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关键词:单基站;CORS系统;CORS-RTK
Key words: single base station;CORS system;CORS-RTK
中图分类号:P2 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)19-0178-02
0 引言
近年来随着GPS技术的飞速发展,RTK技术在测量中的应用也逐渐增多,但是常规RTK测量在工作范围、通讯数据链路、模糊度求解及基站设置等方面都存在诸多局限性。连续运行参考站系统(CORS)可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站,利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN/WAN)技术组成的网络,实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位,伪距)、各种改正数、状态信息、以及其他有关GPS服务项目的系统。与传统的GPS作业相比,单基站CORS具有投入较少、可随时升级和扩展、数据稳定、精度高、作业范围广等优点。
1 系统介绍及原理
我院是一所以交通运输类和土木工程类专业为主干,培养铁路、公路及基础设施工程建设急需的高素质技能型人才的高职院校。为满足教学及社会服务需求,学院立项建立单基站CORS系统。系统设计指标:覆盖整个渭南市区及周边地区、精度要求平面≤±3cm,高程≤±5cm。根据渭南地区的实际情况,经过踏勘选址、技术设计、CORS参考站的建设、网络通讯的建设、系统的性能测试,于2010年7月全部建设及精度验收完成,并投入使用。
根据系统功能的要求,本系统由如下几个单元组成:GPS基站、网络服务器、电源系统、用户系统,整个系统的原理如图1所示。
单基站系统总体数据流程如图2所示。
2 单基站CORS系统的建立
2.1 观测墩的建立 观测墩选取在符合选点基本要求的基础上,选在建筑物的主承重支柱上;对于无法确定或主承柱已有其它建筑物时,可选在主承重横梁上。我院CORS观测墩设置在主教学楼(12层)楼顶,属于屋顶站。(图3)
经过观测墩基础施工、钢筋笼绑扎、不锈钢管安装、PVC线管布置、浇筑、装修等施工后观测墩就建设完成了。
2.2 机房的建设 考虑GPS信号线保护管的布设方便及机房到观测墩的信号线保护管的折线总长度不能超过60米。我院机房建设在楼顶一闲置小房间,处于观测墩正下方,面积约6平方米。从教学楼总闸拉一条强电专线,专门为机房供电,并在房间内配置空调,照明灯、网线等设备。
2.3 防雷设备安装 室外天线防雷的接地地网使用观测墩所在的教学楼的防雷地网,避雷针采用提前放电式避雷针,避雷针的引线采用双接点与防雷带焊接,焊接点做好防锈措施。
机房内的所有设备都做接地处理,机房的市电做好防浪涌保护措施,防浪涌设备性能不能低于美国MCG防浪涌设备的性能指标。防浪涌保护设备要并联装在给UPS供电的市电前。GPS接收机信号线做好馈线防雷,性能指标不低于3400.41.0098射频线保护器的指标,防雷设备安装在靠近接收机端的信号线上。
2.4 网络及软件 机房的上网方式为专线方式的ADSL,有固定的IP地址,以便测量工作时输入基站IP地址。我院CORS基准站软件为GSR Reference Station,通过近3年的应用,本软件系统表现非常稳定。
3 CORS站的应用
由于CORS站具有精度高、全天候、稳定性强、范围广等优点,我院CORS站建立之后便应用于日常教学、新校区建设及渭南周边地区工程施工服务,为提升学校教学质量、服务地方经济发展起到了重要作用。主要应用如下:
3.1 新校区建设 我院新校区占地898亩,规划建筑面积30万平方米,建成后,从根本上改变了我院的办学条件,为学院上规模、上层次发展奠定了基础。新校区一期建设包括:教学楼、实训楼、餐饮中心及宿舍楼各一栋,建成后,可容纳5000学生入住。利用新建CORS站顺利完成新校区一期工程的地形图测量、平场标高测量、土方量计算及建筑物精确定位测量等工作。
传统的土方量计算一般依据技术人员的经验在现场拉皮尺或者统计拉土车的数量估算土方量的大小,计算结果不准确。引入CORS-RTK技术后,利用移动站观测测区特征点的三维坐标,将观测成果的坐标文件导入南方CASS软件,可精确计算所测土方量,结果真实、客观。
建筑物精确定位时,如利用传统全站仪进行放样,需先做控制测量将已知控制点的坐标引测基坑附近,在此过程中会产生误差。而利用GPS-RKT进行放样时,只需利用规划局提供的控制点坐标进行点校正,然后即可输入放样点坐标进行精确放样,无误差积累,能够提高建筑物的定位精度。
3.2 数字地形测量 我院测绘综合实训基地是由单项测量实训场、控制测量实训场、土木工程施工测量实训场、变形监测实训场、数据处理与软件应用中心组成。该基地可提供的测量教学实习、实训项目主要有:传统仪器的操作训练、控制测量、数字化测图和施工测量等项目。
在学生进行数字化测图实训时,每组需配备1台全站仪、2个棱镜及其他附件,4名同学用时1周才能完成300多亩实训基地的测绘工作。现在,每组使用1台移动站,每组只需2名同学,1名同学负责观测,另外一人负责画草图,2天即可完成实训基地的测绘工作。充分发挥了CORS-RTK快速高精度定位的优势,与传统的测图方法相比,人员少,效率高。
4 小结
4.1 CORS在建设时要考虑可升级性及兼容性。目前全球定位技术的发展非常迅速,投入使用的定位卫星包含GPS、GNSS及北斗卫星,这就要求建站时要为以后的设备升级留有足够的软硬件空间。另外,生产流动站的厂家比较多,比如天宝、莱卡、索佳、中海达、华测、南方等品牌。CORS站要能够兼容市场主流的国内外接收机,扩大CORS站应用的广泛性。
4.2 在电离层和对流层强烈活动的情况下,CORS-RTK定位误差会很大甚至无法得到固定解,在工作时应尽量避开此时段。
4.3 CORS-RTK的使用也有一定的局限性。因CORS使用时要通过Internet网络、GPRS网络传输数据,如果这两个网络不稳定也会造成定位精度较差。另外,信号遮挡、多路径效应也对CORS-RTK的定位精度有影响。
参考文献:
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【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2016)11C-0039-03
全国职业院校技能大赛高职组测绘赛项自2012年举办以来,以国家职业标准为依据,结合测绘行业发展趋势和就业岗位规范设置竞赛项目,及时反映市场和企业对测绘技能人才的培养要求,为高职院校测绘人才的培养与社会需求对接指明了方向。桂林理工大学南宁分校根据该赛项的竞赛项目与高职“地形测量”课程内容之间的紧密联系以及折射出的“地形测量”课程教学存在的问题,对高职“地形测量”课程的教学进行了一系列的改革与创新,通过明确课程教学目标的职业性、增强课程内容的实用性和针对性、改革成绩考核方法、强化实践性教学环节等措施,达到“按需培养”高素质测绘技能人才,从而实现人才培养与企业需求的无缝对接,促进人才培养和产业发展的结合。
一、全国职业院校技能大赛高职组测绘赛项简介
(一)赛项设计原则。根据国家测绘地理信息技术领域和职业岗位(群)的任职要求,以适应社会经济发展、建设对测绘地理信息高技能人才培养的需要为目标,以测绘地理信息行业实际生产项目任务为载体,依托测绘技能竞赛引领我国高职院校测绘地理信息类等专业“校企合作、工学结合”人才培养模式改革,进一步推动测绘地理信息类专业积极探索测绘地理信息行业高技能人才培养的途径和方法,坚持测绘地理信息技能竞赛与教学改革相结合,引导高职测绘地理信息类专业教学改革方向,体现竞赛项目的普适性、实用性,以及测绘新技术、新技能的应用。
(二)竞赛目的。检验学生现场分析与处理生产实践问题的能力、组织管理及团队协作能力、职业教育适应行业产业发展需求的应变能力,从而提升学生测绘地理信息职业技能水平;检验学生职业道德养成和适应就业需要的专业技能的具备情况;通过竞赛促进学生可持续发展,提高其终身学习的能力。
(三)竞赛项目及与高职“地形测量”课程内容之间的紧密联系。具体如下:
1.竞赛项目。高职组的测绘赛项自2012年首次纳入全国职业院校技能大赛以来,至今已连续成功举办了五届,其竞赛项目见表1。
2.高职测绘赛项与高职“地形测量”课程内容之间的紧密联系。由表1可知,“二等水准测量”、“1∶500数字测图”、“一级导线测量”这三个来自实际生产项目、学生就业上岗的主要技能项目及职业技能鉴定认证考核项目分别举办了5届、5届、4届。而这三个项目即是分别与高职“地形测量”课程中的“三等、四等、等外水准测量”、“1∶500数字测图”、“图根导线测量”紧密联系的内容。高职“地形测量”课程中的“三等、四等、等外水准测量”、“1∶500数字测图”、“图根导线测量”分别为高职测绘赛项的“二等水准测量”、“1∶500数字测图”、“一级导线测量”竞赛项目打下测量学的理论知识基础、实践知识基础、操作技能基础,因此,如果“地形测量”课程中的“三等、四等、等外水准测量”、“1∶500数字测图”、“图根导线测量”未能很好地学习、理解、掌握,是很难在全国职业院校技能大赛高职组测绘赛项中取得佳绩的(甚至在本省省赛中都难以出线,不能够获得国赛参赛资格),也难以适应社会对高职测绘人才的需求。
