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【摘要】适应教学内容增加、学时压缩的背景,构建电子讲义、演示动画和视频资料三种教学资源,其中电子讲义应用于基本原理和平差技术等课堂讲授;演示动画应用于介绍仪器操作的课间实验;视频资料应用于介绍工程测量的实践应用;从而使课程教学资源成为原理讲授透彻、操作演示直观、应用背景真实的立体教材,以便高效地完成教学任务。
【关键词】高等教育学 课程建设 工程测量 教学资源
【中图分类号】TU198+.2 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08-0116-02
1 课程演革
土木工程专业在20世纪50年代开设有 “大地测量”和“普通测量”两门课,60年代后合为“测量学”(100学时,1个月实习),是土木、建筑、环境、土地管理、工程管理、给排水、城市规划等非测绘专业重要专业基础课。70年代后期,该课程保留常规测量技术和土木施工测量内容,学时确定为60学时,2周实习。经典“测量学”主要沿用测绘专业基础课的特点,长期维持老三仪(水准仪、经纬仪、钢尺量距)加地形图测绘的知识框架。课程内容陈旧,应用层次低,教材建设缺乏深入研究,实践性能力训练不足。80年代末全国测绘教育界开始出现“测量学”课程改革的尝试,并有“测量学”课程“以什么为中心”的教学讨论,伴有各种改革试验陆续出现在有关文献中。直至90年代初,有关院校进行的众多改革,多是在一些具体教学环节上提出一些改革方案,未见有旧“测量学”体系的明显改革。同时近30年的科技发展和测绘科技进步,现代测绘科技在工程建设的应用地位深受社会关注,测绘高新技术已经成为创造工程建设整体效益的重要力量之一,社会的科技发展和提高测量教学质量的实际需要使“测量学”课程改革势在必行。
郑州大学土木工程学院组织的“测量学”课程改革始于1997年的教学研究讨论会。文献[1]和[2]建议了适合非测绘专业的《工程测量》知识体系和课程体系,标志着《工程测量》课程改革正式启动。其后10年间,教学组陆续以新的知识体系和课程体系组织教学,并在有关讲义试用的基础上编写了适合土木工程专业特点的有关教材[3][4][5],取得了一定的收效。
2 面临的挑战
随着近年来电子科学、计算机科学、空间科学、激光技术等发展,“数字化”技术突飞猛进,测量学在其专业内涵、测量理论、测量技术和测量设备等多个方面都发生了深刻的变化,逐渐由简单到复杂、由单一到多元、由静态到动态、由手工向自动化、智能化、数据库信息化等方向发展。《工程测量》教学内容也随之不断更新和扩大。
同时,全国高等教育改革的一个总趋势是专业拓宽和学时压缩,其最终目标是落实“厚基础,宽专业”的教育思想变革。由原来八个专业合并而来的土木工程专业包括了原有的建筑工程、矿井建设、城镇建设、交通土建工程、饭店工程等专业方向。《工程测量》作为土木工程的一门专业技术课,在应用背景大大扩展的前提下,总学时数却压缩了1/3左右。目前,各高校《工程测量》大体上已由原来的60学时压缩到40学时,实习由2周压缩到1周。在教学内容增加的同时学时减少,迫使教学手段必须相应改革。
3 三种教学资源开发
《工程测量》的理论教学、实验教学和实习教学是本课程的三个主要教学环节。针对这三个环节的具体特点,教学组提出三种不同的教学手段:电子课件、演示动画和网络视频资源。
理论教学内容主要是测量基本原理和平差方法的讲授,这与工程教育其他学科没有实质区别,可仍以课堂讲授为主。教学组针对《工程测量》教学重点与难点,完成了60M的PowerPoint课件,实现了课堂教学、课后自学材料的电子化、一体化。对于关键性原理及知识重点,必须通过课堂讲授,以减轻学生学习难度。虽然在课件开发中花费了相当大的精力,但课件一旦完成,课堂教学的信息量会成倍提高。同时也为学生的课后复习提供了方便的平台。这些课件,界面精美、图形图片多、动感性强、超链接内容丰富,具有学生易于接受、信息量大、条理分明、修改方便、兼容性好等优点。实践证明,用此课件授课,学生感觉新颖,注意力集中,上课效率也明显提高。我们认为,多媒体课件的开发是解决学时压缩而教学内容增加的必由之路。
