譚衢霖,楊松林,王 斌

(北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院,北京 100044)

工程測量課程研究性教學(xué)研究與實踐

譚衢霖,楊松林,王 斌

(北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院,北京 100044)

研究性教學(xué)的核心理念在于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性,啟發(fā)學(xué)生獨立思考,培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。圍繞上述理念,工程測量研究性教學(xué)實施采用了啟發(fā)式、互動式、自主式和探索式等教學(xué)方法。教學(xué)實踐表明,實施研究性教學(xué)使學(xué)生的理論知識基礎(chǔ)比過去更加扎實,學(xué)生分析問題與解決問題的能力、自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新思維能力得到明顯提高。

工程測量;研究性教學(xué);啟發(fā)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(yè)學(xué)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(yè)基礎(chǔ)課。通過該課程的學(xué)習(xí),目的是使學(xué)生掌握測量學(xué)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(guī)測量儀器的構(gòu)造和使用、測量誤差的基本知識、小地區(qū)控制測量和大比例尺地形圖的測繪與應(yīng)用、測設(shè)的基本工作、工業(yè)與民用建筑測量、鐵路公路線路測量的一般工作,使學(xué)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(shè)工作的能力[1]。為適應(yīng)國家對創(chuàng)新型、工程型人才的培養(yǎng)需求,進一步提高工程測量課程教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量,按照學(xué)校的教學(xué)要求,筆者在教學(xué)中開展了工程測量課程研究性教學(xué)研究與實踐。

尋求合適的教學(xué)方式、方法來組織實施研究性課程教學(xué),首先應(yīng)該對“什么是研究性教學(xué)”的內(nèi)涵有一個正確的把握。根據(jù)文獻(xiàn)[2-3]及學(xué)校教學(xué)文件的理解,筆者認(rèn)為,研究性教學(xué)是以培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新型、工程型、復(fù)合型等多樣化的人才為目標(biāo),強調(diào)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)的積極主動性,轉(zhuǎn)變學(xué)生被動接受知識向自主學(xué)習(xí)知識,實現(xiàn)學(xué)與思結(jié)合,著力于學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力培養(yǎng)的一種區(qū)別于“注入式”教學(xué)的新教學(xué)模式。研究性教學(xué)實施要解決的核心問題在于如何充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,發(fā)揮學(xué)生的獨立精神和創(chuàng)造才能,變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。

二、工程測量研究性教學(xué)實踐

1.研究性課堂教學(xué)

課堂是當(dāng)前開展研究性教學(xué)的最重要場所。圍繞上述研究性教學(xué)的目標(biāo)和內(nèi)涵,筆者在工程測量的研究性教學(xué)實踐中,具體采取了如下做法。

(1)以國家各行業(yè)工程建設(shè)及身邊生活中的測量為例,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

源自內(nèi)心的熱愛和追求,是實現(xiàn)研究性教學(xué)目標(biāo)的靈魂,而實施的關(guān)鍵之處在于有效地激發(fā)學(xué)生對課程學(xué)科的興趣。工程測量工作遍布國民經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)各部門和各個方面。對于工程建設(shè)來說,可以這樣說,沒有測量工作為工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)和圖紙,并及時與之配合和進行指揮,任何工程建設(shè)都無法進展和完成。筆者在工程測量課堂教學(xué)中,注重通過采用圖片、視頻等方式介紹工程測量在國民經(jīng)濟建設(shè)各行業(yè)的應(yīng)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(shè)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(shè)計中的測量工作等,來講解工程測量的作用,激發(fā)起了學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。隨后,組織課堂討論,讓學(xué)生談?wù)勊私獾墓こ虦y量在建筑工程,交通工程 (道路,鐵路和橋梁)及市政建設(shè)中都有哪些應(yīng)用?很好地調(diào)動了學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性和主動性。

(2)充分利用多媒體與現(xiàn)代教育技術(shù),豐富生動、形象直觀地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容

筆者在教學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,集中注意力,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,而且可以擴大學(xué)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(xué)中有許多章節(jié)需要用表格填寫計算,如水準(zhǔn)測量路線計算、導(dǎo)線計算、等精度直接觀測計算等。傳統(tǒng)的測量計算教學(xué)方法,詳細(xì)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(shè)置功能就能輕松地把復(fù)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(gòu)造和使用操作方法介紹時,傳統(tǒng)教學(xué)方法很難解釋和表達(dá)清楚細(xì)節(jié),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(xué)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(xiàn)有的條件和資源,特別是計算機網(wǎng)絡(luò),收集相關(guān)資料,制作成多媒體課件,充實和更新測量教學(xué)內(nèi)容,克服沒有新儀器設(shè)備的限制。

