余衛(wèi)華 張 鑫 姚一飛

(西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌 712100)

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)。工程教育專業(yè)認證的核心是要確認工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求為導(dǎo)向的合格性評價。工程教育專業(yè)認證要求專業(yè)課程體系設(shè)置、師資隊伍配備、辦學(xué)條件配置等都要圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達成任務(wù)展開，并強調(diào)建立專業(yè)持續(xù)改進機制和文化，以保證專業(yè)教育質(zhì)量和專業(yè)教育活力[1-5]。

工程教育專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)更加重視學(xué)生綜合運用科學(xué)知識和技術(shù)手段解決復(fù)雜工程問題的能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、協(xié)作精神以及綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力[6]，要求工程實踐與畢業(yè)設(shè)計(論文)教學(xué)環(huán)節(jié)至少占總學(xué)分的20%。在工程教育專業(yè)認證思想的指導(dǎo)下，高等院校的實驗教學(xué)應(yīng)該不斷地創(chuàng)新、改革，以達到更好的教學(xué)效果，并有利地支撐各專業(yè)開展工程教育專業(yè)認證工作。西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院多個專業(yè)參加了工程教育專業(yè)認證。其中水文與水資源工程專業(yè)從2009年起已通過了4次工程教育專業(yè)認證；農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)從2013年起已通過2次工程教育專業(yè)認證；水利水電工程專業(yè)從2019年起通過了1次工程教育專業(yè)認證?！肮こ虦y量”課程是水文與水資源工程專業(yè)、農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)和水利水電工程專業(yè)開設(shè)的一門重要的基礎(chǔ)課程，其重要的教學(xué)實踐是“工程測量”課程的實驗教學(xué)。鑒于此，西北農(nóng)林科技大學(xué)“工程測量”課程組開展了工程教育專業(yè)背景下該課程的實驗教學(xué)改革，以期為地方同類院校實驗教學(xué)改革提供參考。

一、“工程測量”課程實驗教學(xué)面臨的問題

“工程測量”是水利類專業(yè)的一門工程基礎(chǔ)課程，具有較強的實踐性?！肮こ虦y量”課程實驗作為該課程的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，發(fā)揮著非常重要的作用。該教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量的好壞直接影響專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量?！肮こ虦y量”課程的實驗教學(xué)學(xué)時約占“工程測量”課程總學(xué)時的1/3左右。“工程測量”課程的實驗教學(xué)是學(xué)生由課堂走向?qū)嵺`過程中必不可少的綜合設(shè)計性環(huán)節(jié)，是連接理論知識與生產(chǎn)實踐的紐帶?！肮こ虦y量”課程的實驗教學(xué)面向的是未經(jīng)過專業(yè)實驗基礎(chǔ)訓(xùn)練和實驗技能經(jīng)驗較少的大學(xué)二年級學(xué)生，因此“工程測量”課程的實驗教學(xué)具有測繪技能培養(yǎng)、工程意識培養(yǎng)、團隊協(xié)作精神培養(yǎng)等多重作用，也是各專業(yè)工程教育專業(yè)認證標(biāo)準(zhǔn)中重要的考察內(nèi)容之一。如何把“工程測量”課程的理論知識應(yīng)用于實踐，解決工程實際問題，是“工程測量”課程實驗教學(xué)面臨的首要問題[7]。

(一)實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊

互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，測繪技術(shù)與方法發(fā)生了翻天覆地的變化，新一代信息技術(shù)下的測繪、遙感、導(dǎo)航技術(shù)體系的發(fā)展，推動了測繪生產(chǎn)實踐的變革，如GNSS、無人機、無人船、三維激光掃描儀等設(shè)備在測繪過程中的廣泛應(yīng)用等。相對于這些先進的測繪技術(shù)和方法，原有實驗教學(xué)內(nèi)容早已陳舊、落后。比如，DJ6型光學(xué)經(jīng)緯儀的認識及使用、視距測量、測回法觀測水平角、電子水準(zhǔn)測量、DS3型水準(zhǔn)儀的檢驗與校正等，已落后于時代的發(fā)展。同時，“工程測量”實驗教學(xué)總學(xué)時一般為16個學(xué)時，而其中水準(zhǔn)儀的認識及使用、全站儀認識及使用、GPS認識及使用等驗證性的實驗項目安排的學(xué)時較多，約占總實驗學(xué)時的40%，而綜合設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗項目比重較少，這與工程教育專業(yè)認證背景下的實驗教學(xué)要求有一定差距，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，需完善補充前沿實驗教學(xué)內(nèi)容。

