韋建超，韓用順*，張東水，肖巍峰，李樂林，張金平

（1. 湖南科技大學(xué)地球科學(xué)與空間信息工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201）

大學(xué)是研究和傳授科學(xué)的殿堂，是教育新人成長(zhǎng)的世界[1]。教學(xué)與科研是現(xiàn)代大學(xué)兩大基本職能[2]。近年來(lái)高校存在一定程度的重科研、輕教學(xué)的政策導(dǎo)向和人才培養(yǎng)方向上的模糊認(rèn)識(shí)，科研先行、教學(xué)滯后的現(xiàn)象較普遍。如何有效地改變教學(xué)與科研脫節(jié)的現(xiàn)象，促進(jìn)科研反哺本科教學(xué)，實(shí)現(xiàn)科教協(xié)同育人，是當(dāng)前高校教學(xué)過程中亟待解決的問題[3-4]。教育部在2019年頒布《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》中，明確提出要強(qiáng)化科研育人功能，推動(dòng)高校及時(shí)將最新科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，支持學(xué)生早進(jìn)課題、早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早進(jìn)團(tuán)隊(duì)，以高水平科學(xué)研究提高學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力[5]。因此，高?？蒲蟹床附虒W(xué)工作的推廣和執(zhí)行勢(shì)在必行。測(cè)繪作為近年來(lái)快速發(fā)展的學(xué)科，其面臨的教學(xué)與科研不平衡發(fā)展具有一定的代表性。隨著科技的發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，測(cè)繪已從傳統(tǒng)的測(cè)量制圖演變?yōu)榘l(wèi)星定位系統(tǒng)、航空航天遙感、地理信息科學(xué)、信息和網(wǎng)絡(luò)、通信等多種科技手段的地球空間信息科學(xué)[6]，被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，測(cè)繪與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等高新技術(shù)緊密融合[7]，正以新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)和新模式為特征蓬勃發(fā)展，而當(dāng)前測(cè)繪人才培養(yǎng)卻未能完全適應(yīng)這種新變化。測(cè)繪作為實(shí)踐性和技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科，其實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑[8]，目前仍存在以下突出問題：①教學(xué)內(nèi)容陳舊，即新理論、新技術(shù)、新方法、新設(shè)備和新應(yīng)用未能在實(shí)踐教學(xué)中得到充分的反映，導(dǎo)致教學(xué)與實(shí)際社會(huì)需求脫節(jié)；②教學(xué)方法單一，即基于復(fù)雜工程問題、典型項(xiàng)目、案例的互動(dòng)式、研討式教學(xué)方式和自主、合作、探究式的學(xué)習(xí)資源比重偏低，難以激發(fā)學(xué)生原創(chuàng)性、探索性和創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)興趣；③教學(xué)評(píng)價(jià)簡(jiǎn)單，即根據(jù)測(cè)繪實(shí)踐的特點(diǎn)，師資無(wú)法做到教師全程一對(duì)一跟蹤指導(dǎo)，難以對(duì)每個(gè)學(xué)生逐個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)做精細(xì)化的評(píng)價(jià)并開展針對(duì)性的指導(dǎo)，未能達(dá)到個(gè)性化培養(yǎng)的目的。

本文立足科教協(xié)同育人的大背景，從測(cè)繪工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的實(shí)際情況出發(fā)，總結(jié)了應(yīng)用科研成果反哺教學(xué)的相關(guān)舉措，并以地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)為例，將教師團(tuán)隊(duì)多年積累的科研成果和學(xué)科前沿進(jìn)展引入測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)，將科研優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為教學(xué)優(yōu)勢(shì)，基于科研成果設(shè)計(jì)了滑坡泥石流災(zāi)害監(jiān)測(cè)的模擬實(shí)驗(yàn)裝置和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，構(gòu)建了虛實(shí)結(jié)合、科教協(xié)同的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，通過科研反哺測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)，突破傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的局限，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的評(píng)價(jià)方法，提升實(shí)踐教學(xué)的育人效果，為科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，科教協(xié)同培養(yǎng)高質(zhì)量科技人才提供參考。

