基于地質(zhì)圖制作的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法創(chuàng)新探索

葉唐進(jìn), 羅 超, 譚利霞

(1. 西藏大學(xué) 工學(xué)院, 西藏 拉薩 850000； 2. 西藏大學(xué) 醫(yī)學(xué)院, 西藏 拉薩 850000)

工科學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)其動(dòng)手能力、自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié),在增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)等方面有著課堂理論教學(xué)無法比擬的獨(dú)特地位[1-2]。然而部分專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式單一、過程枯燥乏味、評(píng)價(jià)方式陳舊刻板、實(shí)用性不強(qiáng)[3-4],無法滿足應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)的用人要求。因此本文以結(jié)合Goody GIS, Surfer, Auto CAD,Ozi Explorer等多種軟件、多種方法制作多種地質(zhì)圖件為例,探索一條以增強(qiáng)學(xué)生的能力為核心、培養(yǎng)學(xué)生興趣愛好為紐帶、提高學(xué)生綜合素質(zhì)為目的[5-6]的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)過程中強(qiáng)調(diào)多學(xué)科專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用,實(shí)驗(yàn)過程具有較高的探索性和興趣化,評(píng)價(jià)體系科學(xué)合理,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密結(jié)合生產(chǎn)應(yīng)用[7-8]。

1 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的

1.1 培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力

為了有效培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用的能力,必須改革過去實(shí)驗(yàn)方法和內(nèi)容單一、實(shí)驗(yàn)過程枯燥、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐與生產(chǎn)應(yīng)用脫節(jié)的現(xiàn)狀。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須做到實(shí)驗(yàn)與生產(chǎn)應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)與所學(xué)專業(yè)知識(shí)有機(jī)結(jié)合,從而有效鍛煉學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力[9]。在安排實(shí)驗(yàn)題目時(shí),指導(dǎo)教師必須統(tǒng)籌設(shè)計(jì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)題目,至少包括3個(gè)以上的知識(shí)點(diǎn)或3門以上的課程,而且要與現(xiàn)有的生產(chǎn)應(yīng)用和學(xué)生的興趣愛好相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力,有效鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力,為學(xué)生適應(yīng)今后的就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力

為了有效培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,上課前一周,指導(dǎo)教師按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)要求提示學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)、圖書館以及專業(yè)書籍等途徑查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料,自學(xué)相關(guān)的原理、操作方法以及關(guān)鍵技巧。教師須及時(shí)運(yùn)用微信、QQ等聯(lián)系方式對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo),并全面掌握學(xué)生存在的問題和實(shí)驗(yàn)進(jìn)度,使學(xué)生能夠在指導(dǎo)教師的指引下通過自學(xué)和不斷實(shí)踐獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。鍛煉學(xué)生借助現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)、圖書以及多媒體等資源自學(xué)的能力[10],達(dá)到有效提高學(xué)習(xí)效率、鞏固學(xué)習(xí)成果、出色地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)的目的。

1.3 培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維

應(yīng)試教育造成部分學(xué)生思維模式固化、不斷重復(fù)和模仿、害怕遇到困難、總想?yún)⒖紭?biāo)準(zhǔn)答案等現(xiàn)象,從而導(dǎo)致其創(chuàng)新能力較弱、變通能力較差、發(fā)散思維欠缺,很難適應(yīng)企業(yè)的生產(chǎn)變革。因此在實(shí)驗(yàn)中刻意訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維和變通能力顯得尤為重要。在實(shí)驗(yàn)中要不斷地強(qiáng)化用不同實(shí)驗(yàn)方法完成同一任務(wù),并討論不同實(shí)驗(yàn)方法的結(jié)論精度、不同實(shí)驗(yàn)方法的效率以及不同實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。指導(dǎo)教師鼓勵(lì)學(xué)生嘗試不同實(shí)驗(yàn)方法或多種實(shí)驗(yàn)方法,對(duì)具有創(chuàng)新的學(xué)生多加鼓勵(lì)和表揚(yáng),對(duì)循規(guī)蹈矩的學(xué)生多加啟發(fā)引導(dǎo),從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和創(chuàng)新能力的目的。

2 地質(zhì)圖件的制作

2.1 采集地形數(shù)據(jù)