(3)采用問題引導(dǎo)的互動式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

在課堂教學(xué)中,采用問題引導(dǎo)的互動式教學(xué),并營造一種尊重學(xué)生、鼓勵學(xué)生提問和陳述的課堂氛圍。強調(diào)運用啟發(fā)式教學(xué)方法,鼓勵學(xué)生創(chuàng)造性思考,注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)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(jié)內(nèi)容組織教學(xué)內(nèi)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(xué)內(nèi)容的引導(dǎo),調(diào)動學(xué)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?shù)母叱?實現(xiàn)迄今為止對珠峰高程最為精確的測量事件為引導(dǎo),從測量原理、技術(shù)方法和儀器設(shè)備等方面讓學(xué)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(xué)生對此都有一定程度的了解,因此,通過問題引導(dǎo),師生之間、學(xué)生之間互動討論非常熱烈,獲得了很好的教學(xué)效果。教師則從誘導(dǎo)的角度講授知識,提出問題與學(xué)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(xué)生發(fā)表獨立見解的機會,培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。如通過設(shè)問讓學(xué)生搶答的方式,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性;此外,每次講題結(jié)束后,在課上利用 15分鐘左右的時間與學(xué)生共同做題的方式實現(xiàn)互動,學(xué)生可以更好地回顧和掌握前面學(xué)習(xí)的知識。

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

(4)學(xué)生上講臺,促進學(xué)生自發(fā)自主性學(xué)習(xí)

通過老師的正確引導(dǎo),讓學(xué)生把潛能發(fā)揮出來,引導(dǎo)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)是研究性教學(xué)的目標(biāo)之一。讓學(xué)生上講臺可以調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性,加深對所學(xué)知識的理解,提高表達(dá)能力和組織能力。在學(xué)生上講臺講課前 2周按小組布置并選擇講題內(nèi)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(xué)講授,老師對每組學(xué)生的課件進行批改,指出不足之處,并提出建議修改的內(nèi)容,對講課內(nèi)容進行改進充實后才能上講臺。

如在“測量新技術(shù)”講題的教學(xué)中,讓學(xué)生按小組選擇一種新技術(shù)主題,通過自主學(xué)習(xí),準(zhǔn)備多媒體課件上講臺向全體學(xué)生講述。采取這種教學(xué)方法,學(xué)生的參與熱情很高。有的小組學(xué)生為了講好課,備課非常認(rèn)真,查閱了大量參考資料,補充了最新的研究進展;有的同學(xué)為了把枯燥的理論形象化,想出了非常恰當(dāng)?shù)谋扔?還有的同學(xué)找到了動畫片段來演示自己所講內(nèi)容,課堂氣氛十分活躍,每個學(xué)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(shù)主題并不完全相同,因此,這種形式除了充分發(fā)揮了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性外,還在有限的時間里,讓學(xué)生最大限度地了解測繪科學(xué)的新技術(shù)與應(yīng)用和最新進展。也達(dá)到了教師除把已積累的知識傳授給學(xué)生,還把本學(xué)科領(lǐng)域的最新技術(shù)引入教學(xué)內(nèi)容的目的。

(5)利用好奇心,引導(dǎo)學(xué)生主動探索式學(xué)習(xí)

好奇心對于培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)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(xué)生的好奇心,就能獲得學(xué)習(xí)、探索的驅(qū)動力。如果能及時得到教師的鼓勵和正確引導(dǎo),這種思維活動必將更持久、更深入,從而達(dá)到促進智力發(fā)展,培養(yǎng)研究性思維能力的目的[3]。在工程測量教學(xué)中,筆者充分利用學(xué)生的好奇心使其產(chǎn)生好奇,如生活釋疑引發(fā)好奇,科學(xué)猜想激發(fā)好奇,發(fā)散聯(lián)想誘發(fā)好奇,質(zhì)疑爭論觸發(fā)好奇,尖端科學(xué)點燃好奇。引發(fā)了學(xué)生的好奇心,然后放手讓學(xué)生進行自主研究,學(xué)生們從好奇到研究,達(dá)到了引導(dǎo)學(xué)生主動探索式學(xué)習(xí)的目的。如筆者在講解水準(zhǔn)測量原理時,以中央電視臺CCTV-10《走進科學(xué)》欄目曾經(jīng)報道的北京八達(dá)嶺怪坡之謎,用此處獨特的“水往高處流”現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生的好奇心。引導(dǎo)學(xué)生主動探索式學(xué)習(xí),并啟發(fā)學(xué)生用水準(zhǔn)測量的基本原理進行解釋。

2.研究性實踐教學(xué)

實施研究性教學(xué),重視加強實踐環(huán)節(jié)是本質(zhì)要求。工程測量是實踐性很強的學(xué)科,實驗和實習(xí)對培養(yǎng)學(xué)生動手能力是關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)[4-7]。在學(xué)習(xí)測量學(xué)理論知識的基礎(chǔ)上,為幫助學(xué)生進一步加深對測量學(xué)概念、理論的理解,鞏固課堂教學(xué)的內(nèi)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(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和理論聯(lián)系實際的能力,筆者開展了與工程測量研究性課堂教學(xué)相配套的研究性實踐教學(xué)。主要包括采用現(xiàn)場實驗互動模式進行實驗教學(xué)和采用測區(qū)綜合實習(xí)自主模式進行測量綜合實習(xí)。

