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1.1與卓越工程師教育培養計劃銜接
測繪領域的卓越計劃于2011年正式啟動,它是為了對適應經濟社會發展需求的、有較強創新能力的測繪領域的工程師人才進行培養,黑龍江工程學院測繪工程專業作為試點專業已在本科人才培養過程中全面實施。測繪領域工程人才的培養模式隨著卓越計劃的逐漸實施而有了重大的變化,這些重大變化主要表現在以下幾個方面:學生的創新實踐能力及工程能力在企業參與培養過程后有了較大提高,顯著增強了企業在人才培養中的作用。這也使企業在過去只擔任用人的角色得到了改變。必須充分發揮企業在測繪工程領域專業學位碩士研究生培養過程中的作用,企業一方面要參與培養方案的制訂,一方面要指定指導教師直接參與學生的指導。按照培養方案要求,學生要有一年的企業實踐經驗,參與企業的科研項目研究、生產項目的管理組織,結合企業需要選擇研究方向作畢業論文。
1.2與注冊測繪師執業資格相對接
我國的注冊測繪師制度是原國家測繪局和人事部在測繪行業建立的職業資格制度,自2007年3月1日起實行。這一制度的建立,對于加強測繪行業管理,規范測繪行為,強化測繪專業技術人員的法律責任,提高測繪作業隊伍的整體素質,有效保證測繪成果質量,維護國家和公眾利益,開展國際合作具有重要的意義。測繪工程領域專業學位碩士研究生作為本專業的高級應用型人才,經過1~2年的工程實踐,應該滿足注冊測繪師的從業要求。在專業學位碩士的培養階段,必須根據注冊測繪師的從業要求,確定學生培養目標,制訂相應的教學計劃,設置合理的課程體系,特別是實踐教學體系,優化師資團隊結構,加強工程實踐環節,提高學生實踐創新能力,培養和造就符合國家注冊測繪師基本要求的高級測繪專業人才。測繪工程專業集實踐性、技術性于一身,實行的注冊測繪師制度對測繪工程專業人才的實踐能力提出了更高的要求。作為專業學位研究生,不能僅僅局限于熟練掌握專業測量儀器的操作技能,能夠進行一般測繪項目的生產上,更要具備較強的工程管理和交流溝通能力,同時具備提出—分析—解決問題的能力。在實踐教學組織管理中,要避免本科階段大量單一的、零散的、片面的實習手段,增加綜合性、設計性實踐教學環節,培養學生具有注冊測繪師必須具有的從事測繪工程系統設計、施測、管理和評價能力,成為較高專業素質、技術全面的工程技術人員。注冊測繪師不僅具有專業知識技術,而且具有管理、服務、法律意識;不僅要有掌控全局的工程能力,更要有解決問題的創新能力。
1.3依據CDIO理念構建能力培養體系
測繪工程領域專業學位碩士研究生的培養導向是需求及職業能力的培養,對實踐能力的培養體系進行構建。作為一種具有職業背景的學位教育,測繪工程專業的碩士學位教育以培養適應工作實際需求或特定的行業且具有較為堅實的理論基礎的高層次應用型人才為目的。因此,構建實踐能力培養體系要對人才需求及行業背景進行認真的分析,且以行業及社會調研為著手點,專業學位碩士研究生人才培養的目標要依據行業發展需求和國家發展的需求來確定,在對職業目標進行設計和對職業核心能力進行分析時需要遵循理論與實踐相結合的原則,而且所用到的能力、技術及知識要符合企業行業的需求,主線是“構想—設計—實現—運行”能力,這些能力是培養職業所需求的;要以明確實踐環節、學位論文及課程設置,對核心專業能力素質進行提煉為基礎形成可行的全面人才培養方案。
2測繪工程領域專業學位碩士研究生實踐能力培養
建立科學、合理、漸進、創新并與理論教學交叉配合的實踐能力培養體系,是實現專業碩士培養的關鍵。堅持以面向工程、面向企業、面向社會為準則,以強化工程實踐能力與開發創新能力為目標,以工程實踐與科研訓練為主線,切實培養適應測繪生產、管理、科研、服務一線需要的測繪工程能力創新型人才。
2.1全日制測繪工程領域專業研究生實踐能力培養特點