二、技能大赛视阈下高职“地形测量”课程教学存在的问题
“地形测量”是高职工程测量技术专业最重要的专业核心基础课,是测绘核心技能的重要组成部分,作为测量平差、控制测量、工程测量等主干课程的专业基础课,在整个课程设置中占据非常重要的地位,主要培养学生使用水准仪、经纬仪、全站仪等仪器进行测量工作的基本技能,能够进行小区域测量的内外业工作,具有绘制地形图及应用的技能,是学习后续的控制测量、工程测量等专业课程的入门课。我们通过多次参加全国职业院校技能大赛高职组测绘赛项,发现高职“地形测量”课程教学主要存在如下的问题。
(一)教学目标的职业性不明确,忽略知识与职业能力之间的联系。高职教育课程的教学目标是:以就业为导向,以服务为宗旨,能够根据学生专业技能及岗位要求设置课程知识内容,从而培养出技能应用型人才。但是,当前高职“地形测量”课程的教学目标只注重知识的系统性,忽略知识与具体工作任务的联系,没有体现职业教育的职业性特点,难以使“学生专业技能与岗位要求全面对接”。
(二)课程内容缺乏实用性和针对性,与工作岗位实际需求脱节。与普通高等教育相比,高职教育理应更加重视课程内容的实用性和针对性。而现行的高职“地形测量”课程内容大部分与市场需求脱节,理论性过强,过于注重原理的推导及结论的得出,忽视实用性和针对性,与工作岗位的实际不一致。因而导致比赛过程中,有的参赛学生面对新仪器操作不熟练,不能严格遵守操作规则,成绩不理想。
(三)课程考核方法不够完善,不利于教师的教与学生的学。现阶段高职“地形测量”课程的考核方法还存在较多不完善之处:一是考核内容不全面,存在重视理论知识的考核、轻视或忽略实践操作技能以及理论知识实际应用考核的现象;二是课程考核方法简单:多采用书面考试,很少采用动手操作等其他考核方式。期末成绩评定主要以一次期末书面成绩进行评定,严重影响了教师与学生的积极性。
(四)对学生实践能力的培养严重不足,学生的操作技能有待进一步提高。为了培养出适应现代企业所需要的高技能型测绘人才,实践技能的培养是必不可少的环节。但由于一些高职院校投入少,导致购买的测量教学仪器数量不足、质量差、更新慢,造成学生的实验、实训、实习效率低,对学生实践能力的培养严重不足,也使学生对测量作业单位普遍使用的新技术、新仪器的掌握只能停留在概念上,学生的实际操作技能有待进一步提高。
三、技能大赛视阈下高职“地形测量”课程教学改革实践
自2012年高职组测绘赛项首次纳入全国职业院校技能大赛以来,桂林理工大学南宁分校针对该赛项折射出的高职“地形测量”课程教学存在的问题,对该课程的教学进行了如下改革。
(一)明确教学目标的职业性,加强课程知识与职业能力之间的联系。桂林理工大学南宁分校把培养服务于生产、建设第一线的高等技术应用性测绘人才作为高职工程测量专业的培养目标,而本专业学生就业的岗位工作主要是地形测量、施工放样和变形监测等。因此,根据该专业人才培养目标,结合其岗位需求,明确“地形测量”课程教学目标的职业性为:加强课程知识与职业能力之间的联系,重视知识与具体工作任务的对接,帮助学生熟悉现代测绘仪器,掌握测量的基本理论、常规方法与操作技能,掌握测量数据处理的基本方法及小地区控制测量的外业测量与内业计算方法以及测绘与应用大比例尺数字化地形图的能力,具有合作默契、计划周详、处事沉着的职业素质;培养学生动手、实践和创新能力,为学生从事土木工程勘测、设计、施工、管理奠定基础,使学生能够运用所学的测量知识进行工程建设的规划、设计及施工,从而实现学生专业技能与岗位要求全面对接。
(二)增强课程内容的实用性和针对性,满足测量工作岗位实际需求。为实现高职测绘人才培养目标,适应测量工程实际作业一线的需要,我们在参照全国职业院校技能大赛高职组测绘赛项竞赛项目要求的基础上,经过广泛调研、企业专家参与以及毕业生反馈意见,针对“地形测量”课程的特点及专业的需求,结合测量技术的发展和用人单位的需求,修订教学大纲,彻底改革课程体系和教学内容,对理论教学和实践教学的内容和方法进行整合和优化,并确定“地形测量”课程内容的选取原则为:面向职业岗位群,以应用为目的,以“高等职业技能应用必需”为教学核心,本着“理论知识够用为度”对测量学传统知识和最新知识进行融合,紧跟时展,使课程内容结合测量工作实际,注重和实际应用技术水平的对接,满足实际工程中对地形测量的要求,有利于学生动手能力、独自解决工程实际问题能力的培养。依据以上原则,我们确定了由“四个代表性测量任务和七个知识模块”组成的课程内容。四个代表性测量任务是:图根导线测量、四等水准测量、数字地形图测绘和地形图应用。七个知识模块是:模块一“地形测量基础知识”、模块二“水准测量”、模块三“角度测量”、模块四“距离测量”、模块五“平面控制测量(主要是图根导线测量的内、外业工作内容)”、模块六“高程控制测量(主要是三等、四等水准测量的内、外业工作内容)”、模块七“数字化测图与应用(主要是全站仪数字化测图与地形图应用)”。优化后的课程内容,符合学生循序渐进的认知过程,遵循职业能力培养规律,有利于教学效果的提高,适应高职测量应用性专门人才的生产岗位技能的需要,具有鲜明的“产学结合”的特色。
(三)改革课程考核方法,提高师生“教与学”的效果。我们改革以往“重理论、轻实践”的课程考核方法,采用“理论知识考核和实践操作考核”相结合的方法。“理论知识”考核中,注重课外作业和期末卷面考试:加强对学生课外作业的批改,并按照完成的质量进行等级评分;期末卷面考试采用从试题库中随机抽取的方式选取试卷,由于教考分离又有标准答案,这项措施充分调动了师生的积极性。“实践操作考核”综合成绩由平时成绩、实训成果和实训考核成绩三部分组成。其中平时成绩占30%,实训成果质量占30%,实训考核占40%。(1)平时成绩:主要包括出勤率、组织纪律、实训态度、团队协作精神、爱护仪器工具、操作技能以及分析问题、解决问题的能力等。(2)实训成果:主要反映在实训报告的质量上,包括外业记录手簿的格式是否规范、书写是否工整清晰、数据更改方法是否正确、数据计算是否正确,各项限差是否符合要求,数据是否真实可靠以及实训总结的撰写是否认真、深刻等。(3)实训考核:分为外业操作与内业计算两个部分。外业操作考核根据天气等客观因素采取灵活的方式。根据实训期间每个学生的掌握情况,进行各个项目的全面考核或单个项目的抽考,可以采取仪器操作和口头问答相结合的方式等。内业计算是根据实训内容,考核重点计算部分,以卷面形式进行。这样的课程考核方法,极大地提高了教师的“教”及学生的“学”的效果。
(四)强化实践性教学环节,加强对学生实践能力的培养。地形测量实践是该课程教学中不可缺少的重要环节,通过大量的课间实训和综合实训,使学生能够熟练掌握测量仪器的构造、性能及其使用方法,正确地使用测量仪器进行高差测量、角度测量、距离测量,掌握测量工作的基本方法和基本技能,从而进一步掌握地形测量的基本理论和方法。而要保证地形测量实践教学的顺利实施,其先决条件和有效保障就是拥有先进充足的仪器设备以及实效的实训场地。为此,桂林理工大学南宁分校多年来加大对测量实验室的资金投入,购买了先进的仪器设备和平台软件,如GPS、系列全站仪、数字化测图软件以及数量充足的多种常规仪器设备;同时,签有广州南方测绘仪器有限公司广西分公司、广州市中海达测绘仪器有限公司、广西第一、第二测绘院等多个校外实训基地,并对校内实训场地进行完善,重新制作、埋设控制点。这些仪器设备和实训基地,充分保障了“地形测量”课程实践教学的开展及效果。另外,还多方面实现多形式多维度的“产学结合”教学模式:将测绘生产任务的实施与管理、国家测绘技术规范及标准引入实践教学过程,将地形测量新技术和新方法的应用及时纳入实训内容中,营造贴近工程实际的实践教学环境;聘请测绘行业的资深专家和生产一线的技术人员,组成桂林理工大学南宁分校地形测量课程教学建设指导委员会,以各种形式参与实习实训活动,实现教学目标规划上的产学结合;加强与企业密切合作,实现互动式的产学相结合的办学模式;与生产单位签订长期稳定的产学合作协议,保证校外教学实训的稳定;寻找机会使学生直接参与生产任务,实现产学结合并改变学校实训仪器设备滞后于生产单位的现状。通过以上措施,学生的操作技能得到明显提高。
基于全国职业院校技能大赛视阈的高职“地形测量”课程进行教学改革以来,桂林理工大学南宁分校多次参加全区、全国职业院校技能大赛高职组测绘赛项,都取得了优异的成绩,充分表明桂林理工大学南宁分校的改革与创新是行之有效的,对桂林理工大学南宁分校将工程测量专业办出特色、办出水平起到了很好的引领作用。
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关键词: 工程图学;建构主义;零部件;拆装;测绘
Key words: Engineering Graphics;constructivism;components and parts;dismounting;surveying and mapping
中图分类号:TP23 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)06-0217-02
0 引言
工程制图是门专业基础课,传统的教学模式主要以教师为中心,学生为接收对象,采取灌输型的上课方式。在作业方面,停留在记忆和题海战术。这种教学模式,无法充分体现以教师为主导,学生为主体的地位。如何培养具有创新思维和创新能力,如何在原有的理论基础上,使其更好的与实践相结合,为后续的课程作铺垫,是值得探索的问题。
1 基于建构主义模式的零部件拆装及测绘实践
