導(dǎo)語:深耕測繪教育,激發(fā)創(chuàng)新潛能!中國測繪學(xué)會教育工作委員會精心策劃推出“測繪教育教學(xué)”專題欄目,為您帶來了一系列關(guān)于測繪教育教學(xué)的深度論文。這些論文不僅匯集了最新的教學(xué)研究成果,還分享了眾多實戰(zhàn)中的寶貴經(jīng)驗和啟示,為測繪教育工作者提供了切實可行的指導(dǎo)與參考。現(xiàn)在,就讓我們一同深入研讀,共同探索測繪教育的魅力與未來。
摘要:《測量學(xué)基礎(chǔ)》是諸多工科類專業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)課程,理論性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣。然而,面對日新月異的測繪科技,如何在有限的學(xué)時內(nèi)促進(jìn)學(xué)生達(dá)成課程目標(biāo),成為教學(xué)實踐中的重要難題。秉持“優(yōu)團(tuán)隊、創(chuàng)模式、重思政、強(qiáng)實踐”的教學(xué)創(chuàng)新理念與思路,凝練出5種教學(xué)創(chuàng)新方法和途徑,即優(yōu)化測量學(xué)基礎(chǔ)高水平教學(xué)團(tuán)隊、構(gòu)建知識轉(zhuǎn)化率教學(xué)方法新模式、融入現(xiàn)代化測繪新技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)、建立測量學(xué)基礎(chǔ)課程思政教學(xué)體系和強(qiáng)化課程理論與實踐平衡發(fā)展理念。經(jīng)過多年教學(xué)實踐,取得了顯著的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:測繪;《測量學(xué)基礎(chǔ)》;教學(xué)創(chuàng)新;知識轉(zhuǎn)化率
《測量學(xué)基礎(chǔ)》是面向非測繪專業(yè)本科生開設(shè)的一門重要基礎(chǔ)技術(shù)課程,具有課程受眾范圍廣,理論性、實踐性和應(yīng)用性較強(qiáng)等特點(diǎn)[1-3]。目前全國開設(shè)《測量學(xué)基礎(chǔ)》課程的普通高校超過400所,涉及的非測繪專業(yè)包括土建、地質(zhì)、地理、采礦、土地、房管、農(nóng)林、交通、港口、水利和管理等[4-5]?!稖y量學(xué)基礎(chǔ)》的教學(xué)目標(biāo)可分為3大類:①知識目標(biāo),即理解并掌握測量學(xué)的基本概念、基本理論、相關(guān)知識和數(shù)學(xué)模型;②技能目標(biāo),即掌握測繪工程全周期、全流程的設(shè)計方法和技術(shù),常用測繪儀器的使用方法和技能以及地理空間信息分析與應(yīng)用的方法等;③情感目標(biāo),即了解影響測繪設(shè)計目標(biāo)達(dá)成和技術(shù)方案實施的儀器、法律、社會、環(huán)境等因素和局限性,理解測繪成果對國家安全、領(lǐng)土完整的重要性,能夠在測繪工程實踐中自覺履行社會責(zé)任,理解在測圖和施工測設(shè)中測繪工作人員具有公共安全、健康與福祉以及環(huán)境保護(hù)等責(zé)任。上述教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成并非一蹴而就,近年來全國幾乎所有高校都對原有的專業(yè)課程計劃進(jìn)行了調(diào)整,諸多非測繪專業(yè)往往僅開設(shè)一門《測量學(xué)基礎(chǔ)》課程,且課程學(xué)時數(shù)也被普遍壓縮[6]。然而,測繪科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展卻日新月異,測量學(xué)涉及的內(nèi)容也在逐漸增多,衛(wèi)星導(dǎo)航定位、地理信息系統(tǒng)、遙感等在近20年得到了空前發(fā)展,新理論、新技術(shù)、新儀器不斷涌現(xiàn),其中遙感科學(xué)與技術(shù)還呈現(xiàn)出向一級學(xué)科發(fā)展的態(tài)勢。較少的教學(xué)學(xué)時與較多的課程內(nèi)容矛盾突出,制約了教學(xué)目標(biāo)的高效達(dá)成[7-8]?!