研究測繪工程專業流程化專案構建及方法論文
摘要：以測繪工程專業為研究物件, 提出概念設計、物理實現、平臺打造、評價體系“四維一體”的流程化專案構建思路與方法:1.將專業課程按照邏輯劃分課程群, 運用工程專案教學法 (PBL) 對課程群進行概念設計, 構建流程化專案;2.在設計環節與真實教學環節之間進行對映, 提出了流程化專案由設計到物理實現的轉換方法;3.圍繞物理實現過程中的資源問題, 提出了實踐教學平臺構建思路;4.建立“四三四”多維度評價體系。為理順測繪工程專業課程間的邏輯關係, 打通課程之間的壁壘, 傳輸連貫性的知識鏈提供了思路與方法。
關鍵詞：流程化專案; 評價體系; 工程專案教學法;
Abstract：Taking surveying and mapping major as research object, "four-in-one integrity" idea and method streamline project including conceptual design, physical implementation, platform building, and evaluation system is proposed. 1. Specialized courses are divided into curriculum groups in logical order, and Project-Based Learning (PBL) is used to the conceptual design of curriculum groups and constructs streamline projects. 2. A mapping between the design and the real teaching segment is constructed and the transformation method from design to physical realization is proposed. 3. Based on the resource problem in the process of physical realization, the author puts forward the idea of constructing practical teaching platform. 4. The "four-three-four" multi-dimensional evaluation system is established. The paper provides idea and method for rationalizing the logical relation between the courses of surveying and mapping major, breaking the barrier between courses and transferring the consistent knowledge chain.
Keyword：streamline Project; evaluation system; Project-Based Learning;
隨著科學技術的迅猛發展, 高等教育的地位和作用與以前相比發生了重大變化, 不再只培養“精英”, 而是面向社會的各行各業, 培養應用型專門人才。同時, 由於社會分工越來越細, 新的職業不斷湧現, 任何學校或專業都不可能培養全才, 對人才的需求更趨於一專多能應用型[1]。可見, 培養應用型人才是高等教育從精英教育階段向大眾教育階段發展的必然產物, 也是經濟社會發展的必然要求[2]。應用型人才是指熟練掌握社會生產或社會活動一線的基礎知識和基本技能, 並將其應用於所從事的專業社會實踐的一種專門人才型別[3]。應用型人才可分為三類:工程應用型人才、技術應用型人才和技能應用型人才。其中, 工程應用型人才是將科學原理轉化成可以直接運用於社會實踐的工程設計、工作規劃、執行決策等的人才[1]。而培養工程應用型人才是佔中國絕大多數的地方本科院校的歷史使命和目標。