1.1 建构主义教学理论 随着教学改革的进行,各高校引进了建构主义学习理论。该理论认为学习是建立在一定的社会环境中,认知者根据自有的知识体系和经验对新信息加工处理并建构知识的过程。根据以上的教学思想,教师在教完零件图和装配图等相关内容后,进行部件测绘教学,这是实践性的教学环节。充分体现学生在实践中以实战的观点,对旧知识的巩固和拓宽,并获取新知识。
1.2 教学目标 建构主义认为学习先通过一定的基础理论知识的学习,达到量的积累。然后,给定一个真实的模拟环境,通过分析问题解决问题,在知识的理解和运用上产生质的飞跃。教师在设定教学目标上,也充分体现建构主义的思想。学生学习基础理论知识后,再进入到情景教学的环节。根据真实的零部体,分析其工作原理、传动路线、尺寸、加工工艺方案等,并绘制相应的工程图样[1],这个过程为逆向设计。通过测绘实训,采用逆向设计思路,培养学生形体的表达能力、测绘工具的使用能力、徒手绘制草图的能力、计算机绘图的能力,使其对制图课程的认知结构不断的提炼和充实。
1.3 零部件的合理选择 零部件拆装和测绘实践过程中,以零件作为载体,以测绘和识图、零件表达为主线进行。根据不同的零件,其表达方式不同,包括尺寸标注、加工工艺、公差与配合等方面也不相同,因此也是实训的重点。
教师在选择零部件时应对学习内容进行特征分析,要充分考虑其具有代表性。比如:测绘一级减速箱的主动轴,首先应该了解此轴的基本用途和工艺结构。在此基础上进行测绘,能掌握一般轴类零件的测量方法,更深入地理解轴类零件的视图表达,尺寸标注、几何公差等,实现以点带面、触类旁通的目的。同时,还应考虑零件难易程度适中性、可行性。一般实训的时间只有1~2周。如果被拆装和测绘的零部件太简单,达不到实训的效果;但若太难,学生望而退步,降低了学习的积极性,规定的时间内也完成不了学习任务。另外,选择零部件时最好能在制图课程的基础上具有延伸性,为后续课程或课程设计作铺垫。
总之,测绘实践根据实际的情况进行知识建构,而不是简单的把书上的知识照抄,是原有知识的提升。
1.4 数字化教学 数字化教学包括了多媒体资源库、多媒体课件、网络课堂等多种信息技术的运用。我们运用flash ActionScript脚本语言编程,进行交互式动画设计,并融入到零部件拆装教学实践环节,营造一种数字化的教学环境,虚拟与现实相结合,丰富了建构主义提倡的情景教学,使其更具有生动性、趣味性和创造性。不仅是作为辅助教学的工具或手段,更是充分发挥教师在教学过程中的主导作用,让学生对拆装过程及相关知识的了解。
1.5 拆装步骤及测绘方法 构建主义强调学习是在具有真实问题的环境中,带着问题思考,用问题驱动学习,学会学习隐藏在问题中的知识点,实现由量变到质变的积累过程。在实训过程中,我们采用了问题项目教学的方式,突出学习任务的重要性和学习内容的综合性。
1.5.1 布置测绘任务 根据建构主义的教学设计模式,明确了教学目标之后,应确定其学习的主题及此项学习的任务的具体要求[3]。为了发挥教学过程中学生的主体作用,在有真实零部件的基础上,下达实际测绘任务。测绘时要先了解测绘的对象,测绘的第一步是拆卸部件,拆卸部件时就要使用拆卸工具,因此要了解常用拆卸工具的用法。在此基础上,应该观察部件外部有哪些可以拆卸的装配线,了解其工作原理,传动路线。对被测零部件有整体上的认识,根据具体的案例,对后续步骤及大概遇到的问题进行分析。
1.5.2 画装配示意图 分析完该部件的内外结构和装配线,第二步就是画装配示意图,用简单的线条示意出各零件之间的相对位置。在拆卸的过程中,将拆下的零件逐一编号,并在零件上贴上编号。画出零件示意图,确定其名称和材料,编写零件明细表。
1.5.3 测绘零件 测绘实训中,将5~6人分为一组,各组选出一位小组长,由其协助教师的管理和小组成员间的协调工作。部件拆卸后,由各小组长将零件分配给组内每位同学分别测绘。在测绘前,先根据已学的知识对零件进行形体分析,以确定视图的表达方案。然后,徒手画视图,画尺寸线、尺寸界线。根据测绘的结果,填写测量尺寸。最后编写技术要求。
1.5.4 拼画装配图 零件草图画完后,由各小组长收起来,复印后给该组的每位同学发一套零件草图,对所画的每一张零件草图进行初审。初审的方法是根据零件草图,按选定的比例用绘图仪器绘制装配图。
根据零件草图画装配图也称为拼图。其具体步骤还是先选择视图表达方案,画视图,标注尺寸,进行零件编号和明细表,确定技术要求。在拼图的过程中,很容易发现一些问题,例如每张零件草图的视图表达是否完整,零件草图的尺寸是否齐全,各零件间的配合尺寸是否协调一致等。如果草图视图表达不完整,尺寸不齐全或配合尺寸不一致,装配图的视图就画不出来。学生带着问题去思考和相互讨论,并由教师逐步引导,在讨论中设法把问题深入,启发学生自己寻找规律,对出现的问题进行纠正,并对系统知识进行归纳总结,更能加深学生对所学内容的理解。
1.5.5 绘制零件工作图 根据校核后的草图,用计算机绘制零件工作图。零件工作图上,应该有完整的尺寸标注、热处理方式等技术要求。
1.6 教师的作用 建构主义理论认为学生是学习的主体,教师是导学者,引领者,学习是个交互的过程,建立在相互学习者之间,学习者和导演者之间的协作发展[3]。
在测绘实践的过程中,教师首先确定学生的学习目标,确定和规划学习方向,运用“教、学并重”的教学理念,对测绘实训进行教学设计。其次,用数字化信息教学的方式,集中介绍拆装与测绘的步骤,在其过程中应该注意的知识点。另外,教师应该提醒或引导学生把握实训的主体内容,控制好学生学习的进度。学生在拆装与测绘的过程中遇到的困难各不相同,处于发散性的学习状态,教师应该针对学生在学生的一些疑问进行解答。在协助学生寻找解决问题的方法的同时,提出建设性的看法,引导学生进行更深层次地思考,使学生的学习呈循序渐进地过程。最后,教师在实训结束时,会对实训过程中遇到的普遍问题进行归纳小结。总之,教师充当了幕后者、指挥者、控制者、协助者、引导者的角色。
2 总结
综上所述,零部件测绘是基于建构主义学习理论的实践性教学环节。这是建立在制图课程原有的知识体系之上,根据不同的零部件进行具体分析,体现不同的认知层面。不仅拓宽了制图课程的研究领域,促进了数字化技术在教育系统的发展,加深了学生对制图课程知识的理解和本质性的认识。该实践环节能设置特定的学习环境,启发学生的思考,获得相关的信息,并能让学生自主学习,在共同研究、相互讨论上提出更新更高的内容。
参考文献:
[1]ISBN:978-7-04-032259-0、钱可强,王槐德.零部件测绘实训教程(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2011,5:1-106.
[2]杨维东,贾楠.建构主义学习理论述评[J].理论导刊,2011(5):77-80.
一、实习基地建设
重视实践教学是我校的优良传统与教学特色。2003年,我校组织专人在河北省地勘局
第三地质大队建成地质实习站,学生在这里得到地质实践的系统训练,学到了野外地质工作
的方法和技能,为将来从事野外地质工作打下了坚实基础。随着国家《加强地质工作决定》的出台,我校对实习基地进行了维修、重建,同时进行了教学内容与方法的探索和改革,还将笔记本电脑、数码相机、全球定位仪(GPS)和便携式分析仪等现代仪器设备用于野外地学工作,使野外地质学工作向着信息化、数学化高科技方向迈进,开创了地质学野外教学改革的新阶段,探索了在新形势下地质学实习的新形势和新手段,实现了人才培养模式的新转变。
二、野外教学内容紧密结合工程建设
在具体教学过程中,能力培养是教学的主导思想,也是教学的难点,如何培养学生的能力是一个复杂的系统工程。地质野外工作能力的培养有其自身的特殊性,地质野外工作的对象是地质作用所形成的地质现象。野外现象的观察是首要的、基本的,教学中可以采用主动观察和被动观察相结合的手段启发和引导学生。野外地质观察是能力培养的一个方面。能力的培养贯穿于整个实习过程。实习内容与实际工程建设紧密结合,实习区内工程建设项目诸多,有河北省张北县蔡家营铅锌银矿,是一个以锌为主的特大型多金属矿床,也是华北地台北缘与古元古界红旗营子群变质岩系有关的次火山热液成因的典型矿床。河北省赤城县黄土梁金矿以矿带宽大、延长稳定、矿体密集而著称,经过钻探勘察,发现矿体规模很大,前景可观等等,这些矿区都为学生的实习提供了很好的场所,积累的大量科研经验,也极大地丰富了实习内容,通过实习现场与各项工程建设的具体联系,可以进一步拓宽学生的知识面,使学生获得感性认识,开阔视野,培养和提高实际工作能力,让学生有充分的机会和时间去科学地实践和感知所获得的知识,有利于全面提高学生素质。
三、创新实习改革,推进教学现代化
1.把握地质科学的最近进展,把新知识融入实习教学中。随着地质科学技术的飞跃发展,新理论、新知识、新技术、新方法、新资料不断涌现。因此,地质实习教学也应紧跟时代的步伐,不断地加以更新完善。针对实习教学方法中比较陈旧的思路和内容进行了修改,补充新的知识。
2.注重对学生动手能力的培养,有针对性开展实践教学环节的改革。积极开展野外地质认识实习,选择地质现象典型、矿产资源丰富的实训基地开展实习。通过不同专业,其所掌握的专业侧重点不同,学习要求不同,有针对性的选择实习点,较好的解决了学生技能培养问题,达到了教学目的要求。采用了开放实验教学,通过老师的指导,要求学生认真观察,掌握各类矿物、岩石、古生物化石和各类地质现象的特征,掌握识别地质图的基本技能,并能用专业术语去描述各种地质现象,写出实习报告。
通过教学,认真总结了多年的教学经验,经历了从原来的模型、标本和幻灯片教学到现在多媒体教学的改革。过去,地质类课程的教学主要依赖挂图、模型和教学幻灯片,教师曾经制作了大量的教学幻灯片和挂图。但随着时间的推移,这些幻灯片和挂图难以满足教学需求。多媒体教学已逐步替代了传统的教学手段。