1 科研成果反哺測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)的舉措

1.1 科研成果充實(shí)實(shí)踐教學(xué)工程實(shí)踐

測(cè)繪服務(wù)對(duì)象和應(yīng)用場(chǎng)景眾多，不同類型的測(cè)繪工作之間的內(nèi)容和方法具有較大獨(dú)立性，如水利、地鐵、不動(dòng)產(chǎn)測(cè)量、基礎(chǔ)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)等不同工程場(chǎng)景的測(cè)繪工作有很大差異；同時(shí)測(cè)繪專業(yè)的許多知識(shí)需要在實(shí)踐中總結(jié)學(xué)習(xí)，根據(jù)工程實(shí)際制定合理的實(shí)施方案，因此測(cè)繪工程思維和解決復(fù)雜工程的能力必須經(jīng)過實(shí)踐才能培養(yǎng)出來(lái)。然而，當(dāng)前要建立覆蓋各種典型工程的實(shí)踐教學(xué)基地非常困難，即便建好的實(shí)踐教學(xué)基地也可能因工程竣工而無(wú)法繼續(xù)服務(wù)實(shí)踐教學(xué)。在科研方面，湖南科技大學(xué)依托地理空間信息技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室和測(cè)繪遙感信息工程省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等4 個(gè)測(cè)繪類省部級(jí)實(shí)驗(yàn)室，先后將獲得省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)的中西部山區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)及應(yīng)用和融合多源數(shù)據(jù)的地鐵施工一體化監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用等科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，建立了都汶公路沿線泥石流監(jiān)測(cè)評(píng)估和地鐵施工一體化監(jiān)測(cè)的實(shí)踐教學(xué)案例。案例教學(xué)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，將多而雜的基礎(chǔ)知識(shí)穿插于工程案例中，全方位展示地質(zhì)災(zāi)害和地鐵施工監(jiān)測(cè)從可研報(bào)告到成果評(píng)價(jià)的全流程。在這些高水平研究項(xiàng)目的支撐下，學(xué)生能更直觀地了解測(cè)繪專業(yè)價(jià)值，系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)不同類型測(cè)繪工作的內(nèi)容、方法和作業(yè)流程，將不同課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合應(yīng)用，有利于“厚基礎(chǔ)、寬口徑”的測(cè)繪人才培養(yǎng)。

1.2 科研成果指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的設(shè)計(jì)改造

實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境是實(shí)踐教學(xué)的基本硬件，是保證教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)條件。隨著測(cè)繪科技的不斷發(fā)展，測(cè)繪數(shù)據(jù)采集和處理越來(lái)越現(xiàn)代化、自動(dòng)化與智能化。現(xiàn)代測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)需要大量高精尖的儀器設(shè)備，有時(shí)根據(jù)工程實(shí)際情況，甚至需要定制或研發(fā)特定的設(shè)備來(lái)完成。此外，由于測(cè)繪地理信息領(lǐng)域研究對(duì)象的特殊性，很多實(shí)驗(yàn)需要在特定工程場(chǎng)景和極端環(huán)境下進(jìn)行，如變形監(jiān)測(cè)通常需要在長(zhǎng)達(dá)數(shù)年甚至數(shù)十年的長(zhǎng)時(shí)間尺度下進(jìn)行；礦山測(cè)量、地下工程測(cè)量則需要在環(huán)境惡劣的地下巷道或隧道中進(jìn)行；滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)需要在災(zāi)害發(fā)生的高危環(huán)境下開展，因此測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)存在高成本、高安全風(fēng)險(xiǎn)等一系列問題。本文通過設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)和構(gòu)建虛擬仿真系統(tǒng)等方式，將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)踐教學(xué)資源，如基于地鐵施工一體化監(jiān)測(cè)的科研成果，設(shè)計(jì)了校內(nèi)地鐵隧道施工監(jiān)測(cè)模擬實(shí)驗(yàn)，將校內(nèi)一處狹長(zhǎng)幽暗的樓道改造成模擬地鐵隧道，在其中布設(shè)控制點(diǎn)并開展聯(lián)系測(cè)量、地下控制測(cè)量等教學(xué)，通過在模擬隧道中布設(shè)可調(diào)節(jié)形變量的形變監(jiān)測(cè)標(biāo)志和傳感器，基于科研成果中真實(shí)形變的特性模擬形變，人為控制形變量并開展變形監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到短時(shí)間內(nèi)完成形變監(jiān)測(cè)教學(xué)的目的；但模擬實(shí)驗(yàn)仍受空間和時(shí)間的限制，不利于開展大規(guī)模的實(shí)踐教學(xué)。因此，還需要整合相關(guān)科研成果和已有虛擬仿真教學(xué)資源，通過虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體交互、三維可視化等信息化技術(shù)，構(gòu)建測(cè)繪虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)一步解決高精尖儀器設(shè)備高成本和工程場(chǎng)景不全的問題，以降低傳統(tǒng)測(cè)繪實(shí)踐中師生的安全風(fēng)險(xiǎn)，突破天氣、場(chǎng)地和排課時(shí)間等因素對(duì)實(shí)踐教學(xué)的局限，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)的自由預(yù)約和自主學(xué)習(xí)。

