余卫华 张 鑫 姚一飞

(西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌 712100)

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证的核心是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。工程教育专业认证要求专业课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置等都要围绕学生毕业能力达成任务展开，并强调建立专业持续改进机制和文化，以保证专业教育质量和专业教育活力[1-5]。

工程教育专业认证标准更加重视学生综合运用科学知识和技术手段解决复杂工程问题的能力，注重培养学生的工程意识、协作精神以及综合应用所学知识解决实际问题的能力[6]，要求工程实践与毕业设计(论文)教学环节至少占总学分的20%。在工程教育专业认证思想的指导下，高等院校的实验教学应该不断地创新、改革，以达到更好的教学效果，并有利地支撑各专业开展工程教育专业认证工作。西北农林科技大学水利与建筑工程学院多个专业参加了工程教育专业认证。其中水文与水资源工程专业从2009年起已通过了4次工程教育专业认证；农业水利工程专业从2013年起已通过2次工程教育专业认证；水利水电工程专业从2019年起通过了1次工程教育专业认证。“工程测量”课程是水文与水资源工程专业、农业水利工程专业和水利水电工程专业开设的一门重要的基础课程，其重要的教学实践是“工程测量”课程的实验教学。鉴于此，西北农林科技大学“工程测量”课程组开展了工程教育专业背景下该课程的实验教学改革，以期为地方同类院校实验教学改革提供参考。

一、“工程测量”课程实验教学面临的问题

“工程测量”是水利类专业的一门工程基础课程，具有较强的实践性。“工程测量”课程实验作为该课程的重要实践教学环节，发挥着非常重要的作用。该教学环节的教学质量的好坏直接影响专业人才培养的质量。“工程测量”课程的实验教学学时约占“工程测量”课程总学时的1/3左右。“工程测量”课程的实验教学是学生由课堂走向实践过程中必不可少的综合设计性环节，是连接理论知识与生产实践的纽带。“工程测量”课程的实验教学面向的是未经过专业实验基础训练和实验技能经验较少的大学二年级学生，因此“工程测量”课程的实验教学具有测绘技能培养、工程意识培养、团队协作精神培养等多重作用，也是各专业工程教育专业认证标准中重要的考察内容之一。如何把“工程测量”课程的理论知识应用于实践，解决工程实际问题，是“工程测量”课程实验教学面临的首要问题[7]。

(一)实验教学内容陈旧

互联网、人工智能等技术的不断发展，测绘技术与方法发生了翻天覆地的变化，新一代信息技术下的测绘、遥感、导航技术体系的发展，推动了测绘生产实践的变革，如GNSS、无人机、无人船、三维激光扫描仪等设备在测绘过程中的广泛应用等。相对于这些先进的测绘技术和方法，原有实验教学内容早已陈旧、落后。比如，DJ6型光学经纬仪的认识及使用、视距测量、测回法观测水平角、电子水准测量、DS3型水准仪的检验与校正等，已落后于时代的发展。同时，“工程测量”实验教学总学时一般为16个学时，而其中水准仪的认识及使用、全站仪认识及使用、GPS认识及使用等验证性的实验项目安排的学时较多，约占总实验学时的40%，而综合设计性、创新性实验项目比重较少，这与工程教育专业认证背景下的实验教学要求有一定差距，不利于培养学生的实践能力和创新能力，需完善补充前沿实验教学内容。

(二)实验教学模式缺乏创新

“工程测量”课程的实验教学长期采用传统实验教学模式，传统实验教学主要以教师的讲解、演示为主，学生只需按部就班地操作仪器完成实验，学生被动接受知识。另外，“工程测量”课程的实验教学时间有限，每节实验课的教学时间仅为40分钟，在这有限的实验课时内，教师的仪器操作、演示占用一部分时间，留给学生实际操作完成实验的时间就非常的有限。因此，如果不采用新的实验教学模式，就无法保证实验教学任务的顺利完成。