測繪工程領域專業碩士研究生將進行全日制專業學位培養,研究生生源結構從原來的以非全日制為主轉變為以全日制為主,生源結構發生了很大的變化,使得專業學位研究生培養模式面臨著新的挑戰。對專業學位碩士研究生來說,雖然培養目標都一樣,但過去的非全日制在職專業學位碩士至少都具有3年以上的實踐經驗,進校深造的主要目的是學習、補充系統的專門知識,而且不涉及就業分配,專業方向明確,可以充分發揮學校的長處。而全日制工程碩士的生源一般都是沒有實踐經驗的應屆本科生,為達到工程碩士培養目標就必須在學習期間加強實踐環節,并且以此來提高專業學位碩士研究生的就業競爭力和社會影響力。
2.2專業學位碩士研究生的實踐教學方式
實習實踐是實踐能力培養的重要手段。根據生源特點和培養目標要求,專業實習實踐的組織工作要貫徹和體現集中實踐與分段實踐相結合、校內實踐和現場實踐相結合、專業實踐與論文研究相結合的原則。專業實踐可采取以下幾種方式靈活進行。1)與具有一定規模和能力的行業企業建立專業實踐基地,由學院組織和選派研究生去工程和管理一線進行專業實踐,與企業聯合培養研究生。2)由校內導師結合自身所承擔的工程項目或與測繪企業合作的橫向課題,安排學生的專業實踐環節。3)充分發揮校外導師的指導作用,利用測繪行業企業的實踐教學資源,由校外導師負責安排相應的專業實踐環節。4)研究生結合本人的就業去向,自行聯系測繪類相關專業實踐單位,從事測繪工程相關的實踐工作。
2.3專業學位碩士研究生的實踐教學內容
按照專業學位碩士研究生陪養方案的要求,測繪工程專業學位碩士研究生的實踐教學內容分三個專項實施:測繪工程文化實習、工程項目案例現場實習、工程項目研發與設計實踐。1)測繪工程文化實習此項實習作為綜合實踐的一部分,計入綜合實踐的相應學分。通過深入到企業或工程現場中參觀、調研,感受測繪工程文化和企業文化氛圍,結合企業工程技術人員的介紹,了解測繪工程行業特點、實施規范和技術規范,了解測繪工程的地位和作用,把握測繪工程的工藝流程、技術標準、亟待解決的技術問題和發展方向,培養社會責任感和良好的職業道德,明確學習實踐的目標和任務。2)工程項目案例現場實習利用企業的工程項目案例,由參與工程項目實施的工程技術人員現場教學,學習工程項目的各個環節實施過程,包括項目的招標、調研、技術設計、施工、組織管理、評估驗收、總結報告和新技術應用或研發等。既包括成功的工程項目案例教學和實踐經驗,也包括失敗的工程項目案例教學和改進措施,深刻認識承擔測繪工程項目應具備的工程能力和素質。3)工程項目研發與設計實踐在校內和企業“雙導師”的指導下,結合企業正在承擔的測繪工程項目或測繪新技術應用研究項目,“真刀真槍”地開展項目的研究、開發或設計,將科學理論與實際工程項目要求結合起來,用科學的思想、方法和現代測繪新技術解決工程項目的難點、重點問題,培養獨立從事測繪工程領域的工程技術設計、施工、管理和服務能力,以及研發創新和新技術應用能力。
2.4專業學位碩士研究生的實踐能力考核
學院組織由校內外專家、實踐單位相關人員參加的專業實踐匯報會,由學生本人匯報所進行的專業實踐工作以及取得的成果。指導教師應根據研究生的實踐單位鑒定表、實踐日記、實踐簡報、實踐檢查記錄等資料以及一線實踐工作量、綜合表現等,按優秀、良好、及格和不及格四個等級評定成績。
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教學內容改革
在教學內容上,我們遵循“以應用為目的,以必需、夠用為度”的原則,并充分考慮到工程測量課學時比較少這一實際情況。重視概念、強調應用、側重內業計算。
(1)重視基本概念。工程測量內容雖然抽象,但每一個基本概念都有其幾百年發展下來的實際背景,力求從身邊的實際問題出發,自然地引出基本概念,以激發學生的興趣和求知欲。在弄清基本概念的基礎上,理順基本概念和各個概念之間的聯系,提高教學效果。在教學理念上不過分強調嚴密論證、研究過程,而更多的是讓學生體會測繪的本質以及價值。