1.3 科研成果支撐畢業(yè)論文選題

畢業(yè)論文是人才培養(yǎng)方案中的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，旨在綜合訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)基本理論、基本知識(shí)和基本技能來(lái)分析和解決實(shí)際問題的能力[9]。當(dāng)前測(cè)繪本科生畢業(yè)論文存在創(chuàng)新不足、脫離生產(chǎn)實(shí)際以及相關(guān)數(shù)據(jù)資料和觀測(cè)樣本缺乏等典型問題。由于缺少相關(guān)研究基礎(chǔ)和未積累足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，加上與考研、就業(yè)時(shí)間存在重疊導(dǎo)致的畢業(yè)論文準(zhǔn)備時(shí)間倉(cāng)促，學(xué)生不敢接受有挑戰(zhàn)度、創(chuàng)新性更強(qiáng)的選題。因此，根據(jù)科研興趣將指導(dǎo)老師分到大地測(cè)量和工程測(cè)量、攝影測(cè)量與遙感以及地理信息工程3 個(gè)課程組，每個(gè)課程組對(duì)教師的科研成果進(jìn)行梳理和優(yōu)化，分解出一定數(shù)量的子課題公開發(fā)布，學(xué)生從大一第二學(xué)期開始就可根據(jù)興趣選擇課題并進(jìn)入導(dǎo)師課題組，通過早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室提前接受文獻(xiàn)查詢、論文綜述、資料收集、實(shí)驗(yàn)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析整理和科研論文寫作等一系列基本科研素養(yǎng)訓(xùn)練，大四時(shí)學(xué)生已經(jīng)歷基本的學(xué)術(shù)訓(xùn)練，積累了一定的研究基礎(chǔ)，在經(jīng)費(fèi)、設(shè)備、數(shù)據(jù)等方面也能得到指導(dǎo)教師的支持和指導(dǎo)，更能潛心投入具有挑戰(zhàn)性、創(chuàng)新性和科學(xué)性的畢業(yè)論文選題中。

1.4 科研成果服務(wù)第二課堂教學(xué)

通過開展課外科技創(chuàng)新活動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行有效的延伸和拓展。充分利用虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)和模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等開放性的實(shí)踐教學(xué)資源，開展綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)踐活動(dòng)。通過將科研成果轉(zhuǎn)化為第二課堂教學(xué)資源，搭建不同專業(yè)課程之間的橋梁，幫助學(xué)生將原本零敲碎打、相互孤立的專業(yè)課程和實(shí)驗(yàn)安排關(guān)聯(lián)起來(lái)，形成完整的知識(shí)體系。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生申請(qǐng)基于教師科研項(xiàng)目發(fā)布的子課題和開放實(shí)驗(yàn)室的微小課題項(xiàng)目，在參與各種形式的課外科技創(chuàng)新活動(dòng)中養(yǎng)成“我要學(xué)”而非“要我學(xué)”自主性學(xué)習(xí)習(xí)慣。將扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)內(nèi)化為綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題、融會(huì)貫通解決相近問題、發(fā)現(xiàn)和提出新問題以及創(chuàng)造新途徑解決問題的能力。第二課堂除了是能力的培養(yǎng)皿，還是創(chuàng)新成果和作品的孵化器。通過第二課堂孵化出相對(duì)成熟的學(xué)生創(chuàng)新成果和作品，積極參與各類學(xué)科競(jìng)賽。以賽促學(xué)、以賽促練，在比賽中不斷打磨和完善創(chuàng)新成果和作品，增強(qiáng)創(chuàng)業(yè)的市場(chǎng)價(jià)值與核心競(jìng)爭(zhēng)力。此外，第二課堂也為畢業(yè)論文和設(shè)計(jì)打下研究基礎(chǔ)，可進(jìn)一步提高畢業(yè)論文的質(zhì)量。

