基于項目教學(xué)法的測繪軟件設(shè)計與開發(fā)教學(xué)模式綜合改革

張恒璟，王崇倡

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

為了貫徹落實黨中央、國務(wù)院關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的決策部署，推動高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，教育部、國家發(fā)展改革委和財政部共同發(fā)出關(guān)于引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的指導(dǎo)意見，2015年11月遼寧省政府辦公廳印發(fā)《關(guān)于推動本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的實施意見》，遼寧工程技術(shù)大學(xué)測繪工程專業(yè)成為首批應(yīng)用型轉(zhuǎn)變試點專業(yè)之一。

測繪工程專業(yè)向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變，要求設(shè)置的每一門課程都要支撐專業(yè)的應(yīng)用型轉(zhuǎn)變。“測繪軟件設(shè)計與開發(fā)”是測繪工程專業(yè)必修課程，在學(xué)習(xí)了“數(shù)字測圖原理與方法”“誤差理論與測量平差”“大地測量學(xué)基礎(chǔ)”等專業(yè)基礎(chǔ)課之后，綜合應(yīng)用專業(yè)理論和技術(shù)方法，編程解決測繪工程的數(shù)據(jù)處理問題。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師作為課堂的主體，學(xué)生被動接受知識，無法發(fā)揮學(xué)生的主動性，學(xué)習(xí)的效果和技能的掌握就打折扣。因此，必須改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，不僅在老師的教法上改變，學(xué)生的學(xué)法也要改變，不僅是課堂學(xué)習(xí)，更要體現(xiàn)課后學(xué)習(xí)，相應(yīng)的學(xué)習(xí)評價方式也需要進行相應(yīng)的變革，將“測繪軟件設(shè)計與開發(fā)”課程教與學(xué)模式綜合改革的目的直接指向?qū)I(yè)的應(yīng)用型轉(zhuǎn)變。

在應(yīng)用型專業(yè)教育中，項目教學(xué)法有其獨特的優(yōu)勢。在項目教學(xué)中，學(xué)習(xí)過程成為一個人人參與的創(chuàng)造實踐活動，注重的不是最終的結(jié)果，而是完成項目的過程。學(xué)生在項目實踐過程中，理解和把握課程要求的知識和技能，體驗創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的思想和方法。項目教學(xué)法最顯著的特點是“以項目為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”，改變了以往“教師講，學(xué)生聽”被動的教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式。目前，在本科教育的VB、JAVA、C語言等程序設(shè)計課程中已經(jīng)開展了項目教學(xué)的改革實踐[1-3]，全國高等學(xué)校大學(xué)生測繪技能競賽、卓越工程師培訓(xùn)計劃和國家注冊測繪師制度對測繪工程專業(yè)課程實踐教學(xué)也提出了新要求[4-7]。

1 課程特點與教學(xué)思路

“測繪軟件設(shè)計與開發(fā)”課程與其它相關(guān)課程關(guān)系密切，校級基礎(chǔ)課“C++程序設(shè)計基礎(chǔ)”，專業(yè)基礎(chǔ)課“數(shù)字測圖原理與方法”單一水準和導(dǎo)線簡易平差、交會定點測量計算、坐標正反算等，專業(yè)理論課“誤差理論與測量平差”中誤差計算、間接平差理論等，專業(yè)理論課“大地測量學(xué)基礎(chǔ)”橢球元素計算、GAUSS投影坐標計算、控制網(wǎng)平差等，它們共同構(gòu)成程序設(shè)計課程的基本內(nèi)容體系。

本課程的特點：多門測繪專業(yè)課程的知識綜合；涉及的理論知識既具有相對獨立性，又有一定的聯(lián)系；與計算機程序設(shè)計與開發(fā)關(guān)系密切，實踐性強。

本課程以往教學(xué)的思路：課程內(nèi)容是測繪數(shù)據(jù)處理理論的應(yīng)用，學(xué)生理解有難度；需要從系統(tǒng)、整體的角度組織教學(xué)，避免知識學(xué)習(xí)的碎片化；課程的實踐性強，實踐能力培養(yǎng)是其重點之一。

“測繪軟件設(shè)計與開發(fā)”課程教與學(xué)模式綜合改革，以“四個轉(zhuǎn)變”為目標：從以教為主向以學(xué)為主的轉(zhuǎn)變，以課堂教學(xué)為主向課內(nèi)外結(jié)合的轉(zhuǎn)變，以結(jié)果評價為主向結(jié)果與過程評價結(jié)合轉(zhuǎn)變，從評價教師的教為主向評價學(xué)生的學(xué)為主的轉(zhuǎn)變；首先要設(shè)計項目教學(xué)法的課程項目，教師的教和學(xué)生的學(xué)以及形成性評價都緊緊圍繞著項目展開；學(xué)生完成課程的項目，即掌握了課程規(guī)定的內(nèi)容，達到課程的培養(yǎng)目標。