首先是Goody GIS的安裝以及地形數(shù)據(jù)的采集和處理。要求學(xué)生結(jié)合電腦的系統(tǒng)類型,選擇相應(yīng)的Goody GIS軟件版本按照說明書進(jìn)行安裝注冊(cè),也可選擇如OMAP等軟件。然后要求學(xué)生選擇一座山頂采集其經(jīng)度、緯度以及海拔參數(shù)10 000個(gè)以上,數(shù)據(jù)采集如圖1所示,并對(duì)其進(jìn)行合并和篩選,最后轉(zhuǎn)換為Surfer軟件識(shí)別的數(shù)據(jù)類型。

2.2 制作等值線圖

利用軟件Surfer11將采集處理后的地形數(shù)據(jù)處理為2D地形等值線圖,要求等值線高差每隔10 m需要標(biāo)注,并按照海拔高度填充顏色,使之根據(jù)海拔高度變化呈現(xiàn)出和諧的過渡,如圖2所示。然后再進(jìn)一步利用Surfer或Map GIS或Auto CAD等軟件制作地形剖面圖。

圖1 地形數(shù)據(jù)采集截圖

圖2 地形等值線圖

2.3 制作地形剖面圖

運(yùn)用Surfer、Auto CAD或Map GIS軟件按照自己的需要切圖,并制作地形剖面圖,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,撰寫圖文并茂的實(shí)驗(yàn)操作過程或制作說明書。如果學(xué)生基礎(chǔ)較好或興趣濃厚,指導(dǎo)教師則鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用多種方法同時(shí)處理剖面圖,并比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和精確度,撰寫每種方法的關(guān)鍵步驟,同時(shí)分析其產(chǎn)生誤差的原因等,圖3和圖4為學(xué)生分別運(yùn)用Surfer和Auto CAD制作的地形剖面圖。

圖3 Surfer處理的地形剖面圖

圖4 Auto CAD處理的地形剖面圖

2.4 制作地質(zhì)圖

為了使實(shí)驗(yàn)更具綜合性和實(shí)用性,教師可以繼續(xù)指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)野外調(diào)查資料在等值線圖上標(biāo)出地層巖性、巖層產(chǎn)狀、地質(zhì)年代以及地質(zhì)構(gòu)造等信息,然后利用Ozi Explorer軟件將其制作為導(dǎo)航地圖,導(dǎo)入手機(jī)在野外導(dǎo)航使用,也可將上列信息標(biāo)注到地形剖面圖中,制作地質(zhì)剖面圖。從而有效鍛煉學(xué)生結(jié)合多門地質(zhì)專業(yè)課、多種計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、多種方法途徑完成一個(gè)綜合性強(qiáng)、應(yīng)用較廣、動(dòng)手能力強(qiáng)的綜合實(shí)驗(yàn),對(duì)學(xué)生專業(yè)技能的綜合運(yùn)用能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高具有重要作用。

3 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的要求

3.1 對(duì)指導(dǎo)教師的要求

首先要求指導(dǎo)教師全面熟練掌握實(shí)驗(yàn)的所有方法[11]，在實(shí)驗(yàn)之前親自試用所有方法制作各種地質(zhì)圖件,充分了解每一種方法的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn),以便對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)游刃有余；其次要求實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果介紹或指導(dǎo)不能過于詳細(xì)；最后需要指導(dǎo)教師結(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論的精確度和實(shí)驗(yàn)方法的數(shù)量,并帶有鼓勵(lì)和肯定地對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果進(jìn)行客觀、公正的評(píng)價(jià)。指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)之前僅須簡要介紹實(shí)驗(yàn)的大概過程,必要時(shí),指導(dǎo)教師要圖示簡單的結(jié)果,但不能過于詳細(xì)或具體,否則學(xué)生就會(huì)照搬照抄。

3.2 對(duì)學(xué)生的要求

首先鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)有目標(biāo)的自學(xué)、利用網(wǎng)絡(luò)資源和查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,鼓勵(lì)學(xué)生不斷嘗試,并不斷探索不同的實(shí)驗(yàn)方法；其次鼓勵(lì)學(xué)生利用不同的方法或多種方法進(jìn)行操作,不要局限于教師的要求。因此,在實(shí)驗(yàn)之前就要求學(xué)生全面學(xué)習(xí)各種軟件的操作使用,然后結(jié)合自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇較為合適的方法進(jìn)行操作。在實(shí)驗(yàn)過程中鼓勵(lì)學(xué)生探索多種方法并用,如有疑問或困難可以適當(dāng)請(qǐng)教教師或同學(xué)進(jìn)行探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后撰寫操作關(guān)鍵步驟并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