(1)現(xiàn)場實驗互動模式

工程測量課程特點決定了在學(xué)習(xí)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(xiàn)場實驗互動模式進行實驗教學(xué)。在這種模式下,學(xué)生以小組為單位領(lǐng)取測量儀器后,在計劃的教學(xué)學(xué)時之內(nèi),在室外指定區(qū)域各小組自行選擇儀器架設(shè)測站,教師現(xiàn)場指導(dǎo),小組成員互幫互學(xué),以組為單位每個學(xué)生完成規(guī)定的測量實驗任務(wù)。例如,水準(zhǔn)儀的調(diào)平、觀測、記錄、計算等實踐操作;經(jīng)緯儀的對中、整平、觀測、記錄、計算等操作練習(xí)。通過這些練習(xí),鍛煉和提高學(xué)生的實踐動手能力。

(2)綜合實習(xí)自主學(xué)習(xí)模式

為培養(yǎng)綜合運用測量知識、測量儀器和各種測量技術(shù)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(xué)和實驗教學(xué)之后,筆者采用測區(qū)綜合實習(xí)自主模式進行測量綜合實習(xí)。

在這種模式下,學(xué)生仍以小組為單位借領(lǐng)儀器,在實習(xí)期內(nèi),對儀器自行保管、維護以及測量作業(yè),按照綜合實習(xí)要求選擇測區(qū),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(shè)工作。通過測量實習(xí),將測量知識和技術(shù)方法系統(tǒng)地與生產(chǎn)實踐相結(jié)合。通過綜合實習(xí),一方面可以綜合應(yīng)用已學(xué)到的測量學(xué)的基礎(chǔ)知識,達(dá)到融會貫通的目的;另一方面又將學(xué)到的基礎(chǔ)知識用來解決實際問題,很好地實現(xiàn)理論與實踐的統(tǒng)一。這對于學(xué)生以后能否適應(yīng)將來的實際工作,解決測量生產(chǎn)實踐問題具有關(guān)鍵的作用。

3.研究性教學(xué)考核

與研究性課堂教學(xué)及研究性實踐教學(xué)相對應(yīng),筆者把研究性教學(xué)課程考核體現(xiàn)在每個教學(xué)環(huán)節(jié)上,采用過程考核與期末考試相結(jié)合的形式。為了使學(xué)生重視綜合應(yīng)用測量技術(shù)方法解決實際問題,筆者將學(xué)生自主綜合實習(xí)部分獨立考核評分。除綜合實習(xí)外,理論和實驗教學(xué)要求學(xué)生提交材料完成的教學(xué)環(huán)節(jié)如下:①課后習(xí)題作業(yè)練習(xí):要求對于重點與難點的內(nèi)容均安排課后習(xí)題作業(yè)。②實驗報告:基于每次測量實驗內(nèi)容,完成實驗報告。③專題報告(或科研小論文)或課程設(shè)計:學(xué)生按照教師安排的專題調(diào)研要求進行自主學(xué)習(xí),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(dá)被引文獻(xiàn)的意思,并且發(fā)表自己的觀點,但是不得抄襲。學(xué)生必須在課程作業(yè)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(shù)據(jù)處理與分析軟件的設(shè)計與開發(fā)作為課程設(shè)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(xí)題作業(yè) (10%)、實驗報告(10%)、專題研究報告或課程設(shè)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(zhuǎn)變,大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和熱情,通過能力考核,大大增強了學(xué)生的實踐動手能力。

三、結(jié)束語

工程測量課程教學(xué)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(yīng)用實例,很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)的信息量,提高了教學(xué)的效果;通過提問、討論和陳述互動,調(diào)動了學(xué)生主動思考的積極性;通過讓學(xué)生上講臺,很好地促進了學(xué)生自主式學(xué)習(xí);通過引導(dǎo)學(xué)生的好奇心,培養(yǎng)研究性思維能力,引導(dǎo)學(xué)生主動探索式學(xué)習(xí)。上述教學(xué)方式、方法的使用,較好地實現(xiàn)了研究性課堂教學(xué)要達(dá)到的目標(biāo)。在研究性實踐教學(xué)中,通過采用現(xiàn)場實驗互動模式進行實驗教學(xué)和采用測區(qū)綜合實習(xí)自主模式進行測量綜合實習(xí),可將理論知識教學(xué)與實踐能力培養(yǎng)相融合,提高學(xué)生的動手能力和理論聯(lián)系實際的能力。此外,與研究性課堂教學(xué)和實踐教學(xué)相對應(yīng),轉(zhuǎn)變課程考核方式,采用過程考核與期末考試相結(jié)合的形式。

教學(xué)實踐表明,工程測量實施研究性教學(xué)使學(xué)生的理論知識基礎(chǔ)比過去更加扎實,學(xué)生分析問題與解決問題的能力、自主學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新思維能力得到明顯提高。

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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(xué)與研究工作。