测量设备的操作的关键是动手能力,通常的课堂讲授常显得无能为力,最高效的教学手段是动画演示,可以收到事半功倍的效果。开发完成的有关实验教学演示为学生提供可以下载自学的观摩材料,以方便学生在课下反复观看,反复琢磨,实现精确掌握的目的。水准仪、经纬仪、全站仪等操作以动画教学和课间实验为主,并且要求学生按照“观看动画—参加课间实验—观看动画”的程序学习,开展课间实验之前,要反复观看有关演示动画,清晰掌握实习目的,过程,操作方法及步骤;实习完成后,要求学生再观看演示动画,并找出演示动画与实际实验的差别,写出分析总结,作为评价其课间实验学习效果的指标,同时,这些分析也为教师修订演示动画提供了依据。教学组以Flash MX软件为平台,开发了20多个操作演示动画,主要包括仪器整平、对中、调焦、读数及操作程序等。这些演示动画具有语言教学无法比拟的优越性。例如,测回法测角和四等水准测量等演示动画,可以在同一屏幕上同时显示设备的操作动作和测量手薄上有关数据的填写过程(填写过程并不是常见的从上到下,从左到右),一目了然。而采用传统方法讲授测回法测角和四等水准测量时,仅填表顺序一个内容就要花费很大精力,而且教学效果不理想。教学实践证明,演示性动画是提高实验教学效果的重要手段。
由于《工程测量》是一门实践性很强的学科,其中设备的现场操作是核心教学内容。这部分内容不便于文字描述。测量实习从根本上说应该到土木工程的施工现场,通过身临其境的感受,体会工程测量与其他施工环节的穿插与衔接,理解在现场条件下实现测量精度的主要困难和技术保障手段。然而,学时和教学经费的限制,特别是工地现场的安全保障成为测量实习的重大障碍。适应当前的具体教学条件,教学组确定以网络化视频观摩的形式增加学生测量实习的“亲身感受”,以校内实习代替现场实习,以适应学时不足和安全保障的压力。教学组经过1年的努力,完成直角坐标放样、极坐标放样、预制柱安装引导、深基坑安全监测、沉降观测等10多个教学录像(mepg格式)的摄制、编辑、解说等工作,并通过网络共享的方式提供给学生。教学组录制的表现测量设备现场操作关键技术的视频录像和工地现场应用的录像,具有场景直观、印象深刻的教学效果。
校内实习分为两部分完成。第一部分是校内坐标和高程控制网的建立。通过“大学生综合性实验”项目,由兴趣小组使用“北极星”9600型静态GPS接收机完成城市坐标控制网向校内控制网的引测,并建成基准点3个;使用DS1级水准仪按三等水准测量方案完成城市高程系统与校内高程系统的联测,建成基准点2个。然后,完成成果处理和总体平差,为校内实习提供了可靠的技术平台。初次建立校内坐标和高程控制网时拍摄了相关教学录像,以后各年级则通过“复核”控制点坐标和高程,模拟控制网的建设过程。校内实习的第二部分是以校内坐标和高程基准点为参照,完成校内200×200m地形图测绘。
当然,录像观摩和校内实习不能完全代替现场实习,但这是一种可行的实习模式,可以解决当前教学遇到的实际困难。
三种教学资源的建设使《工程测量》成为原理讲授透彻,操作演示直观,应用背景真实的立体教材,收到了较好的教学效果。
4 《工程测量》发展规划
《工程测量》的课程建设,在于从工程施工的实践需求出发,确立教学改革思路和知识体系,在于紧密关注科学技术发展动向,在于坚持不懈动态修订教学内容。教学小组已完成校级精品课建设,计划在2010年修订“《工程测量》”教材,全面反映GPS(Global Positioning System,卫星全球定位系统)、GIS(Geography Information System, 地理信息系统)和FOS(Fiber Optic Sensor,光纤传感器技术)等测量技术的最近进展,并结合土木工程学院在河南省土木建筑工程实践中的测量技术服务实践,撰写更具针对性和实用性的教材。
5 结语
为适应《工程测量》教学内容增加、学时压缩的背景,可以针对理论教学、实验教学和实习教学的不同特点,分别开发电子讲义、演示动画和现场录像等教学资源;使课程教学资源成为原理讲授透彻,操作演示直观,应用背景真实的立体教材,以便高效地完成教学任务。
参考文献
[1] 宋建学,关罡,侯磊.土木工程《测量学》知识结构研究[J].高等工程教育研究.2001(Supl)．
[2] 宋建学,关罡,侯磊.土木工程《测量学》结构体系研究[J].中国教育改革.2003．6(6):67-70
