基于新工科背景“数字测图原理与方法”课程教学改革

朱继文，司海燕，张为成，杨泽运，席志龙

(黑龙江工程学院 测绘工程学院，哈尔滨 150050)

新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向。新工科的内涵是以立徳树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、应用型卓越工程人才，具有战略性、创新性、系统化、开放式的特征。新工科建设的目标是主动布局、设置和建设服务国家战略、满足产业需求、面向未来发展的工程学科与专业，培养造就一批具有创新能力、跨界整合能力、高素质的各类交叉复合型卓越工程技术人才。新工科的“新”包含三方面含义，即“新兴、新型和新生”，其中，“新型”指的是对传统的、现有的学科进行转型、改造和升级，包括对内涵的拓展、培养目标和标准的转变或提高、培养模式的改革和创新等而形成的新学科[1]。

测绘工程专业为工科类专业，以研究地球和其他实体与空间分布有关的信息采集、量测、处理、表达、管理、分析、更新和应用的工程领域为主体，主要为城乡基础建设、资源调查利用、环境保护与生态修复、防灾减灾等提供工程技术和管理服务，符合新工科的各项要求，具有鲜明的理论和实际相结合的特征，要求学生在掌握理论知识的同时，须具备一定的实践应用能力。而“数字测图原理与方法”是测绘工程专业的基础主干课程，具有较强的先导性、基础性和实践性，起到入门引领、为后续专业课学习奠定基础的作用。因此，立足高素质应用型人才培养的目标要求，以新工科为背景，研究探索“数字测图原理与方法”课程教学模式，对于测绘工程专业人才培养模式改革具有重要的支撑作用[2]。

1 课程教学面临的问题

“数字测图原理与方法”课程内容主要包括理论知识、实践操作和综合应用三部分，基本涵盖了传统测绘与现代测绘的基本原理和方法,但须与实际项目结合方能为学生提供应用场景和思考的空间。笔者以多年的测绘工程专业“数字测图原理与方法”课程教学为基础，综合分析该课程教学所面临的实际问题，旨在确定课程建设与教学改革的方向和切入点，提升面向新工科教学改革的实效性[3]。

1.1 教学理念须适应专业技术发展的要求

“数字测图原理与方法”是测绘工程专业学生学习专业基础和实操技能的重要基础课，一般在大学一、二年级开设，此时学生对于专业发展方向和学习目标尚不清晰。如果教师的教学只注重传授书本知识，不能把先进的教学理念融入教学过程，没有把行业背景、国家战略和区域经济发展相结合，会导致学生在思想上重视不够，没有明确的学习目的和目标，会局限学生的视野，使教育模式仍停留在应试教育上[4]。如果课程的培养目标没有与其他专业课程紧密地联系在一起，会导致知识的系统连接性不强，个人素质、职业操守、课程思政等缺乏目的性和有效衔接。必须把新工科的“新型”理念融入教学之中，否则所培养的工程技术人才很难达到新工科的人才标准。

1.2 课程内容与课时不匹配，需要拓展课外学习空间

传统教学过程中，教师按照课程教学大纲的教学内容，注重讲授教材的知识点，采用灌输式的教学模式，学生被动地吸收知识。即使教师用多媒体教学方式提供大量的图片和动画，由于学时所限，仍然不能调动学生的学习兴趣。受总课时的限制，为了完成教学内容,教师在授课时,不能更深入、更全面、更系统地去讲解课程的难点和重点，教学的深度和广度不够，融入相关的实际案例较少,特色体现得不充分，影响教学效果。为此，必须拓展课外学习空间，使学生通过教师指导下的课外学习，吸收理解课程知识点，达到能力培养要求。

1.3 实践教学手段滞后，要加快更新仪器设备

在实践教学过程中，教师通过亲自演示、讲解等手段指导学生仪器操作练习，因不能在课堂上解决每一个学生对仪器的熟练操作问题，导致理论知识和实践操作脱节[5]。实验室设备更新速度落后于生产单位，无法与生产单位进行无缝对接,加之课程教学资源、校内实践教学资源不足，不能满足学生后续实习实践的要求，会影响学生对课程知识的理解，制约学生参与创新实践活动的主动性和积极性[6]。

1.4 课程考核单一，须加强对学生实践能力的考核

传统的期末成绩评定是由综合成绩和考试成绩两部分组成，其中，综合成绩的评定项目包含出勤、作业、实习报告、学习态度等，没有对学生学习过程的实践技能做出全面、客观地评价，致使学生注重考试成绩，忽视平时实践能力的培养[7]。闭卷考试试题中，选择题、判断题居多，主观题较少，造成学生机械记忆式学习，不利于学生思考和创新能力的培养[8]。

2 基于新工科的课程改革探索

立足“数字测图原理与方法”课程面临的问题，基于新工科背景，从工程教育认证的视角，着眼于人才培养体系的目标要求，突出“以学生为中心，产出导向，持续改进”的理念，从课程建设、教学改革、课程思政和学科竞赛等4个方面进行改革探索。

