测绘工程专业“四维渗透式”实践教学改革研究

马春艳，梁翠英，张文清，石林峰

(河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南焦作454003)

一、引 言

通过测绘实验教学不仅可以授人以知识和技术，培养学生的素质及分析问题和解决问题的动手能力，而且可以培养学生严谨求实、锲而不舍的科学作风，启迪学生探索和创新精神，发挥综合潜在能力。这对于工科学生来说，是十分重要的。进入21世纪，高校的培养目标和教学内容日趋综合化，更加注重素质教育和创新能力的培养，强调学生学习要适应社会发展的要求。新世纪的工程技术人员不仅要掌握必要的科学文化知识，更重要的是要具备较强的工程实践能力。

二、传统测绘实践教学弊端

随着近几年高校招生规模的不断扩大，以及高等学校教育体制改革不断深入，国家对高等学校测绘工程专业实践教学更加重视［1］。但是，高校测绘实践教学改革面临着许多新的问题和困难，旧的教学方法和观念已经阻碍了实验室功能的进一步发挥。在培养学生的实验动手能力、独立思考能力和创新能力方面，传统的测绘实验室管理模式一般要求学生按照规定的实验程序，在规定的时间和已配置好的仪器设备上，经教师讲解示范，然后按照教师精心准备的实验指导书或讲义上提供的实验步骤进行实验。在整个实验过程中，学生只是被动机械地执行实验步骤，盲目操作，没有独立思考，更没有创新。

在测绘科学技术的自身发展的内在需求下，各类仪器更新换代的速度越来越快，有些仪器还未充分使用就面临淘汰，设备投资效益得不到充分发挥。长期以来，测绘实验室形成了封闭型或半封闭性的管理模式，使有限的实验室资金更加紧张。不仅实验室有限的资源得不到共享，利用率也得不到提高。围绕课程而建立的测绘实验室，其任务仅仅是保障该课程教学需要，随着课程的结束，测绘实验室的任务也就完成，造成了测绘实验室的设备时而紧张、时而空闲的状态［2］。学生并没有养成科学思维和科学方法的好习惯。

因此，需要在专业课实践教学中，坚持走教育观念新颖、教学内容科学、课程体系合理、教学方法现代化的改革道路。

三、“四维渗透式”实践教学内容及特色

“四维渗透式”实践教学方法是适用于测绘专业的一般思维科学方法，它是从具体、特殊的研究方法中提炼和概括出来的，并随着测绘学科具体研究方法的发展而发展［3］。对于实践而言，是研究各种实践所具有的共同特征和规律。一旦掌握了这些特征和规律，就能够轻松地驾驭各种实践活动，在科研中更加快捷、有效、合理地进行试验和实践，从而能够有效地完成各项实践任务，并且在已有的实践基础之上搭建更新的实践平台进行科学研究。“四维渗透式”实践教学从现代测绘科学自身特点出发，阐述了现代测绘科学面临的3大基本问题，即充分发挥测量学在现代测绘科学中的基础性地位，发展多种地球空间信息获取手段，有效地处理与分析地球多源空间信息说明解决测绘科学问题的思维方法［4］。

测绘工程专业“四维渗透式”实践教学改革是在这种科学思维与科学方法指导下，以学生的自主性、探索性学习为基础，学生在实验之前，应用“虚拟现实仿真测绘教学”模块来熟悉整个实验仪器的操作流程，采用类似科学研究的“项目教学法”，将需要解决的问题以项目的形式组织。首先以小组工作方式，按照实际工作的完整程序，共同制定计划，分工完成整个项目［5］;然后到专业实习基地进行现场实践;最后形成以能力为主导的实践教学课程体系。

在“四维渗透式”教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终的结果，而是完成整个项目的过程。应用科学思维与科学方法，学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，培养分析问题和解决问题的能力，以及团队精神和合作能力等，然后到专业实习基地进行现场实践，最后形成以能力为主导的实践教学课程体系。4个模块相互结合，相互渗透(如图1所示)。

图1 思维渗透式实践教学

四、测绘专业实践教学案例

1.以“虚拟现实仿真测绘教学”科学方法的模块开发

虚拟现实仿真技术作为计算机辅助教学已进入测绘学实践教学课堂，通过对各种测绘仪器性能的渗透了解，把仪器做成动画的形式，形象地在多媒体上表现出来［6］。将虚拟现实技术引入到测绘学相关课程的实践教学中，创建虚拟测绘教学，构造虚拟实验仪器，对测绘仪器进行模拟操作(如图2所示)，加强对学生实验技能和创新能力的培养，为学习主体建造发挥创造潜力的实验环境。在虚拟测绘教学中，学生可以根据需要随时对实验室设备进行更新［7］，并且可以根据需要尽可能设计出各种复杂环境以满足学生实习训练的要求，还可以根据各自时间安排随时进行课程实践。