當前, 我國高等工程應用型人才的培養尚沒有建立一套完整的體系, 應用型人才培養特色不明顯, 主要原因是:1培養方向不明確:針對專業方向的模組課, 專業方向不明確, 專業特色不強, 透過四年培養出來的學生往往“學的用不上, 用的沒學到”[4], 所開設的課程多而不專, 講而不透, 與社會真正需求的工程型人才還具有很大的差距。2.在開設的課程中, 純理論性的課程較多, 而實用性、實踐性課程嚴重不足, 在培養的各個環節中, 實踐能力的培養成為最薄弱的一環, 造成“高文憑低水平”現象[4]。3.工程教育與和行業脫節、缺乏行業引導和支援, 培養模式單一, 工程實踐環節欠缺, 專業教師普遍缺乏工程經歷, 工科畢業生的工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力普遍不足, 不能完全適應行業發展的要求[5]。4.科技的迅猛發展使得社會對工程人才的知識、能力、素質方面的要素、結構和質量也提出了更高要求, 從而也對高校培養人才的工程創新能力提出了更高要求。因此, 為強特色、提質量, 應用型高校改革的重點應是透過構建合適的應用型高等工程教學體系來加強工程實踐教育, 從而提高工程教育質量。
一、PBL的研究現狀與問題
基於工程專案教學法 (Project-Based Learning, PBL) 是一種以實踐為導向, 以任務為驅動的教學模式, 是指師生透過共同實施一個或多個完整的“專案”而進行的教學活動。它萌芽於歐洲的教育思想, 併成為一種重要的理論思潮[6]。在PBL中, 教學專案的設計是整個教學的關鍵。專案的設計可分為若干個相互獨立又相互聯絡的子專案, 子專案之間在內容和教學要求上相互銜接, 逐漸深入。當前, 國內外已經開展了大量的基於工程專案教學法的研究。袁少強等[6]開展了基於工程專案教學法的控制實驗平臺建設;劉豔豔等[7]將專案教學法應用到線性代數課程教學中;智躍勝[8]簡析了專案教學法在中職計算機教學中的作用;王威[9]、劉志宏[10]、關紹雲[11]、嶽紅[12]分別對專案教學法在《軟體工程》、《C語言》、《計算機公共基礎課》、《微控制器教學》等課程中的'應用做了研究。國外學者同樣開展了大量的針對某些課程的工程專案教學法研究[13,14,15]。
然而, 採用工程專案教學法針對教學體系的研究還比較少。就現有的專案化教學法研究與實踐而言, 還存在以下問題:1.當前大多數的研究是針對某一門課或某個專題開展的, 課程之間的沒有連結起來, 缺乏課程鏈級的綜合性專案。2.教學內容多停留在第一課堂, 沒有考慮工程實踐教育的主戰場———第二課堂 (學科競賽、大學生創新創業訓練計劃專案、畢業設計 (論文) 以及教師與企業的科研 (或生產) 專案等) , 缺乏第一課堂與第二課堂融會貫通的綜合性專案。因此, 需要通盤考慮一個專業的多門課程之間的邏輯關係, 將專案教學法引入到專業教學體系的建設上來, 研究基於流程化專案的工程類專業教學體系的構建, 即研究如何將工程類專業的課程裝配成綜合性專案, 以期實現課程間的貫通, 提升課堂教學與實踐教學的質量, 以適應新形勢下高等工程應用型人才的培養目標。
測繪工程專業是工程性很強的一個工科專業。要求學生掌握空間資訊獲取、處理、分析、表達、應用的基本原理與技術。隨著地理空間資訊科技、計算機技術、通訊技術的發展, 測繪科學的工程技術體系、研究領域和科學目標正在發生著深刻的變化, 尤其是大資料、移動互聯技術等新興技術的出現, 使得測繪的發展邁向一個新高度。鑑於測繪工程專業的特點以及課程之間的強邏輯性, 本文以測繪工程專業為例, 探索構建測繪工程專業流程化專案的思路與方法。
二、基於PBL的測繪工程專業流程化專案的構建思路
探索測繪工程應用型人才培養新模式, 需要到測繪相關企業、公司的公司去調研, 瞭解他們對人才的需求, 並以這種需要為外因驅動, 以提升高校教師和學生的工程實踐能力為內因驅動, 透過對測繪專業系列課程的梳理, 理清多門課程間的邏輯關係, 並將它們的內容 (實踐) 裝配成流水線, 形成流程化綜合專案。進一步以流程化專案為中心, 組織專案化教學資源體系, 打造實踐教學平臺和構建人才培養評價體系, 從而構建一套適應於工程應用型人才的流程化專案教學體系。整個構建流程思路如圖1所示。
從流程圖可以看出, 整個構建思路分為四個部分:
(一) 流程化專案的概念設計
以空間資料的獲取、處理、儲存、分析、表達、應用為主線, 分析資料從採集到使用各個環節所需的知識和技能。理清測繪專業課程體系中各門課程在流程化專案教學體系中的邏輯關係, 從而凝練可以貫穿工程應用型人才培養的流程化專案, 以完成專業課程體系的分類和教學內容的確立。在此基礎上, 建立實踐性教學體系, 完成流程化實踐教學的設計。
(二) 流程化專案的物理實現