GPS、GIS等高新技术在地质学中得到了广泛应用,大大提高地质调查(填图)的效率,地质填图的质量明显改进,使区域地质调查实现了信息化。注重研究开发与教学实践紧密结合,以便实现从野外数据采集到室内综合整理、各种图件编制的全程计算机辅助化。数字地质图数据库的建立,从根本上改变了地质图信息的传统表达方式。为此,及时调整野外教学方式,探索新形势下的野外教学方法,开展数字化地质填图已成为现代地学教育的必然。数字地质填图是地质填图的一种重要工具和手段,学生数字地质填图训练和技能、方法训练为实践教学主要目的,在加强基础野外地质技能训练的同时,将新技术、新方法的应用纳入到野外工作之中,从而实现传统三大件(铁锤、罗盘、放大镜)和新三大件(GPS、数码相机和笔记本电脑)密切结合的现代化数字化地质填图工作。实习系统的学习、使用,使学生掌握最新的现代区域地质调查的知识和综合技能,利于学生快速进入工作状态。
四、优化教学路线,编制自成体系的实习指导书
学校组织有经验的教师进行实地科学考察,编制自成体系的实习指导书。对野外实习路线必须进行精选,以突出实践性特点。野外实习教学路线各有特点,有的地层出露比较齐全,有的河谷地貌明显,有的工程地质现象集中,而有的构造形迹典型突出。要在有限的时间内高效完成实习目标促使我们必须优化教学路线。
优化教学路线的原则是:实习教学需紧密结合专业培养目标;实习路线需紧密结合具体工程,体现出地质工程学习鲜明的针对性;几个实习点彼此地质现象联系紧密互为补充,利于学生在野外短期实习中比较全面地接触到所要求的教学内容。
五、加大实习基地建设,走“工学结合”道路
说课,是一种以语言和图表为主要工具,向同行阐述自己对教学内容的施教方案,并对其效果进行预测、反思等教学研究方式。开展说课活动,对于促进教师深入钻研教材和教学方法、有效贯彻教学理念,实现有效课堂教学,特别是自觉进行教学反思,具有极强的意义。文章选取“圆曲线详细测设”章节,将说课稿进行整理,供大家学习和交流。
一、教材
“圆曲线详细测设”是《市政工程测量放线课程标准》中核心技能内容之一,编排在教育部职业教育与成人教育司推荐中等职业教育技能紧缺型人才推荐教材《市政工程测量放线》中单元3课题4,它紧随在“道路中线直线段测量”课题3之后,是道路中线放样的组成部分,为后续“道路施工测量”课题5做技能准备2。教材知识内容选材以够用为度,突出技能培训为核心,非常适合职业教育。圆曲线详细测设项目的主要任务是依据施工平面图在平地上放出道路中心线中的圆曲线部分。施工放线是市政工程专业必备技能,通过毕业生跟踪调查发现,学生在学校课程理论学得很好,测量员中级职业资格证书也取得,可在实际工程项目上还是不能独立放出道路中心线,不能实现毕业就业零距离。因此,实际教学中,在三以一化(以能力为本位、以职业实践为主线、以项目课程为主体的模块化)教学的基础上,需加强各课程间的有效衔接,为此,在教学设计时需将职业元素加入教学模块之中,融入市政工程测量员岗位技能需求,设计工作任务书。整个工作任务书分为课前、课中、课后三块工作任务,分阶段引导学生完成,最终形成整体,完成项目。
二、教学目标
教学目标秉承“德育为先、技能为重、素质为本”的办学理念,努力实现“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度和价值观”三维课程目标,具体如下:
1.知识与能力
(1)培养学生正确阅读理解能力。(2)正确识读道路施工图。(3)正确计算曲线放样数据。(4)规范操作测量仪器。(5)提高网络学习能力。
2.过程与方法
(1)让学生体验自主探究、自主学习的过程。(2)学会与人探讨交流、融合信息的方法。
3.情感、态度与价值观
(1)培养学生严谨工作的作风。(2)安全作业的意识。(3)合作互助的学习情感。(4)成果分享的价值观。
通过完成项目让学生掌握专业知识和能力的同时学会科学的学习方法和塑造健康的人格,以提高个人可持续发展能力和职业迁徙能力。
三、教学重点、难点
按照“理论够用,实践为重”的职教办学理念和培养学生将知识掌握变为能力提升的职教教学目标,教学重点定为仪器规范操作和现场准确放线,这也是圆曲线详细测设项目的最终目标;根据学生初中阶段几何和数学知识不够深入和个体特征独特,将教学难点定为放样数据正确计算和小组团队合作。
四、学情
课程的开设时间安排在二年级下学期,学生已学《道路工程识图与抄绘》课程,具备了一定的识图能力。这个年龄阶段的学生智商和情商都处于成长期,具有可塑性,学生情感特点具体表现为敏感易冲动、缺乏自信、个性张扬、渴望被重视和表扬;智力特点是形象思维强、阅读理解弱,行动力强、思考深度浅,而且班级里学生个体差异较大。这些特点注定学生主动学习、合作学习意识淡薄,传统45分钟课堂全程讲授型教学方法不适用这一人群,需创造符合这一群体特点的学习机会和情境让每位学生都能动起来、学起来,主要通过学生动手和动嘴来学习,实现有效课堂
教学。
五、教法和学法
古有“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,今有“眼高手低”“实践出真知”之说。美国M・希尔伯曼学者调查发现我们所能学到的东西是所读东西的10%,所听到东西的20%,所看到东西的30%,视听结合能理解50%;与人探讨有70%的效果;亲身体验有80%的收获,给别人讲授后90%的东西是真正属于自己。百家讲坛曾国平说过一个人的成功是20%智商和80%情商的结合。根据这些学习规律和成功要素,整个教学项目的开展将探究法和讲授法相结合,以学生小组探究、讲授为主,以项目为载体,任务驱动,教师诱导、启发、赏识教学。通过小组讨论和岗位互换培养学生自主学习的习惯,在这期间错误让学生讨论,疑难让学生分析,问题让学生解答,教材让学生去看,思路让学生去想,方案让学生去做,在项目实践中尽可能让每位学生的智商和情商得到发展,各有
所获。
六、教学流程
合理的项目教学策略确定后,项目的成功与否关键在于项目是否能有效执行,为了实现教学过程与工作过程的有效对接,按照工作过程安排学习过程,提前一周分发施工平面图和工作任务书,引导学生完成课前任务,认真阅读教材,上网搜索数字化教学资源进行自学,如百度搜索、精品课程等,重点解决项目的理论支撑知识点(圆曲线放样数据正确计算)和现场放线的具体步骤,每位学生自学后,组内讨论(根据入学花名册成绩由高到低排学号的顺序,将学号尾数相同者为一组,即1、11、21、31、41号一组,异质组合);完成课前工作任务后,进入课堂,按照项目法教学六环节进行课堂教学,首先由小组代表走上讲台汇报自学成果(不准念书),主要汇报圆曲线放样数据计算方法和现场放线步骤两个方面,同时提出自学过程中遇到的问题,其他小组和教师负责答疑,用时35分钟;之后,教师使用多媒体教学课件进行传统讲授法教学,以PPT为主板,黑板为副板,对教学重点和难点进行详细讲解,对项目内容和关键能力进行总结,学生讲解在前,教师讲授在后;总结之后小组开展项目活动,修改课前制定的项目实施计划,送教师审批,用时20分钟;方案审批通过后转至实训现场,执行项目,执行过程中重点做好分工协调和岗位互换工作,在此期间学生做项目,教师全程巡查,负责项目的管理、咨询及项目过程的考核,用时80分钟,在过程评价中关注学生情商的教育和考核,鼓励学生多向优秀同学学习。项目结束后,小组间按照《中华人民共和国工程测量国家规范》要求对项目成果进行相互检查和验收,实现课程内容与职业标准对接,我从分工工作、探究精神、知识内容、能力和素质提升四个方面进行评价,鼓励学生进行自我评价和互评,小组间主要从情商方面进行互评,用时30分钟,完成课堂任务。课后每位学生根据项目实践的亲身体验完成任务书中课后学习小结。
七、教学反思
在项目实施过程中存在以下几点困难:(1)教学难点等理论
知识学生因不够自信会重复咨询和确认(心智不成熟),教师成了复读机和点读机,对策是要求学生做好笔记,相信自己。(2)没有足够的时间和精力把每位学生(智商差异)培养成能顶岗实习的职业人,对策是教育学生勤能补拙,课后多练习。(3)项目化教学有效推行之后,教学进度明显变慢,教材建议60课时+2W实训时间只能将测量的基本知识和能力培养到位(参加测量员中级工考核,通过率达90%以上),专业测量训练时间有限。
有效的教学项目能实现三以一化,项目的有效执行能实现三位一体,项目教学法使每位学生都参与其中,感受到学习即工作,通过工作来学习。在项目执行过程中,班级三分之一想学的学生学习潜能得到挖掘和提升,三分之一没有学习目标的学生学习动机得到激发,三分之一不想学的学生学习兴趣得到培养,改变了教室听讲,学生半边倒的现象,学生变得乐学,喜欢上自己的专业,教师变得乐教,爱上自己的职业,实现了教学相长。同时,针对课内教学的不足通过课外自学来补充,引导学生充分利用信息化时代的数字化网络教学资源和现代化交流平台及学校开展的专业社团活动,进一步巩固和提升学习重点和难点,培养终身学习的习惯,实现职业教育与终身学习对接。另外,结合行业定期进行继续教育的学习要求及学校4.5+0.5教学模式的改革,建议在0.5学年进行《市政工程测量放线》课程二次教学(岗前培训),重点进行专业测量实训2W,使学历证书与职业资格证书实实在在的有效对接,创建符合职校学生特点的教学模式和特色。
参考文献:
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[5]杜兰芝.测量员全能图解[M].天津大学出版社,2009.
