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培養測繪工程專業卓越工程師的主要目的是打造創新能力強、實踐能力強、競爭能力強的測繪人才隊伍。本文針對中南大學測繪工程專業碩士卓越工程師培養過程中學生、企業、學校管理和導師4個層面之間遇到的銜接問題進行一定程度的探索研究,為健全和完善工程類高層次測繪人才培養機制提供參考。
關鍵詞:
卓越工程師;測繪工程專業;培養機制;碩士生
0引言
教育部卓越工程師教育培養計劃(簡稱“卓越計劃”),是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》《國家中長期人才發展規劃綱要(2010-2020年)》的重大改革項目,也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措[1]。該計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才,為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務[2-3]。2011年教育部和國家測繪局聯合印發《關于成立測繪領域卓越工程師教育培養計劃工作組和專家組的通知》,正式啟動測繪領域卓越工程師教育培養計劃。該計劃有助于健全和完善測繪人才培養機制,將測繪院校和用人單位緊密聯系在一起,把測繪學校教育與生產、科研實踐有機結合,解決學校教育與社會需求脫節的問題,共同打造創新能力強、實踐能力強、競爭能力強的測繪人才隊伍[4-7]。中南大學于2011年加入教育部卓越工程師教育培養計劃,為貫徹落實該計劃的具體實施,針對卓越測繪工程專業碩士研究生,深度優化卓越測繪工程師碩士研究生培養模式,增強和改革目前與企業聯合培養卓越測繪工程師碩士研究生的模式是十分必要的。目前,中南大學卓越測繪工程師碩士研究生采用校企聯合,按“1+1”分階段聯合培養。培養過程包括在校內培養、企業掛職培養兩部分,碩士生在學校、企業掛職培養的時間(包括學位論文時間)累計分別為1年[8-9]。本文針對中南大學測繪工程專業碩士卓越工程師培養過程中學生、企業、學校管理和導師4個層面之間遇到的銜接問題進行一定程度的探索研究。
1培養過程中存在的銜接問題
在中南大學進行卓越測繪工程師碩士研究生培養過程中,學院和企業之間經常組織學生、企業、學校和導師之間的會談,便于掌握培養環節及時發現培養環節中存在的問題,在多次會談后,我們發現4個層面之間存在著一定的銜接、管理和期望落差等問題,主要表現在以下4個方面:1)從學生層面來說,學生對企業是有所期望的,他們期望可以得到較好的地位待遇和工資待遇,部分學生存在期望和要求與實際不符的情況,學生急于盡快將自己所學的知識應用于企業,但又對企業流程和業務不熟悉,導致工作積極性受挫。2)從企業層面來說,企業對學生期望較高,希望學生可以迅速幫忙解決問題,未能給學生一個熟悉企業流程和業務的過渡期,導致學生和企業之間各自出現期望偏差。3)從學校管理層面來說,學校存在著較大地管理困難。中南大學是一所綜合性大學,專業眾多,單就測繪工程專業來說,導師的研究方向眾多,有些以理論研究為主,有些以工程創新為主,研究方向的不同,導致需要聯合的企業數量眾多。4)從導師層面來說,學校的研究方向一般較前沿且偏理論,但企業發展方向與生產實際聯系較為緊密,導致學校導師和企業導師對學生的研究方向產生不一致的問題。
2優化培養過程,融合校企資源
積極解決培養環節中存在的問題,盡力實現學校、企業、學生和導師之間的雙贏,實現優勢互補、互惠互利,為產生較好的社會效益和經濟效益服務。本文針對以上問題進行了深入的探討,在現有的基礎上對校企資源進行更深層次的融合,主要體現在以下3個方面:1)對學生和企業之間的銜接問題和期望問題,進行雙方面的溝通,要求企業設置過渡期,給予學生學習企業流程和業務學習期。企業根據學生的個體差異給出適當的期望值。在學生去企業實習之前對學生進行職業素質教育,使他們明白付出跟回報之間具有一定的延遲期,不要急功近利。2)對校內導師和企業導師方向不一致問題,建議校內導師多跟企業聯系,使研究方向盡量與實際生產結合,組織校內導師和學生在研一期間參觀企業,發現企業生產流程和業務中的問題,把理論和生產實際結合起來,充分利用高校的科研優勢,企業的市場定向優勢,抓住用戶實際需求和生產中遇到問題,改革已有的生產流程,提高企業生產效率,更好地為社會發展服務,盡量引導社會發展需求。讓校內導師成為企業領域內的專家和引導者,指導企業發展。3)對于學校管理方面來說,建議學科進一步凝練現有的研究方向,多去相關企業調研,結合自身情況發展特色專業,聯系特色企業,形成特色的研究方向,與所聯系企業形成長期合作關系。學校資源豐富,有利于做小規模的實驗研究,在研究結果基礎上,指導企業進行大規模的應用,有利于擴大學校的社會影響,為學校的發展贏得良好的外部環境。
3結束語
“測繪工程碩士卓越工程師教育培養環節”是一項系統而復雜的工程,需要學校、學生、企業和導師的共同努力。本文結合中南大學測繪專業碩士卓越工程師教育培養環節,對卓越工程師培養環節中遇到的問題進行了探索和解決,為健全和完善我國高層次工程類測繪人才培養機制提供借鑒和參考。
作者:馬慧云 鄒崢嶸 張云生 陶超 單位:中南大學地球科學與信息物理學院
參考文獻:
[1]田青.教育部國家測繪局聯合實施測繪領域卓越工程師教育培養計劃啟動[N].中國測繪報,2011-04-08(1).
[2]焦明連.卓越測繪工程師企業培養方案研究[J].北京測繪,2012(6):102-104.
[3]林建.“卓越工程師教育培養計劃”專業培養方案研究[J].清華大學高等教育研究,2011,32(2):47-55.
[4]焦明連,周立.測繪工程專業卓越工程師教育培養模式的研究[J].測繪通報,2012(1):102-104.
[5]朱慶偉,孟魯閩,劉蓉潔.地礦類測繪工程專業卓越工程師培養的初步實踐[J].測繪科學,2012,37(5):229-231.
[6]馮甜甜,程效軍.“卓越計劃”背景下測繪工程專業培養方案的改革與實踐[J].測繪與空間地理信息,2015,38(1):27-29,36.
[7]焦明連.“卓越計劃”視域下校企聯合培養測繪人才的探討[J].測繪科學,2013,38(6):198-199.
摘要:對高校非測繪工程類專業本科生公開的《測量學》課程關于教學方法、教學內容及考核方式等方面改革進行探討,提出一些個人見解以期與同行共享。
關鍵詞:教學方法 教學內容 考核方式 教學改革
Abstract: In this paper, the course of surveying opened to undergraduates of the non-geomatics specialty in university on teaching methods, curricula and assessment methods, and other aspects of the reforms are researched to propose personal insights to share with colleagues.