(2)強調實際應用。本著學習測繪是為了使用測繪這一宗旨,并考慮到教育的目標是培養應用性人才,我們在講授上較多選擇了工程上常見的實際問題,并將其應用到實踐課,以提高學生應用測繪知識解決實際問題的意識和能力。
(3)側重內業運算能力。根據學生的特點,力求內容深入淺出、論證簡明易懂,側重于測繪的內業運算、解題能力的訓練,讓學生在弄清基本概念的基礎上熟悉運算過程、掌握解題方法,最后達到提高解決實際測繪問題的目的。
實踐教學建設
完善了《工程測量》相關課程課間實習、綜合實習,并充分利用與施工單位多年協作的關系,擴大深入實習內容,增加學生實踐認識。
(1)課間實習
課間實踐教學環節是《工程測量》教學不可或缺的部分。理論學習比較好的學生通過課間實踐環節,可以使理論知識得到鞏固,達到舉一反三的效果;對理論知識掌握稍有欠缺的學生,可以通過課間實踐環節加深對理論知識的理解,達到融會貫通。可以說課間實踐教學是《工程測量》教學的一個特色,每進行完新的知識點的理論教學都安排有相應的實踐教學。在教學計劃安排時,課間實踐教學課時安排占總課時的1/3,從時間上保證了課間實踐教學環節。
課間實踐教學內容主要有:①水準測量部分:水準儀的認識、支線水準實習、閉合水準路線實習、水準儀的檢校實習;②角度測量部分:經緯儀的認識實習、測回法觀測水平角實習、方向觀測法觀測水平角、豎直角觀測實習、經緯儀的檢驗與校正;③距離測量部分:鋼尺測距與視距測距,全站儀測高差、測角度、測距離的綜合應用;④控制測量部分:三、四等水準測量,三邊或四邊閉合導線控制測量。
(2)綜合實習
根據教學計劃,測量綜合實習安排在《工程測量》課程結束后。這也是《工程測量》實踐教學環節的重要一環。在這一環中,主要安排了兩方面的內容:①進行大比例尺平面圖的測繪;②進行圓曲線的測設以及曲線平縱橫斷面的測量。在進行大比例尺平面圖測繪的各個步驟中,要求學生各小組自行組織對測區進行踏勘、確定控制點。以學生為主,教師為輔,指導教師提出合理化的建議,讓學生自行思考、討論最終確定各小組的控制點,鍛煉學生獨立思考、相互溝通的能力。圓曲線測設主要是讓學生把獨立的角度、距離、高程放樣進行綜合應用,達到綜合鍛煉學生的作用。對于高職高專的學生,測設才更是他們需要掌握的,學生畢業后碰到的測量工作主要就是測設工作。測設實習中分為三個部分:
(3)現場實習
利用學院在工程設計、施工單位校友多協作項目多的便利條件,在學院第三學年下半學期安排頂崗實習,讓學生進入施工現場,深入細致了解設計與施工各主要環節,和工程技術人員和工人充分接觸、交談、討論,增加學生感性認識,拓寬工程測量、測設的知識面,增強學生學習興趣。
企業現場教學法
測量工作是任何工程建設都離不開的工作,貫穿于工程建設的各個階段,包括勘察、設計、施工、竣工、運營、管理等;而且測量工作的精度和進度直接影響到整個工程建設的質量和進度。針對目前測量工作在工程建設中的重要地位,僅僅靠課堂理論教學與一般性實習還不能滿足實際測量工作的需要。為此,本課程充分利用教研組教師參與的工程建設,以及校友廣泛分布于各建設領域與項目的便利條件,積極與相關企業聯合培養學生,使得學生能真正做到理論與實踐相結合。例如我院從2010年11月~2011年2月,在南昌與中鐵十六局合作的軌板廠建設的測量工作。由教師輪流帶領學生白天在施工現場進行相關測量工作,晚上由企業技術人員給學生進行實際工程的相關輔導。通過一段時間的實踐鍛煉,學生實際動手能力大大提高,并能夠運用自己所學知識解決實際工程的有關問題,學生們一致認為自己水平有了很大提高,企業相關領導及技術人員對此次合作也非常滿意,達到了很好的現場教學效果。
教學效果評價
通過實施“以能力為本”的教學模式以后,我院《工程測量》教學效果得到了明顯的提高。教學效果的評價機制分為三個層面:一是學院教務處組織的學生網上評教;二是院級教學督導員評教;三是企業單位評價。
(1)學生評價
校內學生評價指標主要從以下個方面進行:①教學內容;②教學態度;③教學效果;④教學方法;⑤教書育人。通過近三年調查,校內學生對《工程測量》課程評價均為優秀,并一致認為采用“以能力為本”教學模式非常適用于高職工科院校學生。