分析流程化專案設計中各個環節對應的人力資源和裝置資源, 將每個環節分解為多個任務, 落實任務和資源間的對應關係, 實現專案設計環節到真實教學環節的轉換。具體表現在:高校與企業合作, 實現人力資源和裝置資源的共享和優勢互補, 提升教師工程實踐素質, 利用雙方的資源, 開展專案導向、任務驅動和案例教學的流程化專案課程教學, 包括專案化教學法的研究, 專案化教學課程 (包括網路課程) 的開發等, 使流程化專案教學體系在真實的教學中得以實現。
(三) 流程化專案實踐教學平臺的打造
1.為保障流程化專案教學體系的順利開展, 探討現有實驗、實訓平臺、實踐教學基地的整合方法, 為教師和學生搭建專案各環節教學所需的教學平臺。
2.研究校企雙方深度融合的長效機制, 提高教師和學生工程實訓的深度和廣度以及作為企業“準員工”的角色。
3.研究柔性實驗室管理制度, 讓學生有更多機會使用實驗裝置, 打破第一課堂為主, 第二課堂為輔的傳統教學局面, 貫通流程化專案教學體系最後一公里, 使學生的實踐能力得到全方位的提升。
(四) 人才評價體系的建立
研究不同主體、不同流程環節、不同階段的人才培養評價標準, 建立多維度人才培養評價體系。
三、測繪工程專業流程化專案的構建方法
針對上述的每一部分, 提出以下構建方法:
(一) 流程化專案教學體系概念設計的方法
1.調研測繪類專業的人才市場需求, 具體可透過測繪行業問卷調查等手段, 收集測繪行業對各型別、各層次人才需求, 分析需求特徵, 確定專業培養目標。以需求為驅動, 評估當前測繪工程專業所開設課程的現狀、問題, 確立人才培養目標。
2.根據人才需求, 採用倒逼機制, 確立某類人才應具備的知識和技能, 並進一步倒推獲取相應知識和技能所需的流程化專案, 進而分析構建該專案所需的課程及它們之間的邏輯關係, 組建課程群。
3.將流程化專案分解成多個環節, 組織每個環節的理論內容與實踐專案, 設計流水線實踐教學流程。擬定課程與環節知識點相互銜接方案, 並在教學過程中明確各知識點在不同課程之間的地位與關係;使得課程群的實踐內容按照一條承上啟下的主線有機地聯絡起來, 如圖2所示。
4.環節之間的設計:參照流水線作業模式, 前一項環節未做或不合格, 下一環節無法進行, 前一環節的輸出是後一個環節的輸入, 全部環節完成並達到合格標準後流程結束。
5.每個環節又分解出多個工作任務 (如圖2下半部分) , 組織設計教學情境, 以模擬生產的形式實施教學。對不同的任務採用邊講邊練、先講再練、先練再講、理論與實踐相配合的“三滲透一配合”的方法。使學生在專案實施過程中完成知識的學習和技能訓練, 針對學習情境中的任務完成情況, 結合專案任務書對學生進行實時考核與評價。
(二) 流程化專案教學體系物理實現的方法
1.分析流程化專案設計中各個環節所需的人力資源和裝置資源, 梳理已有的相關資源, 對資源進行對比, 查漏補缺, 透過招聘 (購買) 或與企業聯合的方式完善人力 (裝置) 資源。
2.建設面向工程能力培養的專案化教學資源體系。研究實際專案向教學案例的轉換方法, 研發專案化教學法, 建立專案化教學案例庫;與企業合作開發體現任務驅動、專案導向和案例教學的專業課程, 開發專案化教學課程;建立專案化教學自主網路站, 明確各專案的環節、成果形式等, 推送專案學習資料, 打造專案化網路教學平臺。
透過上述措施, 打造了一套完整的專案化教學資源體系, 使得前面的流程化教學體系設計在真實的教學中得以實現。
(三) 構建實踐教學平臺的方法
1.整合實踐教學平臺:分析現有實驗、實訓平臺等實踐教學資源的現狀, 將它們按照流程化專案教學內容進行整合, 為學生提供一個可培養工程綜合實踐能力的流程化專案實踐教學平臺。
2.挖掘校企雙方深度融合的長效機制:根據測繪行業的特點來夯實校企合作基礎, 其根本途徑是尋找校企合作的共贏點、建立雙方深度融合長效機制, 提高教師和學生參與企業的深入度, 使高校與企業真正實現人/物的共享, 實現校企的高度融合。
3.引入柔性實驗室管理制度:建立更加柔性的實驗室開放及預約制度, 使學生能夠更加靈活的進行自主化的實驗、實訓, 打通第一課堂和第二課堂的壁壘, 全方位的提升學生的實踐能力。
(四) 多維度人才評價體系建立
設計多維度的人才評價體系, 建立“四三四”評價體系, 即四類主體三個階段四個環節的構想, 具體來說就是學生、教師、學校和社會四類主體參與人才質量評價;評價過程貫穿了學生的學習階段、畢業階段、工作階段, 涉及第一課堂環節、第二課堂環節、畢業環節、社會環節四個環節, 全面評價畢業生是否達成培養目標。採用現代資訊手段 (微信、QQ等) 、問卷調查等方式構建多維度人才培養評價體系。
四、結束語
