應用型高校三維空間數據建模專業選修課程教學研究

盧潔 李鵬 王波

摘 要 應用型高校重在培養實踐性技術人才，專業選修課是專業基礎課的延伸，與社會發展和企業人才需求息息相關。在簡要介紹“三維空間數據建模”課程建設現狀的基礎上，詳細闡述了“三維空間數據建模”理論課程、實驗課程教學模式的設計與實施，以及成績評定辦法。同時，結合院校實際情況，引入“雨課堂”這一先進的教學手段、改進教學方式、加強學生自主學習能力，從而增強應用型高校專業選修課的教學效果。

關鍵詞 應用型高校 專業選修課 雨課堂 教學模式

中圖分類號：H191 文獻標識碼：A

1“三維空間數據建模”課程建設簡介

精細三維模型的建立是是許多科學研究與應用領域的關鍵技術。從應用領域來看，三維實景互聯網地圖、全國智慧城市建設、電商產品的三維展示、海量文物數字化保存、常態化的地理信息產品、大型工業產品的生產等對精細三維模型的需求異常龐大且需求持續，因此，對相應專業技術人才需求必然增加。作為應用型人才培養的高校來說，與該技術相關的專業有必要開設“三維空間數據建模”這門課程，學習相關理論知識，培養學生動手實踐能力，與市場接軌，為企業和用人單位培養所需緊缺型技術人才。

“三維空間數據建模”課程是測繪工程和地理信息科學專業的專業方向課程之一，旨在使學生了解掌握現代三維空間數據建模技術的理論和方法，為建立實體場景的三維模型提供必要的技術手段和理論支持。該課程需要一定的專業理論基礎，在測繪工程專業學生掌握了現代測量學、攝影測量學等基礎理論后，安排在第六學期，共計48課時（2.5學分），其中理論授課32課時，實驗操作16課時。

2“三維空間數據建模”理論課程教學模式

2.1教學模式設計

2.1.1教學內容

地面激光雷達測量三維建模與傾斜攝影測量三維建模是目前空間三維數字化的兩種主要前沿手段。為滿足市場需求，緊跟時代發展步伐，依據課程課時、教材內容將本課程的教學內容作如下安排：第一部分，緒論，主要介紹激光雷達測量的概念和傾斜攝影測量的概念、多源數據三維重建以及兩種手段的比較，此外，介紹本課程設立的依據和課程目標;第二部分，傾斜攝影數據獲取、處理及三維模型的生產;第三部分，激光雷達點云數據的獲取、預處理及三維模型的生產;第四部分，以工程應用案例為主，主要介紹傾斜攝影測量及激光雷達測量技術在全國智慧城市建設、文物保護等方面的應用。

2.1.2課堂討論環節

學生是課堂的主體，為了讓學生在課堂上真正發揮自己的價值，安排四次課堂討論，內容分別是自己對這門課程的理解;傾斜攝影三維建模核心理論的討論;激光雷達測量的核心理論的討論;經過這門課程的學習自己學到了什么，可以做什么。這四次討論課分別針對本課程的四大部分內容，第一次討論課安排在課程教學前，第二、三次討論課安排在教學中有一定基本理論基礎后;第四次討論課安排在課程教學后。這樣的課堂討論分布主要是讓學生在學習這門課前能給自己一個認識定位，在課程學習過程中能掌握核心理論，在學完這門課后能對自己對這門課程有重新認識和理解。

2.1.3課堂問答環節

為檢驗學生上課質量和回顧上節課知識點，每次大課上課前準備五分鐘的問答時間，由教師提問、學生回答的形式帶著學生溫習上節課知識，做好課堂內容的銜接，鍛煉學生的表達能力。

2.1.4課堂作業測驗

課堂作業測驗是檢驗平時教學過程中教師的教與學生的學成效的有力依據，是教學設計環節中必不可少的一項內容。因此，對應于16次大課（2課時）設定16次課堂作業，題型為選擇題、填空題、簡答題和計算題，根據課程內容安排，作業測驗會安排在課堂教學中間或最后，除實驗性作業外一般安排在課上完成。

2.1.5結課作業

“三維空間數據建模”為一門考查課，選用課程綜述論文作為理論課的主要考核方式。讓學生寫綜述論文主要有兩個出發點：一是讓學生加強對三維建模技術的整體認識;二是本課程內容相對較為前沿，隨著課程的推進，許多先進技術會在他人發表的論文中體現出來，學生寫綜述論文，也是讓他們多接觸些先進的技術理論，便于加深對這門課程的理解和理論知識的豐富。

2.2教學模式實施

本文通過引入“雨課堂”模式，對“三維空間數據建模”理論課程的教學模式實施進行調整，以適應時代發展需求，保證課堂的充分互動。結合教學模式設計內容，教學實施主要包含課前材料準備、課堂講授和測驗、課堂討論、作業提交。

2.2.1課前材料準備

為保證課堂有序進行，按照課程設計的內容，在課程授課開始前，由主講教師完成教學大綱的制定、教案設計、教學視頻、適合“雨課堂”APP的講義、討論作業題目。

2.2.2課堂講授和測驗

課堂講授和作業測驗主要依托“雨課堂”APP實現。教師將與授課相關的課件和測驗的習題等材料拷貝到有雨課堂環境的電腦中，打開PPT進入雨課堂插件，通過微信掃一掃生成課程二維碼，學生通過掃描二維碼進入雨課堂環境。在該環境下，學生可以實時看到屏幕投影的PPT頁面的內容，避免手機拍照分心;教師可以根據課程安排發起測驗答題，給學生限定時間答題，亦可以隨機點名找學生回答問題，提高學生課堂聽課注意力與參與度，避免教師一人課堂現象，順利完成課堂問答環節。課堂測驗結合雨課堂來實施，選擇題、填空題可以同步雨課堂限時答題，簡答題和計算題安排學生在紙上答題，課后統一上交。