2 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的教學(xué)資源建設(shè)實(shí)例

2.1 將科研優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為特色課程

我國(guó)是地質(zhì)災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，因?yàn)?zāi)損失嚴(yán)重。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)對(duì)及時(shí)掌握地質(zhì)災(zāi)害的動(dòng)態(tài)發(fā)展、客觀評(píng)價(jià)重大工程安全運(yùn)營(yíng)、服務(wù)保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的人才需求旺盛。湖南科技大學(xué)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與災(zāi)害評(píng)估方面具有多年研究積累，形成了一定的科研優(yōu)勢(shì)。為了將科研優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為教學(xué)優(yōu)勢(shì)，學(xué)校重新修訂了測(cè)繪工程本科專業(yè)培養(yǎng)方案，并增設(shè)了《山地災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估》選修課程，除了響應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)專業(yè)人才的需求外，也彰顯了學(xué)校地礦辦學(xué)特色。課程及時(shí)吸納高質(zhì)量科研成果形成實(shí)踐教學(xué)案例庫(kù)，建立了包括紅椿溝泥石流、都汶公路沿線泥石流在內(nèi)的一系列數(shù)據(jù)翔實(shí)、類型全面、特色鮮明的教學(xué)案例，彌補(bǔ)了地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)因涉及的理論技術(shù)面寬、跨學(xué)科領(lǐng)域多、安全風(fēng)險(xiǎn)性高而難以大規(guī)模開展實(shí)踐教學(xué)的不足。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的發(fā)展、內(nèi)容、方法、流程、存在的問題和前沿趨勢(shì)建立了更全面和直觀的認(rèn)識(shí)，更切實(shí)體會(huì)到地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的重要性和價(jià)值所在。

2.2 滑坡泥石流監(jiān)測(cè)模擬實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

地質(zhì)災(zāi)害的復(fù)雜性在于每個(gè)災(zāi)害各有特點(diǎn)，不存在兩個(gè)完全相同的災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害的各種致災(zāi)條件復(fù)雜而多變，為模擬不同條件下滑坡泥石流的災(zāi)變過程，盡可能接近真實(shí)滑坡泥石流災(zāi)害，并加深學(xué)生對(duì)滑坡泥石流災(zāi)害機(jī)理和特征的認(rèn)識(shí)，課程設(shè)計(jì)了滑坡泥石流監(jiān)測(cè)模擬實(shí)驗(yàn)裝置（圖1）。該裝置主要包括3個(gè)部分：①人工降雨裝置，可模擬不同強(qiáng)度的降雨量；②滑坡泥石流模擬裝置（包括液壓升降裝置、泥沙槽、堆積平臺(tái)等），可開展不同初始堆積條件、不同級(jí)配碎屑流、不同坡度等因素下的滑坡泥石流發(fā)展和演變的物理模擬；③監(jiān)測(cè)裝置（包括三維激光掃描儀、近景攝影測(cè)量系統(tǒng)、高清攝像機(jī)和土壤含水量傳感器、孔隙水壓力傳感器等設(shè)備），可對(duì)滑坡泥石流開展多維度、立體化、長(zhǎng)時(shí)間序列的監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)的目的是研究不同巖石試樣、不同初始堆積條件、不同降雨強(qiáng)度、不同級(jí)配碎屑流、不同地形坡度等多種因素綜合作用下的滑坡泥石流發(fā)展和演變過程（圖2）。通過物理模擬實(shí)驗(yàn)，制定不同條件下滑坡泥石流的最優(yōu)監(jiān)測(cè)方案，精確測(cè)定不同條件下滑坡和泥石流災(zāi)害的災(zāi)變過程。