(2)教學督導組評價
教學督導組對《工程測量》課程教學給予了高度的評價,認為:“《工程測量》課程理論與實踐相結合,課程組能結合本課程實踐性強,而學生的工程實踐知識薄的特點,研制開發《工程測量》多媒體課件,采用動靜相結合的方式,形成聲、像、文并茂的教學信息,使授課內容生動、形象。獲得學生很高的認可度,取得了良好教學效果”。
(3)企業單位評價
我院土木專業學生多年來就業率達90%以上,多數學生工作在鐵路設計、施工的第一線,多人在工作五年到十年后,成長為技術主管,活躍在全面各地工程建設的現場。用人單位都說:“石家莊鐵路職業技術學院培養的畢業生基本功扎實、動手能力強、能吃苦、上手快、適應性強”。
測繪科學技術涵蓋地球空間信息的獲取、管理、應用等各方面,從數據獲取、組織到提供服務,主要包括天空地一體化的空間信息快速獲取技術,海量空間數據存儲與管理技術,空間信息可視化技術,空間信息分析與挖掘技術以及網絡服務技術。其中,空間信息可視化技術是指運用地圖學、計算機圖形學和圖像處理技術,將地學信息輸入、處理、查詢、分析以及預測的數據及結果采用圖形符號、圖形、圖像,并結合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式顯示并進行交互處理的理論、方法和技術。空間信息可視化包括地圖可視化(VisualizationinCartogra-phy)、地理可視化(VisualizationinGeography)、GIS可視化(VisualizationinGIS)及專業領域可視化。空間信息可視化技術培養模塊是在汲取模塊化思想方法的基礎上,將測繪學科空間信息可視化技術相關課程進行組合,從而形成相對獨立的知識模塊單元或者是能力訴求單元。為實現對測繪工程專業技術人才培養的既定目標,在空間信息可視化理論與技術培養環節,課程的設置應該依據空間信息可視化學科理論與技術架構,形成相應的課題體系。空間信息可視化顯示模塊課程設置應充分考慮培養學生掌握空間信息可視化基本原理、技術方法及基于可視化成果的分析應用。測繪工程專業設置是高等學校測繪學科人才培養規格的重要標志,是為了使培養的人才具備扎實的基礎知識、較寬的專業口徑,并富有較強的工作適應性和實踐能力[9]。測繪工程專業教學目標的本質為培養具有獲取、存儲、處理和顯示空間數據專業技能。其中,空間信息可視化顯示方面的教學目標是,通過相關系列的課程學習,能夠掌握地圖學和圖形圖像學基本理論,運用計算機地圖制圖、圖形圖像處理技術,將地學信息輸入、處理、查詢、分析以及預測的數據及結果,采用圖形符號、圖形、圖像,并結合圖表、文字、表格、視頻等可視化形式在某種介質(如屏幕)上顯示出來,并進行交互處理的理論、方法和技術。我國目前有近120多所高等院校開設了測繪工程專業。通過調查統計分析及參考部分高校網站上列出的專業教學計劃提供的課程設置資料,將課程設置情況匯編成表,見表1。通過該表可以看出我國當前測繪工程專業人才培養在空間信息可視化顯示模塊所設置課程的現狀(所列高校涵蓋礦業、林業、地理、工程、交通等特色)。根據表1提供的信息,測繪工程人才培養空間信息可視化模塊單元,主要課程設置具有以下特點:1)空間信息可視化模塊課程設置得到重視,開設課程基本涵蓋了空間可視化原理、算法、實現技術及分析應用等方面。2)不同院校課程設置突出了自身的特點,每所高校根據自身專業特色及其研究優勢,所開設課程存在差異,但總體能夠滿足培養學生掌握空間信息可視化技術教學的目標要求。
2空間信息可視化模塊課程教學目標與教學內容設置探討
2.1測繪計算機輔助成圖1)教學目標利用計算機繪制各種比例尺的地形圖、地籍圖、宗地圖已成為專業測繪技術人員必須掌握的技能。本課程作為測繪工程專業基礎課程之一,其教學目標是掌握測繪計算機輔助成圖系統的基本操作,掌握地圖符號的定制、地形圖及地籍圖的繪制及測繪繪圖軟件開發的基本方法。同時本課程設置,為進一步學習《數字測圖原理》課程和進行數字地形圖繪制奠定基礎。2)教學內容設置本課程教學內容主要包括了軟件系統操作基礎、二維圖形的繪制和編輯、繪圖環境的設置、塊、屬性與外部參照的使用、測繪符號的制作和定制、地形圖和地籍圖的基本繪制方法以及系統二次開發。