2.2.3課堂討論

課堂討論主要是學生發言，為保證課堂討論環節學生都能積極發言，將該項作為加分項作為對學生考核的特殊指標。本課程共安排四次討論課，每次討論課設置3-4個問題，學生按2-3人一組自行分組進行討論，每次課堂討論后，挑選1-2組進行問題回答，并當堂公布加分值。

2.2.4作業提交

作業提交主要包含兩部分：平時作業和課程綜述報告，平時作業主要包含課下需要回答的簡答題和計算題。作業最終都以紙質形式提交，平時作業必須手寫，課程綜述報告需提交電子檔和紙質檔兩部分，其格式排版須按要求完成。

3“三維空間數據建模”實驗課程教學模式

為鍛煉學生動手操作能力，使學生掌握一門專業技能，需要安排相應的實驗課程。按照教學大綱要求，“三維空間數據建模”共有16個課時的實驗課，筆者以企業化需求為參考，相應地設計符合企業需求的實驗教學課程。

3.1教學模式設計

3.1.1教學內容

實驗課的內容主要從三維建模的一個前沿手段傾斜攝影測量出發，以實際生產項目為案例，帶領學生上手操作建立大區域地形三維建模，并以企業化標準要求學生完成建模后期修模、測圖等工作，積累一定的生產經驗，熟練掌握一門三維建模技術。實習內容主要有六個，分別是小物件三維建模（2課時）、大區域地形三維建模（4課時）、傾斜數據正射影像及DSM的生產（2課時）、單體化建模（2課時）、三維模型修飾（2課時）以及裸眼三維模型測圖（4課時）。實驗課程所用軟件包括Smart3D、DP modeler、DP Mapper。

3.1.2結課作業

實驗課重在操作練習，但也不能缺少技術總結，為加深他們對這一套生產技術模式的掌握，學生需在課程結束一周后完成一篇實習報告，實習報告內容以實驗內容為依托，具體介紹操作流程、實驗成果及實習心得體會。

3.2教學模式實施

3.2.1課前材料準備

為保證課堂有序進行，按照課程設計的內容，在實驗課程開課前，由主講教師完成實驗大綱、實驗進度表、實習指導書、實習數據的準備工作。

3.2.2上課模式

實驗課堂的授課模式以學生練習為主、教師講課為輔。教師在每節課的開始，對本節課的實習內容作簡要闡述，說明其在實際生產中發揮什么作用，并對照實習指導書中的操作步驟做提綱挈領的講解，學生主要根據實習指導書中的操作流程完成課堂實習，教師在課堂中隨時解答學生提出的問題。學生在下課前，需向教師機提交本節實驗的成果。

3.2.3作業提交

作業提交主要包含兩部分：平時作業和實習報告，平時作業指的是每次實驗結束后需提交的成果，實習報告需提交電子檔和紙質檔兩部分，其格式排版須按要求完成。

4成績評定方法

“三維空間數據建模”課程分為理論課程和實驗課程兩種。考核形式為考查課，主要鍛煉和培養學生的動手能力。考慮到理論課占比不能低于60%，因此在成績評定中將理論課占比設為60%，實驗課占比為40%。

4.1理論課考核標準

理論課中，主要由平時成績和考試成績組成，平時成績中包括考勤和平時作業成績，考試成績即綜述報告的成績，具體每項考核占比見表1。

其中，課堂測驗題總共有16次，如果全部答對總分100分，如果全部答錯總分60分，一題不答為0分。平均到每道題上，學生答對1題可得6.25分，答錯題但參與答題得3.75分，未參與答題得0分，統計答題情況，并計算課堂測驗總分數作為平時成績其中一項。

4.2實驗課考核標準

實驗課中，主要由平時成績和實習報告成績組成，平時成績中包括考勤和平時實習成果成績，具體每項考核占比見表2。

其中，實習成果和實習報告為實驗課主要考核內容，實習成果主要考核學生實驗的完成度和質量，依據實驗的難易程度設置不同的權重值，對實習成果進行考核。實習報告主要考核學生對整個實驗的掌握程度和內容的完整性。

在理論課授課過程中還有一課堂討論環節，該環節的設立主要是確保學生在課堂能夠積極發言，做課堂的主人。因此，設置該環節作為特殊加分項，即附加分，在最后成績核定出來后，直接加到總分數一欄，直至滿分100分封頂。

最終的成績評定分5個階段：優秀（100-90）、良好（89-80）、中等（79-70）、合格（69-60）、不合格（<59）。

5展望

專業選修課是專業基礎課的延伸課程，能夠很好的與市場需求和社會發展接軌，學生學好專業選修課，有利于其就業擇業;高校選擇好的專業選修課，有利于為社會培養緊缺技術人才。筆者在簡要介紹“三維空間數據建模”課程建設現狀的基礎上，詳細闡述了“三維空間數據建模”理論課程和實驗課程教學模式的設計與實施，以及成績評定辦法。同時，結合院校實際情況，引入“雨課堂”這一先進的教學手段、改進教學方式、加強學生自主學習能力，有利于應用型高校專業選修課教學效果的改善。當然，在此教學模式的基礎上，還有需要待改進的地方，例如將職業素養教育和思政教學加入到課堂中，滲透到每位教師的教學文化中，讓教師凝聚成一個團體，讓學生在學校就不斷培養職業素養和政治思想，使其到社會上真正成為一個可造之材。

參考文獻

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