中图分类号:TU198文献标识码: A
引言
《建筑工程测量》是一门理论与实践紧密结合的专业基础技能型课程,课程的最大特点就是既要掌握基本专业理论知识又要熟练掌握各种测量仪器的操作技能,更重要的是具备运用所掌握的知识在工程建设中实际应用的能力。在学生的培养过程中对不适应现阶段建设工程特点的教学方法有必要进行及时的改革。通过不断的教学总结及来自学生反馈可知,针对建筑工程测量教学过程中可能存在的一些问题和不足,笔者就目前测量教学情况从以下几个方面进行了初步的思考。
一、教学思路
《建筑工程测量》主要是研究建筑工程测量的基本理论和基本操作技能,为学生应用实际资料和测量手段解决实际工程问题奠定必要的基础。课程的目的及任务是使学生掌握一般测量仪器和工具的使用技术,掌握工程测量基本工作的原理、方法及注意事项,在建筑施工中能进行建筑施工测量的工作,并能进行简单地形图测绘工作。
1.课程知识结构体系的构建。课程知识结构应从建筑工程测量的实际应用出发,以建筑工程测量的主要任务为切入点和核心,以社会需求为导向,在测量教学中融入新技术、新仪器、新规范,及时更新教学内容。
2.课程能力结构体系的构建。课程能力结构强调测量知识在工程实践中的运用,通过实践使学生巩固理论知识并上升为运用能力。具体能力目标为:掌握以水准仪、经纬仪、全站仪为主的测量仪器的基本操作方法,能对测量仪器进行检验和简单的校正;具有进行测量基本工作、小地区控制测量和相应数据处理的能力;具有初步的识图、测图和用图能力;具有运用测量仪器进行施工定位、放线和高程传递的能力。
3.课程素质结构体系的构建。课程素质结构是在课程的教学过程中融入素质教育,培养学生养成不畏艰苦、实事求是、一丝不苟、科学严谨、诚实守信的工作态度,互帮互助、团结协作的集体观念,刻苦钻研、勇于开拓的创新意识,坚守岗位、爱护公物的职业品德。
二、教学内容
1.理论教学内容。在教学内容组织过程中,除教学大纲所规定的必讲内容外,结合学生实际情况和根据社会需求和最新的科技信息,通过教研活动,对教学内容进行及时的调整和扩充。以学生就业为目的,横向拓宽专业口径,纵向延伸专业内涵,除介绍建筑工程测量内容外,根据近几年学生的就业流向,增加了路桥施工测量、钢结构施工测量等内容。课程内容的改革应以本着“以学生就业为目的,以社会需求为导向,重视实践动手操作技能培养,兼顾新技术新应用”的基本原则,针对建筑类不同专业,对课程内容作必要的调整。对不适宜专科教程的课程内容进行调整,选用更加适合专科院校学生的教材,对教材内容可进行适当增减,删除或者减少一些讲授过时的仪器设备内容的章节,减少理论知识偏多章节的内容,重在相关理论的理解运用环节。
2.实践教学内容。《建筑工程测量》是一门实践性很强的专业技术基础课,课程的实践内容包含了平时实训课和集中综合实训构成。通过丰富的实践教学,可以将课堂所学的理论知识进行全面系统的实践锻炼,充分培养学生的动手操作技能。实践教学要求学生掌握测量仪器的检验方法和简单的校正方法、掌握经纬仪测角、水准仪测高差、钢尺量距与数字化测图的基本操作技能,了解大比例尺地形图的测图程序,掌握施工放样的基本方法。针对在实训过程中,有的学生不认真操作这一特点,为保证实训教学的效果,把测量仪器操作技能的考核,作为本门课程考核的一个重要内容。为了提高学生解决问题的能力,在实践性教学环节上,结合实训课和综合实训,组织学生到建筑工地进行实践,要求学生在实践中,发现一些问题,通过分析和向专业技术人员请教,找出解决问题的方法。
三、教学方法和手段
1.理论教学方法和手段。根据现状应通过多种多样的教学方法把讲课、实训、答疑等有机地结合起来。随着科学技术的迅速发展,针对教学内容增多,而测量课时较少的现状,必须采用灵活多变的教学方法和手段。除传统的板书教学外,也要多采用一些多媒体教学方法、演示教学方法等加深学生的理解;对诸如测图和放样等实践教学部分的课程内容,可结合实际工程,带学生进行现场参观测量,激发学生的学习兴趣,收到事半功倍的教学效果。
2.实践教学方法和手段。在实践教学上,以实物教学、演示教学和现场教学为主。
实物教学――课堂上通过展示相应测量仪器,使学生较为直观地认识、了解仪器设备的构造和用途。
演示教学――在教学过程中,采用演示教学的方法讲解水准仪、经纬仪、全站仪等仪器的操作使用,让学生更直接地了解仪器操作的使用方法。
现场教学――在讲授测量实践操作应用时,可以采取联系符合教学内容要求的建筑施工场地,现场讲授测量方法,实现教学与生产和社会实践零距离。大部分学生在建筑施工场地从事技术和管理工作,而建筑施工测量则是必不可少的一部分,所以把测图和放样内容综合起来进行两周实习,可加深对理论知识的理解。
四、教学仪器与场地
测绘仪器更新较快,性能不断提高。一些老式测量仪器在建筑工程中应用已经不多,不适合市场的需要,部分仪器需要更新。例如水准测量中所使用的水准仪由ds3微倾式水准仪向自动安平水准仪发展;距离测量由钢尺量距向光电测距仪发展,光学经纬仪向电子经纬仪发展。因此,应该在掌握常规基础仪器(如DS3水准仪、DJ6光学经纬仪、钢卷尺)的基础上,让学生及时掌握先进仪器(如自动安平水准仪、DJ2电子经纬仪、光电测距仪、全站仪)的发展动向,了解有关的操作。测量教学应该有专门的教学场地与实习场地。教学场地除了多媒体教室外,应设置室内操作演示教室,更有效地提高学生的学习兴趣和教学效果。实习场地应分为测图与测设两种场地,模拟工程实践增强动手能力的培养。
五、课程考核
课程考核根据当前培养目标,可以分为理论考核、实际操作考核、实训考核、平时表现四部分。理论考核占总成绩的30%,以试卷为主,考查学生对基本知识的掌握程度。操作技能考核占总成绩的25%,以经纬仪操作的对中、整平、视差、读数、时间这五方面为考核内容,考核学生的动手能力。实训占总成绩的30%,它是对本门课程综合运用的一个考查,在这个过程中,除了考核学生对测量仪器构造的了解、对测量仪器的操作技能的掌握、对常规测量的观测方法和记录方法以及观测成果的计算等,还要考核一些测量技术在建筑施工中实际应用的问题,以考核学生对施工测量知识的掌握程度和解决实际问题的能力。平时表现占总成绩的15%,主要包含了平时考勤、提问与作业。
结束语
《测量学》是高职院校建筑工程、城镇规划和园林技术等专业的一门重要的专业技术基础课,具有实践性强的特点。课程的教学目的是培养学生对水准仪、经纬仪、全站仪等常规测量仪器的操作能力,使之能比较系统地掌握大比例尺地形图测绘的原理、程序和方法;能独立承担地形图测绘及建筑物施工放样的基本工作;能熟练地判读地形图,熟悉地形图的一般应用;能利用地形图进行面积计算、土石方计算等;能应用地形图进行规划、设计、施工等工作。
测量技术是一门基础技术,又是一门相对独立的技术,高职学生学好这门课程,不仅可为后续专业课的学习打下坚实的基础,还可以利用所掌握的测量技术在公路勘测、水利水电、国土资源、地矿、城镇规划、道路施工、建筑、市政工程等行业和部门中就业。然而,在一些高职院校特别是民族地区的高职院校,该课程的教学现状颇不尽如人意,在教学管理、师资、教材、教学教法、仪器设备等方面表现出与高职教育目标的不相适应。笔者在《测量学》的教学过程中,对此进行了深入思考,并在此基础上提出一些看法,希望与同仁交流、共同探讨,以期提高这门课程的教学质量。
《测量学》教学中存在的问题
目前,在《测量学》的教学中,由于各种主客观因素的影响,存在许多问题,影响着教学质量的提高,主要表现以下几个方面:
教学管理方面在一些高职院校中,开设《测量学》的建筑工程、城镇规划和园林技术等专业不属于同一个教学系部,如建筑工程专业属于建筑工程系,园林技术专业属于生物工程系。因此,在教学计划的制定、教学人员(教师、实训技术人员)的安排、仪器设备的添置和保管使用、实训基地(校内实训室、实训场所、校外基地等)的建立与维护、仪器设备的调度等方面皆各自为政,缺乏统筹安排。在这种情况下会出现一些比较突出的问题:一是在人力资源方面,因《测量学》教师与实训技术人员分属不同的系,不能统筹安排,一方面教师的工作量不足,而另一方面有生产任务时又抽不出人来,使仪器设备不能产生应有的经济效益,同时学生和教师也失去了很多在测绘生产第一线锻炼实践的机会,而且由于教师分散,不便于教研活动的开展。二是在仪器设备的购置上容易重复,导致某些种类的仪器有富余,而另一些种类的仪器缺乏。三是在仪器设备的使用上,不能很好地协调实训时间与实训管理人员,对学生在使用仪器设备的种类与时间上安排不合理,影响实训效果。四是在实训基地的建设上,容易出现重复投资,在资金有限的情况下,一方面实训基地投资不足,达不到实践实训的要求,而另一方面又造成资金浪费。
师资方面高职教育要面向地方、行业和社区经济的发展,培养适应生产、建设、管理、服务一线需要的技术应用型人才,因此,职业技术教育的师资队伍应具有“双师”素质,“双师型”教师是培养高职人才的重要保证。但是,在高职院校从事《测量学》教学的教师与实训技术人员绝大部分都是大学毕业后直接到学校从事教学工作,没有系统地参加过实际测绘工作,专业实践经验相当缺乏,因而在教学中表现出两个不适应:其一,相当一部分教师受以本科为本位的传统教学观念的影响,重理论、轻实践,过分强调知识的系统性与严密性,不能适应高职教育的办学模式;其二,由于实践经验的缺乏,达不到高职教育重技能培训的要求,给学生传授的知识和能力多是“纸上谈兵”,没有实际应用价值,不能和生产实际相结合,弱化了学生以测量技能为求职就业手段的作用。因此,在高职《测量学》教学中非常缺乏既精通专业理论,又能熟练地动手操作的“双师型”教师。