2.1 以产出为导向开展课程建设

根据课程的目标要求，以新工科为引领，将理念与创新贯彻落实在课程建设中[9]。

1)构建线上线下混合教学模式。组建教学团队，精选教师队伍中具有一定实践经验、理论知识雄厚、课堂吸引力较强的教师加入教学团队，以超星学习通为课程平台，完成课程线上资源建设和线下活动设计。录制覆盖全部知识点的线上视频资源，采取渐进式的视频学习模式。在观看视频的过程中，穿插问题的提问环节，考核学生对知识的掌握程度，每个知识点设置相应的习题和作业。线下教学以翻转课堂、工程项目化教学、案例教学为主要教学方式。通过线上线下混合教学模式，充分调动学生的学习积极性，将被动学习变为主动思考，即能检验、巩固和消化线上知识点的学习，又能针对各个知识点的实际应用做出自我评价。翻转课堂知识点选取侧重实用性，对实际应用的重点知识进行强化引导，结合工程项目化教学中的项目设计要求，归纳知识点的应用价值[10]。

2)精选教材并丰富内容。为了更好地促进教材内容与课程内容紧密结合，在教材的选择上，组织教学团队进行教材评审，对适合本门课程的教材进行盲审评分，将教材内容与授课目的10%、后续专业内容有效的衔接10%、立意新颖10%、知识涵盖全面50%、广泛实用性20%等方面作为评分项，取分数最高的作为教材。

3)完善教学过程评价体系。由传统的课堂点名、签到等一般方法，改成实时手机签到15%、学习平台统计50%(视频学习30%、回答问题15%、学习态度5%)、作业完成20%、能力测试15%(知识应用能力10%、仪器操作能力5%)等多项考核，作业批改实现线上可视化，考核评价以数字统计作为依据，避免人为因素的干扰，更客观、公正地评价学生的学习状态，能够结合课程特点，对教学效果进行多角度、系统性评价。

4)实验室实行开放运行模式。实验室的仪器设备均对学生开放，在实验室工作人员的管理和指导下，学生可借领、使用实验室的仪器设备。实验室实时对学生开放，学生全天都可以到实验室做实验，进行测量仪器的操作使用练习和开发应用。设立开放性实验实习内容，学生在教师的指导下做设定的实验项目或自己提出的实验项目，突出综合性、设计性和创新性实验项目内容[11]。真正做到一切为教学服务，一切以学生为中心。

2.2 以学生为中心进行教学改革

完善的课程体系建设是教学改革的基础，在探索中求发展，在改革中求进步，在不断的总结中，寻求一条适合测绘工程专业“数字测图原理与方法”的教学模式。在新工科理念的引导下，结合工程教育认证视角，对“数字测图原理与方法”课程的学时进行相应调整，由两个学期的教学改为一个学期的教学。面对总学时减少、内容增多的现实矛盾和问题，教学团队积极寻找方法，在教学模式改革上做文章。采用“线上自主学习+线下翻转课堂、工程项目化教学、案例教学+过程考核+能力考核+结果考核”为主线的线上线下混合式教学模式，以超星学习通为教学平台，改善了传统灌输式教学中存在的问题，将时间交给学生，过程的评价系统也会起到督促作用[12]。教学设计和教学实施过程将“以生为本、能力为重”的理念贯穿始终，把线上、线下、工程项目化和案例教学四者联系在一起，相辅相成，互相促进、互相推动。启发式、提问式、互动式等多种灵活的教学方法极大地调动学生的学习积极性和参与科创活动的热情，使学生自主学习意识、自我约束和规划、交流沟通协作、实践应用能力、专业素养积淀、解决复杂工程问题的能力都得到锻炼和提高。重视实践教学环节，充分利用课内实习和课外实验室开放时间，教师示范操作引导，把每一个步骤解决的是什么问题、理论的依据是什么都讲解清楚，提醒学生注意每一个过程的操作细节，然后学生分组操作练习，结合实际项目开展自主实践学习活动[13]。教学团队不定期对教学实施过程进行全面、客观地分析，发现问题，提出改进方案，拟定符合实际、切实可行、具有一定前瞻性的课程目标，促进达成新工科教学改革的各项要求。

2.3 以职业精神培养为核心开展课程思政

测绘工程专业的培养目标是具有人文素养、职业道德和社会责任感的高级应用型人才，课程目标要与专业培养目标相对接，围绕“精益求精、吃苦耐劳、团结协作、追求卓越”的职业精神开展课程思政。在教学过程中融入课程思政的理念，引导学生树立正确的人生观，结合专业知识培养学生的价值取向，培养出政治思想过硬、专业知识扎实、能够适应社会的合格人才。