稖y量學(xué)基礎(chǔ)》課程面向的學(xué)生基本為大學(xué)三年級非測繪專業(yè)本科生,在知識體系上他們已經(jīng)學(xué)習(xí)過《高等數(shù)學(xué)》《大學(xué)物理》等通識教育課,具備學(xué)習(xí)該課程的知識儲備;但與測繪專業(yè)學(xué)生相比,他們?nèi)源嬖趯I(yè)歸屬感和認(rèn)同度較低、主動學(xué)習(xí)積極性較弱等問題,同樣制約了教學(xué)目標(biāo)的完成[9]。鑒于此,如何在有限的學(xué)時內(nèi)促進(jìn)學(xué)生達(dá)成《測量學(xué)基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)目標(biāo),成為教學(xué)實踐中遇到的重要難題[10-12]。
教學(xué)創(chuàng)新理念與思路
為解決上述難題,筆者及其教學(xué)團(tuán)隊將主要教學(xué)創(chuàng)新理念和思路概括為“優(yōu)團(tuán)隊、創(chuàng)模式、重思政、強(qiáng)實踐”12字方針。“優(yōu)團(tuán)隊”是指構(gòu)建老中青結(jié)構(gòu)分布合理、知識架構(gòu)完整、學(xué)緣結(jié)構(gòu)多樣、教學(xué)經(jīng)驗豐富的教學(xué)團(tuán)隊。通過團(tuán)隊成員的積極交流與溝通提高教學(xué)團(tuán)隊的教學(xué)能力。老教師理論扎實、經(jīng)驗豐富,有自己獨(dú)特的教學(xué)理念和手段;年輕教師思想活躍,敢想敢做。本課程通過合理配置老中青教師隊伍,最大程度地發(fā)揮教學(xué)團(tuán)隊優(yōu)勢?!皠?chuàng)模式”是指教學(xué)團(tuán)隊成員在提升本身專業(yè)知識和理論水平的基礎(chǔ)上,積極吸納先進(jìn)的教育學(xué)理念、理論與方法,融會貫通,創(chuàng)新性地形成適合《測量學(xué)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)新模式,并在教學(xué)實踐中不斷優(yōu)化完善?!爸厮颊笔侵附虒W(xué)過程中結(jié)合國家大政方針、國際形勢、科學(xué)發(fā)展觀、歷史事件與典型人物等思政元素,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和實踐興趣,以專業(yè)技能知識為載體,融合思政元素,引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀,培養(yǎng)出愛科學(xué)、愛國家、講政治、講奉獻(xiàn)的高技能高素質(zhì)人才?!皬?qiáng)實踐”是指深入挖掘自身特色和社會資源,建立測繪校企、校校優(yōu)勢互補(bǔ)、成果共享的協(xié)同育人模式和實踐基地合作平臺;結(jié)合課程特點(diǎn),通過強(qiáng)化相應(yīng)實習(xí)實踐任務(wù),使理論與實踐緊密結(jié)合,構(gòu)建課程理論與實踐平衡發(fā)展的新理念,培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐的平衡能力。
教學(xué)創(chuàng)新方法與途徑
1優(yōu)化測量學(xué)基礎(chǔ)高水平教學(xué)團(tuán)隊
中國礦業(yè)大學(xué)(北京)《測量學(xué)基礎(chǔ)》課程涉及測繪、遙感、采礦、地質(zhì)、地物、土木和城工等多個專業(yè),年均授課班級接近20個,授課學(xué)生約為600人,教學(xué)任務(wù)量大。目前已建成由3名教授、6名副教授、5名講師組成的高水平教學(xué)團(tuán)隊(圖1)。教學(xué)團(tuán)隊學(xué)緣結(jié)構(gòu)多樣,多數(shù)教師來自武漢大學(xué)、北京大學(xué)、北京師范大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等高校;團(tuán)隊成員均具有博士學(xué)位;在年齡結(jié)構(gòu)上,50歲以上1人、40~50歲4人、40歲以下9人。在日常教學(xué)中,積極貼合各專業(yè)的發(fā)展需求,制定了符合各專業(yè)發(fā)展的測量教學(xué)內(nèi)容,側(cè)重講解相關(guān)的測量理論和實踐內(nèi)容;緊抓測量學(xué)基礎(chǔ)與不同專業(yè)的契合點(diǎn),結(jié)合課題組相關(guān)案例,做到學(xué)以致用,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,加深測量學(xué)基礎(chǔ)課程在本專業(yè)的認(rèn)識。針對各專業(yè)對課程的不同需求,結(jié)合測量學(xué)的特點(diǎn),對各專業(yè)該課程的教學(xué)內(nèi)容、模式和評價方法等進(jìn)行不定期研討。