(二)實驗教學(xué)模式缺乏創(chuàng)新

“工程測量”課程的實驗教學(xué)長期采用傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式，傳統(tǒng)實驗教學(xué)主要以教師的講解、演示為主，學(xué)生只需按部就班地操作儀器完成實驗，學(xué)生被動接受知識。另外，“工程測量”課程的實驗教學(xué)時間有限，每節(jié)實驗課的教學(xué)時間僅為40分鐘，在這有限的實驗課時內(nèi)，教師的儀器操作、演示占用一部分時間，留給學(xué)生實際操作完成實驗的時間就非常的有限。因此，如果不采用新的實驗教學(xué)模式，就無法保證實驗教學(xué)任務(wù)的順利完成。

(三)實驗教學(xué)考核形式過于單一

“工程測量”課程的實驗教學(xué)考核主要依據(jù)實驗報告的撰寫情況，“工程測量”課程的實驗一般以3～4人為一組，每個學(xué)生在實驗過程中的實際表現(xiàn)，比如實驗儀器操作能力、實驗方案設(shè)計能力、解決問題的能力等，都無法以實驗報告的形式體現(xiàn)出來。同時，每組學(xué)生共用一組實驗數(shù)據(jù)完成實驗報告的撰寫工作，教師批閱實驗報告時往往只注重實驗結(jié)果是否正確，不注重實驗的過程及對結(jié)果的分析，導(dǎo)致教師在考核評價時帶有片面性、不合理性，學(xué)生抄襲實驗報告的現(xiàn)象時有發(fā)生。這種單一的實驗教學(xué)考核方式，沒有注重對學(xué)生的實驗過程考核，極大地影響了學(xué)生參與實驗的主動性和創(chuàng)新性[8]。

二、“工程測量”課程實驗教學(xué)改革的措施

根據(jù)工程教育專業(yè)認證的畢業(yè)要求，筆者所在的“工程測量”教學(xué)團隊增加了“工程測量”課程的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，將工程項目、科創(chuàng)項目、研究項目凝練成實驗教學(xué)素材吸引學(xué)生積極參與實驗教學(xué)活動，同時充分利用優(yōu)質(zhì)課程網(wǎng)站、慕課網(wǎng)絡(luò)平臺、虛擬仿真平臺開展混合式教學(xué)，以滿足工程教育專業(yè)認證的要求，具體做法如下。

(一)優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，突出工程背景

原有“工程測量”課程的實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊，為了滿足工程教育專業(yè)認證的畢業(yè)要求，西北農(nóng)林科技大學(xué)“工程測量”課程組對“工程測量”課程的實驗教學(xué)內(nèi)容進行了優(yōu)化，見表1?！肮こ虦y量”課程的實驗教學(xué)中去掉了經(jīng)緯儀的相關(guān)實驗項目，增加了全站儀及GPS的相關(guān)實驗項目，與時俱進地調(diào)整和優(yōu)化實驗項目和實驗內(nèi)容，主要是突出了實驗項目的工程背景，進一步激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高了“工程測量”課程的實驗教學(xué)效果，從而更好地滿足工程教育專業(yè)認證背景下“工程測量”課程實驗教學(xué)對學(xué)生能力達成度的要求[9]。