教材方面在高职《测量学》教学中,参照普教的教学体系、采用普教教材的做法仍未改变。笔者在建筑工程专业和园林技术专业的《测量学》教学中使用过的教材版本多达数种,既有挂靠专业的教材,如《建筑工程测量》、《高职高专建筑工程测量》、《建筑施工测量》、《园林测量》,又有普教教材,如《测量学》、《测量学原理》等。同一专业、不同版本的教材内容出入不大,不同专业的教材中基础性内容也基本相同。虽然对专业而言,所有教材在内容上都比较全面,但都缺乏实用性,如对现代测绘仪器与测绘方法的介绍较少,有的教材甚至没有,不能满足生产实际工作的需要。学生掌握了教材内容,照样不能解决实际工程问题,到工作岗位上,仍得从头学起才能胜任实际工作需要。
教学方面受传统教育思想的影响,在高职《测量学》教学中仍然存在重知识灌输、轻能力培养、轻提高学生全面素质的现象。教师在教学中对知识应用、创新精神与实践能力的培养重视不够,测量技能训练比较薄弱,难以使学生形成熟练的职业技能和适应职业变化的能力,未能充分体现高职教育的本质特征。如在《测量学》教学过程中,实践教学环节只保证了课时与实训项目的数量,在质量上没有严格把关,学生对测绘工程的整体性把握较差,对某一工种、某一工序不能深入理解与熟练掌握,因而解决实际问题的能力较差,难以独立承担测绘生产任务,甚至于对测绘工程中某一具体方面的工作都不能胜任。转贴于
仪器设备方面在高职院校特别是民族地区的高职院校,传统的测量仪器设备如光学经纬仪、水准仪等基本能满足实训要求,但现代测绘仪器设备如电子全站仪、电子水准仪、测量常用软件与专业应用软件等则严重不足,有的高职院校甚至没有。相当一部分高职院校的《测量学》教学仍以光学经纬仪和水准仪的使用、测绘法纸质测图、经纬仪加钢尺的角度和距离放样等内容为主,与测绘生产中已普遍采用全站仪作为常规仪器进行数字化测图和施工放样的现状相差甚远,学生很难学以致用,学有所用。另外,因多种原因,仪器设备的损坏较严重,而维修保养又不能及时跟上,致使仪器设备的使用寿命缩短,使用效率不高。
教学改进措施
根据上述情况,笔者认为,在高职院校的《测量学》教学工作中,应采取以下有针对性的改进措施:
教学管理方面要做到“三统一”:一是统一制定教学计划。应将《测量学》课程归口到某一个教学系部进行管理,成立测量学教研室,在研究专业教学计划和测量学与其他专业课关系的基础上,结合现代测绘技术和测绘生产实际,适当考虑现有测绘仪器设备和实训条件,统一制定测量学教学计划。在学时数、开设学期、理论教学学时与实训教学学时的分配、教材选取、教学研究等方面进行统筹安排,不负责课程管理的系只须负责该课程的教学常规管理。二是统一仪器设备管理。学院应成立测量学实训室,负责仪器设备的购置、使用、保养、维修等,并将分散到各个系的测量仪器设备调配到测量学实训室统一管理。三是学人员安排。测量学教研室对任课教师与实训技术人员的任课、进修学习、参加社会服务和实践锻炼等应进行统筹安排,既要保证教师课时量的充足,又要保证教师有机会了解国内外测绘学研究动态,有机会学习测绘新技术、新知识并接触测绘生产实际,为教学和人才培养打下良好的基础。
师资方面首先,要让教师真正投入到生产第一线,通过在职轮训的办法吸取生产实践经验,提高专业技能。学校应积极创造条件,可利用假期抽调任课教师到测绘生产部门和施工单位接受测绘实践锻炼。其次,要举办测绘技能培训班,定计划、定目标,聘请有丰富实践经验的工程技术人员授课,对受训教师进行测绘技能鉴定考核,并要求取得相关证书。再次,要适当安排教师到相关名牌院校参加进修学习,了解国内外测绘学研究动态,学习测绘新技术、新知识。最后,要建立“双师型”教师的培养激励机制,以竞争选优方式在“双师型”教师中选拔专业带头人,优先安排“双师型”教师任课,在教学中实现测绘理论与测绘实训的有机结合,并应对专业教师、实训技术人员参加教师职称评定和工程系列职称评定提供方便。只有切实抓好“双师型”教师的培养,才能适应应用型、技能型高职人才培养目标的要求,将理论课教学有机地贯穿到实践教学中去。
[中图分类号]G [文献标识码]A
[文章编号]0450-9889(2013)02C-0133-02
道路勘测设计是高等职业院校道路与桥梁专业的一门主干专业课程。课程主要包括道路路线设计的主要依据,道路的平、纵、横断面设计,道路的选线与定线,道路平面交叉口设计,道路平曲线设计计算和道路沿线设施等内容,是一门理论知识丰富、实践性强的课程。为了进一步提高教学质量和教学效果,适应新形势下高等职业教育课程教学改革的需要,打破传统教育模式,按照“以就业为导向,以服务为宗旨”的职业教育目标,对该门课程进行教学改革。
一、课程教学现状
(一)采用本科院校的教学方法
许多高职学生的综合能力不如本科院校的学生,如果按照本科院校对学生的要求及教学方法,遵照学科知识的内在逻辑顺序展开课程教学,教师上课时重理论轻实践,让学生接受非常困难,学生容易产生厌学情绪和自暴自弃的想法,从而对学习失去了信心。学生的学习态度又让教师觉得非常失望,自己付出的辛劳没有得到应有的回报。
(二)教材严重滞后于现行标准和规范
随着国内基础设施建设的蓬勃发展,道路建设也得到了进一步的完善,《公路路线设计规范》和《城市道路设计规范》也在随时间的推移和技术的发展不断得到修改、补充和更新,例如不同设计速度的平曲线和竖曲线半径和长度的限值,不同等级道路的纵坡和横坡的限值等都发生了相应的变化。但上课用的教材所引用的规范严重滞后于现行道路规范,使得学生在学习过程中引用错误的设计参数,设计出来的成果达不到现行规范要求。如何把最新的道路设计规范引入教材是当前教学工作的一个重点内容。
(三)师资力量薄弱
道路勘测设计是一门实践性很强的专业课,要求讲授该门课程的教师具有一定的工程实践经验。但是很多高职院校的教师是大学毕业后直接到学校从事教学工作,并没有相应的实践经验,没有在道路设计岗位工作过,不能深入了解具体的设计过程。因此很多教师在上课时只能完全按照课本来讲解,照本宣科,不能引入实际的案例,讲解起来枯燥无味,这极大降低了学生对本门课的学习积极性。
(四)实训时缺乏相应的设计软件
实训是理论联系实际的必要过程,本门课程的实训是在仿真的职业情景下,创建一个具体的综合设计项目(涵盖了本门课程的大部分知识点),让学生在完成该项目设计的过程中加深理论理解,加强动手能力。但由于经费等问题,学院并没有购买合适的设计软件,实训还停留在手工绘图的阶段。而在实际工作中,道路设计已实现软件设计、电脑绘图和打印,这导致学生走向社会后不能与对应的工作岗位实现无缝对接。
二、教学改革建议
(一)精心组织内容,对课程教学进行整体设计
职业教育课程的内容必须以职业活动为导向。要在知识与职业活动之间建立桥梁,以职业活动中可能遇到的问题为中心,以知识与职业岗位的关系来组织课程内容,通过项目载体,引导学生在完成项目的过程中主动建构理论知识和实践技能,从而提升职业能力。
根据道路设计岗位的要求,本门课程创建一个山岭区三级公路综合设计项目,该项目涉及所有需要掌握的知识点,包括6个子项目,分别是:公路选线与定线项目、公路平面设计项目、公路纵断面设计项目、公路横断面设计项目、公路平面交叉口设计项目和公路排水设计项目。每个项目对应不同的知识点、能力目标和检核方法。学生在学习完一个子项目以后,立刻进行项目考核,以能力考核为主。兼顾知识考核(能力考核占60%,知识考核占40%),力争人人过关。学生通过该子项目的考核后再学习下一个设计子项目。最后,在实训时通过完成一个综合设计项目来加深理解知识,加强实际设计能力,达到理论联系实际。这样,保证了学生的学习质量。同时对每个设计项目的教学都采用案例教学或项目教学等方法,必要时通过多媒体技术,把道路设计中的先进理念、难点、重点生动形象地展现在学生面前,以利于学生加深理解,同时提高他们的学习积极性。
(二)引入最新道路设计规范
我国道路建设处于蓬勃发展期,在这期间新技术、新工艺、新方法、新材料会不断出现,标准和规范也需要不断进行修改。这就要求任课教师不能照搬教材上的内容,应围绕学生职业能力的提高,及时更换教材上滞后的标准、规范和方法,并关注最新的道路设计动向,随时更新知识,将学科前沿信息渗透到教学中。
(三)组建教学团队,提高教师教学水平
组建道路勘测设计教学团队,教学团队由本专业的一名带头人和若干名承担本门课程教学任务的骨干教师组成,利用课余时间研究本门课程的讲授方法和内容,根据岗位设置要求,确定课程教学内容以及学生通过本门课程的学习应具备的知识目标和能力目标。教学团队中每位教师都要利用课余时间深入企业锻炼,立足实践,自觉加强学习,丰富自身实践知识,提高教学水平。在授课过程中,教师应注意节奏感,考虑学生的课堂接受能力,引导学生自觉思考问题,并积极回答学生的提问,营造活跃的课堂气氛,达到良好的师生互动,提高课堂效率。
(四)引入道路设计软件