Keywords: teaching methods teaching contents assessment methods teaching reform
前言
隨著測繪科學技術的深入發展,測量學所包括的內容也愈來愈廣,特別是測繪儀器的更新換代,測量學課程實驗不在局限于傳統的光學儀器,而是逐步走向“數字化”。面對非測量專業的本科生,雖然是同樣的教材,但對于不同專業教學的側重點不同。筆者結合多年針對不同專業開設的《測量學》課程的教學,就該課程在教學內容、教學方法及考核方式等方面改革所做的探討闡述如下:
1 針對不同教學對象因材施教
(1) 對于非測繪類不同專業的學生
對于我校的地質類、工程類如地質工程、資源與城市規劃、環境工程、水文、巖土工程、工程地質、土木工程、勘察工程、地下建筑等專業的學生,需要根據其專業講授測量學不同的側重點,才能做到因材施教。地質類專業的學生由于其專業又細化了很多,對測量學的要求都屬于同樣的級別,需要掌握測量學教材中基礎理論、實驗與應用的前八章即基礎測繪內容,對于后面工程測量的內容了解,即掌握測量學基本的成圖過程及識圖要領,能為本專業的學習打下良好基礎與專業素養,最終達到教學目的即可。而非測繪工程類不同專業對測量學要求有些區別,但都需要了解工程測量中放樣的基本原理與過程,所以要求學生除了掌握前八章以外還需了解教材中第二部分即工程測量中前三章的內容即點位放樣、高程放樣與道路放樣(包括直線與曲線放樣)。但對于土木工程專業的學生需要掌握點位放樣的方法,所以還需掌握教材中第二部分。由于以上談到的不同專業的學生需掌握的內容有些不同,要求教師上課時按照不同需求講授測量學中的內容。由于該課程學時有限,需要教師重點講述需掌握內容的難點部分,簡單內容可安排學生下去自學采取留作業和答疑方式使他們掌握。
(2) 對于新生與老生應區別對待
所謂新生是指剛入大學第一學年就接觸與其它基礎課同時開課的測量學學習的學生。由于他們還未接觸專業課,而測量學又是理論和實踐相結合的一門技術基礎課,需要新生轉變學習思路由過去的學習純理論轉變為理論實踐相結合,重點提高學生動手操作儀器的技能。測量學所需的高等數學的有關內容新生還未學,就需教師采用舍去有關內容,引導學生自學,在課堂上做到會應用某個知識難點,與后續內容相連貫,達到掌握該知識點的目的。如:用水平面代替水準面的限度中需涉及高等數學中級數展開的內容,這時學生可避開其中公式推導細節不看,而能運用其推導得出的結論,對后續相關內容很有利,就能做到系統掌握該內容。
所謂老生是指已經接觸了部分專業課,才開始學測量學的學生,一般是大學三、四年級的學生。他們學起來相對容易些,因為大多數同學已適應專業課學習的思路,目的性很強,對于測量學課程是作為專業基礎課學習的,要求掌握的內容可結合他們的專業側重點不同。對于我校工程學院個別專業的學生,一般在大學三、四年級才開設測量學這門課,對該門課要求較高,可讓有經驗的教師,或經指導的年輕教師承擔此教學工作。
(3) 對于基地班與普通班的學生
基地班學生一般入學時的基礎較好,他們接收新知識的能力較強,任課教師可針對不同專業的基地班學生除了講授要求掌握的內容,可以適當拓寬課本上內容,擴大學生的視野,對于簡單內容,可讓他們自學。而對于普通班學生只需講授大綱要求掌握的內容,使他們為以后的專業打下結實基礎即可,這要求任課教師要極度耐心與細心,且照顧到全部,才能達到整體掌握此門課,并獲得良好的教學效果。對教師來說,做到這一點并不容易,但我相信,只要用心去做,會達到較好效果的。
(4) 對于中國學生與外國留學生同堂上課提倡雙語教學
隨著各國間學術交流的不斷深入,到中國學習的外國留學生也愈來愈多了,這對任課老師來說,是一種挑戰。一般他們來我校與本科生同堂上課前,強化學習中文僅一年,他們很難跟上我們講課的進度,所以提倡雙語教學,兩者兼顧,提高教學效果。這就需要任課教師英語口語熟練,能做到該課程基礎內容、重點內容用英語講,這對剛入學的新生來說也是一種提高英語聽說水平的有效途徑。
2 教學方法、教學手段改革設想
隨著時代的進步,學生的視野也在不斷拓寬,如何激發學生學習該課程的熱情和積極性是教師們認真思考和探討教學方法的一個重要問題。
首先針對有限的課時,不能追求課堂上面面俱到,而應突出重點和難點。對于理論和實踐相結合的內容,在課堂上只突出理論知識的講解,與操作儀器有關的內容在課堂上不講可布置下去讓學生自學,到時在課間實習中親自動手操作儀器去掌握。若在課堂上講實習的內容則較抽象,盡管可以在課堂上利用多媒體播放實習內容,那也是讓學生被動接收不能獲得較好的教學效果,不如學生利用課間實習親自動手印象深刻。此外學生也不愿意局限在課堂,通過課間實習的鍛煉也可提高動手操作的能力,同時激發學生學習的主觀能動性和積極性。
其次講課時要多結合生產中的測量實例,充分調動學生的學習積極性。目前,由于部分大學生的思想很實際,就是希望自己在校所學的將來能有所用,同時也對自己感興趣的內容才學,這也影響著那些以多學知識為目的,要求積極上進的學生。這樣使大多數學生學習時動機不同,有些是為了拿學分而學,有些是為了興趣而學,還有些學生學習很被動,僅有少部分同學抱著積極探索新知識,學習新思想的學科學的認真態度。面對目前一部分學生為考試而學習,而不是為學習而學習的狀況,需要教師的正確引導,通過啟發式教學,充分調動學生學習的熱情,使課堂上的氣氛活躍起來,達到教學相長的目的。
最后在教學過程中,必須注重課堂實際效果,不能為了完成教學任務去趕進度,這就要求教師要備課充分,靈活運用多種教學方法。對于難點做到深入淺出,使學生容易理解領會所學內容。例如在講導線測量內業計算時,可結合閉合導線算例,通過解題思路掌握閉合導線計算的各個步驟。在課堂上可隨時提問,了解學生的聽課效果,針對聽課情況,調整教學方法,最終以提高課堂教學效果為目的。
在教學過程中應采用多種教學手段,提高教學效果。目前,隨著信息化時代的不斷發展,要求給學生不斷更新所學知識,并展示該課程的最新知識動態。這就需要教師利用多種教學手段。在課堂上,用的最多的就是放映幻燈片再結合板書,但存在弊端。利用幻燈片放映,信息量大且速度快,學生很難跟上此節奏,即使利用板書解釋一些難點和重點,仍不能保證所有學生取得良好效果。面對這樣的狀況,需要教師在制作幻燈片時把握好大綱,突出重點和難點,關于較簡單的內容不需放在幻燈片中,讓學生課下去看。播放幻燈片時注重講解要做到言簡意賅。對于一些難點,在幻燈片中展示的不易讓學生理解或接收時,需要教師耐心引導,這時可采用其它教學手段如傳統的在黑板上通過簡單例子來講解或通過設問引導學生逐步理解難點。在上實習課時,教師先做講解和演示,不過在上實習課前,要求學生一定要預習,這樣在短暫的課間實習中才能有好的效果。所以這門課,要求理論和實踐相結合,就需要課堂上運用多種教學手段,實習中操作儀器,達到良好的教學效果。