测绘行业的很多英雄集体、英雄事迹会鼓舞人、振奋人，能促使测绘人改变态度、唤起其对专业的了解和热爱。“国测一大队”就是英雄集体的典型代表，是全国测绘战线思想作风好、技术业务精、艰苦奋斗、敢打硬仗、不怕牺牲、功勋卓著、无私奉献的英雄测绘大队。师出同门的情感、专业特性的情怀、耳濡目染的熏陶、油然而生的爱国情结，能够提升学生献身专业的热情和斗志。人生的光芒就是平凡中的伟大。平凡的人只要踏实工作，甘于默默奉献，一样可以成为对国家、对社会有用的人才。青春无悔就是学海无涯的勤奋，在艰苦中磨炼意志，在逆境中顽强拼搏，在新工科时代体现自我价值[14]。工匠精神对于工科专业尤为重要,其内涵包括敬业、精益、专注、创新等方面的内容，不仅要注重能力培养，也要结合专业特点进行价值培养、情感培养和贡献培养。社会需要高精尖的科技人才，也需要工匠，正是这些无私的工匠支撑着行业的运行。通过以职业精神为核心的教育活动，使学生认识到自身价值，激发学习进取、献身测绘的意识。

2.4 以专业能力训练为目标开展学科竞赛活动

为了使测绘工程专业大学生提高专业技能，促进学科专业发展，国家和省级行业主管部门秉承“继承传统、面对现实、接纳新知识”的理念，设立并定期开展以测绘专业技能为主体的学科竞赛活动。水准测量、导线测量(近几年取消)、地形图测绘、程序设计等竞赛项目都与“数字测图原理与方法”课程内容息息相关，学懂弄通练精“数字测图原理与方法”课程是学生在学科竞赛中取得好成绩的重要基础。

学科竞赛既是对学生能力的检验，也是对指导教师水平的考核，需要很强的责任感和使命感，更是对课程思政效果进行检验和巩固的舞台[11-16]。教学团队即指导团队，以课程教学考核信息为基础指导学生报名，讲解竞赛规程，遴选确定参赛选手；以竞赛内容的知识储备、强化细节、实际训练、模拟比赛等手段提升竞赛能力，形成了独具特色的指导模式。选拔训练流程如图1所示。

图1 选拔训练流程

牢固的理论根基、熟练和规范的专业技能是比赛从容、淡定的基础，多环境的训练是应对各种突发问题的保障，指导教师的亲自示范操作能够让学生明确目标和标准。从削铅笔、写阿拉伯数字等点滴细节入手，规范记录，培养学生掌握传统技能，逐步形成良好的职业素养。家国情怀和工匠精神的培养，激发参赛学生的使命感，使之发自内心地去承担、包容、互补，团队的凝聚力会在训练、交流中形成。在竞赛的准备过程中，学生与指导教师利用课余时间交流竞赛内容和备战问题，指导教师的作风、思想、能力会感染学生，这个阶段是学生综合能力培养的关键环节，也是调动学生积极性、提升参赛热情的重要部分。在失误中找原因，在个体中找差距，在配合中找不足，使学生自我学习、获取知识的能力得到极大地增强，团队意识、沟通交流和协作能力得到飞速提高。

3 教学效果分析

为了检验课程改革效果，对同一专业的不同班级进行了双盲教学试验，采用相同的课程目标、相同的考试试卷、相同的教学资源，传统教学和教改教学取得了不同的教学效果。具体数据详见表1所示。

表1 教学改革效果对比

对比分析可以看出：通过教改教学的学生实践能力提高显著，仪器操作能力和应用能力大大增强,实验室开放取得了效果；答疑的次数明显增加，学生的思考能力和求知欲明显增强；考试及格率明显提高，过程评价系统发挥了作用，教学改革效果明显；课程对毕业要求达成度及课程目标达成度较好，且达成度得到了很大的提升。

依托学科竞赛，将课程思政融入课程教学全过程中，极大地调动了学生参赛积极性，激发荣誉感，增强担当意识，思想境界得到了提高。在国家和省级的学科竞赛中，共有30人次获得特等奖，50人次获得一等奖，34人次获得二等奖，8人次获得三等奖。其中，参赛的学生90%来自教改教学的班级，教改教学收到了很好的效果。

4 结束语

新工科代表的是最新的产业或行业发展方向。队伍建设是学科建设的根本，学术研究是学科建设的基础，学科专业课程体系的建设是教学的根本，完善的评价体系是客观、公正评价的保障。测绘工程专业新工科建设是一个探索和实践的过程，新工科的“新”需要一大批课程教学模式的改革和创新，通过对“数字测图原理与方法”课程的现状分析，发现存在的问题和不足；结合工程教育专业认证思想，采用多种教学模式、融入课程思政理念、引入学科竞赛促进专业能力训练等一些改革和尝试，为工科教育教学的改革与发展提供新的途径。