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1.四位一体的实验教学体系

中心一直坚持实验教学体系应遵循实验教学规律、符合学生认知规律,注重学生综合素质、实践能力及创新意识培养及基本规范养成的原则。基于这一原则,形成了产学研联合培养、理论与实践并重、创新与需求并重、科研反哺实验教学的“系列化、立体化、多层次”的实践教学体系,建立了以能力培养为主线,目标清晰、载体明确、评价科学的实验教学质量标准。该体系既满足了通识教育基础上的宽口径专业培养要求,又能够引导学生个性化发展,实现了以学生为本、因材施教和自主研学的实验教学目标。

1)实验教学内容四模块

根据社会人才需求对测绘与国土信息知识领域的要求,中心将测绘与国土信息实验教学内容总结归纳为基础知识工程实践、“行业应用”和信息化四个模块(见图1)。

                             

图1   专业实验课程体系

基础知识模块:主要利用入学教育、测绘学概论等课程和专业介绍,在测量学、数字测图原理、地理信息系统、现代测绘技术等课程理论学习基础上,结合专业特色,设计不同的内容组合,通过老师现场讲解和示范操作演示,了解测绘与国土信息相关领域发展历史和现状,认识各种测绘与国土信息相关仪器设备与软件,体验测绘与国土信息相关领域工作模式及氛围。

工程实践模块:主要以工程实践技能操作为主,采用集中实验与分散实验相结合的方法,根据测绘、地信和土地管理等不同专业,进行不同的工程实践。熟悉和掌握测绘与国土信息项目操作程序、基本方法,体验现场实测、分析等工作过程。包括控制网设计与优化,施工测量设计与实施、精密工程测量、GIS应用与设计,GIS空间分析,土地利用规划等实验内容。

行业应用模块:在理论知识学习的基础上,针对以后就业的行业特色,开设变形监测、储量计算、土地复垦规划、矿山GIS开发等行业应用实验课程;参与教师的科研项目,组成课外创新活动小组,鼓励学生跨学科、跨专业自主选题,包括开采沉陷新理论研究、自动陀螺经纬仪研究、数字摄影测量系统研究、GNSS导航研究、室内外无缝定位研究、三维可视化研究、土地复垦规划与评估、基于GIS的土地植被覆盖研究等,加强动手操作能力,培养解决问题能力与服务行业意识。

信息化模块:通过由实验上升到理论、又从理论指导实验的专业领域信息化技术、产品、服务一体化解决方案训练,提高学生测绘信息化、国土信息化及GIS开发、管理与服务能力,面向数字城市与数字国土、位置服务、地理国情监测、国土信息化等方面的综合创新能力。

2)实践能力四层次培养

围绕“加深理论认知、强化操作技能、提升工程能力、培养创新能力”的实验教学要求,搭建专业基础型、专业技能型、工程实践型、创新研究型的“四层次”实验体系(见图2)。各层次对学生专业能力的训练各有侧重,循序渐进,注重基本规范的养成和基础能力的培养,开拓学生科学前沿认知与国际化视野,持续提高学生的实践能力,启迪学生科学思维和创新意识。

中心在实验教学过程做到安全教育培训不间断,层层落实安全责任,健全规章制度,跟踪隐患的整改治理,加强,力促应急能力的提升,狠抓对危险实验的监管,完善安全防护装备的配备,提高个体防护水平,保障了实验教学安全。


图2 专业实验课程体系

2.“两基本,三结合,持续改进实验教学内容

为了适应社会对人才的需求,中心注重学生的基本规范养成和专业基本能力培养(两基本),采取真实体验与虚拟仿真、实验教学与科学研究、实验教学与工程实际相结合(三结合)的策略,对相关的实验教学内容进行了整合,如图3所示。

专业基础实验:使学生学习掌握典型的基本技能,如测绘仪器操作、工作流程、基本的水准测量、GIS软件操作、数字测图、土地管理、土地评价的实验规范和实验方法,注重专业基本能力的培养,提高学生的动手能力和实验能力。

专业技能实验:以综合性、设计性实验项目为主,学生在掌握综合应用实验方法的基础上,进一步深化和拓展专业理论知识,主要有大地测量与定位、矿山与工程测量、GIS设计与开发、摄影测量与遥感、土地与房产测量、开采沉陷变形控制、土地规划等。采用真实体验与虚拟仿真相结合的教学模式,有效扩展和延伸现场实验教学。

工程实践实验:充分利用校内实习基地、校外实践基地、模拟实训场进行工程实践教学,将实验教学与工程实际相结合,让学生深入到生产和科研第一线,进行认识实习、上机训练、生产实习、课程设计和毕业设计等实践训炼,培养学生解决实际工程问题、开拓创新的能力。

创新研究型实验:中心提供创新研究平台,充分利用依托学科专业的科研平台,学生参加教师的科研课题或自主设计创新研究项目,实现实验教学与科学研究相结合。

中心鼓励教学经验丰富、科研能力强,并取得一定成果的教师将科研成果转化成实验项目,由于密切结合实际科研课题,学生通过关联实验项目链的设计、模仿与重现,更加有助于学生创新能力的训练与意识的养成。

学生通过参加全国大学生测绘技能竞赛、全国挑战杯、中国机器人大赛暨RoboCup公开赛、GIS大赛、江苏省大学生创业大赛等竞赛活动,将课内实验和课外训练结合在一起,培养创新创业能力。