圖1《測量學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)團(tuán)隊結(jié)構(gòu)
2構(gòu)建知識轉(zhuǎn)化率教學(xué)方法新模式
筆者根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗和已有教學(xué)理論的總結(jié)感悟,凝練出知識轉(zhuǎn)化率模型3。知識轉(zhuǎn)化率的教學(xué)模式見圖2,認(rèn)為單位學(xué)時內(nèi)學(xué)生習(xí)得的知識量(K)是單位學(xué)時內(nèi)教師輸出的規(guī)定授課知識量(Ko)、學(xué)生接收的知識量(Kp)和學(xué)生對接收到知識的轉(zhuǎn)化率(ょ)的乘積,即K=KoxKpxE。只有Ko、Kp和:均達(dá)到最優(yōu),最終的教學(xué)效果才能達(dá)到最優(yōu);若任何一個環(huán)節(jié)“大打折扣”,都會導(dǎo)致最終教學(xué)效果“大打折扣”,并且這種“折扣”會成倍放大。該教學(xué)模式促使教師在教學(xué)過程中不僅關(guān)注自身的教學(xué)基本功,而且更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
圖2 知識轉(zhuǎn)化率教學(xué)方法模式示意圖
針對教師輸出量的優(yōu)化,筆者提出5個層次的清晰度金字塔:教師發(fā)音清晰一用詞清晰一語言邏輯清晰一組織安排清晰一教學(xué)策略清晰。針對事實、規(guī)則和動作序列的學(xué)習(xí),采用直接介入的方式教學(xué);針對概念、模式和抽象概念的學(xué)習(xí),則引導(dǎo)學(xué)生推理,形成自己的見解。針對學(xué)生接收知識量的優(yōu)化,筆者凝練出4個方面的教學(xué)多樣化:教學(xué)手段多樣化、教學(xué)材料多樣化、教學(xué)活動多樣化和課后實踐多樣化。此外,搭配教師情感、口頭表揚(yáng)和鼓勵等,以達(dá)到吸引學(xué)生注意力的目的。針對學(xué)生對接收知識轉(zhuǎn)化率的優(yōu)化,首先循序漸進(jìn)地安排教學(xué)知識點(diǎn),顧及學(xué)生的背景和經(jīng)歷;其次通過認(rèn)可、修改、應(yīng)用、比較和總結(jié)學(xué)生思考的方式,促進(jìn)學(xué)生參與教學(xué)過程;最后采用“提問—誘導(dǎo)—探詢—調(diào)整”的循環(huán),增加學(xué)生思考的頻次、廣度和深度,從而最大化知識轉(zhuǎn)化率。
3融入現(xiàn)代化測繪新技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)
有機(jī)融合傳統(tǒng)測量知識與測繪新技術(shù),多角度全方位深化學(xué)生對知識的理解。在新技術(shù)支撐下,探索以問題驅(qū)動教學(xué)的教學(xué)方法,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和教學(xué)過程的參與度,激發(fā)學(xué)生的求知欲,活躍其思維,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。針對測繪實驗教學(xué)中存在的高精尖測繪儀器成本高、數(shù)量少,極端環(huán)境下實驗難以開展,精細(xì)化質(zhì)量控制難以實現(xiàn)等問題,將虛擬仿真技術(shù)引入測繪教學(xué)環(huán)節(jié),通過開發(fā)高質(zhì)量、體系化的測繪地理信息虛擬仿真實驗教學(xué)資源,讓學(xué)生開展虛擬仿真實驗,與真實實驗優(yōu)勢互補(bǔ)、相互結(jié)合,形成持續(xù)高效的實驗教學(xué)體系,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、實習(xí)效率和實踐創(chuàng)新能力。在教學(xué)評價方面,充分利用微信小程序、釘釘平臺等設(shè)計課程調(diào)查問題、發(fā)放調(diào)查問卷、統(tǒng)計調(diào)查結(jié)果、反思總結(jié)經(jīng)驗。
