基于CDIO理念的“數字測圖原理與方法”課程教學改革探索

曹先革，楊金玲，馬俊海，朱繼文

（黑龍江工程學院 測繪工程學院，黑龍江 哈爾濱 150050）

CDIO是由美國麻省理工學院、瑞典皇家理工學院、瑞典查爾摩斯工業大學和瑞典雪平大學于2004年共同創立的工程教育改革模式，旨在培養未來的工程師。CDIO代表著構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）與運行（Operate）4個工業產品或工程項目全壽命周期的構成要素，是CDIO工程教育理念培養工科學生工程能力的載體，是國際工程教育改革的最新成果。迄今已有幾十所世界著名大學以CDIO工程教育能力大綱和要求為基準，制定配套的專業課程體系，取得良好的教學效果，培養出深受企業歡迎的學生［1－2］。因此，為培養有專業技能、有社會意識和有企業家敏銳性的新一代工程師，必須對現有的課程教學模式加以調整和改革。本文以“數字測圖原理與方法”課程為例，介紹將CDIO理念引入課程設計和實施環節并取得初步效果。

1 “數字測圖原理與方法”教學模塊設計

教學模塊是指將課程內容根據教學目標、教學計劃和教學大綱要求劃分成多個既獨立又相互關聯的教學內容［3－4］，每個模塊均制定相應的知識和能力目標，整個課程的教學目標需要通過完成每個模塊的知識和能力目標來實現，具有以現場教學和以學生為中心自主學習為主、理論課和實踐課融為一體等特點，有效地克服了以教師為中心的傳統教學模式的弊端。

“數字測圖原理與方法”是高等學校測繪工程專業的本科專業基礎課，也是專業核心課程之一。通過本課程的學習，學生應掌握從事大比例尺地面數字測圖的基本理論和專業知識，具有利用測繪儀器和軟件進行地形圖、地籍圖、房產圖等的數據采集、數據處理和地形圖應用能力［5－6］。因此，其教學設計應圍繞數據采集、數據處理和地形圖應用等專題展開，重點培養學生對相關儀器（如經緯儀、水準儀、全站儀和GPS等）和測圖軟件（如CASS、SCS，SV300等）的實際操作能力、主動學習能力、團隊合作及協調等能力。“數字測圖原理與方法”課程教學模塊的詳細設計如表1所示。

表1 “數字測圖原理與方法”教學模塊設計

2 “數字測圖原理與方法”教學模塊的實施

在教學中，結合生產經驗和用人單位需求，設計了大比例尺數字地形圖與地籍圖測繪（內容涵蓋技術設計、水準測量、導線測量、碎部測量、內業數據處理、分幅、打印輸出、檢查驗收、編寫技術總結等）、地形圖掃描數字化、土方量計算、縱橫斷面圖繪制等工程項目［7］，并將表1中各教學模塊的內容有機地融入各項目中，并基于CDIO理念制定了相應的教學計劃，教學進度安排見表2。

表2 “數字測圖原理與方法”工程項目的進度安排和內容

1）工程項目的實施。在項目實施時，教師可規定必做項目和選作項目，提倡學生利用課余時間完成項目，而不僅僅是傳統課內有限時間的教和學。在項目的實施中需要學生在規定時間內作一個報告，并采用答辯的形式，由其他同學提出問題，報告者進行答辯，由教師予以點評，典型問題由教師重點加以分析。

2）教學模塊采用的教學方法。在教學中，根據教學內容與學生當時的狀況，靈活穿插，采用討論、啟發、引導、展現等教學方法，最大限度地發揮課堂教學的作用。

討論即在課堂講課中根據不同教學模塊的知識目標在教師的精心準備和指導下，通過預先的設計與組織，啟發學生就特定問題發表自己的見解，以培養學生的獨立思考能力和創新精神，實際操作中可以采用小組討論的方式進行。

啟發即在講課中，以發展的觀點啟發學生把自己學到的知識整合聯系在一起，借以說明某些測量現象和本質問題的解決，以培養學生的創新能力。

引導即根據不同的內容、要求，指導學生進行分析、綜合、演繹、歸納、類比，由點到線、由線到面、由面到網，做到觸類旁通、舉一反三，突出矛盾分析法和問題教學法，以促進學生形成思維的邏輯性和創新性。

展現即在教學中，講解和分析基本概念、原理、重點、難點、疑點時，盡量讓學生把自己的疑問、意見、結論以及原因等思維過程說出來，引導學生進行評判，充分展現學生敢想、敢疑、敢說的思維個性［8］。

3）成績的考核。為了更好地考查教學模塊的效果，在考核方式上，采用筆試（閉卷、開卷、小論文、大作業等）、口試、實際操作等多種方式相結合的形式，如：基礎理論題，用于閉卷考試，主要檢驗學生對基礎理論掌握的牢固程度；綜合論述題，用于開卷考試，主要測試學生對學科課程的理解運用能力［8］。在命題方式上采取任課教師、外請教師、課題組教師等共同參與的方式組題。

3 教學效果評價

筆者根據設計的教學模塊對我校2010級“卓越工程師教育培養計劃”測繪工程專業試點班學生進行了試點教學，其中前2個班采用傳統教學法，后2個班采用模塊式教學法，采用相同的考核方式（筆試＋實踐操作）評定成績，考核結果見圖1。

圖1 2種教學方法教學效果對比

從圖1可知，模塊法教學與傳統方式教學相比提高了學生考核成績，并且通過對學生課堂提問及儀器操作能力的分析可以發現：模塊法教學在知識方面使學生掌握和鞏固了基礎知識；在能力方面鍛煉了學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，提升了學生的團隊合作及協調能力；在素質方面增強了學生的工程意識，培養了學生規范嚴謹、精益求精的精神，取得了預期的教學效果。

4 結束語

根據CDIO理念設計的“數字測圖原理與方法”課程的教學模塊和工程項目，使得課程從突出理論知識的傳統教學方法轉變為突出能力目標培養的現代工程教育方法。教學實踐證明，模塊式教學法有助于訓練學生的各項通用能力，提升學生的綜合素質，調動學生學習的積極性和學習興趣，是一種新穎適用的課程教學模式。在今后的教學中，應深化改革，在不斷變化的環境中及時調整、總結、改進和完善，推進教學改革的成功。

［1］張奇，唐奇良.高等工程教育CIO－CDIO培養模式研究［J］.教育與職業，2009（3）：32－34.

［2］徐兵.試論高職教學中基于CDIO的“軟技能”訓練［J］.教育與職業，2008（36）：191－192.

［3］張恒，劉群.GIS設計與開發課程實驗教學設計［J］.實驗科學與技術，2009，7（4）：45－47.

［4］劉明學.模塊式教學法在《數字化測圖》課程中的應用［J］.內江科技，2009（9）：179，201.

［5］張恒，劉群.數字化測圖課程教學改革探索［J］.實驗科學與技術，2010，8（3）：121－122.

［6］趙紅.基于工作過程的數字測圖技術課程開發［J］.昆明冶金高等專科學校學報，2010，26（1）：76－79.

［7］潘正風，程效軍，成樞，等.數字測圖原理與方法［M］.武漢：武漢大學出版社，2009.

［8］焦明連，董春來，周立.CDIO理念下大地測量學基礎教學改革的實踐［J］.測繪科學，2009，34（7）：303－305.