本文以測繪工程專業為例, 提出了構建流程化專案教學體系的思路與方法。該思路分為四個前後連貫的部分, 主要用於理順測繪工程專業課程間的邏輯關係, 打通課程之間的壁壘, 使得學生掌握的知識不再碎片化, 而是連貫性的知識鏈, 提升了學生的專業素養。透過流程化專案教學體系構建, 可以推動教學體系的專案化、實踐化, 進而實現畢業生與企事業單位、公司等人才需求部門的快速接軌, 推動測繪工程專業的發展, 提升畢業生的質量。另外, 該思路不僅僅適用於測繪工程專業, 它同樣適用於其它工科專業, 對於推動工科院校的教學改革具有借鑑作用。
參考文獻
[1]幹洪, 徐達奇.高素質工程應用型人才培養途徑研究[J].高等工程教育研究, 2010, 6:44-48.
[2]楊興林.應用型人才及其培養模式的研究[J].黑龍江高教研究, 2007 (6) :164-167.
[3]陳丙義.高校應用型人才培養目標體系新論[J].河南師範大學學報 (哲學社會科學版) , 2014, 41 (6) :175-180.
[4]周紹斌.高等院校培養本科應用型人才的問題與對策研究[D].西南大學, 2007.
[5]楊化超, 張書畢, 卞和方.專業認證背景下測繪工程專業建設研究[J].教育教學論壇, 2014 (46) :147-149.
[6]袁少強, 郭豔玲, 張平, 等.基於工程專案教學法的控制實驗平臺建設[J].實驗室研究與探索, 2013 (11) :425-428.
[7]劉豔豔, 王建國.專案教學法線上性代數課程教學中的應用[J].教育與職業, 2016 (8) .
[8]智躍勝.簡析專案教學法在中職計算機教學中的作用[J].教育科學 (全文版) , 2016 (10) :00247.
[9]王威.專案教學法在《軟體工程》課程中的應用研究[J].教育理論與實踐, 2011 (27) :53-54.
[10]劉志宏, 劉舟荷, 張雯暉, 等.專案教學法在C語言教學中的實踐與研究[J].中國成人教育, 2010 (4) :139-140.
[11]關紹雲.專案教學法在計算機公共基礎課教學中的應用[J].教育探索, 2010 (7) :53-54.
[12]嶽紅.專案教學法及Proteus模擬在微控制器教學中的應用[J].職業技術教育, 2011, 32 (35) :48-49.
[13]Macias-Guarasa J, Montero J M, San-Segundo R, et al.Aproject-based learning approach to design electronic systems curricula[J].IEEE Transactions on Education, 2006, 49 (3) :389-397.
[14]Hosseinzadeh N, Hesamzadeh M R.Application of ProjectBased Learning (PBL) to the Teaching of Electrical Power Systems Engineering[J].IEEE Transactions on Education, 2012, 55 (4) :495-501.
[15]Juhl L, Yearsley K, Silva A J.Interdisciplinary Project-Based Learning through an Environmental Water Quality Study[J].Journal of Chemical Education, 1997, 74 (12) :1431-1433.
[16]Heo H, Lim K Y, Kim Y.Exploratory study on the patterns of online interaction and knowledge co-construction in projectbased learning.[J].Computers&Education, 2010, 55 (3) :1383-1392.
[17]Chang L C, Lee G C.A team-teaching model for practicing project-based learning in high school:Collaboration between computer and subject teachers[J].Computers&Education, 2010, 55 (3) :961-969.