基于CDIO理念的工程测量课程教学模式研究

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摘要：CDIO工程教育模式是它以产品的从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习和获取工程能力、技术知识、终身学习以及与社会团体交流合作的能力。文中阐述了工程测量课程目前教学中存在的问题，探讨了基于cdio理念的工程测量课程教学模式改革与实践，为工程测量课程教学改革提供了一个新的思路。

关键词：CDIO；工程测量；实践能力；非测绘专业

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）46-0276-02

工程测量课程是我校土木工程、给排水等非测绘专业学生的必修课，是一门理论性和实践性都很强的专业基础课。通过本课程的学习，不仅要求学生掌握测量学方面的基本知识、基础理论，而且要求学生熟悉、正确使用各种常规测量仪器，并能灵活地地将测量技术应用到相关非测绘专业的工程实践中。鉴于工程测量课程学时少内容多的教学现状，学生很难在短时间内灵活地将所学理论知识与工程实际相结合，他们的工程经验和工程意识得不到有效锻炼。为了提高工程测量课程教学质量，激发学生的学习兴趣，更好地满足“应用型本科教育”、“卓越工程师培养计划”等教育目标，笔者尝试将CDIO工程教育模式引入到工程测量课程教学中。

一、CDIO工程教育模式概述

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育与人才培养的创新模式。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国教学研究团队获得Knut and Alice Wallenberg基金会近2000万美元的巨额资助，经过几年的探索研究，提出、并持续发展和倡导了全新的CDIO工程教育理念，并于2004年成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate），它以产品的从研发到运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习和获取工程能力、技术知识、终身学习以及与社会团体交流合作的能力。CDIO教育模式强调综合的创新能力与社会大环境的协调发展；同时更关注工程实践，重视培养学生的实践能力，主张工程教学应从具体实践出发，然后上升至理论，最后回到实际操作。国外研究结果表明，按CDIO模式培养的学生知识结构合理，个人能力强，尤其受社会和企业的欢迎。

二、工程测量课程教学现状及存在的问题

1.教学内容不断增加，而授课学时不断减少的矛盾。随着测绘新技术新仪器的不断涌现，大量的新内容要补充，全站仪、GPS等仪器的逐渐普及，传统的白纸测图方法也逐渐被数字化测图所取代。这就使得教学内容大量增加，而授课的学时数却在不断的减少（例如我校土木工程专业工程测量的授课学时只有24个学时）。如何在有限的学时内做到合理取舍，取得好的教学效果，以适应国家对创新型、工程型人才的培养需求，对如何优化工程测量的教学内容提出了更高的要求。

2.教学方法偏重理论授课，面面俱到地教学。目前工程测量的教学方法偏重理论教学，对一些基础知识面面俱到地讲授，实际工程案例讲授较少，在学时少内容多的现状下，这样的教学方法导致学生消化吸收知识效果差，在课程学习过程中动手时间少，实践能力缺乏，学生对于如何将所学理论知识运用到实际工程中理解不够透彻。

3.工程测量实践条件有限，影响实践教学效果。工程测量实践环节是工程测量教学中的重要环节，包括测量实验和测量实习。实践教学环节的好坏直接影响到该门课程的教学质量。目前我校工程测量实践教学环节仍然存在不少问题，比如测量仪器陈旧且数量不多，导致实践环节分组时每组人数较多，难以保证每个学生都有充足的锻炼时间，先进仪器短缺，学生没有机会动手操作一些先进仪器，跟不上现代测绘技术日新月异的步伐；实验学时过少（例如我校土木工程专业测量实验学时数8，工程管理等专业甚至没有安排实验学时），导致实训项目偏少，并且与工程实践结合不够；我校没有固定的测量实验基地和实习场地，实习一般在校内进行，很多典型的地物地貌特征难以体现等，导致学生得不到很好的锻炼，实践效果不是很好。

三、基于CDIO教学理念的工程测量教学改革

鉴于前面所述的工程测量课程目前存在的问题，探讨基于CDIO理念下的工程测量教学改革与实践，对提高教学质量和对学生专业技能和工程能力的培养都具有重要意义。笔者基于个人对CDIO教学理念的理解，浅薄地认为基于CDIO教学理念的工程测量教学改革主要有以下几方面：