2 項目設(shè)計

2.1 項目總體設(shè)計

圖1是課程的核心知識內(nèi)容以及對應(yīng)的項目，共設(shè)計4個項目覆蓋了本課程的核心知識單元。項目的難度要適中：對于少部分具有充分自信的學(xué)生來說，失敗乃成功之母，但對于大部分學(xué)生來說，接二連三的失敗會嚴重挫傷學(xué)生的信心和學(xué)習(xí)的動力，從小成功走向成功是比較合適的途徑。項目的任務(wù)分工要清晰，項目的工作量可適當加大，同時要考慮學(xué)生編程平臺的銜接，從大一學(xué)年的Visual C++ 6.0控制臺編程逐漸過渡到MFC框架編程。

2.2 項目詳細設(shè)計

圖2是項目二“GAUSS投影正反算程序設(shè)計與實現(xiàn)”的具體設(shè)計，設(shè)計了該項目的成果描述、內(nèi)容分工、對專業(yè)知識點及能力的要求。項目的內(nèi)容分工對應(yīng)著小組內(nèi)每位學(xué)生的具體任務(wù)，其它項目的設(shè)計可以參考該項目。

圖2 項目二具體設(shè)計與任務(wù)分工

2.3 項目教與學(xué)的方案設(shè)計

課程教與學(xué)模式綜合改革的整個過程體現(xiàn)“四個轉(zhuǎn)變”，學(xué)生在課堂的學(xué)習(xí)應(yīng)轉(zhuǎn)換為課堂與課后實驗相結(jié)合的學(xué)習(xí)，僅僅依靠課堂學(xué)時遠遠達不到課程的培養(yǎng)目標。表1是項目二教師課堂“教”與學(xué)生課后“學(xué)”的詳細設(shè)計，課程知識單元的教學(xué)設(shè)計和實施緊緊圍繞著項目進行，利用上機時間進行項目的編程考核，項目任務(wù)安排在課后實施并進行答辯考核。

2.4 形成性評價設(shè)計

項目的組織與實施貫穿于整個課程教學(xué)過程中，以期末考試的方式來評價項目教學(xué)顯然不合適，需要一套形成性(過程)評價機制，教學(xué)評價圍繞著項目進行。

表2是本課程的形成性評價方案設(shè)計，課程總成績構(gòu)成包括實驗成績、項目考核成績、課后作品獎勵成績。對于項目考核的每一個構(gòu)成項，設(shè)計了原則性的評價方法和指標。

表1 項目二“教”與“學(xué)”的設(shè)計

表2 課程形成性評價方案設(shè)計

以4個項目的報告和成果作為實驗成績，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平時成績；以4個項目的分組考核成績作為過程評價的主要構(gòu)成部分；為了區(qū)分小組內(nèi)成員的學(xué)業(yè)差異，期末個人上機考核部分占比30%。

教師在項目考核中的作用是組織各組的答辯考核，依據(jù)答辯或考核效果，劃定班級小組的起評分。

3 課程項目教學(xué)的組織實施

學(xué)生在第一學(xué)年學(xué)習(xí)的VC++6.0和C++語言課程作為基礎(chǔ)，編程軟件也可選VS2010或更高版本，但編程的平臺需要從Win32控制臺過渡到MFC框架。文件讀寫操作是測繪編程的基礎(chǔ)，在課程開始時，利用4個學(xué)時，復(fù)習(xí)C++并設(shè)計Win32控制臺下坐標文件讀寫操作的小任務(wù)，即檢驗學(xué)生C++基礎(chǔ)的掌握情況，又從側(cè)面觀察學(xué)生對本課程的興趣。基于Win32控制臺，實施“測量典型函數(shù)數(shù)據(jù)處理類設(shè)計與實現(xiàn)”項目；轉(zhuǎn)向面向?qū)ο蟮木幊蹋贛FC框架/對話框?qū)嵤癎AUSS投影正反算程序設(shè)計與實現(xiàn)”項目，基于MFC菜單編程實施“水準網(wǎng)間接平差程序設(shè)計”和“附合導(dǎo)線簡易平差計算”兩個項目。

