講解水準測量原理時,以中央電視臺CCTV-10《走進科學》欄目曾經報道的北京八達嶺怪坡之謎,用此處獨特的“水往高處流”現象激發學生的好奇心。引導學生主動探索式學習,并啟發學生用水準測量的基本原理進行解釋。

2.研究性實踐教學

實施研究性教學,重視加強實踐環節是本質要求。工程測量是實踐性很強的學科,實驗和實習對培養學生動手能力是關鍵的一個環節[4-7]。在學習測量學理論知識的基礎上,為幫助學生進一步加深對測量學概念、理論的理解,鞏固課堂教學的內容,熟練掌握測量儀器的操作和使用,基本測量方法的具體實施,培養學生的實際動手能力和理論聯系實際的能力,筆者開展了與工程測量研究性課堂教學相配套的研究性實踐教學。主要包括采用現場實驗互動模式進行實驗教學和采用測區綜合實習自主模式進行測量綜合實習。

(1)現場實驗互動模式

工程測量課程特點決定了在學習的過程中必須通過實踐才能真正掌握各種基本技能。筆者采用現場實驗互動模式進行實驗教學。在這種模式下,學生以小組為單位領取測量儀器后,在計劃的教學學時之內,在室外指定區域各小組自行選擇儀器架設測站,教師現場指導,小組成員互幫互學,以組為單位每個學生完成規定的測量實驗任務。例如,水準儀的調平、觀測、記錄、計算等實踐操作;經緯儀的對中、整平、觀測、記錄、計算等操作練習。通過這些練習,鍛煉和提高學生的實踐動手能力。

(2)綜合實習自主學習模式

為培養綜合運用測量知識、測量儀器和各種測量技術方法處理分析問題和解決實際問題的能力,在完成課堂理論教學和實驗教學之后,筆者采用測區綜合實習自主模式進行測量綜合實習。

在這種模式下,學生仍以小組為單位借領儀器,在實習期內,對儀器自行保管、維護以及測量作業,按照綜合實習要求選擇測區,自主計劃完成從整體到局部、從控制到碎部的測量全過程及施工測設工作。通過測量實習,將測量知識和技術方法系統地與生產實踐相結合。通過綜合實習,一方面可以綜合應用已學到的測量學的基礎知識,達到融會貫通的目的;另一方面又將學到的基礎知識用來解決實際問題,很好地實現理論與實踐的統一。這對于學生以后能否適應將來的實際工作,解決測量生產實踐問題具有關鍵的作用。

3.研究性教學考核

與研究性課堂教學及研究性實踐教學相對應,筆者把研究性教學課程考核體現在每個教學環節上,采用過程考核與期末考試相結合的形式。為了使學生重視綜合應用測量技術方法解決實際問題,筆者將學生自主綜合實習部分獨立考核評分。除綜合實習外,理論和實驗教學要求學生提交材料完成的教學環節如下:①課后習題作業練習:要求對于重點與難點的內容均安排課后習題作業。②實驗報告:基于每次測量實驗內容,完成實驗報告。③專題報告(或科研小論文)或課程設計:學生按照教師安排的專題調研要求進行自主學習,查閱資料并整理完成專題研究報告(或科研小論文)的撰寫。說明可以引用或用自己的語言表達被引文獻的意思,并且發表自己的觀點,但是不得抄襲。學生必須在課程作業后列明所參考的書目、作者與出版日期并按照正式期刊科技論文的格式要求撰寫。或者,以小組為單位共同完成工程測量數據處理與分析軟件的設計與開發作為課程設計。

將最后的總評考核成績分為出勤 (5%)、課堂提問與討論 (5%)、習題作業 (10%)、實驗報告(10%)、專題研究報告或課程設計 (15%)、儀器操作使用能力考核(15%)、期末閉卷考試(40%)七部分?？己朔绞降霓D變,大大激發了學生的學習積極性和熱情,通過能力考核,大大增強了學生的實踐動手能力。

三、結束語

工程測量課程教學中,通過在課堂講述大量工程測量項目和生活中的測量知識應用實例,很好地激發了學生的學習興趣;通過豐富生動、形象直觀的多媒體課件使用,擴大了教學的信息量,提高了教學的效果;通過提問、討論和陳述互動,調動了學生主動思考的積極性;通過讓學生上講臺,很好地促進了學生自主式學習;通過引導學生的好奇心,培養研究性思維能力,引導學生主動探索式學習。上述教學方式、方法的使用,較好地實現了研究性課堂教學要達到的目標。在研究性實踐教學中,通過采用現場實驗互動模式進行實驗教學和采用測區綜合實習自主模式進行測量綜合實習,可將理論知識教學與實踐能力培養相融合,提高學生的動手能力和理論聯系實際的能力。此外,與研究性課堂教學和實踐教學相對應,轉變課程考核方式,采用過程考核與期末考試相結合的形式。

教學實踐表明,工程測量實施研究性教學使學生的理論知識基礎比過去更加扎實,學生分析問題與解決問題的能力、自主學習能力、實踐能力和創新思維能力得到明顯提高。

[1] 楊松林.測量學[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[2] 趙洪.研究性教學與大學教學方法改革[J].高等教育研究,2006(2):71-75.

[3] 謝秉智.積極推動研究性教學提高大學生的創新能力[J].中國大學教學,2006(2):21-23.

[4] 岳建平,方露.“測量學”課程教學現狀調查與分析[J].測繪通報,2008(10):76-77.

[5] 何立恒,鮑其勝.非測繪專業測量學教學改革的思考[J].測繪工程,2003,12(2):59-61.

[6] 陸立,鄒積亭.《工程測量》課程教學方法探討[J].北京測繪,2002(2):45-47.

[7] 王旭華,王波,郭偉.工程測量自主式彈性學習模式探討[J].測繪通報,2008(3):74-77.

Practice and Study of Research Type Teaching for Course Engineering Survey

TAN Qulin,YANG Songlin,WANGBin

0494-0911(2010)12-0069-04

P258

B

2009-12-10

譚衢霖(1975—),男,江西寧都人,博士,副教授,主要從事測量與遙感方面的教學與研究工作。