测量学课程是应用型本科农林高校许多专业开设的一门专业基础课和核心课程,授课对象主要为林学、园林、园林工程与管理、园艺、城乡规划设计等专业方向的学生。课程的主要内容为测量基本原理、仪器操作以及测量方法,现代社会发展前沿技术手段介绍,课程内容较多,且实践性较强[1]。为了提升学生的实践能力,保证人才培养目标的顺利达成,在结合其他院校该课程的开设情况和学生学习的反馈信息后,信阳农林学院课程教学团队本着培养具备“测、算、绘”综合专业技能人才的教学目标,按照线上线下混合式教学方式,依托智慧树在线开放教育平台,进行了教学方式和手段的改革创新实践,取得了一定的成效。
1线上线下混合式教学模式在“测量学”教学过程中的应用
随着信息化时代的到来,如何提高学生的学习兴趣、学习参与度,打破传统“满堂灌”的教学模式,积极引导学生自主学习,教学团队进行了大胆的改革探索,在建设校级在线开放精品课程的基础上,以智慧树在线教育平台为依托,进行了线上线下混合式教学模式的应用,连续2年学生评教满意度在95%以上,同行评议被评为教学效果优秀,具体实施过程如图1所示:课程线上资源包括教学文档、教学视频、教学文本等。教学视频时间为5~10min,内容为一个或几个知识点的讲解,辅助教学文档进行学习。针对本课程实践性较强的特点,辅以视频演示多媒体形式,加深学生对内容的理解。本课程2019年立项以来,使用对象为园林专业2018级和2019级学生。学生通过课程网络平台或知到APP,随时进行学习、讨论和测试,增强直观、形象教学。课程应用中,充分利用教学信息化,设置签到、抢答、在线答疑、随机点名等教学活动,打造开放、共享、交互、协作的教学课堂。还利用课程网络平台进行了在线练习、小组协作、作业评改、互动讨论、在线测试等活动,实现了对学生的评价和监测,及时反馈学习信息,激发学生创新思维。
2线上线下混合式课程教学内容安排与具体实施
2.1课程教学内容
课程以社会需求为导向,为实现“以教为中心———以学为中心”的课程教学总目标,以提升教学效果为目的。开展线上线下混合式的教学活动,把教学内容分为3个部分。①理论基础:主要内容为园林测量学的基础知识。②实践能力:主要内容为常用测量仪器的构造和操作使用方法。③项目应用:以实际项目“信阳农林学院教学区1︰800地形图测绘”为驱动,掌握园林测量学大比例尺测图的技术能力和放样基本方法。据该课程特点,主要采用PBL教学模式,通过采用小组讨论的形式,学生围绕问题独立收集资料,发现问题、解决问题,培养学生自主学习能力和创新能力。具体实施过程为如图2。教学方法上,强化“学生本位”,采用参与式、项目式、探究式、讨论式等教学方式。
2.2线上线下混合式课程教学实施过程
①线上过程:采用智慧树在线教育平台,教师通过线上学习任务、在线指导、后台监控去掌握学生自主学习情况,学生采用小组讨论、组间互评的模式,让学生主动地去探索问题,引导学生发现问题的方法和思维,启发解决问题的创新思路,激发学生的内在潜能。②线下过程:结合工程实践,融入课程思政。根据专业实践性和应用性都较强的特点,设计工程案例,将知识点应用在案例中,加深学生对基础知识的理解。以项目带动教学、以项目检验教学,充分体现出“测、算、绘”的课程教学目标。融入课程思政内容,突出项目实践过程中严谨专注的职业道德。③线上线下结合:利用教学信息化,打造开放、共享的课堂。设置签到、抢答、投屏、选人、投票等教学活动,打造开放、共享、交互、协作的教学课堂,实现从单一的知识获取到全程参与的教学创新模式。
2.3课程成绩评定
课程考核建立多元化学习评价体系,注重过程考核。过程化考核一部分是利用课程在线平台,学生参与观看教学视频、课上讨论、作业等教学活动,进行量化得分。另一部分是线下项目实践,注重学生的仪器操作、数据观测和数据处理,根据实习过程和实习结果进行得分。课程最终考核为期末50%、线上20%、实践30%。2.2.1体现“学生本位”。注重过程考核,激发学生学习内在动力。建立多元化学习评价体系,注重实践考核、过程考核,促进学生自主性学习、过程性学习和体验式学习。2.2.2增设“第二课堂”,提升专业素养。组建兴趣小组,参加创新创业大赛、大学生创新性实验项目,鼓励学生参与研究、实践,引导学生参加与课程相关的技能竞赛,增强学生的竞争力。
3应用型农林高校“测量学”课程突出线下实践技能培养教学改革思路
3.1凸显林学、园林专业应用型人才培养目标的不同特色
根据林学、园林专业学生的就业需求,有针对性地进行“测量学”课程培养目标划分。例如林学专业在“测量学”基础理论知识讲授的同时,分论里面还要加强森林资源清查、森林资源普查、小班样地划分、林业用地规划等方面的讲解和实践技能操作;例如园林专业应该注重园林小品、道路、广场的规划和施工放样、植物种植设计施工放样的实践技能操作[2];例如数字化测图知识的侧重,林学专业学生倾向于CASS软件的掌握运用,园林专业学生倾向于AutoCAD的功能运用,由于我国的数字测图软件基本都在AutoCAD上二次开发而来的,没有深厚的AutoCAD基础是很难掌握数字测图软件精髓的。所以,在专业培养目标方面,要凸显出不同特色[3]。
3.2由传统授课模式向注重实践技能量化考核转变
课题组成员通过走访北京林学大学、南京林业大学、中南林业科技大学、西南林业大学等4所国内林业高校发现,这些高校在理论授课和实验教学、实习周的安排上各不相同。任课教师也普遍反映由于专业课程设置的课时是有限的,“测量学”的理论课时被一再压缩,教学实际中学生对仪器的使用和实践操作更感兴趣。所以,任课教师也将传统的理论授课改为讲解理论与实践操作同时进行,并对实践操作进行技能考核,极大地激发了学生的学习兴趣和自主动手能力的培养。其中,有些高校还安排了实习周,进一步强化学生对理论知识与实践技能的掌握,通过综合实训,使学生对课程的学习目标有了全面深入的理解。
3.3以赛促教,协同提升师生教学相长
全国高等学校大学生测绘技能大赛由教育部高等学校测绘学科教学指导委员会、国家测绘地理信息局职业鉴定指导中心、中国测绘学会测绘教育委员会等部门联合主办[4]。迄今已经举办四届,邀请31所高校组织在校测绘工程专业本科生参加比赛。但是目前尚未有组织举办全国农林高校非测绘专业学生参与的类似这种高标准、高规格赛事活动。农林高校学习“测量学”课程的大学生们也希望有机会交流提高、切磋实践技术。高等农林院校的“测量学”课程大部分属于非测绘类专业,隶属于普通测量学范畴[5],与测绘类专业相比,精度方面要求没有那么严格,但对于技能掌握方面却是同等重要。因为在工作实践中,牢固掌握测绘技能,对于林业资源的调查、林场的规划、林地界线的划分,园林工程的施工、测设、放样都有着举足轻重的作用[6]。所有施工项目开始之前,都要先进行外业踏查、测量、数据采集,进而才能进行内业的规划设计。所以,“测量学”是一门专业基础课程,几乎在农林院校的很多专业中都有开设。例如:涵盖林学、园林、园艺、城乡规划设计、旅游管理等专业。
4线上线下混合式课程教学改革成效及未来努力方向
通过课程改革,提升了学生对该课程的学习兴趣,近两学期的学生评教结果成绩都在95分以上。2019-2020学年第二学期本课程被评为优质课,学生对课程满意度较高。一方面,课程改革提高了学生创新实践的能力。近两年园林专业学生参加创新创业项目、大学生创新实践性项目人数明显增多,提升了科研探索能力。另一方面,在教学过程中,及时总结经验,发表教改文章多篇;在豫南高校大学生测绘技能大赛、河南省高等学校测绘类专业青年教师讲课竞赛、信阳农林学院青年教师讲课比赛等活动中均取得优异成绩。教学相长,教师教学水平得到大幅提升,学生学习热情达到调动,教学改革成效明显。通过一流课程建设,逐步形成一支结构合理、人员稳定、教学水平高、教学效果好的教学团队。力争自编特色教材、开发网络课件,建成由文字教材、电子教材、网络课件、试题库、系列参考书和辅助教材等构成的立体化教材。在教学内容、教材、教学方法与手段、实践教学、考试模式等方面形成风格和特色。进一步完善课程相关的教学视频、课件库、习题库、试题库、实验指导书、资料库等课程基本资源,实现优质教学资源共享,进而做到让学生独立自主地完成学习任务并达到学习目标。进一步探索适合课程实践的教学方法,依据教学内容和课程类型的特点,注重课程理论与社会实践相结合。进一步建立科学课程评价体制。以对学生的知识、能力、素质综合考核为目标,发挥考核的反馈功能。及时检验学生的学习成果,全面客观地反映学生学习。课程的改革方向为建成“秉持学生为中心、过程可回溯,持续改进积极有效,具有推广价值”的一流课程。在今后的教学中,及时将学术研究、科技发展前沿成果引入课程;教学方法体现先进性与互动性;课程实践增加创新型、设计型内容,加大学生学习投入。
参考文献:
[1]于坤,李秋实,武百超,等.基于OBE的非测绘专业测量学教学改革研究[J].山西建筑,2018(10):223-224.
[2]赵玉玲,张兆江,张安兵,等.“互联网+测绘”背景下基于OBE理念的毕业设计教学研究[J].测绘通报,2018(11):148-150.
[3]李黎,连达军,陈国栋.利用教师科研项目培养测绘专业本科生的创新能力[J].测绘通报,2018(12):148-152.
[4]蔡剑红,霍亮,朱凌.新工科理念下的实验课程教学改革与实践探索[J].测绘通报,2019(02):147-152.