2.2地圖學1)教學目標地圖學為測繪工程專業基礎課程,其教學目標是通過課程學習,培養學生對客觀世界地理事象空間認知、抽象、地圖表達的能力,掌握在數字環境下基于主流GIS或繪圖軟件的普通地圖、專題地圖的設計與制作技術,培養學生掌握利用地圖進行分析應用的專業能力,為專業后續課程(如GIS)學習打下堅實基礎,也為將來從事地學專業工作,提供堅實的技術基礎。2)教學內容設置本課程內容安排包括地圖及地圖學的基本概念、地圖數學基礎(地圖投影、坐標系統)、地圖數據源、地圖語言與符號設計、地圖的設計與編制、地圖綜合、普通地圖、專題地圖、數字地圖理論與制圖和地圖的分析與應用。通過對《地圖學》上述內容的學習,學生可以掌握地圖的本質、構成和基本要素,地圖符號設計原則及方法,掌握數字化背景下普通地圖、專題地圖要素的表示,以及地圖分析、應用、輸出等專業知識。
2.3計算機制圖學1)教學目標計算機制圖學是一門技術性較強的專業選修課,是應用計算機處理圖形信息的一門學科。計算機制圖學是研究圖形生成,圖形在計算機中的表示,圖形信息的輸入、輸出和顯示,圖形的變換及人機交互式繪圖等問題,是計算機的一個應用領域。該課程的學習能讓學生掌握計算機制圖的基本知識,掌握利用計算機來繪制圖形圖像及圖形圖像處理的基本流程與方法,通過對相關制圖軟件的學習,實現數據的獲取、設計、繪制和專業相關的各種圖形圖像(如地圖、遙感影像圖等)。通過對《計算機制圖學》的課程學習,學生可以了解計算機制圖學發展現狀,掌握計算機制圖學的基本理論、基本方法以及根據具體的數據和要求,實現計算機圖形生成和進行相關的分析應用。2)教學內容設置該課程教學內容主要包括計算機圖形學基礎、計算機制圖理論基礎、計算機圖形處理算法、計算機制圖數據模型以及計算機制圖應用。本課程教學內容從計算機制圖學的基本概念著手,重點講解計算機圖形生成,圖形在計算機中的表達,計算機圖形處理算法,人機交互式圖形圖像制作及計算機制圖的應用等方面。
2.4電子地圖1)教學目標電子地圖是計算機技術引入地圖后產生的一個新的產品形式,也是空間信息可視化輸出的主要表現手段。通過本課程學習,使得學生掌握電子地圖的定義、電子地圖類別、電子地圖設計理論、電子地圖的生成與顯示、電子地圖的存儲、電子地圖的管理和應用。2)教學內容設置該課程教學內容主要包括電子地圖概述、電子地圖設計、電子地圖數據模型、電子地圖的邏輯結構、電子地圖制作、電子地圖顯示技術和電子地圖應用。
2.5遙感數字圖像處理1)教學目標本課程為在遙感技術的基本理論、基本知識的基礎上,著重介紹遙感數據處理的一般原理、過程與方法,掌握遙感數字圖像處理技術的發展動態與實際應用。本課程主要教學目標是使學生了解和掌握遙感信息處理的基本知識、方法、基本技能和發展動態,初步掌握應用遙感信息處理技術分析和解決實際問題的能力。通過理論學習、上機實踐等環節,進一步增強學生對本課程的理解,并在此基礎上使學生進一步掌握遙感圖像成像的基本原理、基本理論和這些理論在遙感圖像處理中的應用,掌握遙感數字圖像處理的基本方法,能夠熟練使用常用的遙感數字圖像處理軟件(ERDAS,ENVI等)進行圖像處理。2)教學內容設置該課程包括理論教學和實驗教學兩個環節,理論教學內容主要包括數字圖像及遙感數字圖像處理基本概念、遙感數字圖像的獲取、遙感數字圖像預處理、遙感數字圖像增強處理、遙感數字圖像的計算機分類、遙感數字圖像分析方法等內容。實驗教學環節基于遙感數字圖像處理軟件,經過上機實踐訓練,使學生掌握基本遙感圖像處理流程,具有遙感圖像分析的基本能力。
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