(三)实验教学考核形式过于单一

“工程测量”课程的实验教学考核主要依据实验报告的撰写情况，“工程测量”课程的实验一般以3～4人为一组，每个学生在实验过程中的实际表现，比如实验仪器操作能力、实验方案设计能力、解决问题的能力等，都无法以实验报告的形式体现出来。同时，每组学生共用一组实验数据完成实验报告的撰写工作，教师批阅实验报告时往往只注重实验结果是否正确，不注重实验的过程及对结果的分析，导致教师在考核评价时带有片面性、不合理性，学生抄袭实验报告的现象时有发生。这种单一的实验教学考核方式，没有注重对学生的实验过程考核，极大地影响了学生参与实验的主动性和创新性[8]。

二、“工程测量”课程实验教学改革的措施

根据工程教育专业认证的毕业要求，笔者所在的“工程测量”教学团队增加了“工程测量”课程的实验教学环节，将工程项目、科创项目、研究项目凝练成实验教学素材吸引学生积极参与实验教学活动，同时充分利用优质课程网站、慕课网络平台、虚拟仿真平台开展混合式教学，以满足工程教育专业认证的要求，具体做法如下。

(一)优化实验教学内容，突出工程背景

原有“工程测量”课程的实验教学内容陈旧，为了满足工程教育专业认证的毕业要求，西北农林科技大学“工程测量”课程组对“工程测量”课程的实验教学内容进行了优化，见表1。“工程测量”课程的实验教学中去掉了经纬仪的相关实验项目，增加了全站仪及GPS的相关实验项目，与时俱进地调整和优化实验项目和实验内容，主要是突出了实验项目的工程背景，进一步激发了学生的学习兴趣和积极性，提高了“工程测量”课程的实验教学效果，从而更好地满足工程教育专业认证背景下“工程测量”课程实验教学对学生能力达成度的要求[9]。

表1 优化后的“工程测量”课程实验教学内容体系

(二)采用混合式教学模式，提高实验教学效率

按照工程教育专业认证要求，笔者构建了“工程测量”课程“讨论—实验方案设计—实验操作—问题发现—分析总结”五层次的“工程测量”课程实验教学体系，加大了综合性设计实验、创新性实验的开设力度。同时，在实验过程中，采用了慕课、翻转课堂、蓝墨云班课、虚拟仿真教学平台等多种现代化教学手段开展了混合式教学[10]。

教师根据实验内容、实验项目性质，采用不同的教学手段和平台开展混合式教学。比如，全站仪认识、普通水准仪的认识、GPS的认识等验证性的实验项目，教师可利用虚拟仿真教学平台开展虚实结合的实验教学。学生在课前，利用虚拟仿真实验教学平台，进行虚拟场景下测绘仪器基本操作的反复练习。在课中，学生开展真实场景的实体实验。课后，学生再次进入虚拟仿真实验教学平台，完成实验作业的撰写工作并提交。

对于普通水准测量、全站仪数据采集、全站仪使用等一些综合设计性、创新性的实验项目，教师可以利用蓝墨云班课，在课前发布实验预习要求和实验教学内容，学生通过慕课或虚拟仿真实验教学平台完成课前预习，教师在这个环节的作用是引导学生在云班课上开展讨论、设计实验方案；在课中，学生根据各自组的实验方案，选用不同的实验方法完成实验任务，在这个过程中学生会不断地发现问题，教师在这个环节的作用是积极引导学生分析实验中出现的问题；课后，学生通过分析实验数据、总结实验方法，完成实验报告的撰写工作，教师在这个环节的作用是发现学生在实验报告撰写过程中反映出来的问题，并及时进行纠正。采用这种混合式教学方法，不仅提高了实验教学效率，而且实现了学生在实验教学活动中的“主体地位”，打破了“工程测量”课程实验教学的时间和空间限制。