3  两基本三结合实验教学内容

3.形成3能力1素质的实践创新人才培养模式

中心注重按“一横一纵”进行教学团队建设。纵向由教学经验丰富的教授领衔,构建满足特色课程群教学要求的老中青结合教研梯队;横向注重知识关联性,重视团队协调教学。实施完善教师校企研三种经历,优化学缘结构,强化校企合作,提升教学能力四项措施,构建宽知识结构、宽学术视野、宽实践领域、精通行业生产流程的“三宽一精”教学团队。

配合测绘工程入选教育部卓越工程师教育培养计划,中心以学生工程素质培养为基础,通过基础知识和专业知识能力,沟通与创新学习能力,解决测绘与国土信息问题的开拓创新能力培养三阶段,采用不同平台、不同层次、不同实验环境的设置与实施,构建了3能力1素质”(工程能力、管理能力、创新能力、专业综合素质)的实践创新能力人才培养实验教学模式(4),助推具有一定的组织、管理与执行能力的卓越工程师培养。


4   3能力1素质的实践创新能力人才培养实验教学模式

4.实验项目动态调整,确保培养质量保障

中心根据实验教学内容的科学性、前瞻性及测绘与国土信息科学技术更新快等特点及要求,为了提升学生知识现势性及适应性,特别重视实验内容的更新,形成了内部与外部相结合、学校与社会相结合、需求目标实施评价反馈改进闭式循环的实验教学质量监控与持续改进机制,实现了实验项目动态更新(5)



5  动态更新的实验教学质量保证体系

5.积极发挥科研对教学的反哺作用,不断提高实验教学质量

1)科研优势促进学生创新

中心利用依托专业学科科研项目的持续增加、科研水平的不断提高、科研平台齐备的优势,将“开展调研--提出思路--解决方案--实施效果”的科研思维,应用到实践性强的测绘与国土信息实验课程的教学,为学生的毕业实习、毕业设计(论文)、学生研究计划、开放实验、竞赛选题等提供支撑,形成实践教学与科研互动的创新性教学环境、“教学带动科研、科研促进教学”良性循环,为学生创新能力的培养提供保障。

2)科研平台与实验教学平台资源共享

利用中心主任同时为学院院长与科研平台负责人的优势,形成了学院一科研平台(省部级以上重点实验室及研究中心)一实验中心“三位一体”的实验教学相互支撑、相互协同、共建共享的和谐发展关系,实现了实验平台与科研平台的有机结合,促进了科研平台向本科教学和本科生开放,成功地将学科和科研的优势条件纳入了本科生实验教学之中。这些平台以多种形式承担本科生相关实验教学任务,提高了综合性、设计性、创新性实验内涵,推进了实验课程体系改革及实验内容的整合和优化;学生经过与科研过程基本一致的实验程序学习,掌握了科学研究的基本思路与方法,培养了科学研究和创造性思维能力。科研平台与实验教学平台资源共享,推动了前沿科研课题转化为实验教学内容,也提升了科研成果的可靠性与可操性。

3)科研成果转化为实验教学内容及手段

中心一贯鼓励支持教师提炼科研成果转化为实验教学内容。例如,中心依托的专业学科创建了集成“3S”的矿区环境损伤地空一体化监测、分析、评价及治理技术体系,创立并发展了遥感-岩石力学,引领了我国数字矿山与感知矿山研究与建设进程,建立、开发了矿山开采沉陷及土地复垦的新理论与新技术,这些理论、技术被编进了《数字矿山技术》、《矿山开采沉陷及其防治》、《矿山测量学》、《土地复垦与生态重建》、《测量实训教程与习题集》等教材,促进了实验教学内容更新。

中心与时俱进,根据需求,不断地把科研成果转化为新的实验教学平台及手段。如中心依托863等项目建设 “室内外无缝定位试验场”,利用973等项目研究成果建设环境空天地协同观测综合试验场,利用国家支撑计划等项目建设岩体内部变形监测系统,不仅用来进行科学研究,而且面向大学生开放,且大学生参与到这些课题之中进行实验研究,取得一批创新成果;充分发挥依托学科专业在虚拟仿真与三维可视化等方面的学术、科研及师资优势,在云服务、信息化虚拟实验平台下,采用虚拟现实与三维可视化仿真、相似材料物理模拟、数值模拟等技术,针对矿业特点,建立了矿山环境感知、矿山测量仪器认知、陀螺定向、井上下联系测量、井下定位、开采沉陷过程认知、岩层移动与变形预计、矿体几何分析、矿区土地复垦规划等矿业特色课程及通用类测量课程等系列矿业特色测绘人才培养虚实互补的实验教学系统,取得了很好的效果。

6.实验教材不断改革创新

中心加强组织,大力扶持,深化实验教材更新,制定制度和鼓励机制,注重特色、推行精品,鼓励教师积极参加各种各类实验教材编写工作,把提高教材编写质量放在突出重要位置,建设了一批既能反映现代科学技术先进水平,又符合人才培养目标和培养模式、适用性强、质量高的教材。近十年中心出版实验教材22部(近5年10部),自编实验讲义26部(种),5部实验教材获省部级以上奖励,覆盖测绘、地信、土地资源管理等多个专业学科,实现了对实验、实习、课程设计的实验教材及时更新。



6  中心出版的部分实验教学教材