在課后,教師要安排定期答疑,及時為他們解決難題,同時教師可了解學生學習該門課動態,這樣不但可激發學生的學習熱情,促進學生的學習積極性,還可提高他們的思維能力,對教師也是一種提高,最終達到教學相長的良性循環的教學氛圍。
此外,由于測繪技術的飛速發展,測繪儀器也不斷更新換代,為了使學生能夠順應時展的需求,在該門課的教學中應加強實踐教學的課時數。原來計劃課間實習14學時,野外實習一周已不能滿足要求,建議課間實習18學時,野外實習兩周,可以讓學生接觸先進的儀器如電子經緯儀,全站儀,GPS等。學生在課間實習中,可用電子經緯儀代替傳統的光學儀器;可用全站儀代替傳統的經緯儀做工程放樣的內容;在野外實習中,可增加數字測圖的內容,與原來的經緯儀配小平板測圖進行對比,可極大提高學生對該課程的學習熱情。目前,我校在測量儀器方面的投入還需給予更大支持,這對學校各理工科專業的發展,會大有益處。
3 考核方式改革探討
面對部分學生為考試或修學分而學習的狀況,過去的全校統一考試方式已顯出弊端,學生的能力并不能得到全面的培養和提高,只會使學生學一門丟一門。為此有必要對該課程的考核方式進行改革,在此談一下個人的一些想法,以期與同行共享。
首先,應取消統考的方式,建立單獨考試方式。在前面已提出不同專業、不同年級、基地班與普通班及不同國籍的學生對該課程的要求并不完全一致,若采取統考方式,勢必使學生圍繞考試大綱去學習。為了突出各專業的特色,應由任課教師針對上課內容命題考試,達到檢驗學生學習效果的目的。對于不同年級的學生,對該課程掌握的深度不同,可由任課教師出卷時綜合考慮,不是把學生難倒,而是讓學生通過考試了解自身掌握的情況,然后有目的的強化學習,為自身所學專業進一步學習打下結實基礎。對于留學生,在短暫的時間內,很難掌握該課程的內容,考核時應采取開卷的方式,目的使他們清楚該課程必須掌握的內容,然后利用額外時間去掌握大綱要求的內容。
其次,考核該門課時,除了考試成績外,還應考慮平時成績。過去在考核時,若試卷難度不大,就未考慮平時成績,這對部分學生是不公平的。建議在考核時,不管在何種情況下都需考慮平時成績,并且平時成績應更加明確,如分成三部分即課堂上回答問題的成績,課間實習的成績及課后作業的成績,這樣在平時可調動學生的積極性,不至于學生到快考試才看書。通過平時師生間的大量交流,可增強教與學的互動性,形成教學相長的良性教學氛圍。
最后,考核該門課時,野外實習單獨考核應評定等級。過去實習成績都是通過和不通過兩個級別,這樣很難調動部分學生的實習積極性。由于實習成績通過中未分等級,會使部分學生實習時不是很認真,對出現的問題也不去多思考,這樣會影響到其他學生,使他們實習時,不會積極主動思考問題。特別在實習小組一般是5~6人的情況下,有的學生會有依賴心理,這就很難使所有學生的動手操作的實踐能力獲得提高。所以實習成績應給出具體的等級如A、B、C或具體的分數,這樣會達到良好的實習效果。
通過上述對非測繪專業《測量學》課程教學改革的一些探討,希望對該課程教學的同行有所啟發和幫助,也希望該課程教學改革的一些設想能夠真正使學生受益,最終為學校的長遠發展奠定基礎。
參考文獻
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2.汪祖民。非測繪專業測量學課程教學改革的探討。《測繪通報》,2002,8
關鍵字:測繪工程 現代測繪 人才培養
隨著全球經濟的不斷發展,必將充滿各種競爭,無論是政治、軍事的競爭,還是經濟、科技的競爭,歸根結底都是人才的競爭。高等學校是培養人才的重要基地,特別是要培養適應社會、經濟和科技發展的人才,是普通高等學校肩負的重要使命。目前各高校都在深入開展專業教學改革工作,探索具有現代觀念的人才培養模式,提高人才培養的質量。本文對高等院校測繪工程專業人才培養模式進行了探討,并為應用型測繪人才的培養提供參考意見。
一、現代測繪的內涵
從現代信息論的觀點看,測繪學是一門關于地球空間信息的學科。傳統的測繪受地面測量技術、時空尺度和精度水平以及投入的局限,其產品主要是單一的地形圖和在地形圖基礎上編繪的專用地圖;它不能及時反映地球表面形態的變化,特別是大范圍或全球變化;其產品制作周期長,已不能滿足地區經濟和全球經濟高速發展的多種需要。信息技術加快了人類社會的運行速度。測繪學是提供人類生存空間、自然環境及其變化信息的學科,它的學科內涵發生了巨大的變化,因此,如何界定測繪學的含義,已是世界各國測繪工作者所關注的問題。從20世紀90年代開始,國際上將測繪學(SurveyingandMapping)更改為一個新詞,以準確反映學科實質,Geomatics一詞由此應運而生。隨后,有關Geomatics的提法在我國學術界主要是地學界成為熱門話題,由于對其含義理解不同,其中文譯名將它譯成。地球空間信息學。,已基本得到認同。不管人們對Geomatics的含義如何理解,根據ISO的標準定義和國際測繪聯合會(IUSM)對。測繪學。的定義,兩者的含義是基本類同的,只不過Geomatics所涉及的地球空間信息的范圍更寬一些。Geomatics更準確地描述了測繪學在現代信息社會中的地位和作用,適應了現代社會對地球空間信息的大量需求的特點,因而發展和提高了測繪學的研究和工作領域,符合現代測繪學發展的實際。現代測繪工程的核心技術是空間技術,包括GPS、衛星遙感和航測,測繪的范圍從地面擴展到整個近地空間,加之通訊、計算機網絡等信息技術,使地球空間信息學科的理論和技術體系比傳統的測繪學有了很大的發展和更新,由此,Geomatics適合于納入數字地球的理論和技術框架。隨著數字地球構想的實施,測繪學面臨一個歷史性的發展新機遇,傳統的或現代測繪學將以地球空間信息學的新面目立于地球科學分支學科之林,以更強的活力向前發展。
二、測繪工程專業人才培養出現的問題
