基于CDIO理念的“数字测图原理与方法”课程教学改革探索

曹先革，杨金玲，马俊海，朱继文

（黑龙江工程学院 测绘工程学院，黑龙江 哈尔滨 150050）

CDIO是由美国麻省理工学院、瑞典皇家理工学院、瑞典查尔摩斯工业大学和瑞典雪平大学于2004年共同创立的工程教育改革模式，旨在培养未来的工程师。CDIO代表着构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）与运行（Operate）4个工业产品或工程项目全寿命周期的构成要素，是CDIO工程教育理念培养工科学生工程能力的载体，是国际工程教育改革的最新成果。迄今已有几十所世界著名大学以CDIO工程教育能力大纲和要求为基准，制定配套的专业课程体系，取得良好的教学效果，培养出深受企业欢迎的学生［1－2］。因此，为培养有专业技能、有社会意识和有企业家敏锐性的新一代工程师，必须对现有的课程教学模式加以调整和改革。本文以“数字测图原理与方法”课程为例，介绍将CDIO理念引入课程设计和实施环节并取得初步效果。

1 “数字测图原理与方法”教学模块设计

教学模块是指将课程内容根据教学目标、教学计划和教学大纲要求划分成多个既独立又相互关联的教学内容［3－4］，每个模块均制定相应的知识和能力目标，整个课程的教学目标需要通过完成每个模块的知识和能力目标来实现，具有以现场教学和以学生为中心自主学习为主、理论课和实践课融为一体等特点，有效地克服了以教师为中心的传统教学模式的弊端。

“数字测图原理与方法”是高等学校测绘工程专业的本科专业基础课，也是专业核心课程之一。通过本课程的学习，学生应掌握从事大比例尺地面数字测图的基本理论和专业知识，具有利用测绘仪器和软件进行地形图、地籍图、房产图等的数据采集、数据处理和地形图应用能力［5－6］。因此，其教学设计应围绕数据采集、数据处理和地形图应用等专题展开，重点培养学生对相关仪器（如经纬仪、水准仪、全站仪和GPS等）和测图软件（如CASS、SCS，SV300等）的实际操作能力、主动学习能力、团队合作及协调等能力。“数字测图原理与方法”课程教学模块的详细设计如表1所示。

表1 “数字测图原理与方法”教学模块设计

2 “数字测图原理与方法”教学模块的实施

在教学中，结合生产经验和用人单位需求，设计了大比例尺数字地形图与地籍图测绘（内容涵盖技术设计、水准测量、导线测量、碎部测量、内业数据处理、分幅、打印输出、检查验收、编写技术总结等）、地形图扫描数字化、土方量计算、纵横断面图绘制等工程项目［7］，并将表1中各教学模块的内容有机地融入各项目中，并基于CDIO理念制定了相应的教学计划，教学进度安排见表2。

表2 “数字测图原理与方法”工程项目的进度安排和内容

1）工程项目的实施。在项目实施时，教师可规定必做项目和选作项目，提倡学生利用课余时间完成项目，而不仅仅是传统课内有限时间的教和学。在项目的实施中需要学生在规定时间内作一个报告，并采用答辩的形式，由其他同学提出问题，报告者进行答辩，由教师予以点评，典型问题由教师重点加以分析。

2）教学模块采用的教学方法。在教学中，根据教学内容与学生当时的状况，灵活穿插，采用讨论、启发、引导、展现等教学方法，最大限度地发挥课堂教学的作用。

讨论即在课堂讲课中根据不同教学模块的知识目标在教师的精心准备和指导下，通过预先的设计与组织，启发学生就特定问题发表自己的见解，以培养学生的独立思考能力和创新精神，实际操作中可以采用小组讨论的方式进行。

启发即在讲课中，以发展的观点启发学生把自己学到的知识整合联系在一起，借以说明某些测量现象和本质问题的解决，以培养学生的创新能力。

引导即根据不同的内容、要求，指导学生进行分析、综合、演绎、归纳、类比，由点到线、由线到面、由面到网，做到触类旁通、举一反三，突出矛盾分析法和问题教学法，以促进学生形成思维的逻辑性和创新性。

展现即在教学中，讲解和分析基本概念、原理、重点、难点、疑点时，尽量让学生把自己的疑问、意见、结论以及原因等思维过程说出来，引导学生进行评判，充分展现学生敢想、敢疑、敢说的思维个性［8］。

3）成绩的考核。为了更好地考查教学模块的效果，在考核方式上，采用笔试（闭卷、开卷、小论文、大作业等）、口试、实际操作等多种方式相结合的形式，如：基础理论题，用于闭卷考试，主要检验学生对基础理论掌握的牢固程度；综合论述题，用于开卷考试，主要测试学生对学科课程的理解运用能力［8］。在命题方式上采取任课教师、外请教师、课题组教师等共同参与的方式组题。

3 教学效果评价

笔者根据设计的教学模块对我校2010级“卓越工程师教育培养计划”测绘工程专业试点班学生进行了试点教学，其中前2个班采用传统教学法，后2个班采用模块式教学法，采用相同的考核方式（笔试＋实践操作）评定成绩，考核结果见图1。

图1 2种教学方法教学效果对比

从图1可知，模块法教学与传统方式教学相比提高了学生考核成绩，并且通过对学生课堂提问及仪器操作能力的分析可以发现：模块法教学在知识方面使学生掌握和巩固了基础知识；在能力方面锻炼了学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，提升了学生的团队合作及协调能力；在素质方面增强了学生的工程意识，培养了学生规范严谨、精益求精的精神，取得了预期的教学效果。

4 结束语

根据CDIO理念设计的“数字测图原理与方法”课程的教学模块和工程项目，使得课程从突出理论知识的传统教学方法转变为突出能力目标培养的现代工程教育方法。教学实践证明，模块式教学法有助于训练学生的各项通用能力，提升学生的综合素质，调动学生学习的积极性和学习兴趣，是一种新颖适用的课程教学模式。在今后的教学中，应深化改革，在不断变化的环境中及时调整、总结、改进和完善，推进教学改革的成功。

［1］张奇，唐奇良.高等工程教育CIO－CDIO培养模式研究［J］.教育与职业，2009（3）：32－34.

［2］徐兵.试论高职教学中基于CDIO的“软技能”训练［J］.教育与职业，2008（36）：191－192.

［3］张恒，刘群.GIS设计与开发课程实验教学设计［J］.实验科学与技术，2009，7（4）：45－47.

［4］刘明学.模块式教学法在《数字化测图》课程中的应用［J］.内江科技，2009（9）：179，201.

［5］张恒，刘群.数字化测图课程教学改革探索［J］.实验科学与技术，2010，8（3）：121－122.

［6］赵红.基于工作过程的数字测图技术课程开发［J］.昆明冶金高等专科学校学报，2010，26（1）：76－79.

［7］潘正风，程效军，成枢，等.数字测图原理与方法［M］.武汉：武汉大学出版社，2009.

［8］焦明连，董春来，周立.CDIO理念下大地测量学基础教学改革的实践［J］.测绘科学，2009，34（7）：303－305.