數字測圖原理與方法實踐教學

程 鋼，葛小三，于海洋，盧小平

（河南理工大學河南省測繪局礦山空間信息技術國家測繪局重點實驗室，河南焦作 454000）

數字測圖原理與方法實踐教學

程 鋼，葛小三，于海洋，盧小平

（河南理工大學河南省測繪局礦山空間信息技術國家測繪局重點實驗室，河南焦作 454000）

實踐教學是數字測圖原理與方法課程的重要組成部分，是理論教學的拓展和深化。實踐教學是鞏固、檢驗理論教學成果的有效方式，是學生進一步理解和掌握所學知識、培養獨立分析、創新性思維和動手能力、解決地形測圖中實際問題的重要手段。從實踐教學的目標出發，科學合理的安排實踐教學的內容，以河南省實驗教學示范中心建設單位為依托，靈活運用教學方式和方法，取得了良好的教學效果，對相關院校開設該課程起到重要的參考作用。

數字測圖原理與方法；實踐教學；方法

數字測圖原理與方法是測繪工程專業學生的第一門專業基礎課，也是專業核心課題之一，在其專業學習中起著奠基作用[1-3]。

本課程集理論和實踐為一體，具有理論與實踐并重，以學生實踐能力培養為主的特點。實踐教學通過課堂實驗、課外實習、開放性實驗、集中實習等形式，采取理論與實驗交叉進行的教學方法，旨在鞏固課堂理論教學的內容，培養和增強學生的創新意識和創新思維，提高學生實際動手和創新能力，為后續專業課程的學習及復合型測繪人才的培養打下堅實基礎[4-5]。隨著現代測繪科學與技術的迅猛發展，為達到數字測圖原理與方法課程的教學目標，需要不斷加強實踐教學環節，更新教學內容，改進和完善實踐教學的手段和方法，創造貼近實際的實驗、實習環境，建立更加科學合理的課題體系[6-7]。

1 實踐教學內容安排

數字測圖原理與方法實踐教學采用實驗與課堂教學相交叉、室內與野外相結合、課堂實驗為基礎、集中實習為主要突破手段、開放性實驗為延伸和補充的全方位交互式教學方式。

課堂實驗貫穿于課堂教學當中，理論和實踐相互滲透，包括平面圖測繪、電子經緯儀、數字化水準儀、全站儀、GPS等數據采集儀器、矢量化軟件和成圖系統的認識和學習，數字化成圖方法、方案設計等內容，具體實驗項目如表1所示。

集中實習是理論知識和實驗技術的綜合運用，是檢驗和鞏固前期教學成果，進一步培養學生創新性思維和提高動手能力的重要途徑。其目的在于使學生初步掌握地形測圖的技術設計、實施方法、勞動組織、資料整理和分析方法，掌握測繪大比例尺地形圖的方法、過程及要領，在測、算、繪等方面得到全面訓練。具體要求達到以下目標：

表1《數字測圖原理與方法》課堂實驗內容

1）熟練掌握全站儀和水準儀的使用和檢校方法；2）掌握水準測量、三角高程測量、導線測量和全站儀野外采集數據的方法步驟；3）掌握水準測量、三角高程測量和導線測量的記錄和計算工作；4）掌握大比例尺地形圖的測繪程序及清繪整飾等工作。

為了達到上述要求，每個小組需完成1:1 000地形圖一幅（500 m×400 m）。每個學生須獨立完成的項目如表2所示。

2 實踐教學環境

課程開設單位--河南理工大學測繪學院是河南省實驗教學示范中心建設單位，為數字測圖原理與方法實踐課程提供了優良的實驗環境。

表2 集中實習項目

2.1 實習基地

從上世紀 80年代，學院注重發揮測繪學科優勢，充分利用室內、室外，校內、校外資源，建立各類包括太行山地形測量實習基地在內的大型實驗基地14個，成為礦山測量技術人才和創新人才的培養基地，為學生提供了良好的實踐教學環境。實習基地為學生模擬了多種生產現場環境，學生在其中可以完成包括數字測圖相關的全部實習內容。

2.2 儀器設備

中心現有教學儀器設備956臺件，總價值2480萬元。除了擁有常規的光學測量儀器設備外，還擁有各種國內外一流的現代精密測量儀器設備，可用于數字測圖實習的包括全球定位系統GPS15臺、精密全站儀68臺、電子經緯儀61臺、數字測圖軟件若干套等。近五年來，設備更新率達到61.8%。