表1 優(yōu)化后的“工程測量”課程實驗教學(xué)內(nèi)容體系

(二)采用混合式教學(xué)模式，提高實驗教學(xué)效率

按照工程教育專業(yè)認證要求，筆者構(gòu)建了“工程測量”課程“討論—實驗方案設(shè)計—實驗操作—問題發(fā)現(xiàn)—分析總結(jié)”五層次的“工程測量”課程實驗教學(xué)體系，加大了綜合性設(shè)計實驗、創(chuàng)新性實驗的開設(shè)力度。同時，在實驗過程中，采用了慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、藍墨云班課、虛擬仿真教學(xué)平臺等多種現(xiàn)代化教學(xué)手段開展了混合式教學(xué)[10]。

教師根據(jù)實驗內(nèi)容、實驗項目性質(zhì)，采用不同的教學(xué)手段和平臺開展混合式教學(xué)。比如，全站儀認識、普通水準(zhǔn)儀的認識、GPS的認識等驗證性的實驗項目，教師可利用虛擬仿真教學(xué)平臺開展虛實結(jié)合的實驗教學(xué)。學(xué)生在課前，利用虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，進行虛擬場景下測繪儀器基本操作的反復(fù)練習(xí)。在課中，學(xué)生開展真實場景的實體實驗。課后，學(xué)生再次進入虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，完成實驗作業(yè)的撰寫工作并提交。

對于普通水準(zhǔn)測量、全站儀數(shù)據(jù)采集、全站儀使用等一些綜合設(shè)計性、創(chuàng)新性的實驗項目，教師可以利用藍墨云班課，在課前發(fā)布實驗預(yù)習(xí)要求和實驗教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生通過慕課或虛擬仿真實驗教學(xué)平臺完成課前預(yù)習(xí)，教師在這個環(huán)節(jié)的作用是引導(dǎo)學(xué)生在云班課上開展討論、設(shè)計實驗方案；在課中，學(xué)生根據(jù)各自組的實驗方案，選用不同的實驗方法完成實驗任務(wù)，在這個過程中學(xué)生會不斷地發(fā)現(xiàn)問題，教師在這個環(huán)節(jié)的作用是積極引導(dǎo)學(xué)生分析實驗中出現(xiàn)的問題；課后，學(xué)生通過分析實驗數(shù)據(jù)、總結(jié)實驗方法，完成實驗報告的撰寫工作，教師在這個環(huán)節(jié)的作用是發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實驗報告撰寫過程中反映出來的問題，并及時進行糾正。采用這種混合式教學(xué)方法，不僅提高了實驗教學(xué)效率，而且實現(xiàn)了學(xué)生在實驗教學(xué)活動中的“主體地位”，打破了“工程測量”課程實驗教學(xué)的時間和空間限制。

(三)注重實驗過程考核，實施多元化實驗教學(xué)考核

為了更合理地支撐工程教育專業(yè)認證對“工程測量”課程的畢業(yè)要求指標(biāo)點，更好地完成課程教學(xué)目標(biāo)達成度的要求，筆者增加了過程考核，建立了多元化的“工程測量”課程實驗教學(xué)考核評價體系，全面、客觀地考察學(xué)生的實際實驗水平[11]。

改革后的“工程測量”課程實驗教學(xué)的考核成績由討論參與(20%)、實驗方案設(shè)計(10%)、實驗操作(20%)、實驗記錄(10%)、實驗報告(40%)五部分構(gòu)成?！坝懻搮⑴c”主要以小組為單位進行，小組成員要積極參與討論交流，形成討論結(jié)果，主要考查學(xué)生分析問題的能力，支撐畢業(yè)要求9(個人與團隊)和畢業(yè)要求2(問題分析)；“實驗方案設(shè)計”主要考查學(xué)生是否能積極主動地去發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，支撐畢業(yè)要求3(設(shè)計/開發(fā)解決方案)；“實驗操作”主要考查學(xué)生規(guī)范操作、動手、解決問題的能力，支撐畢業(yè)要求2(問題分析)；“實驗記錄”主要考查學(xué)生記錄的測量數(shù)據(jù)是否滿足工程規(guī)范的要求，支撐畢業(yè)要求8(職業(yè)規(guī)范)；“實驗報告”主要考查學(xué)生應(yīng)用課堂知識解決操作實踐問題，支撐畢業(yè)要求2(問題分析)和畢業(yè)要求5(使用現(xiàn)代工具)。該考核方式的每一部分都有相應(yīng)的考核標(biāo)準(zhǔn)，不僅增加了學(xué)生之間的討論交流、團隊合作精神，而且為客觀公正地評價學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)效果提供了依據(jù)[12]。