信息技术改变了人们的生活、工作和学习方式,赋予高等教育新的内涵和要求。高等教育的办学模式和教学模式也将随之发生变革。面对信息化浪潮给教育提供的机遇和挑战,许多国家政府都提出了相应对策。美国、英国、日本等国家分别提出了用信息化技术促进高效、灵活的教学及课程改革等命题,并进行了探索。以信息化技术为主要载体的慕课(MOOCs)出现,开启教育信息化发展的新时代,并迅速席卷大部分国家。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》提出了教育信息化发展的要求。2014年教育部办公厅下发《2014年教育信息化工作要点》,MOOCs是近两年快速兴起的一种创新教育模式,它的迅猛发展正影响全球教育的格局,也将影响一个国家的高等教育事业,它是信息技术与教育理念的跨学科创新,同时也为当前教育管理和运行模式提出全新的挑战。在此背景下,职业教育信息化迅速发展,信息技术正以惊人的速度改变着大学生的学习方式,而在线教学与课堂教学优势互补既可以发挥教师的主导作用,又可以满足学生的自主学习需要,混合式教学模式已经成为目前教育教学改革的热点和趋势。
混合式教学模式是一种新的教育模式,具有丰富的学习资源、便捷的协同交流、友好的互动等独特优势。它通过把传统学习方式的优势和E-Learning的优势结合起来,一方面强化了学生的主体地位,打破了时空限制,使“以学生为主体”的自主学习成为现实,让学生自主学习的时间有所提高,使课堂有更多的时间开展探究研究和项目协作,有效提升了学生的自主学习能力和探究、解决问题的能力。另一方面,教师通过构建在线课程,解决传统教学中诸如课堂学时有限、内容拓展不够、自主学习缺乏、师生之?g缺少交流等问题,并可以实践新的教学模式和教学策略,充分发挥教师的主导地位,使教师有更多的时间和精力来注重教学过程的监督和学生学习效果的反馈。因此,混合式教学模式的构建,充分利用了在线教学和课堂教学的优势互补来更好地实现教学目标,通过不同学习方式与不同学习技术的综合运用来达到最佳的学习效果。实践表明,混合式教学模式是一种值得尝试、推广的教学新模式。
一、混合式教学模式应用现状
网络辅助教学自2000年兴起以来,已经发展为MOOCs、翻转课堂等热点模式,互联网及新媒体已广泛地被应用于课堂当中,网络环境下混合式教学逐渐成为教学改革的主流。近年来各大院校都在努力推进混合式教学改革,一些院校已经取得了一定的成效,但在具体的实施过程中还存在以下问题:院校往往对信息化硬件设施投入较多,相适应的信息化资源建设和应用却相对滞后,缺乏统一的信息化规划和管理,限制了信息共享与信息整合;教师难以摆脱传统教学模式的束缚,对混合式教学的了解不够深入,而学校也缺乏相应的考核评价体系和激励政策,使混合式教学在教师层面的应用难以有效推进;与院校层面混合式教学模式改革相配套的相关人力资源与培训体系、政策与支持保障机制以及研究与发展政策等一系列管理策略尚未健全,不能有效促进教学方法和教学模式的改革。因此,当前混合式教学模式应用管理体系的构建还处于起步阶段,有待进一步发展和完善。
二、构建混合式教学模式应用的管理体系
通过顶层设计和系统推进,构建信息化与教育教学深度融合的混合式教学模式应用的管理体系,鼓励教师更新教育教学观念,充分利用网络在线教学优势,强化课堂互动,探索互联网技术支持下的线上线下混合式教学课程建设,以此保障混合式教学模式的有序运行,从而更好地推进教育信息化环境下教学方法和教学模式的改革,全面提升高职教育的信息化、现代化水平,进一步适应经济社会对技术技能型人才的需要。
(一)通过边实践、边总结、边完善,重构适应混合式教学的组织机构和管理制度体系
混合式教学改革是一场以新媒体、新技术的应用为表征,反映时代精神的教育革命,它绝不是用一种教学技术去更换另一种教学技术,而是包括教育目标、课程体系、教学思想以及教学管理制度在内的全方位变革。当教学组织机构、规范体系、内在激励机制发生了根本的变化,混合式教学改革才不会流于形式,半途而废,才会持续深入。可见,教学制度重建既是混合式教学改革的外在保障,又是混合式教学改革的重要组成部分。我们将通过立项建设混合式课程并试点实施的实践,探索建立有效协调教学管理、信息管理、学生管理、系部管理的混合式教学改革推进组织机构,逐步构建线上、线下课程建设规范,混合式教学课程实施管理规定,混合式教学课程评价标准,混合式教学模式下的教师教学评价标准与激励机制,学生学习成效评价标准,以及混合式教学模式下的学生管理规定等系列制度,以保障混合式教学模式在职业院校能顺利地整体推进,突出“互联网+”技术对职业教育教学质量提升的优势。
(二)通过混合课程教学的要素分析,开发混合式教学模式下的课程教学文件模板及标准
课程与教学论的学者提出了课程教学的七要素:一是学习目的,强调数字化时代所需的信息化知识、技能和综合素质的全面培养,以及虚拟空间中的态度和价值观的塑造。二是学生,真正成为数字化时代的学习者,从被动的信息受体、接受者和被支配者变为主动支配自己的行为、方法、偏好,甚至参与学习内容的构建。三是学习内容,从形式上体现为多种媒体的呈现方式,在知识结构上,从固定的、以课程大纲为准绳的结构化知识变成包含静态结构化和动态非结构化的各类知识。四是学习方法,混合教学注重学生自主学习能力的培养,学习方法从“听讲+练习”变为线上线下相结合的多种模式。五是教师,从主讲教师到专业化的教学团队,同时还可引入在线的E-Tutor和E-Expert,教师资源得到丰富和拓展。六是学习环境,从传统教室、实验室、实习/实践场地和工作场所,延伸到学习者完全可以自己掌握的网上学习环境、虚拟仿真实验室、虚拟实习/实训基地和基于物联网工作场景等技术支撑的线上环境。七是学习反馈,借助大数据的线上评价方法,除了学习成绩外,还可以实现学生满意度、学生学业成就、学生学习过程的评价,形成学生学习档案袋和学习分析,从而促进教与学的及时改进。
通过以上七要素的分析,开发出混合式教学模式下的课程教学文件模板及标准。
(三)教师培训和基于信息技术的课程教学设计
针对教师的培训,需要从以下三方面入手:
一是技术服务于教学的意识。教师要改变自己的动机、信念、态度和价值观,才能发展新的技能。要使教师认识到信息技术在教学中的应用能够促进学生的学业成就和知识、技能、能力的全方位发展。
二是技术运用的技能,这是进行网上教学的技术基础。
三是信息技术环境下教学设计的能力与经验,这是取得混合教学效果的关键。
(四)在调研实践的基础上,形成“在线课程开发、翻转课堂实施、系部管理推进”组成的基本评价指标体系
关键词:传统实验;虚拟现实技术;虚拟实验系统
0引言
实验是与教学活动密切相关的环节,它有助于学生理解知识的产生和发展过程, 容易理解和巩固相关的理论知识,提高依靠实验方法探索科学知识的能力。随着教育的高速发展,传统实验面临的如实验材料成本高、实验仪器昂贵、实验仪器损坏维修成本高、设备更新频率高等诸多问题,都严重束缚了教学质量的提高 [1]。为了改善这种现状,最大程度的实现减少硬件资源和节约空间,同时增强实践教学效果,可以使用虚拟实验系统辅助实验教学的开展。
1虚拟现实技术简介
虚拟现实技术,就是借助于计算机硬件设备和相关支撑技术,创建一种可以通过视、听、触、嗅等手段所体验到的虚拟世界的技术[2]。虚拟现实技术作为一种先进的科学技术,将计算机仿真技术、计算机图形技术、传感技术、3D技术等最新的发展成果进行了综合,并依赖计算机设备构造三维数字模型,构建以视觉感受为主,包括听觉、触觉等可感知的环境。虚拟现实技术的基本特征主要包括:
1.1 交互性[3]。虚拟现实系统中的人机交互可通过键盘、鼠标、头盔、数据手套等设备操作虚拟环境中的对象,是一种近乎自然的交互。
1.2 沉浸性。虚拟现实技术依赖计算机技术构造三维立体图像,通过特殊显示设备和感知交互设备,把自己放在一个虚拟环境并有一种身临其境的感觉。
1.3 多感知性。虚拟现实系统配备观察、倾听、触摸、动觉传感和反应装置,用户可以在虚拟环境中得到各种各样的感知,并采取相应的实际反应和交互操作。
2虚拟实验系统
2.1 虚拟实验系统的特点
2.1.1 共享程度高。传统的实验有地域与时间限制,而虚拟实验系统可以接受有访问权限的本地和异地用户在任何时间的使用,使信息与实验资源的共享程度得到了极大地提高。
2.1.2强大的交互能力。虚拟实验系统能给用户提供一个逼真的实验环境,虚拟实验对象和用户依赖鼠标拖放操作进行交互,用户也可以实时观测实验现象和实验结果。
2.1.3支持协作。用户间的信息沟通是由虚拟实验系统提供的多种方式进行的。
2.2 虚拟实验教学的优势从实验教学的现状和虚拟实验系统的特点出发,虚拟实验教学的优势主要有以下几个方面:
2.2.1 组织形式开放[4]虚拟实验不受实验内容、时间和地点的约束,保证了用户充分选择的自由。随着实验教学的发展,跨地域、跨学科、同时开展多项实验的要求日益增多,虚拟实验将为实验教学的发展开拓空间。
2.2.2 对象开放在实验教学中,学习者可以分为实验课程学习者、参与者、爱好者等身份;依据虚拟试验系统操作的权限分为实验者、教师和技术人员、系统管理员等三个层次,不同对象依据自己的身份和权限在虚拟实验平台下进行学习和交流。
2.2.3 资源开放虚拟实验的教学资源为实验对象完全开放。实验设计方案的形成与开发可以依靠系统软件程序模块和实验项目设计模板的帮助;实验数据的分析与处理可以利用数据分析与处理工具包进行;学生在实验课程总结和复习中取长补短、巩固知识。
3虚拟现实技术在教学中的应用
虚拟现实在教育领域的具体应用,主要体现在虚拟学习环境、虚拟实验室、虚拟实训基地、虚拟仿真校园、虚拟远程教育等方面。
3.1 虚拟现实技术在计算机实验中的应用虚拟实验系统包括实验设备、实验对象、教学信息资源和实验室环境,虚拟实验室既可以是虚拟构想的实验室,也可以是真实实验室的再现。例如,要加深广域网、城域网的概念理解,不必真正把网络构建起来就可以亲身体验,犹如进行现场的操作。再如,在计算机组装和维护课程中,使用虚拟机软件vmware创建与真实计算机相同的运行环境,也有处理器、存储器、显示设备、输入输出设备等,不仅可以安装各种操作系统,而且也可以尝试安装各种应用软件,安装的过程与在真实的计算机中的感受完全一样,但对计算机中原有的系统和数据不会产生任何影响。
虚拟现实技术还可以对实验者构想的模型进行实验,所产生的实验结果和效果将对实验构想进行可行性和合理性的验证。例如,在组网联通实验中,可以通过虚拟的路由器、交换机、服务器和终端进行网络的设计和设置,减少了购买设备的费用和损坏维修成本高所带来的风险。
3.2 虚拟现实技术在经济管理课程实验系统中的应用高等职业教育文科教学存在理论偏多、实践较少,理论和实践有脱节现象。应该把计算机技术与教学手段和方法的改革充分结合起来,构建与经济管理类课程相关的虚拟试验系统,包括市场营销、电子商务、人力资源开发、股票交易、财务、旅游场景等各种虚拟实验系统,把现实环境中无法全面实现的教学过程通过虚拟试验系统进行完美的展现和操作。例如,房地产营销虚拟系统可以制定适合不同用户的营销解决方案,并对营销环节中的关键环节制定不同的策略。通过虚拟的经历,不仅加深了对理论知识的理解,而且让实验者体会到现代房地产营销的互动式、数字化的营销模式。再如,电子商务模拟试验系统可以建立商店、银行、商品等相应的模型,实验者可以模拟商品的选择、支付、配送等过程。再如,虚拟现实技术模拟旅游景点,以真实的图像、图片等数据为基础,利用计算机制作三维图像,并通过视觉中枢对物体的“深度”信息和观察视差的综合产生三维立体综合效果,依靠头盔式显示器、数据手套、身体部位跟踪器和投影显示设备,并结合感官系统在虚拟的场景中去体会景区的地理环境和特色。
4结束语
虽然虚拟实验环境有诸多优势,但真实环境环境容易加深学生的感性认识和动手能力,因此,一个实验系统应该是既包括真实环境也包括虚拟环境的综合、完整的系统。只有构建完善、先进的实验环境,才能大大地提高实验教学质量,提升高校的核心竞争力,真正实现为教学、科研与开发工作服务的使命。
参考文献:
[1]杨宇行.高校计算机实验室管理之探讨[J].计算机与网络,2008(1):64-66.