當前測繪工程專業在課程設置及目標定位中還存在著不容忽視的問題和矛盾。主要表現為:在課程內容整體設置上具有一定的盲目性和隨意性,不重視研究社會的需求,因人設廟、因人保廟的現象時有發生。在課程結構安排上表現出重技術課程、 輕管理課程,從而導致學生畢業后適應能力較差,尤其是到建筑施工、路橋施工一線的畢業生。沒有很好地緊貼市場,國家經濟發展迅速與測繪學科專業結構、人才培養模式等方面反應相對遲緩的矛盾仍然存在,適應社會需求的大量面向市場經濟建設主戰場的技術應用型、復合型測繪人才沒有得到充分的培育。人才培養模式多樣化和目前專業框架、格局相對單一的矛盾。在中國市場經濟不斷完善的情況下,測繪作為國家經濟建設、國防建設的一項先行性、基礎性工作,具有很強的科學性、技術性。面向21世紀,中國可持續發展戰略的提出、北京申辦2008奧運成功、數字地球、數字中國、數字省區、數碼城市的建立、中國成功加入WTO、注冊測量師制度的逐步建立和測繪主體體制及運行機制的改革完善等都對測繪市場及測繪教育帶來了空前發展的機遇,也帶來了巨大的挑戰。具體來說,現代社會對測繪工程專業人才培養要求上,正從過去的技術型向市場技術應用管理型轉變。主要表現為:三個高技術的綜合運用(GPS、GIS、RS),三大能力的提高(分析解決問題的能力、公關能力、職業遷移的能力)、三大意識的形成(市場經濟主體意識、工程質量管理意識、國際競爭合作意識)。因此重視和加強對測繪工程專業應用性、復合型人才培養的研究,提高測繪工程專業學生的社會競爭能力和適應能力更具有現實和長遠意義。
三、測繪專業人才培養措施 在線
1.測繪學科研究的方向
測繪學科是采用各種方法和手段研究空間對象的定位、描述和表達,動態變化與監測,并將所獲得的各種空間信息進行加工、存儲與處理,使之綜合應用于經濟建設、國防建設、科學研究、社會發展等各個領域中所形成的一門學科。測繪科學既是地球學科的重要分支,又是一門工程應用學科,她服務于各種工程建設,包括地面、空中、地下、水下各種民用工程、礦山工程、海洋工程、軍事工程、環境工程、生態工程等領域。
隨著空間和信息科學技術的發展,測繪學科正在經歷著一場深刻的革命,并將成為一個重要的信息產業。面向二十一世紀,測繪學科的發展趨勢和方向是:測量數據采集和處理自動化、實時化、數字化、智能化;測量數據管理科學化、標準化、信息化、一體化;測量數據傳播與應用網絡化、多樣化、社會化、廣泛化。GPS技術、GIS技術、RS技術及其集成是測繪學科的前沿領域,也是未來數字地球的基礎。
2.注重課程設置
關鍵字:測繪工程 現代測繪 人才培養
隨著全球經濟的不斷發展,必將充滿各種競爭,無論是政治、軍事的競爭,還是經濟、科技的競爭,歸根結底都是人才的競爭。高等學校是培養人才的重要基地,特別是要培養適應社會、經濟和科技發展的人才,是普通高等學校肩負的重要使命。目前各高校都在深入開展專業教學改革工作,探索具有現代觀念的人才培養模式,提高人才培養的質量。本文對高等院校測繪工程專業人才培養模式進行了探討,并為應用型測繪人才的培養提供參考意見。
一、現代測繪的內涵
從現代信息論的觀點看,測繪學是一門關于地球空間信息的學科。傳統的測繪受地面測量技術、時空尺度和精度水平以及投入的局限,其產品主要是單一的地形圖和在地形圖基礎上編繪的專用地圖;它不能及時反映地球表面形態的變化,特別是大范圍或全球變化;其產品制作周期長,已不能滿足地區經濟和全球經濟高速發展的多種需要。信息技術加快了人類社會的運行速度。測繪學是提供人類生存空間、自然環境及其變化信息的學科,它的學科內涵發生了巨大的變化,因此,如何界定測繪學的含義,已是世界各國測繪工作者所關注的問題。從20世紀90年代開始,國際上將測繪學(SurveyingandMapping)更改為一個新詞,以準確反映學科實質,Geomatics一詞由此應運而生。隨后,有關Geomatics的提法在我國學術界主要是地學界成為熱門話題,由于對其含義理解不同,其中文譯名將它譯成。地球空間信息學。,已基本得到認同。不管人們對Geomatics的含義如何理解,根據ISO的標準定義和國際測繪聯合會(IUSM)對。測繪學。的定義,兩者的含義是基本類同的,只不過Geomatics所涉及的地球空間信息的范圍更寬一些。Geomatics更準確地描述了測繪學在現代信息社會中的地位和作用,適應了現代社會對地球空間信息的大量需求的特點,因而發展和提高了測繪學的研究和工作領域,符合現代測繪學發展的實際。現代測繪工程的核心技術是空間技術,包括GPS、衛星遙感和航測,測繪的范圍從地面擴展到整個近地空間,加之通訊、計算機網絡等信息技術,使地球空間信息學科的理論和技術體系比傳統的測繪學有了很大的發展和更新,由此,Geomatics適合于納入數字地球的理論和技術框架。隨著數字地球構想的實施,測繪學面臨一個歷史性的發展新機遇,傳統的或現代測繪學將以地球空間信息學的新面目立于地球科學分支學科之林,以更強的活力向前發展。
二、測繪工程專業人才培養出現的問題
當前測繪工程專業在課程設置及目標定位中還存在著不容忽視的問題和矛盾。主要表現為:在課程內容整體設置上具有一定的盲目性和隨意性,不重視研究社會的需求,因人設廟、因人保廟的現象時有發生。在課程結構安排上表現出重技術課程、 輕管理課程,從而導致學生畢業后適應能力較差,尤其是到建筑施工、路橋施工一線的畢業生。沒有很好地緊貼市場,國家經濟發展迅速與測繪學科專業結構、人才培養模式等方面反應相對遲緩的矛盾仍然存在,適應社會需求的大量面向市場經濟建設主戰場的技術應用型、復合型測繪人才沒有得到充分的培育。人才培養模式多樣化和目前專業框架、格局相對單一的矛盾。在中國市場經濟不斷完善的情況下,測繪作為國家經濟建設、國防建設的一項先行性、基礎性工作,具有很強的科學性、技術性。面向21世紀,中國可持續發展戰略的提出、北京申辦2008奧運成功、數字地球、數字中國、數字省區、數碼城市的建立、中國成功加入WTO、注冊測量師制度的逐步建立和測繪主體體制及運行機制的改革完善等都對測繪市場及測繪教育帶來了空前發展的機遇,也帶來了巨大的挑戰。具體來說,現代社會對測繪工程專業人才培養要求上,正從過去的技術型向市場技術應用管理型轉變。主要表現為:三個高技術的綜合運用(GPS、GIS、RS),三大能力的提高(分析解決問題的能力、公關能力、職業遷移的能力)、三大意識的形成(市場經濟主體意識、工程質量管理意識、國際競爭合作意識)。因此重視和加強對測繪工程專業應用性、復合型人才培養的研究,提高測繪工程專業學生的社會競爭能力和適應能力更具有現實和長遠意義。
三、測繪專業人才培養措施 在線
1.測繪學科研究的方向