2.3 師資隊伍

經過多年建設，數字測圖原理與方法課題組目前有14位教師組成：其中教授3人，副教授5人，講師3人，實驗人員3人，形成了"老-中-新"結合的完整教學梯隊，能夠滿足課程教學和實踐教學的要求，有利于課程的創新和改革。

3 實踐教學方法

隨著培養方案的不斷改革和實踐教學環節的不斷加強，必須不斷提高和改進實踐教學方法，使得實踐教學成為深化課堂教學、提高學生實踐能力的重要手段。為此，該課程注重對學生的啟發和引導，充分調動學生的積極性，同時將實踐與生產和科研相結合，采用多種教學方法結合的方式，以實現教學目標、優化教學效果、提高教學質量。

3.1 學生為主體、教師為主導的啟發、互動式教學

充分利用現代教學手段，綜合運用多媒體技術、虛擬仿真技術、野外實習等多種形式，實現綜合化、立體化、真實化、交互式的實驗教學，提高廣大學生的實驗積極性。理論知識講解與推導采用教師講授與學生上講臺演示相結合，使學生從被動接受轉為主動思考。儀器的認識與使用、地形圖測繪等內容的講解采用多媒體教學和實物教學相搭配，圖片、圖形、動畫、錄像等多媒體信息內涵豐富，切近實物，更加便于學生理解。模型和實物教學以學生自己實驗為主，教師講解和答疑為輔。集中實習則由教師帶領踏勘，學生自主選點、設計方案，經教師檢核和修正，再由學生組織實施。實習過程中教師對學生進行指導和監督，并對實習成果進行講評，肯定學生的自主和創新之處，指出存在問題。這種教學方法不僅突出了學生在實習過程中的主體地位，充分調動他們的積極性，更培養了學生的創新思維和動手能力。

3.2 采用分組和骨干負責制，培養學生的團隊協作能力

測量工作，由其工作形式決定了必須采用多人合作的形式，因此培養學生的團隊協作精神對學生將來的工作和科研大有益處。實踐過程中，根據實驗性質、實驗條件劃分實驗小組，采用強弱互補形式，使學生之間能夠優勢互補、取長補短，并且保證每個人的實驗機會。班級干部負責協調各小組之間的實驗次序、場地劃分等，各小組技術骨干則負責小組間的溝通、協作以及本小組技術方案制定和組織實施。采用以點帶面的形式，既培養了學生的組織能力，又使學生間充分交流和互相學習。除此之外，實踐過程中還注重培養學生的艱苦樸素、吃苦耐勞等寶貴品質。

3.3 鼓勵學生參加開放實驗

實驗室定期發布教學計劃以外的開放性實驗，學生根據興趣借用儀器進行實踐學習，并由實驗室教師負責指導。開放實驗以學生為主導、教師為輔的實驗教學模式，具體形式分為學生參與科研型開放實驗；學生科技活動型開放實驗；自選實驗課題型開放實驗等，以提高儀器設備利用率、最大限度地利用實驗室資源，發揮實驗室在實施素質教育中的重要作用，為學生提供自主發展和實踐鍛煉的空間，鼓勵學生進行研究型、創新型探索。

3.4 組織學生參加競賽，增加競爭意識，創造交流機會

學院以實驗中心為依托，已成功舉辦四屆河南理工大學測繪技能大賽（其中僅第四屆大賽就有 114個組，共456人參加），為廣大測繪和非測繪專業學生提供了互相切磋和學習的機會。由教育部高等學校測繪學科教學指導委員會、國家測繪局職業技能鑒定中心和中國測繪學會聯合主辦的"南方杯"全國首屆大學生測繪技能大賽，由河南理工大學成功承辦。這些競賽的開展，為改革測繪學科教學內容和課程體系，加強實踐教學，培養綜合素質高、業務能力強、具有創新意識和團隊精神的高級測繪科技人才提供了重要參考；同時也可以檢驗學生知識水平、培養外業數據采集及內業數據處理和解決生產實際問題的能力、擴大科學視野、提高創新能力、綜合能力和工程實踐能力。