1.转变教学思路，优化教学内容。工程测量教学改革应以CDIO教学理念为指导，构建“以培养工程测量的三基（基本理论、基本方法和基本技能）为出发点，以现代测量技术为手段，以满足工程测量需要为目的”的教学模式，加强实用性教学，精选课程内容，调整教学内容的深度和广度，将授课、作业、实验和实习有机结合起来，培养具有较强的专业动手能力和创新能力的高级应用型人才。为了解决工程测量课程内容多课时少的矛盾，任课教师应结合学生所学具体专业的特点合理取舍有关内容，确定授课的重点、次重点、一般了解和选学内容，精讲重要的理论知识和相关工程实训项目，有些内容可通过留思考题的方式让学生课后带着问题去自学了解，比如水准仪、经纬仪等的检校等。目前采用的教材主要包括两个大的部分，第一个部分为测量基础理论及方法，包括绪论、水准仪及水准测量、经纬仪及角度测量、直线定向及距离测量、测量误差的基本知识、小区域控制测量、全球卫星定位系统的原理与应用、大比例尺地形图的测绘、地形图的应用、施工放样基本方法；第二部分为各种工程应用测量，包括民用与工业建筑施工测量、交通运输工程施工测量、建筑物变形监测。24个学时显然很难完成教学任务，在学时不可能增加的情况下教师需要调整并优化教学内容，可以将教学内容中有关联的内容以模块的形式组合在一起，构建新的模块式的教学内容，例如可以将教学内容归纳为以下六个模块：测量基础知识、测量仪器及使用、测量数据的采集、小区域控制测量、大比例尺地形图测绘及应用和工程施工放样。在有限的学时下通过模块化的方式去讲授，这样将原来十几章的内容进行合并压缩成六部分内容，既体现传统知识与现代技术的融合，也能很好地处理测量内容增加而学时减少的矛盾。

2.灵活运用教学手段，激发学生学习兴趣。针对课时少、教学信息量不断增加的现状，传统的“满堂灌”教学方法已不适合测量教学的要求，采用启发式、讨论式的教学方法，教学效果会更显著。教师要注重培养学生的创造性思维，从诱导的角度讲授知识，提出问题与学生讨论，给学生留出适宜的思维空间，让学生独立思考。在教学手段上要灵活地应用多媒体技术，可根据授课内容穿插图片、图表、动画、录像片段等，将工程实体通过声音、视频及图像等形式生动形象地展示给学生，有助于激发学生的学习兴趣，更易于学生理解和接受。此外，教师可选择部分教学内容采取“案例”教学，让学生的学习不只停留在抽象的理解上，而是让他们在解决实际工程问题的过程中学习知识，提高学生分析和解决问题的能力。

3.重视实践教学环节，构建以能力培养为本位的实践体系。在实践教学环节教师应注重学生动手能力、创新能力的培养。为了改善实践教学条件，首先必须加强实验室建设，完善实验条件。为了适应不断发展的测绘科学和满足实践教学，实验室除有传统的必要的仪器设备以外，还应适当购置一定数量的先进仪器，如全站仪、GPS等。其次，建立开放实验项目。开设开放实验项目使学生的自主性得以体现。前面提到我校有些非测绘专业比如工程管理专业只安排了一周的测量实习而没有测量实验，导致学生实习时效果不理想。像这种情况教师可以鼓励学生参加开放实验，给学生创造动手机会，而对于已开设实验项目的土木工程专业学生也可以通过开放实验选做一些综合设计实验项目，让他们自主完成一次简单的“设计-实现”，这样更能激发他们的学习兴趣。除此之外，教师应基于CDIO教学模式改进测量实习模式，培养学生自主创新能力。新的测量实习模式应发挥学生主体作用和教师主导作用，让学生自主、能动、创造性地学习和实践。以土木工程专业为例，在两周的测量实习过程中，指导教师只布置实习任务，说明要求，至于每项实习任务的施测方案、实习路线及实习具体步骤则要求学生通过讨论自主决定，使学生获得一种工程意识，然后指导教师对每组提出的方案进行审查，对于有问题的地方教师可以引导式地提一些建议，然后由学生修改、完善并最终实践，最后由教师验收。第一周实习内容为线路纵横断面测量、施工放样、建筑物的倾斜观测，这些内容相对都是比较简单的小项目，学生通过自主设计，实现第一次的“设计-实现”；第二周实习内容为大比例尺地形图测绘，教师引导学生以项目为牵引，通过构思项目，设计大比例尺地形图，在测区内通过自行踏勘选点埋标、平面控制测量、高程控制测量、地形图测绘等过程实施该项目，当地形图成形后，由各组进行展示（Operate）。新的实习体系，可以培养学生自主创新能力，打破传统测量实习的单一实习模式，使实习过程更接近学生毕业后将面临的实际工作，使得所学的理论知识和实践得到很好的结合，由“量”的积累达到“质”的飞跃。

四、结束语

本文针对工程测量课程目前教学中存在的问题，探讨了基于CDIO理念的工程测量课程教学模式改革与实践。国内外的成功经验表明，CDIO“做中学，学中做”的理念和方法是先进可行的，完全适合工科教育教学过程。将CDIO工程教育模式引入工程测量课程的教学改革中是切实可行的。教学改革是一项长期而艰巨的任务，只有通过不断的更新观念、开拓创新和改革探索，才能保证工程测量课程的教学质量，培养出合格的、符合时展需要的综合型技术人才。

参考文献：

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[2]陈伟.非测绘专业工程测量课程教学改革的探讨[J].土木建筑教育改革理论与实践，2008，（8）：169-171.

[3]孔达，龚文峰，李萍.《工程测量》教学体系改革创新的探索与实践[J].测绘与空间地理信息，2009，32（5）：9-11.

作者简介：陈伟，女，讲师，主要从事工程测量教学与科研工作。