測繪學科是采用各種方法和手段研究空間對象的定位、描述和表達,動態變化與監測,并將所獲得的各種空間信息進行加工、存儲與處理,使之綜合應用于經濟建設、國防建設、科學研究、社會發展等各個領域中所形成的一門學科。測繪科學既是地球學科的重要分支,又是一門工程應用學科,她服務于各種工程建設,包括地面、空中、地下、水下各種民用工程、礦山工程、海洋工程、軍事工程、環境工程、生態工程等領域。
隨著空間和信息科學技術的發展,測繪學科正在經歷著一場深刻的革命,并將成為一個重要的信息產業。面向二十一世紀,測繪學科的發展趨勢和方向是:測量數據采集和處理自動化、實時化、數字化、智能化;測量數據管理科學化、標準化、信息化、一體化;測量數據傳播與應用網絡化、多樣化、社會化、廣泛化。GPS技術、GIS技術、RS技術及其集成是測繪學科的前沿領域,也是未來數字地球的基礎。
2.注重課程設置
現代測繪科學研究的主要對象是空間信息,而以空間信息理論為核心的測繪學科,與地學、生態、環境、城建土地管理等相關學科都有密切的聯系。現代測繪高新技術,往往是多種專業技術的綜合系統,只有將各類知識融匯貫通,構成有機的知識網絡,才能適應現代科技相互交叉、滲透、移植的特點。而傳統的測繪工程專業的課程設置,專業性過強,學科領域單一,知識結構面太窄,特別缺乏相鄰的專業知識,這種知識結構顯然滿足不了現代社會的要求。因此為了培養應用型測繪專業人才,我們認為課程設置應根據目前的國情、市場經濟的要求,既要考慮測繪知識的系統性,又要兼顧學科的綜合發展趨勢具體應設置的主要課程如下:基礎及公共課:包括數學、物理、政治、外語、大學語文、文獻檢索、計算機基礎、計算機高級語言、計算機圖形學、數字圖像處理、技術數據庫技術、網絡技術、法律基礎、體育等。測繪專業課:包括測量學、數字測圖原理與方法、大地測量學基礎測量平差基礎、攝影測量與遙感、工程測量、測量原理及應用、地理信息系統原理與應用、地籍測量與土地管理等。相關專業課:包括城鎮規劃、自然地理學、采礦學工程與工業攝影測量、土建概論、數據通訊與模式識別。 3.注重工程意識和應用能力的培養
與精英化高等教育或研究型大學的人才培養模式相比較,。應用型人才。培養途徑具有以下4個主要的特點:應用型人才的知識結構是圍繞著一線生產的實際需要加以設計的,在課程設置和教材建設等基本工作環節上,特別強調基礎、成熟和實用的知識,而相對忽略對學科體系的強烈追求和對前沿性未知領域的高度關注;應用型人才的能力體系也是以一線生產的實際需要為核心目標,以大工程為背景,在能力培養別突出對基本知識的熟練掌握和靈活應用,比較而言,對于科研開發能力就沒有更高的要求;應用型人才的培養過程更加強調與一線生產實際的結合,更加重視生產實習這個教學環節,通常將此作為學生貫通有關專業知識和集合有關專業技能的重要教學活動,而對于研究型人才培養中在理論上給予特別重視的畢業設計與學位論文,則更重視與工程實踐地結合,或者用綜合實踐代替。應用型人才要注重工程意識(求真務實、嚴謹規范拼搏進取)和工程文化(求善求美、以人為本、協調發展)地培養,建立科學的發展觀,能夠妥善處理人與自然的關系;科學活動是認識世界地活動,工程活動是改造世界地活動,在工程活動中能夠協調人與自然的關系尤為重要。要注重培養應用型人才的創新精神、增強其創新意識、激發其創新愿望、提高其創新能力,以便他們更好地與各自的專業相結合而創造地學習,即在學習中進行創造,在創造中深入學習,把自己培養成為富有創新意識的應用型人才。
一、GPS系統組成及優點
GPS定位系統主要是由工作衛星的空間部分、地面監控部分及用戶部分組成的。這三部分分別具有獨立的功能和作用,同時各部分之間又有機的結合在一起形成一套完整的定位系統。
GPS地面接收機接受天上四顆以上的定位衛星的電磁信號,接收機可根據所接受到不同衛星之間信號的時間差,準確的計算出接收機該時距離各衛星的距離。由于GPS衛星在空中位置可知,因此可通過一定的計算公式將衛星位置和已測出的距離進行換算,確定接收機在地球上的位置,包括經緯度、海拔等地理信息。目前,GPS導航系統已開始應用于考古測繪、農業生產、城市交通及國際戰爭中。如在黑龍江的三江平原地區,因其是漢魏遺址,所以是考古重要地點,文物保護部門利用該定位專業技術,對遺址進行精確定位,并將遺址群繪制成為平面彩色圖系,不僅使數據精確,更節省了人力物力;城市交通上以上海為首,歷史性的跨入了“衛星時代”,交通部門可通過衛星定位對城市車輛進行定位,方便政府部門的管理,更便捷了百姓生活;國際戰爭上,利用衛星定位系統能夠準確計算敵方陣營及重要部署,能順利開展戰爭,給敵方造成致命突襲,有力把握住戰爭局勢。
現采用的最新GPS衛星定位系統,能對發生的各種復雜變更情況較快適應,節省時間,避免人力損耗,能克服傳統測量方法所存在的弊端,對動態監測過程能夠真正實現數值化和信息化。在工程測量實際測繪過程中,GPS系統不只可以用于測量和導航,同時可用于測速及測時。GPS定位系統在測量過程中具有如下優點:
1.測站間的相互通視是傳統測量學中一個較難解決的問題,但在利用GPS定位系統過程中,避免了測站間的通視問題,能夠使選點更加方便靈活,并使造標費用大大節省。
2.定位精度較高。GPS測量的優越性能隨距離的增長而愈顯突出。在一份對北京土地開發項目實施中,所要開發地區涉及10個邊遠郊縣,而且多數位于山區地帶,工作人員進入該地區后,易迷失方向,難以定位。通過GPS測繪專業技術的使用,可在50km以下的基線上,相對定位精度達到百萬分之一上,在100km以上的基線上,定位精度達到千萬分之一,輕松解決定位難問題。
3.定位迅速。利用該定位系統進行靜態相對定位時,對20km以下的基線,快速相對定位通常只需20分鐘;在動態相對定位時,完成初始化工作以后,可任意時刻對流動站進行定位,觀測時間僅需幾秒。
4.全天候工作。利用該專業技術進行觀測定位的過程中,不受時間、地點限制,也不會因天氣狀況影響觀測效果。在平面控制測量的過程中通常以導線如結點、閉合導線的形式進行測量;在重要構造物測量時,通常布設成線形鎖、三角網的形式。
二、工程測繪過程中GPS專業技術實施
1.工程測繪選點與標志的建立
在選點的過程中要注意以下要求:點位應選在交通便利的地帶,同時保證該地帶視場要開闊;在對電磁波有干擾的地帶不宜選點,如高壓線、電視臺及大面積的水域地帶都將干擾電磁波的接收,在選點時不容忽視。
2.工程測繪外業的觀測
GPS的對外觀測作業主要有天線的安置、實時觀測及對觀測結果的記錄等。
2.1安置天線