三、“工程測量”課程實驗教學(xué)改革取得的成效

通過近3年的“工程測量”課程的實驗教學(xué)改革，學(xué)生對“工程測量”課程實驗的興趣明顯提升，學(xué)生的實踐能力和綜合能力得到提高。

(一)課程教學(xué)目標(biāo)達成度符合要求，實現(xiàn)了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)

課程教學(xué)目標(biāo)達成度是檢驗課程教學(xué)效果的一項重要指標(biāo)，對課程教學(xué)目標(biāo)達成情況進行計算分析，可反映教學(xué)活動對教學(xué)目標(biāo)的支撐程度，即達到培養(yǎng)目標(biāo)的程度。課程教學(xué)目標(biāo)達成度的具體計算過程為：①根據(jù)課堂參與、作業(yè)、實驗報告等過程考核及權(quán)重計算學(xué)生的平時成績；②匯總每個課程教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)的考試試卷題號與分數(shù)，統(tǒng)計試卷支撐各課程教學(xué)目標(biāo)的分項總分，并求取各課程教學(xué)目標(biāo)的平均分數(shù)；③計算平均分數(shù)：平均分數(shù)(百分制)=(平均分數(shù)/分項總分)×100；④計算整體教學(xué)目標(biāo)達成度：達成度=[平均分數(shù)(百分制)×試卷成績占比+平時成績平均分×平時成績占比]/100[13]。將計算出的課程教學(xué)目標(biāo)達成度與課程教學(xué)目標(biāo)達成度平均值的閾值進行比較，如果教學(xué)目標(biāo)達成度超過了課程教學(xué)目標(biāo)達成度閾值，說明該課程的教學(xué)內(nèi)容與授課方式支撐課程教學(xué)目標(biāo)，達到了預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。筆者對西北農(nóng)林科技大學(xué)2019級水文與水資源工程專業(yè)的“工程測量”課程進行了教學(xué)目標(biāo)達成度計算，得到課程教學(xué)目標(biāo)達成度為0.70，大于“工程測量”課程教學(xué)目標(biāo)達成度閾值0.60，說明該課程教學(xué)目標(biāo)達成度滿足要求。教學(xué)實踐證明，通過一系列的“工程測量”課程實驗教學(xué)的改革，該課程已達到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

(二)學(xué)生參加測繪類競賽的積極性顯著提高，測繪技能得到進一步提升

學(xué)生參加測繪類競賽的積極性顯著提高，測繪技能得到進一步提升：2018—2020年，學(xué)生參加西北農(nóng)林大學(xué)測繪技能大賽的人數(shù)逐年增加，由2018年的160余人增加到2020年的300余人；2021年，西北農(nóng)林科技大學(xué)首次參加全國測繪類技能大賽，報名參賽的學(xué)生僅為20人，參賽項目僅有3項，而2022年報名參加全國測繪類學(xué)科競賽的學(xué)生接近100人，參賽項目增加到了7項。另外，在2021年全國測繪技能大賽中，學(xué)校水文與水資源專業(yè)和農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)的4名學(xué)生獲得了虛擬仿真數(shù)字測圖競賽的二等獎。學(xué)生從測繪類競賽的旁觀者轉(zhuǎn)變成為參與者，在國家級獎項的獲得上實現(xiàn)了突破。

資助項目：2019年度陜西高等教育教學(xué)改革研究項目——“新工科”水利類專業(yè)課程體系構(gòu)建，項目編號19BY015。