圖2 滑坡泥石流發(fā)展演變的物理模擬實(shí)驗(yàn)

2.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和評(píng)估相關(guān)科研成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)案例和模擬實(shí)驗(yàn)等教學(xué)資源，利用虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)建實(shí)景三維地質(zhì)災(zāi)害虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境下的交互式仿真實(shí)驗(yàn)操作，以克服真實(shí)場(chǎng)景中地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)工作風(fēng)險(xiǎn)高、難度大、周期長(zhǎng)、單次觀測(cè)耗時(shí)長(zhǎng)等問題以及模擬實(shí)驗(yàn)存在的場(chǎng)地狹小、準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、工作量大、不利于開展大規(guī)模實(shí)踐教學(xué)等問題。在滑坡泥石流建模的科研成果上，利用虛擬仿真實(shí)現(xiàn)不同降雨強(qiáng)度、坡度、致災(zāi)因子作用下的災(zāi)害體時(shí)空動(dòng)態(tài)變化展示。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)災(zāi)害特征和監(jiān)測(cè)傳感器的參數(shù)與性能，設(shè)計(jì)和優(yōu)化地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方案，依據(jù)方案對(duì)地質(zhì)災(zāi)害實(shí)施監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，使學(xué)生了解開展地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的重要意義，更直觀地學(xué)習(xí)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的原理與方法，熟知地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的安全準(zhǔn)則和注意事項(xiàng)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的機(jī)理、致災(zāi)因子、發(fā)展演化規(guī)律進(jìn)行分析研究，掌握地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和評(píng)估的方法與手段。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)向?qū)W生和教師開放共享，學(xué)生在系統(tǒng)中自主預(yù)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間、選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，隨時(shí)保存實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過服務(wù)器實(shí)時(shí)記錄進(jìn)度數(shù)據(jù)庫(kù)；教師和學(xué)生可通過平臺(tái)實(shí)時(shí)交流與討論。在實(shí)驗(yàn)中，管理模塊對(duì)學(xué)生操作進(jìn)行全程跟蹤記錄，并依據(jù)規(guī)范和準(zhǔn)則對(duì)每一步操作給予實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，生成個(gè)性化的學(xué)習(xí)報(bào)告反饋給學(xué)生和老師。報(bào)告幫助學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)重點(diǎn)，幫助老師開展針對(duì)性指導(dǎo)，并重點(diǎn)研究教學(xué)過程中的共性問題，逐步完善虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容和方法，提高實(shí)踐教學(xué)效果。

2.4 構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合、科教協(xié)同育人的實(shí)踐教學(xué)模式

山地災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估特色課程的設(shè)置以人才需求為導(dǎo)向，以重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為目標(biāo)，努力加強(qiáng)學(xué)生學(xué)科基礎(chǔ)，促進(jìn)跨學(xué)科復(fù)合性人才的培養(yǎng)。課程強(qiáng)調(diào)教學(xué)與科研相結(jié)合、立足學(xué)校地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估的科研優(yōu)勢(shì)，從真實(shí)工程案例到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)再到模擬實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合、層層遞進(jìn)的多樣化教學(xué)模式。工程案例通過理論和實(shí)踐的穿插安排，構(gòu)建直觀、形象、生動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)資源，幫助學(xué)生建立對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的全景認(rèn)識(shí)，對(duì)相關(guān)安全準(zhǔn)則和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)了然于胸。學(xué)習(xí)完成工程案例并通過相關(guān)測(cè)試后，可進(jìn)入虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)。虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)在實(shí)景三維虛擬場(chǎng)景中交互式實(shí)施地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析、編寫成果報(bào)告。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可幫助學(xué)生掌握監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)、流程安排、監(jiān)測(cè)實(shí)施和儀器設(shè)備正確操作等。管理模塊根據(jù)每個(gè)環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)和打分，通過后方可開展模擬實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)中地質(zhì)災(zāi)害部分為物理模擬，但各類監(jiān)測(cè)傳感器、測(cè)繪儀器設(shè)備均為真實(shí)設(shè)備，其操作和數(shù)據(jù)處理與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一致，從而獲得最接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)感和學(xué)習(xí)效果。經(jīng)過3 個(gè)階段的實(shí)踐，學(xué)生對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的認(rèn)識(shí)從宏觀到具體，對(duì)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的操作從虛擬到現(xiàn)實(shí)，形成知識(shí)和能力培養(yǎng)的完整實(shí)踐教學(xué)體系。課程的實(shí)踐教學(xué)資源來(lái)自科研，又用于科研和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，形成科研反哺教學(xué)、教學(xué)促進(jìn)科研的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)科教相輔相成、共同發(fā)展、協(xié)同育人。