安置天線過程中主要注意對中、定向、整平和對天線高的量測。在靜態相對定位的過程中,要把天線架設在三腳架上,并在標志中心的上方進行對中,同時保持基座上的水準氣泡在居中位置。調整天線定向過程中,要確保定向標準線正向北方,誤差小于5度。測量天線高時,應從相位中心量起,直至觀測點的標志中心,此段垂直距離即為天線的垂直高度。
2.2觀測作業
在進行作業觀測任務時,及時捕獲衛星的信號,并實時跟蹤處理,獲得定位所需的信息和數據,在安置完天線以后,為確保電源和接收機的正常開通,要將接收機安置在離天線不遠的安全區域內,在開啟電源進行觀測時,要保證系統已檢查無誤。
2.3數據處理與成果校核
為了保證對外觀測的質量和預期定位精度的實現,對觀測成果的校核成為一重要環節。在結束觀測任務以后,要對獲得的觀測數據及時進行分析、校核,對出現的不合格的觀測結果要及時采取補測措施,經確認數據無誤后,方可對數據進行處理。
三、GPS工程測繪實施實例
1.GPS用于大橋的控制測量
作為對長江兩岸鄂州市和黃岡市起連接作用的鄂黃長江公路大橋,在建造初期為使施工及設計便利,采用GPS專業技術對首選方案Ⅲ、Ⅳ橋位進行Ⅲ等平面控制測量。以雙大地四邊形布網作為設計方案。與江面垂直的長邊約為1200m,平行的短邊約為500m。雙大地四邊形與兩個國家Ⅱ等以上大地點聯測。
在平差處理以后,控制網的精度通常為:誤差在最弱點位中為1.93cm,在最弱邊長相對為1/113000,使Ⅲ等平面控制測量的精度要求得以了滿足。
2.GPS測量用于導線控制測量
在河北境高邑至邢臺段的京深高速公路地處華北平原,地勢坦蕩平整,最大相對高差在20m左右,平均海拔大約在50m,境內分布較多村莊。植被多為小麥及田間行樹并密集分布著機耕道和公路。
在導線測量過程中,采用三臺Wild 200 GPS接收機,采用點連接方式開始作業,三臺接收機同時作業。完成作業后,使其向前滾動。
3.GPS測量用于密林、密灌地區路線控制測量
1 明確辦學定位,提高測繪工程人才培養與社會需求符合度
學校轉型發展,必須將培養應用型人才和服務社會這兩大職能緊密結合起來時,使二者相互促進、共同提高。培養目標要主動適應社會需求,以產教深度融合為重心,確立服務行業或區域經濟發展的職業教育辦學定位。測繪工程專業的應用型特征非常明顯,測繪工程專業的應用型體現在學生要掌握現代測繪技術的基木理論和數據處理方法,能夠運用傳統測繪和現代測繪的技術手段解決生產實踐中所遇到的問題,在校期間除了要掌握測繪學科的基木理論之外,必須要掌握各種測繪常規儀器的操作,并熟練使用各類測繪軟件,所以轉型發展要緊密結合社會需求,深入測繪工程生產一線,充分調研,綜合考慮用人單位的人才需要、職業崗位的專業要求,突出培養測繪工程專1業技術與應用能力,而向測繪工程一線培養高素質的技術技能型人才,提高測繪工程人才培養與社會需求的符合度。
2 教學綜合改革,提高測繪工程人才培養與社會需求契合度
測繪工程人才培養目標要主動適應社會需求,培養方案應體現應用型辦學理念、辦學思路、辦學目標。要從測繪學科的整體發展與綜合化出發,合理構建教學內容與課程體系。根據市場經濟和社會發展的需要,對相關測繪工程專業課程進行精簡與整合,對專業課程體系進行整體優化。改善教學方法和手段,改革考核評價方式,形成適應經濟社會發展需要、具有測繪工程專業特色的應用型課程體系和教學模式。建立測繪工程專業教學標準和測繪行業職業標準聯動開發機制。推進測繪工程專業課程內容與測繪行業職業標準相銜接、專業設置、教學過程等方而的銜接,形成對接緊密、特色鮮明、動態調整的測繪工程職業教育課程體系。科學合理設置課程,將職業道德、人文素養教育貫穿教學全過程,提高人才培養與社會需求的契合度。
3 加強師資建設,提高人才培養的支撐度
建設一支專兼結合、結構合理的“雙師型”師資隊伍,是職業教育轉型發展的關鍵所在。學校轉型發展工程中,改革最難的是課程體系,轉變最痛苦的是教師。培養測繪工程應用型人才的任務主要靠教師來落實,轉型后的教學計劃能否在具體教學過程中得到貫徹、落實,教學目標能否實現,教學效果能否保證等,關鍵取決于是否擁有一支既有扎實理論知識、又有豐富實踐經驗的高素質的教師隊伍。現代測繪科學技術的發展,使教學、生產、服務、管理等第一線應用型測繪工作崗位的科技含量不斷提高,許多專業理論與實際技術愈來愈緊密結合在一起,這就要求我們培養的測繪人才既懂理論又會操作。而學生的測繪技能培養是通過老師的教和學生的練而逐步形成的,沒有過硬的“雙師型”教師隊伍,實現測繪工程職業教育轉型只能是一句空話。
要完善激勵機制,建立體現職業教育教師工作評價制度,積極開展多種形式的教師培訓工作,鼓勵教師加強與地方測繪行業企業的溝通交流或到測繪行業企業掛職鍛煉,積極爭取參與一些橫向項目的研究,不斷積累測繪工程實踐案例,提升職業教育技能。學校吸收測繪行業優秀人才加盟教師隊伍和管理工作,培養富有測繪工作經歷和實踐背景的骨干教師與學科帶頭人,將教師的工程實踐能力作為考核評價教師的重要指標,全而培養“雙師”型測繪工程教師,提高人才培養的支撐度。
4 關愛學生,培養興趣,激發測繪工程專業的學習熱度
職業教育轉型應一切以學生為中心,學生的學習動機、學習目的、學習效果與人才培養質量密切相關。測繪行業的工作性質比較艱苦,這或多或少會影響學生的學習動機,所以在整個教學工程中,專業老師要樹立全方位育人的理念,關心愛護學生,與學生密切聯系,做到“信其人,聽其言”。在整個教學過程中,向學生傳授專業知識的同時,通過班級班會、團課、專業社團,引導學生從社會需求、職業定位、人生價值等多個角度出發,激發學習動機,培養學習興趣。事實上當今測繪行業逐漸成為信自、行業中的一個重要組成部分,它的服務對象和范圍己經從傳統測繪學的應用領域,擴大到了國民經濟和國防建設中的方方而而。在高新技術的滲透下,測繪技術手段越來越先進,可以“上天入地”,遠非過去可比。而且在當前經濟形勢下,測繪工程屬于高就業行業,讓學生珍惜學習機會,掌握測繪基木技能,保持學習測繪工程專業的熱度。
5 進一步完善實踐基地,提高人才培養保障度
關鍵詞:測繪工程專業;課程體系;創新探究
課程體系的創新與創建主要包含兩個方面的內容,課程體系的構建以及課程建設的內容以及成果。對于測繪學專業的學習來說,一方面需要幫助學生們掌握相關的理論課程體系學習;同時還需要幫助學生更好的進行相關儀器的實踐操作,幫助學生在實踐操作的過程中深化理論課程體系。
一、課程體系重視由多元化的模塊構成