2.实践教学“项目教学科学思维法”的设计

在教学活动中，教师将需要解决的问题或需要完成的任务以项目的形式交给学生，在教师的指导下，以小组工作的方式，由学生自己按照实际工作的完整程序，共同制定计划，共同或分工完成整个项目。在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的能力，以及团队精神和合作能力等。

图2 测绘仪器虚拟操作

平面图测绘的实验可以作为一个项目，每组须在一周的时间内完成1∶500比例尺平面图一幅。根据项目的目标和任务，充分利用模型制定项目计划，确定工作步骤和程序，包括绘制方格网、展绘控制点、测站点的增设、碎部测量、图的清绘工作。学生首先确定各自在小组内的分工及小组成员间合作形式后，按照已确定的工作方案和程序工作;然后上交一幅平面图和项目报告，对形成的成果进行展示;最后主要根据每个学生在该项活动中的参与程度、所起的作用、合作能力及成果等进行评价，可先由学生自己进行自我评估，之后再由教师对项目工作成绩进行检查评分。师生共同讨论、评判在项目工作中出现的问题、学生解决问题的方法及学生的学习行为特征。

3.测绘专业实习基地的选址及建设

以实践教学环节建设为切入点，通过加强教学实习基地、产学研基地建设，吸收本科生在校内外参加实际工程项目或科研实践等措施积极构建课内外结合、校内外结合的实践教学体系。笔者所在单位在焦作市区建立了控制测量教学实习基地，包括三角网和水准网。三角网由十号井、狮涧、煤校、矿院、凤凰山、水泥厂、陶瓷厂、李河水塔、轮胎厂、太行旅社、食品公司11个三角点组成，控制面积30 km2，三角点均设在建筑物顶部，均建有钢质寻常标。在影视城也建立了测量学教学实习基地，之后几经改造和扩建，现在基地面积达3 km2，实习基地内地貌类型齐全，交通条件便利。矿山测量教学实习基地建立于北校区原实验楼的电梯间模拟煤矿立井，地下防空洞模拟井下巷道，建立了完整的矿山测量体系。

4.综合素质测绘实践教学课程体系的建立

在调整专业结构和课程体系的同时，以课程建设为切入点，带动专业建设和发展。测绘学院先后完成了测量学基础、测量平差基础、数字化测图原理与方法、大地测量学、矿山测量等的课程建设工作［8］，通过课程建设，对课程体系进行了调整、合并、重组，加强了课程与课程间逻辑和结构上的联系，更新了课程的实践教学内容，改革了实践教学方法，实践教学内容实现了全方位、立体化、渗透式，从而更加科学合理，保持了先进性，规范了教学行为，提高了教学水平，保证了教学质量。

五、结束语

“四维渗透式”测绘工程专业实践教学改革确立以创新为核心的教育思想，突破旧的实践教学模式，构建以培养学生的创新精神和创新能力为基本价值取向的教学内容和方法体系等方面的改革。这是测绘实验室科学管理的必然趋势，是提高学生在社会人才市场的竞争力和适应性的根本保障，是高等学校教育体制改革的必要途径。

［1］曹俊茹，宋振柏.测绘工程专业教学改革实践［J］.测绘科学，2007，32(6)：196-198.

［2］宋振柏，曹俊茹.校内多功能实验实习基地的建立［J］.测绘通报，2000(5)：43-44.

［3］金敏.科学技术哲学与计算机科技人才培养［J］.电脑知识与技术学术交流，2005(5)：90-92.

［4］章传银，高永泉.浅论现代测绘科学基本问题与科学思维［J］.测绘科学，2002，27(1)：15-23.

［5］焦明连，董春来，周立.CDIO理念下大地测量学基础教学改革的实践［J］.测绘科学，2009，34(6)：303-304.

［6］花向红，邹进贵，向东.多元化实践教学模式的理论研究与实践探索［J］.实验室研究与探索，2008，(27)7：114-116.

［7］郭敏，韦四江，马春艳.测绘实习的网络课堂构建［J］.实验室研究与探索，2009，28(5)：101-103.

［8］朱刘娟.测绘工程专业实践教学体构建与实施［J］.中国现代教育装备，2010(13)：131-133.