3.1 教師“教”的組織

教師圍繞項目開展課程教學(xué)，包括課前、課中、課后的教法，圖3是教師“教”的組織實施方案。教師在課程開始之前，首先設(shè)計并實現(xiàn)課程的項目軟件；在項目(知識單元)教學(xué)開始時，向?qū)W生演示項目軟件的效果和成果，并拆解項目任務(wù)；課堂上，講解項目涉及的專業(yè)理論技術(shù)，并對重難點進行錄像，輔助多媒體和編程演示；課后，利用網(wǎng)絡(luò)平臺與學(xué)生互動，解答學(xué)生在項目實施中遇到的問題。

圖3 項目教學(xué)“教”的組織方案

3.2 學(xué)生“學(xué)”的組織

學(xué)生圍繞項目進行學(xué)習(xí)，課后實施項目。圖4是學(xué)生“學(xué)”的實施方案，學(xué)生在課程開始時，按照自愿組合或以強帶弱原則分小組；在項目開始前，組內(nèi)分配項目任務(wù)；課前預(yù)習(xí)項目涉及的專業(yè)理論和多媒體錄像；課后組織實施項目，借助網(wǎng)絡(luò)平臺討論，與教師互動。

圖4 項目教學(xué)“學(xué)”的組織方案

3.3 教與學(xué)設(shè)計的閉循環(huán)

課程教與學(xué)的設(shè)計，必須通過具體的教學(xué)活動來檢驗。學(xué)生的課程學(xué)習(xí)能否達到設(shè)計的效果，任課教師要進行教學(xué)反思，使教學(xué)設(shè)計與學(xué)習(xí)效果有機結(jié)合，達到教學(xué)設(shè)計的閉循環(huán)。項目教學(xué)法只是課程教學(xué)的組織方式，通過項目的答辯考核與上機編程考核，不僅是區(qū)分學(xué)業(yè)優(yōu)劣的手段，更要通過考核，讓學(xué)生的學(xué)業(yè)問題暴露在教師面前，有針對性地安排教學(xué)活動。學(xué)生任務(wù)安排在課后，教師無法對學(xué)生的項目實施過程進行持續(xù)監(jiān)控，通過項目考核暴露問題，在該課程的后續(xù)教學(xué)中，針對具體問題的教學(xué)，才是學(xué)生的期待。

4 近三屆項目教學(xué)的效果

在學(xué)校測繪工程專業(yè)2012級、2013級和2014級中，“測繪軟件設(shè)計與開發(fā)”課程分步驟實施項目教學(xué)法，邊教邊改，逐漸形成了該課程比較固定的項目教學(xué)法課程設(shè)計方案，教師駕馭項目教學(xué)法，從以前的任務(wù)式教學(xué)逐漸變成快樂式教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)也從以前的完成課堂任務(wù)變成課后忙碌并充實起來，最大的變化就是學(xué)生“鮮活”起來了。

對于學(xué)生：學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性明顯增強；學(xué)生主動參與到課堂教學(xué)活動中；學(xué)生分組學(xué)習(xí)和考核，學(xué)生的集體觀念和榮譽感明顯提升；學(xué)生課后忙碌起來，社交工具如QQ由原來的聊天交友工具轉(zhuǎn)換為學(xué)習(xí)討論的工具；學(xué)生的課程學(xué)習(xí)有明確的成果。學(xué)生普遍反映，學(xué)習(xí)有目標性，開始累，忙碌，但是有成果，逐漸體會到學(xué)習(xí)的成就感和快樂。

對于教師：教學(xué)模式的選擇應(yīng)該與課程的性質(zhì)相適應(yīng)；課程開始前的教學(xué)設(shè)計很重要，必須具有可操作性，無論是課堂提問、研討、答辯等，凡是涉及評分的教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)有明確可操作的評分標準。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果明顯，學(xué)生“動”起來，主動的答疑、問問題，對成績也比較看重。教師自己用心去做，多付出一點，學(xué)生就能多收獲一些；教師也要相信學(xué)生，學(xué)生的潛力無限，你給他們信任，他們還你驚喜；心動不如行動，在實踐中探索前行。

5 結(jié)束語

“測繪軟件設(shè)計與開發(fā)”課程教與學(xué)模式綜合改革研究將會加快推動遼寧工程技術(shù)大學(xué)測繪工程專業(yè)應(yīng)用型轉(zhuǎn)變試點的步伐，提高應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)的教學(xué)質(zhì)量，為測繪工程專業(yè)其他課程教學(xué)提供借鑒和思路，為社會培養(yǎng)既懂知識，又有能力的高級測繪工程技術(shù)人才。