3.5 實踐教學與生產實踐相結合，鍛煉學生解決實際問題能力

充分利用學校的資質，將實踐教學與承擔的實際生產任務結合起來，讓學生在學校就參與到具體生產當中。通過與生產任務相結合的實踐教學，學生在生產實踐中綜合能力得到全面培養，學生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力大幅度提高，實現了從學生到工程技術人員角色的快速轉換。

3.6 實踐教學與科研相結合，培養學生創新能力

教學、科研相統一，堅持指導學生參加科研項目和各級各類課外學術科技活動，積極為學生參加各種創新活動搭建平臺。借助河南理工大學測繪科學與技術博士后流動站、礦山空間信息技術國家測繪局重點實驗室、河南省重點學科——大地測量學與測量工程學科等優勢，積極開展各類、各層次的科研項目，吸收學生參加科研項目，使得學生的科研興趣和科研水平得到大幅提升，科技創新能力得到培養和鍛煉。

4 課程考核

本實踐教學課程的考核從以下幾個方面進行：

1）實習態度及遵守紀律情況，占總成績的20%；

2）業務能力情況，占總成績的50%，包括：①儀器觀測的熟練性與準確性；②記錄、計算的準確性與整潔性；③內業計算的準確性與整潔性；④地形圖繪制的準確性、整潔性與美觀性；⑤跑尺的準確性與速度；⑥分析問題、解析問題的能力。

3）數據及實習報告完成情況，占總成績的30%。其中需提交的原始數據包括：水準測量原始記錄表、水準測量計算表、水準網略圖；水平角原始記錄表、垂直角原始記錄表、控制網平面坐標計算成果表等。數據和實習報告的質量，從內容完整性、計算正確性、觀點正確性、格式規范性、論述合理性、語言流暢性、書寫美觀性等幾個方面綜合考慮。

指導教師對學生逐個考查，根據考查情況、實習日記、實習報告的質量，并結合實習期間的綜合表現、小組工作完成的數量與質量等方面綜合評定最終成績。

5結論

實踐教學已經成為理論教學的拓展和深化，設計多種的實踐形式，綜合多種教學方法，不僅有利于學生深入理解和把握課堂所學的基本理論和方法，系統掌握地面數字化測圖的基本流程和方法，而且拓展了學生的知識面，激發了學生的學習熱情和積極性，提高了教學質量，真正達到學以致用的目的。該實踐教學的開展，為學生以后走上科研、教學和生產單位做了必不可少的鋪墊。

[1] 潘正風，楊正堯，程效軍，等.數字測圖原理與方法[M].武漢:武漢大學出版社，2005

[2] 王騰軍，楊建華，楊志強，等.數字測圖原理與方法課程建設探討[J].測繪技術裝備，2004，6(2): 12-14

[3] 楊正堯，潘正風.數字測圖原理與應用課程建設及實踐[J].昆明冶金高等專科學校學報，2004，19(4):55-57

[4] 花向紅，陶志忠，鄒進貴.測繪工程實踐教學質量控制的對策[J].測繪工程，2001，10(2):56-58

[5] 黃全義.論測繪工程專業地面測量實習的改造[J].測繪通報，2001(9):41-44

[6] 花向紅，鄒進貴.《數字測圖原理與應用》精品課程建設的實踐與思考[J].測繪工程，2008，17(3):74-76

[7] 寧津生.測繪工程專業和測繪學[J].測繪工程，2000(2):70-74

Practice Teaching of Principles and Methods of Digital Mapping

by Cheng Gang

Practice teaching is an important part of the course of Principles and Methods of Digital Mapping to broaden and deepen the theory teaching.Practice teaching is an effective way to consolidate and test the outcomes of theories learning,where students can further understand and grasp what they have learned,so as to develop independent analysis,innovative thinking and practical ability to solve practical problems in topographic mapping.Aiming at practical teaching objective,this paper relied on the construction unit of experimental teaching demonstration centers Henan Province,arranged the teaching content o f practice scientifically and reasonably,flexibly used teaching methods and means,achieved a good effect of teaching,which played an important reference to the relevant institutions.

digital mapping principles and methods,practice teaching,method（Page:150）

P231.5

B

1672-4623(2011)01-0150-03

2010-03-30

項目來源：國家973計劃資助項目（2009CB226107）；河南省教育廳自然科學研究計劃資助項目 (2010B170006)。

程鋼，博士，主要研究方向為地理信息系統原理與方法、測繪工程。