2.5 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估實(shí)踐教學(xué)效果

山地災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估實(shí)踐教學(xué)是測(cè)繪工程專業(yè)在“務(wù)本”基礎(chǔ)上的一次“布新”實(shí)踐，是在原有課程基礎(chǔ)上更新、更活、更具特色的教學(xué)?！靶隆笔菍⒆钋把乜萍肌⒆钚驴蒲谐晒彤a(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)融合在教學(xué)中；“活”是在應(yīng)用背景下開展的主動(dòng)式學(xué)習(xí)，學(xué)生圍繞地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和評(píng)估項(xiàng)目，整合多門課程以及不同學(xué)科的理論知識(shí)和技能，形成解決復(fù)雜工程問題的能力；“特色”則是面向人口、資源、環(huán)境和防災(zāi)減災(zāi)等社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的重大問題，立足湖南科技大學(xué)地礦辦學(xué)特色，培養(yǎng)測(cè)繪知識(shí)體系完整、專業(yè)技能堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固同時(shí)兼具地質(zhì)災(zāi)害背景的測(cè)繪人才。

課程自2017年開設(shè)以來(lái)，深受學(xué)生歡迎，年均選課人數(shù)超專業(yè)人數(shù)的80%以上；依托相關(guān)科研成果、特色課程和實(shí)踐平臺(tái)，學(xué)生廣泛參加相關(guān)主題的第二課堂。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估實(shí)踐教學(xué)已成為學(xué)生畢業(yè)論文選題、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和科技論文的主要支撐（表1）。

表1 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估實(shí)踐教學(xué)效果反饋

3 結(jié) 語(yǔ)

本文探討了科研成果轉(zhuǎn)化為測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)資源的途徑，并以地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與評(píng)估的實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)為例，對(duì)科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源進(jìn)行了闡述。將科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)的升級(jí)，其中科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容，突出了專業(yè)特色，促進(jìn)了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的不斷更新，讓測(cè)繪人才培養(yǎng)持續(xù)貼近社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需要。基于科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)踐教學(xué)案例，豐富了測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。在科研成果的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和改造的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，豐富了實(shí)踐教學(xué)手段，促進(jìn)了實(shí)踐教學(xué)方法的改革。模擬實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可將長(zhǎng)時(shí)間尺度的地球物理現(xiàn)象通過人為控制縮短實(shí)踐周期便于實(shí)驗(yàn)開展，可將環(huán)境不友好、存在安全風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境在室內(nèi)或虛擬空間中模擬，從而擺脫傳統(tǒng)測(cè)繪野外實(shí)踐的時(shí)空限制。虛擬仿真使平時(shí)沒機(jī)會(huì)做或存在各種局限的測(cè)繪實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了自由預(yù)約、自主完成、自動(dòng)評(píng)價(jià)，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。教學(xué)案例、虛擬仿真和模擬實(shí)驗(yàn)構(gòu)成互為前置、層層遞進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)體系，通過科研反哺教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的有機(jī)融合和良性互動(dòng)，不斷提高教學(xué)質(zhì)量和科研水平，從而達(dá)到培養(yǎng)高素質(zhì)測(cè)繪專業(yè)人才的目標(biāo)。