對于工程測繪的課程體系創新與改革來說,要培養高素質、強能力的綜合型人才,在進行課程創新的過程中應當采用分階段教育、多層次培養、全方位發展的教育教學模式,同時調整專業課程設置,規劃并且制定相關的工程專業培養體系,根據大一年級以及大二年級專業培養體系不同來設置相關的專業方向,利用基礎教育促進學生的全面發展。在大三大四階段,學生則應當根據自身的學習興趣以及特長來選擇自己感興趣的方向以及專業。例如當前測繪工程專業主要分為六個專業方向:大地空間與空間定位方向、工程與工業測量方向、航天航空測繪方向、衛星應用工程方向、地圖制圖學與地理信息工程方向、城市空間信息工程方向等。學生選擇課程體系應當根據自身的學習興趣以及個性化的發展特征來選擇專業體系,最終實現多元化的教育教學模式。
二、新課程體系重視整合性,強化學生基本技能以及技術的應用
新課程體系的設置應當突破傳統的限制,淡化學科之間的界限,注重系統性以及全面性,在尊重學科之間差異化的前提下,找出不同學科體系當中的內在聯系,將內在聯系進行有效的整合,進而我們能夠更好的掌握其中的學科知識,開拓創造性思維模式。
現階段,部分學校所設置的測量學專業實踐性課程的課時數量較少,最終學生們在經過大學四年的專業課程學習之后,雖然掌握了全面的理論性知識,懂得了各種機械的使用方式,但是卻沒有相應的實踐性經驗,最終在就業的過程中往往需要大量的時間來進行實踐性鞏固。因此當前首要的便是應當增加測繪工程專業的實踐性課時數量,讓其能夠通過課堂時間掌握一些真正的實踐性經驗,為我們未來的發展奠定堅實的基礎。
三、優化各個課程計劃學時
新課程體系重視對各個學科的無用課時數量進行一定的優化與調整,筆者通過網絡上的搜索調查發現,現階段大學測繪學專業課程當中很多學校逐漸開展了課程的壓縮工作,通過對優化教學方式以及教學大綱提升學生們的學習效率。例如在誤差理論以及測量平差基礎的課程學習過程中,課時數量縮減了26學時,將傳統已經在社會淘汰的測繪方式進行了削減,引入了現代化的測繪方式以及誤差方式,通過這樣的方式,我認為能夠在有效的時間里學習到更多的內容,并且掌握更多的適合社會就業的知識體系,并且在一定程度上能夠幫助學生構建良好的測繪學思維方式。
四、重視實踐與科研,強化自學實踐能力
在大學階段,測繪工程專業課程體系僅僅依靠上課階段的時間來進行學習是遠遠不夠的,測繪工程專業需要我們一方面能夠了解各方面理論知識,大地測量學、誤差分析、高程、高差的學習等,同時還需要學生掌握相關測量儀器的使用。因此僅僅依靠課堂學習時間往往比較緊張。
因此現階段的測繪工程專業課程創新體系應當重視實踐性環節的開展,豐富實踐與科研來強化自身的實踐能力。
開展實驗平臺,通過數字測圖實驗平臺、工程測量實驗平臺、基于網絡的綜合實驗平臺建設來幫助學生進行實踐性課程的學習。在測繪學專業當中,學生們在了解DS、DJ測繪儀器通過平臺能夠更好的掌握其中的核心內容。一方面幫助學生更好的了解儀器的整平、讀數、和使用方式、原則等,另一方面也使得學生能夠真正的接觸到真實的儀器,為我們提升課程學習的興趣奠定扎實的基礎。
y繪工程專業的課程創新需要重視實踐性創新,以實踐性創新來幫助學生更好的打下進入社會就業的基礎,同時通過實踐性創新來增加學生的見識,為學生培養扎實的測繪學基礎。
總結
綜合上文所述,本文筆者主要從當前階段我國測繪工程專業的課程體系創新入手進行分析和探究,隨著現階段測繪工程專業的火熱程度逐年上升,測繪工程專業需要更好的幫助學生了解測繪學基礎知識,同時幫助學生掌握實踐性知識體系,為學生的全面綜合發展以及測繪學思維模式奠定堅實的基礎。學校在培養人才的過程中應當重視基于社會需求來培養創新型人才,結合與時俱進的培養方案,現代化的課程理念、現代化的課程體系以及教學方法來保障學生的全面健康發展。
參考文獻:
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這是我第一次參加暑期社會實踐活動,也算是我人生中最有意義的一個暑假了。很幸運,能在隊長盛孝康的帶領下,能和隊友閔中、李真、劉璐、何鵬一起,共同進行為期六天的武漢大學“珞珈之心”實踐團隊測繪學院赴四川省彭州市、都江堰市暑期社會實踐活動。客觀說來,實踐從始至終,都非常的順利。要說心得,畢竟是全新的體驗,在強烈的新鮮感后,必然有許多的經驗呢,在此分享一下我的小小的感悟吧。
先從實踐活動的組隊和策劃開始說起。雖說我們大多都沒有什么經驗,但是我們通過各種途徑,對校內校外都汲取了一些方法和間接經驗,對如何策劃有了大概的認識。于是,策劃的時候,我們按照各自的特點,分工合作,完成了最初的項目申報書。其中短暫的幾次會議商討,也讓我們漸漸了解了對方。這對暑假實踐活動的開展,奠定了基礎。
而后便是真正的暑期實踐活動了。不得不承認,我是有點緊張的。很感謝何鵬的那句話“別緊張,不要把實踐想得很復雜,其實做了就知道很簡單的!”在一次次順利完成實踐任務后,心情輕松了不少,果真很簡單啊。呵呵,就是這樣,人總是這樣,需要通過閱歷和時間,方能了解自己,增加必行的信心和決心。
實踐活動,真的就是一個集體活動。不管進行什么任務,總是不能依靠個人的力量出色完成。唯有充分發揮每個人的長處,才能集大成于一隊,產生最高的效率。比如我們的采訪任務。劉璐和李真都有相機,于是他們可以很好的完成攝影錄像的工作。盛孝康與閔中都是四川人,聽得懂當地人的川普,于是他們可以很好的完成記錄談話內容的工作。而我和何鵬,由于比較能說,便擔當了采訪提問的工作。這樣一來,我們分工合作,便可以非常完美的完成采訪任務。
成功的完成任務,不僅需要每個人盡全力發揮其特長與作用,更需要有頗高的效率。比如在進行問卷調查的時候,一般我們一行六人都是三三分為兩組,分區域同步進行調查。這樣一來,不僅實踐的時間減少了一半,而且實踐的范圍也擴大了一倍。分組的方式,使我們節約了時間,提高了效率,以便我們有更多的時間在一起探討問卷所反饋的信息。
摘要:本文闡述了目前國內高校地球物理學專業測繪課程設計的現狀,對其存在的問題提出針對性改善建議。具體以北戴河地球物理專業實踐教學為例,進行重、磁和GNSSRTK綜合實踐教學設計探索,對學科發展具有一定的現實參考意義。
關鍵詞:地球物理學;信息化測繪;北戴河實踐教學
一、引言