(三)注重实验过程考核，实施多元化实验教学考核

为了更合理地支撑工程教育专业认证对“工程测量”课程的毕业要求指标点，更好地完成课程教学目标达成度的要求，笔者增加了过程考核，建立了多元化的“工程测量”课程实验教学考核评价体系，全面、客观地考察学生的实际实验水平[11]。

改革后的“工程测量”课程实验教学的考核成绩由讨论参与(20%)、实验方案设计(10%)、实验操作(20%)、实验记录(10%)、实验报告(40%)五部分构成。“讨论参与”主要以小组为单位进行，小组成员要积极参与讨论交流，形成讨论结果，主要考查学生分析问题的能力，支撑毕业要求9(个人与团队)和毕业要求2(问题分析)；“实验方案设计”主要考查学生是否能积极主动地去发现问题、思考问题，支撑毕业要求3(设计/开发解决方案)；“实验操作”主要考查学生规范操作、动手、解决问题的能力，支撑毕业要求2(问题分析)；“实验记录”主要考查学生记录的测量数据是否满足工程规范的要求，支撑毕业要求8(职业规范)；“实验报告”主要考查学生应用课堂知识解决操作实践问题，支撑毕业要求2(问题分析)和毕业要求5(使用现代工具)。该考核方式的每一部分都有相应的考核标准，不仅增加了学生之间的讨论交流、团队合作精神，而且为客观公正地评价学生的实验学习效果提供了依据[12]。

三、“工程测量”课程实验教学改革取得的成效

通过近3年的“工程测量”课程的实验教学改革，学生对“工程测量”课程实验的兴趣明显提升，学生的实践能力和综合能力得到提高。

(一)课程教学目标达成度符合要求，实现了预期的教学目标

课程教学目标达成度是检验课程教学效果的一项重要指标，对课程教学目标达成情况进行计算分析，可反映教学活动对教学目标的支撑程度，即达到培养目标的程度。课程教学目标达成度的具体计算过程为：①根据课堂参与、作业、实验报告等过程考核及权重计算学生的平时成绩；②汇总每个课程教学目标对应的考试试卷题号与分数，统计试卷支撑各课程教学目标的分项总分，并求取各课程教学目标的平均分数；③计算平均分数：平均分数(百分制)=(平均分数/分项总分)×100；④计算整体教学目标达成度：达成度=[平均分数(百分制)×试卷成绩占比+平时成绩平均分×平时成绩占比]/100[13]。将计算出的课程教学目标达成度与课程教学目标达成度平均值的阈值进行比较，如果教学目标达成度超过了课程教学目标达成度阈值，说明该课程的教学内容与授课方式支撑课程教学目标，达到了预期教学目标。笔者对西北农林科技大学2019级水文与水资源工程专业的“工程测量”课程进行了教学目标达成度计算，得到课程教学目标达成度为0.70，大于“工程测量”课程教学目标达成度阈值0.60，说明该课程教学目标达成度满足要求。教学实践证明，通过一系列的“工程测量”课程实验教学的改革，该课程已达到预期的教学目标。

(二)学生参加测绘类竞赛的积极性显著提高，测绘技能得到进一步提升

学生参加测绘类竞赛的积极性显著提高，测绘技能得到进一步提升：2018—2020年，学生参加西北农林大学测绘技能大赛的人数逐年增加，由2018年的160余人增加到2020年的300余人；2021年，西北农林科技大学首次参加全国测绘类技能大赛，报名参赛的学生仅为20人，参赛项目仅有3项，而2022年报名参加全国测绘类学科竞赛的学生接近100人，参赛项目增加到了7项。另外，在2021年全国测绘技能大赛中，学校水文与水资源专业和农业水利工程专业的4名学生获得了虚拟仿真数字测图竞赛的二等奖。学生从测绘类竞赛的旁观者转变成为参与者，在国家级奖项的获得上实现了突破。

资助项目：2019年度陕西高等教育教学改革研究项目——“新工科”水利类专业课程体系构建，项目编号19BY015。