[3] 宋建学.土木工程测量[M].郑州:郑州大学出版社.2005．
[4] 付开隆,宋建学.现代公路测量技术[M].北京:科学出版社.2005．
[5] 宋建学.工程测量[M].郑州:郑州大学出版社.2006．
【关键词】高等教育学 课程建设 工程测量 教学资源
【中图分类号】TU198+.2 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)08-0116-02
1 课程演革
土木工程专业在20世纪50年代开设有 “大地测量”和“普通测量”两门课,60年代后合为“测量学”(100学时,1个月实习),是土木、建筑、环境、土地管理、工程管理、给排水、城市规划等非测绘专业重要专业基础课。70年代后期,该课程保留常规测量技术和土木施工测量内容,学时确定为60学时,2周实习。经典“测量学”主要沿用测绘专业基础课的特点,长期维持老三仪(水准仪、经纬仪、钢尺量距)加地形图测绘的知识框架。课程内容陈旧,应用层次低,教材建设缺乏深入研究,实践性能力训练不足。80年代末全国测绘教育界开始出现“测量学”课程改革的尝试,并有“测量学”课程“以什么为中心”的教学讨论,伴有各种改革试验陆续出现在有关文献中。直至90年代初,有关院校进行的众多改革,多是在一些具体教学环节上提出一些改革方案,未见有旧“测量学”体系的明显改革。同时近30年的科技发展和测绘科技进步,现代测绘科技在工程建设的应用地位深受社会关注,测绘高新技术已经成为创造工程建设整体效益的重要力量之一,社会的科技发展和提高测量教学质量的实际需要使“测量学”课程改革势在必行。
郑州大学土木工程学院组织的“测量学”课程改革始于1997年的教学研究讨论会。文献[1]和[2]建议了适合非测绘专业的《工程测量》知识体系和课程体系,标志着《工程测量》课程改革正式启动。其后10年间,教学组陆续以新的知识体系和课程体系组织教学,并在有关讲义试用的基础上编写了适合土木工程专业特点的有关教材[3][4][5],取得了一定的收效。
2 面临的挑战
随着近年来电子科学、计算机科学、空间科学、激光技术等发展,“数字化”技术突飞猛进,测量学在其专业内涵、测量理论、测量技术和测量设备等多个方面都发生了深刻的变化,逐渐由简单到复杂、由单一到多元、由静态到动态、由手工向自动化、智能化、数据库信息化等方向发展。《工程测量》教学内容也随之不断更新和扩大。
同时,全国高等教育改革的一个总趋势是专业拓宽和学时压缩,其最终目标是落实“厚基础,宽专业”的教育思想变革。由原来八个专业合并而来的土木工程专业包括了原有的建筑工程、矿井建设、城镇建设、交通土建工程、饭店工程等专业方向。《工程测量》作为土木工程的一门专业技术课,在应用背景大大扩展的前提下,总学时数却压缩了1/3左右。目前,各高校《工程测量》大体上已由原来的60学时压缩到40学时,实习由2周压缩到1周。在教学内容增加的同时学时减少,迫使教学手段必须相应改革。
3 三种教学资源开发
《工程测量》的理论教学、实验教学和实习教学是本课程的三个主要教学环节。针对这三个环节的具体特点,教学组提出三种不同的教学手段:电子课件、演示动画和网络视频资源。
理论教学内容主要是测量基本原理和平差方法的讲授,这与工程教育其他学科没有实质区别,可仍以课堂讲授为主。教学组针对《工程测量》教学重点与难点,完成了60M的PowerPoint课件,实现了课堂教学、课后自学材料的电子化、一体化。对于关键性原理及知识重点,必须通过课堂讲授,以减轻学生学习难度。虽然在课件开发中花费了相当大的精力,但课件一旦完成,课堂教学的信息量会成倍提高。同时也为学生的课后复习提供了方便的平台。这些课件,界面精美、图形图片多、动感性强、超链接内容丰富,具有学生易于接受、信息量大、条理分明、修改方便、兼容性好等优点。实践证明,用此课件授课,学生感觉新颖,注意力集中,上课效率也明显提高。我们认为,多媒体课件的开发是解决学时压缩而教学内容增加的必由之路。