4建立測量學(xué)基礎(chǔ)課程思政教學(xué)體系
課程始終以培養(yǎng)習(xí)近平新時代中國特色社會主義德才兼?zhèn)淙瞬艦槟繕?biāo),將課程建設(shè)目標(biāo)系統(tǒng)地融入教學(xué)全過程。首先,按照思政內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)單元分類,按照教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行思政案例匹配,實現(xiàn)專業(yè)知識與思政元素的深度融合,使學(xué)生深刻了解知識為國家服務(wù)的道理,理解測量對國家強(qiáng)國建設(shè)的重要性。其次,以專業(yè)知識為教學(xué)基礎(chǔ),以思政教育為思想引領(lǐng),構(gòu)建課程思政教學(xué)體系,滿足學(xué)生、社會與國家發(fā)展的多維需求,培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的新時代合格人才。
課程教學(xué)團(tuán)隊深入挖掘與本課程相關(guān)的思想政治教育資源,素材主要來源于中國時政、專業(yè)人物、身邊事例,通過專門的研討會篩選、提煉材料,形成簡而精、有教育意義的思政案例。思政素材包括港珠澳大橋測量世紀(jì)工程的“眼睛”、青藏鐵路測量、冬奧會上獨(dú)屬于測繪人的浪漫、磁懸浮列車測量、海洋測繪等中國速度背后的測繪力量以及測繪名人事跡、光榮的國測一大隊、登頂珠峰觀測、國土疆界、測繪確立等我國測繪人的工匠精神和家國情懷。《測量學(xué)基礎(chǔ)》課程思政注重對學(xué)生價值觀的塑造,追求精神高尚正派而非專注物質(zhì)利益,將課程思政與課程知識傳授和能力培養(yǎng)緊密結(jié)合。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)和思政案例,通過精選歸納形成課程思政單元和思政案例。
5強(qiáng)化課程理論與實踐平衡發(fā)展理念
深入挖掘自身特色和社會資源,建立校企、校校優(yōu)勢互補(bǔ)、成果共享的協(xié)同育人模式和實踐基地合作平臺,為培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。教學(xué)團(tuán)隊持續(xù)深化校企、校校合作,多措并舉,提高測繪實踐基地建設(shè)水平,為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的實習(xí)實踐平臺,推進(jìn)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動的開展,提升了學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。教學(xué)團(tuán)隊通過強(qiáng)化實踐在課程教學(xué)中的占比,真正做到了實踐與理論的緊密結(jié)合;掌握技能方式的多樣性,結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)和實踐學(xué)科平臺,搭建多元化的實習(xí)實踐橋梁,構(gòu)建課程理論與實踐平衡發(fā)展的新理念,培養(yǎng)學(xué)生的理論與實踐能力。
教學(xué)創(chuàng)新課堂實踐
以《測量學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)大綱的第二章角度測量為例,進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新課堂實踐。經(jīng)過教學(xué)內(nèi)容與學(xué)情分析發(fā)現(xiàn),教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)在于促使學(xué)生自然而然地掌握角度測量的原理與方法,難點(diǎn)在于掌握測回法及其數(shù)據(jù)整理,知識目標(biāo)是理解并掌握角度測量的基本概念和原理,技能目標(biāo)是掌握測回法的數(shù)據(jù)處理,情感目標(biāo)是領(lǐng)會測量學(xué)的原則與思想。