3.3 實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)論的要求

首先是對(duì)實(shí)驗(yàn)操作過程要嚴(yán)密監(jiān)管和引導(dǎo)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生需要不斷地學(xué)習(xí)幾種軟件的操作,并不斷探索嘗試多種方法,因此指導(dǎo)教師需要做好過程監(jiān)管和指導(dǎo),及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)和操作情況,有針對(duì)性地進(jìn)行引導(dǎo)和啟發(fā)；其次是指導(dǎo)教師嚴(yán)格要求實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度,嚴(yán)把實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量關(guān)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果精度、數(shù)量、格式以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論提交時(shí)間等提出具體的要求,要求學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)論必須達(dá)到最低要求,其精度越高越好,方法越多越好。

4 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的探討

4.1 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的作用

學(xué)生自學(xué)Goody GIS、Surfer、Auto CAD、Ozi Explorer等多種軟件,并結(jié)合地質(zhì)專業(yè)知識(shí),完成地形剖面圖、地質(zhì)剖面圖以及專業(yè)導(dǎo)航地圖制作的實(shí)驗(yàn),使實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作變得更具探索性、趣味化,一是有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性；二是有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和發(fā)散思維；三是有利于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用能力；四是實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合生產(chǎn)應(yīng)用,有利于學(xué)生今后的就業(yè)。

4.2 存在的不足

實(shí)驗(yàn)雖然具有利于學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力的提高等諸多優(yōu)點(diǎn),但是該實(shí)驗(yàn)方法也存在一些不足之處,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是實(shí)驗(yàn)存在專業(yè)局限,適用范圍不是太廣；二是需要耗費(fèi)大量的人力、物力,實(shí)驗(yàn)的備課、指導(dǎo)以及評(píng)價(jià)需要指導(dǎo)教師花費(fèi)大量的業(yè)余時(shí)間；三是實(shí)驗(yàn)對(duì)平臺(tái)要求較高,實(shí)驗(yàn)過程需要較多軟件和硬件才能實(shí)現(xiàn)。

4.3 今后的努力方向

為了學(xué)生的能力得到有效增強(qiáng),綜合素質(zhì)不斷提高,更適應(yīng)企業(yè)的用人要求,在工科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)上多花工夫是非常必要的。因此,需要在工科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加強(qiáng)以下幾個(gè)方面：一是盡量將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方法在其他實(shí)驗(yàn)課上推廣應(yīng)用,并努力在其他工科專業(yè)推廣應(yīng)用；二是加大實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)力度；三是加強(qiáng)激勵(lì)機(jī)制和教師隊(duì)伍的建設(shè),使實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新對(duì)學(xué)生的成長成才更加有用。

5 結(jié)語

基于地形處理技術(shù),結(jié)合多學(xué)科、多途徑、多方法,探索綜合性、實(shí)用性、興趣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,不斷增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、不斷提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,同時(shí)有效

培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、發(fā)散思維、創(chuàng)新能力以及綜合運(yùn)用專業(yè)技能的能力,使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到有效的鍛煉和提高。

參考文獻(xiàn)(References)

[1] 段蓉,朱昌平,張亞新,等.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010,27(10):156-158.

[2] Zhang Y, Li Y. Road surface modeling and representation from point cloud based on fuzzy clustering[J].Geo-spatial information science,2007,10(4):276-281.

[3] 王春,李鵬,李偉濤,等.“地理信息系統(tǒng)概論實(shí)驗(yàn)教學(xué)”改革探索[J].滁州學(xué)院學(xué)報(bào),2009,11(2):100-102.

[4] 王小東,張剛.地理信息系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究[J].測(cè)繪與空間地理信息,2015,38(8):4-6.

[5] 林健.工程教育認(rèn)證與工程教育改革和發(fā)展[J].高等工程教育研究,2015(2):10-19.

[6] 胡朋,韓艷.Fluent在工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2017,34(4):138-142.

[7] 李華蓉,潘國兵.基于ArcGIS的地圖學(xué)與GIS實(shí)驗(yàn)課程貫通教學(xué)[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,42(4):151-157.

[8] 花向紅,向東,鄒進(jìn)貴,等.信息化測(cè)繪體系下“數(shù)字地形測(cè)量學(xué)”教學(xué)模式[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2014,33(1):186-189.

[9] 羅家奇,李云,葛桂萍,等.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2007,26(8):98-99,147.

[10] 潘炳超.翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用于高校教學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究[J].電化教育研究,2015,36(3):83-88.

[11] 葉唐進(jìn),羅超.目標(biāo)探索式實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)工科學(xué)生自學(xué)能力培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2016,33(10):30-33.