测量设备的操作的关键是动手能力,通常的课堂讲授常显得无能为力,最高效的教学手段是动画演示,可以收到事半功倍的效果。开发完成的有关实验教学演示为学生提供可以下载自学的观摩材料,以方便学生在课下反复观看,反复琢磨,实现精确掌握的目的。水准仪、经纬仪、全站仪等操作以动画教学和课间实验为主,并且要求学生按照“观看动画—参加课间实验—观看动画”的程序学习,开展课间实验之前,要反复观看有关演示动画,清晰掌握实习目的,过程,操作方法及步骤;实习完成后,要求学生再观看演示动画,并找出演示动画与实际实验的差别,写出分析总结,作为评价其课间实验学习效果的指标,同时,这些分析也为教师修订演示动画提供了依据。教学组以Flash MX软件为平台,开发了20多个操作演示动画,主要包括仪器整平、对中、调焦、读数及操作程序等。这些演示动画具有语言教学无法比拟的优越性。例如,测回法测角和四等水准测量等演示动画,可以在同一屏幕上同时显示设备的操作动作和测量手薄上有关数据的填写过程(填写过程并不是常见的从上到下,从左到右),一目了然。而采用传统方法讲授测回法测角和四等水准测量时,仅填表顺序一个内容就要花费很大精力,而且教学效果不理想。教学实践证明,演示性动画是提高实验教学效果的重要手段。
由于《工程测量》是一门实践性很强的学科,其中设备的现场操作是核心教学内容。这部分内容不便于文字描述。测量实习从根本上说应该到土木工程的施工现场,通过身临其境的感受,体会工程测量与其他施工环节的穿插与衔接,理解在现场条件下实现测量精度的主要困难和技术保障手段。然而,学时和教学经费的限制,特别是工地现场的安全保障成为测量实习的重大障碍。适应当前的具体教学条件,教学组确定以网络化视频观摩的形式增加学生测量实习的“亲身感受”,以校内实习代替现场实习,以适应学时不足和安全保障的压力。教学组经过1年的努力,完成直角坐标放样、极坐标放样、预制柱安装引导、深基坑安全监测、沉降观测等10多个教学录像(mepg格式)的摄制、编辑、解说等工作,并通过网络共享的方式提供给学生。教学组录制的表现测量设备现场操作关键技术的视频录像和工地现场应用的录像,具有场景直观、印象深刻的教学效果。
校内实习分为两部分完成。第一部分是校内坐标和高程控制网的建立。通过“大学生综合性实验”项目,由兴趣小组使用“北极星”9600型静态GPS接收机完成城市坐标控制网向校内控制网的引测,并建成基准点3个;使用DS1级水准仪按三等水准测量方案完成城市高程系统与校内高程系统的联测,建成基准点2个。然后,完成成果处理和总体平差,为校内实习提供了可靠的技术平台。初次建立校内坐标和高程控制网时拍摄了相关教学录像,以后各年级则通过“复核”控制点坐标和高程,模拟控制网的建设过程。校内实习的第二部分是以校内坐标和高程基准点为参照,完成校内200×200m地形图测绘。
当然,录像观摩和校内实习不能完全代替现场实习,但这是一种可行的实习模式,可以解决当前教学遇到的实际困难。
三种教学资源的建设使《工程测量》成为原理讲授透彻,操作演示直观,应用背景真实的立体教材,收到了较好的教学效果。
4 《工程测量》发展规划
《工程测量》的课程建设,在于从工程施工的实践需求出发,确立教学改革思路和知识体系,在于紧密关注科学技术发展动向,在于坚持不懈动态修订教学内容。教学小组已完成校级精品课建设,计划在2010年修订“《工程测量》”教材,全面反映GPS(Global Positioning System,卫星全球定位系统)、GIS(Geography Information System, 地理信息系统)和FOS(Fiber Optic Sensor,光纤传感器技术)等测量技术的最近进展,并结合土木工程学院在河南省土木建筑工程实践中的测量技术服务实践,撰写更具针对性和实用性的教材。
5 结语
为适应《工程测量》教学内容增加、学时压缩的背景,可以针对理论教学、实验教学和实习教学的不同特点,分别开发电子讲义、演示动画和现场录像等教学资源;使课程教学资源成为原理讲授透彻,操作演示直观,应用背景真实的立体教材,以便高效地完成教学任务。
参考文献
[1] 宋建学,关罡,侯磊.土木工程《测量学》知识结构研究[J].高等工程教育研究.2001(Supl)．
[2] 宋建学,关罡,侯磊.土木工程《测量学》结构体系研究[J].中国教育改革.2003．6(6):67-70
[3] 宋建学.土木工程测量[M].郑州:郑州大学出版社.2005．
[4] 付开隆,宋建学.现代公路测量技术[M].北京:科学出版社.2005．
[5] 宋建学.工程测量[M].郑州:郑州大学出版社.2006．