地球物理學專業以人類生息的地球及其周圍空間為主要研究對象,綜合運用數學、物理學、地質學、測繪遙感科學、計算機科學等學科的理論方法和現代高科技手段,從事探索地球內部結構、資源勘察、地質災害預測等方面的工作[1]。地球物理學作為地球科學的先導學科,在對地球物理性質的基本認識、國民經濟發展和國家安全需要方面,都具有重要的意義,應該得到重視和發展[2]。目前全國共有24所大學開設有地球物理學專業,包括北京大學、中國科學院大學、武漢大學、中國地質大學等著名高校,高校數量有逐年增加趨勢。作為一門實踐性和探索性并重的學科專業,地球物理學專業實踐教學是本科生人才培養必不可少的重要環節[3]。以中國地質大學(武漢)的本科實踐教學為例,建立有專門的校外實踐教學基地,包括秭歸基礎地質認識、周口店野外地質教學和北戴河地球物理觀測實驗教學三大基地。本文結合地球物理專業的特點,針對各高校地球物理學專業信息化測繪課程的現狀,重點探索當前地球物理專業測繪課程的改革方向,并以中國地質大學(武漢)地球物理專業北戴河實踐教學為例進行探索。
二、信息化測繪與地球物理學
測繪科學致力于提供空間和時間服務,在地球物理學中起著不可或缺的重要作用,同時為許多地球物理問題的解決提供邊界約束[4]。利用空間衛星可以對地表、斷層、塊體的位移和運行提供精確的約束,代表技術有:全球導航衛星系統(GNSS)、衛星重力測量、干涉合成孔徑雷達(InSAR)等。空間觀測技術的飛速發展,促使近代測繪學科完成了由模擬測繪到數據化測繪的轉變,并向信息化跨越,使人們的生活開始進入“智慧地球”和“大數據”階段[5]。信息化測繪科學與地球物理學相交叉,產生了許多新的研究方向和學科,如構造大地測量學、空間物理大地測量學等等,在地震科學、地球動力學、淺層地質災害分析等領域應用潛力巨大。
三、高校地球物理學專業信息化測繪課程設計現狀及改進
雖然測繪遙感是地球物理學專業的組成部分,但是目前國內各高校相關課程設置整體薄弱。在各高校的地球物理專業測繪相關課程中,北京大學開設有《重力學與大地測量》專業基礎課,同濟大學開設有《測量學》及實習并作為工程地球物理方向的建議選修課,中國地質大學(武漢)開設有《測量學》及實習作為專業基礎課,另有《大地測量學》為專業選修課,中國科學院大學該專業開設有《現代大地測量學基礎》、《物理大地測量學》、《測量數據處理理論和方法》,武漢大學開設的相關課程最多,主要有《大地測量學基礎》、《空間定位技術及應用》、《地球物理大地測量學課程設計》、《遙感原理與應用》等。目前地球物理學專業的信息化測繪課程教學上以武漢大學和中國科學院大學較為完善,值得借鑒。目前國內高校地球物理學專業測繪課程建設上主要存在以下不足:(1)測繪課程偏少和老化,很多高校都只開設有《測量學》一門課程作為專業基礎課或選修課,課程教學停留在經緯儀、水準儀和大平板繪圖講授,內容老舊,與現代信息測繪脫節;(2)測繪課程認識上的片面化和工具化,目前許多高校的地球物理教學和宣傳只提“重、磁、電、震”,對測繪基礎認識和應用能力缺乏,沒有從空間和時間角度來綜合分析傳統地球物理觀測結果;(3)專業背景師資不足,由于各學科歷史發展的局限性,造成了測繪教學和地球物理學專業的分割,一定程度上導致教學思想的偏頗。針對以上問題,地球物理學專業測繪課程設置應考慮以下幾個方面:(1)注重測繪基礎類課程設置,讓學生理解和認識各類參考框架、坐標系統、高程基準面、幾何觀測和物理觀測的統一、測量數據精度評定等,具體可以選擇《大地測量學》為基礎課程;(2)引入現代空間測繪遙感課程,空間衛星技術改變了傳統測繪的作業模式,也體現在部分地球物理學教學方法的改進上,例如衛星重力測量、高頻GNSS與地震波融合、InSAR(遙感)地表觀測及動力學反演等;(3)綜合設計實踐教學,將現代空間測繪遙感技術的實踐教學融入傳統的“重、磁,、電、震”四類地球物理學教學方法中,進行數據聯合反演處理分析地球物理學問題。
四、北戴河地球物理實踐教學信息化測繪內容設計探索
中國地質大學(武漢)北戴河地球物理實習是相關專業的核心實踐課程,為了深化信息化測繪下的教學改革探索,將GNSSRTK教學作為此次實習的重要組成部分,與重、磁實踐教學一起進行整體設計,具體教學分為兩部分:一是實習站內GNSSRTK單方法的操作實踐。主要在實習站內進行RTK的原理和操作講解;安排學生分組進行GNSSRTK操作練習,掌握點測量、點放樣和點檢校的方法;了解RTK進行區域地物地籍圖測量的方法,理解RTK在實際工作中的限制影響因素。二是野外重、磁和GNSSRTK方法組的綜合教學,讓學生掌握不同技術方法聯合作業的特點及要求。由于磁法對坐標的精度要求低,可以用手持GPS獲取施測點坐標,因此RTK配合重力測量是此次實踐教學的重點內容。RTK在此次重力測量中的應用主要有三個方面:一是剖線坐標點放樣,取代傳統拉測繩、插筷子的模式;二是重力施測點高程坐標采集,用于取代低等水準測量的地形改正;三是RTK進行采礦區的體積測量計算,用于重力異常校正,測線終點處有多個巨型灰巖采礦坑相連,等效直徑超500m,平均深度40-50m。
五、效果與體會
筆者結合自己專業研究背景和教學實踐,具體探索了信息化測繪背景下北戴河地球物理學專業測繪課程實踐教學,有以下幾點體會:
1.理論聯系實際,教學效果好。實踐教學是課堂教學的延伸和深化,學生將所學理論知識應用到具體數據采集分析工作,在實習過程中發現問題,掃除課堂學習的盲點。具體在實踐操作中,學生直觀感覺了不同坐標系下觀測值的差異和適用情況,RTK測量過程中單點、浮動和固定解的影響因素,靜態和動態觀測的區別聯系。
2.綜合設計難度高,激發探索精神。改變以往單一實驗方法教學模式,將重、磁、GNSS結合在一起,讓學生結合地球物理學研究和應用實際,自主進行觀測方案設計、人員安排、觀測方案實施和后期模型反演分析。21世紀地球物理學向著系統化、信息化、協同化方向發展,因此需要利用不同觀測手段的優勢,共同解決地球物理反演多解問題。綜合設計有效地激發了學生的探索精神和綜合管理組織能力。
3.增加專業技能,拓寬就業選擇。地球物理學專業學生的就業分為兩種[6],一是地球物理勘探,主要在油礦勘察行業,近年來就業萎縮,同時行業性質導致女生就業更為困難;二是理論地球物理,主要從事地震相關行業研究工作。隨著中國北斗技術的飛速發展,進行測繪相關課程改革后將有利于拓寬地球物理學專業學生在測繪類相關行業的就業面。總體而言,結合信息化測繪進行地球物理學專業測繪課程教學改革探索,符合本專業發展特點和時代前進方向,對學生創新精神、學科交叉能力和國際性視野的提高作用顯著。本文對地球物理學專業測繪課程教學改革的探索,結合具體實踐教學進行改革嘗試,教學反饋效果好,具有一定的現實參考意義。
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