在教學(xué)過程與方法方面,建立通過“初中—高中—大學(xué)”的邏輯鏈條來認(rèn)識測量學(xué)的角度。初中階段的靜態(tài)定義為具有公共端點(diǎn)的兩條射線組成的圖形叫做角,這種定義存在一定的模糊;高中階段的動態(tài)定義為一條射線繞著它的端點(diǎn)從一個位置旋轉(zhuǎn)到另一個位置所形成的圖形叫做角,這里體現(xiàn)了角背后蘊(yùn)含的射線或稱方向線的旋轉(zhuǎn),對后續(xù)方位角等概念的理解具有重要作用;大學(xué)階段三維空間上的空間角,不僅包含水平面上的角度差異,還包含豎直面上的角度差異。在認(rèn)識清楚測量對象后,即可學(xué)習(xí)角度測量原理。筆者建立了從量角器到經(jīng)緯儀的認(rèn)知邏輯,采用易得易用的教具——量角器和A4紙。采用“提問—誘導(dǎo)—探詢—調(diào)整”的循環(huán),和學(xué)生一起總結(jié)量角器的使用步驟:對中—整平—瞄準(zhǔn)—讀數(shù)。在此基礎(chǔ)上,順利過渡指出測量學(xué)中的角度測量,也用量角器,只不過是高級量角器——經(jīng)緯儀,其使用的基本步驟與普通量角器相似。理解基本原理后,通過多媒體動畫和經(jīng)緯儀實操,帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)具體的測量方法;最后指出測回法背后的邏輯即步步有檢核。步步有檢核的思想體現(xiàn)在我國重大工程的測繪服務(wù)和測繪專家的工匠精神上。
綜上所述,在教學(xué)過程與方法中,筆者較好地應(yīng)用了知識轉(zhuǎn)化率的教學(xué)模式,在組織安排上延續(xù)了深化基礎(chǔ)教育的背景知識,教學(xué)知識點(diǎn)組織安排得循序漸進(jìn)。采用從量角器到經(jīng)緯儀的類比方式,將角度測量的基本原理與義務(wù)教育階段的測角一脈相承,是前期基礎(chǔ)知識的延續(xù)和深化,利用了學(xué)生的知識儲備優(yōu)勢和參照學(xué)習(xí)優(yōu)勢。
結(jié)語
針對《測量學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué),本文構(gòu)建了一套教學(xué)創(chuàng)新理念與思路,即“優(yōu)團(tuán)隊、創(chuàng)模式、重思政、強(qiáng)實踐”;并提煉出優(yōu)化測量學(xué)基礎(chǔ)高水平教學(xué)團(tuán)隊、構(gòu)建知識轉(zhuǎn)化率教學(xué)方法新模式、融入現(xiàn)代化測繪新技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)、建立測量學(xué)基礎(chǔ)課程思政教學(xué)體系和強(qiáng)化課程理論與實踐平衡發(fā)展理念5種教學(xué)創(chuàng)新方法和途徑。通過實施教學(xué)創(chuàng)新,形成了具有較大推廣應(yīng)用潛力的知識轉(zhuǎn)化率教學(xué)模式和《測量學(xué)基礎(chǔ)》課程思政教學(xué)體系。經(jīng)過多年教學(xué)實踐,取得了顯著的教學(xué)效果與成果:指導(dǎo)本科生參加競賽以及教師獲得多項教育教學(xué)類獎項,發(fā)表多篇教改論文以及指導(dǎo)本科生發(fā)表多篇論文。2016-2022年學(xué)評教平均分?jǐn)?shù)為99.12,課程教學(xué)受到學(xué)生好評。隨著測繪科學(xué)與技術(shù)內(nèi)涵與外延的發(fā)展以及學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)的變化,還需繼續(xù)堅持以學(xué)生為本,不斷創(chuàng)新教學(xué)方法與途徑,促進(jìn)學(xué)生順利達(dá)成測量學(xué)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn):略