非測繪專業(yè)測量學課程教學改革的研究與探索

周鶴峰　曾旸　華小強　龔佑興　趙云

[摘 要] 教學改革是一項貫徹教學始終、艱巨復雜的任務。針對非測繪專業(yè)的學科特色和學習特點，從教學目標定位、教學內(nèi)容設計以及教學方法改進三個方面對測量學課程教學改革進行了研究與探索。研究內(nèi)容對解決非測繪專業(yè)測量學課程教學改革中存在的一系列問題具有重要借鑒意義。

[關鍵詞] 非測繪專業(yè);測量學;教學改革

[作者簡介] 周鶴峰（1987—），男，安徽池州人，博士，國防科技大學氣象海洋學院助理研究員，主要從事測量學、地圖學以及地理信息系統(tǒng)方面的研究。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）12-0097-04? ?[收稿日期] 2020-09-28

一、引言

測量在城鄉(xiāng)規(guī)劃、資源勘查、交通運輸、水利建設、軍事等領域都發(fā)揮著重要作用。測量學是測繪專業(yè)的一門技術基礎課，也是土木工程、地質(zhì)工程、交通工程、環(huán)境工程，以及地球信息科學與技術等非測繪專業(yè)的必修課之一[1]。該課程是研究地球整體及其表面和外層空間中與地理空間分布有關的各種幾何、物理、人文及其隨時間變化的信息的獲取、處理、管理、更新和利用的科學與技術，可以極大地豐富學生的測繪相關知識，有助于學生掌握測圖、讀圖、用圖、放樣等方面的技能，形成良好的實踐動手能力[2]。

參考資料顯示，全國目前有一百多所本科院校開設了測量課程，還有大量的高職院校開設了測量相關課程。測繪專業(yè)的培養(yǎng)模式主要分為兩類，一類是以武漢大學為代表的學術型培養(yǎng)方案，另一類是以中國礦業(yè)大學為代表的行業(yè)特色培養(yǎng)方案[3]。這兩類培養(yǎng)方案都是以包括測量學在內(nèi)的大量必修課程和選修課程為基礎，系統(tǒng)培養(yǎng)學生的測繪專業(yè)知識和應用技能。然而，對于非測繪專業(yè)的學生來說，由于知識結(jié)構、課程體系、培養(yǎng)目標、分配學時等方面與測繪專業(yè)的學生存在一定差異，顯然不能直接套用測繪專業(yè)的培養(yǎng)方案來指導非測繪專業(yè)的測量課程學習[4，5]。因此，根據(jù)非測繪專業(yè)的學科特色和學習特點，開展有針對性、集約高效的教學改革工作，是十分必要的[6，7]。本文從教學目標定位、教學內(nèi)容設計以及教學方法改進三個方面進行了研究和探索。

二、教學改革背景

隨著教育改革工作不斷深入，各學科為了保證自身發(fā)展必須開展相應改革，以確保學科影響力。在以前，學校常常使用考試的方式檢驗學生學習成績，“逼迫”學生進行學習，久而久之，學生將會產(chǎn)生厭學心理。基于此，為改變這一情況，為了緩解學生對考試的恐懼感，應開展考試改革，減少不必要的測試，除必要的期末考試與日常測驗外，還應開展兩次階段性考試，然后將各次考試成績綜合在一起作為學生最終成績，其具體內(nèi)容如圖1所示。

而且在開展考試改革時，教師還應改變自身教學習慣，放棄傳統(tǒng)“填鴨式”教學，以學生興趣愛好為切入點開展教學，引導學生進行主動學習，讓學生成為課堂的主導者。

三、教學目標定位

測量學是一門既強調(diào)書本知識又注重動手能力的課程。具體來說，測量工作的開展離不開正確的理論知識和嚴格的規(guī)范流程的指引，但是學生學到的知識不能僅僅停留在腦海中，而是要付諸實踐去檢驗效果，進而形成測量能力。測量學也是一門既古老又年輕的學科。說其古老，是因為測量學具有悠久的歷史，早在公元前14世紀，幼發(fā)拉底河與尼羅河流域的人們就開始了土地邊界測量工作;說其年輕，是因為隨著現(xiàn)代科學技術的進步，測量學逐漸發(fā)展形成了廣泛集成電子技術、計算機技術、3S技術的現(xiàn)代測量學。此外，由于缺少測繪相關課程的學習與實踐鍛煉，非測繪專業(yè)的學生在學習測量學課程時存在知識基礎薄弱、實踐經(jīng)驗匱乏、重視程度不夠等問題，而有限的學時數(shù)進一步加大了保證教學質(zhì)量的難度。

綜合上述因素，非測繪專業(yè)測量學的教學目標定位應該以“理論與實踐、經(jīng)典與前沿、專業(yè)與通識”為基本思路。具體來說，“理論與實踐”指的是理論知識與實踐應用相結(jié)合，以理論來指導實踐，用實踐來鞏固理論，使學生形成“內(nèi)外兼修、手腦并用”的全面素質(zhì);“經(jīng)典與前沿”指的是除了測量學的經(jīng)典理論、經(jīng)典方法和經(jīng)典技術，還要反映相關領域的最新科技成果，使學生既“博古”又“通今”，能夠了解新進展，熟悉新技術，掌握新方法;“專業(yè)與通識”指的是既要體現(xiàn)測繪專業(yè)的學科特點，又要兼顧非測繪專業(yè)測量教學的特殊要求，打通測量學專業(yè)培訓與通識教育的鏈路。

按照這一指導思想，我們提出了本課程的教學目標：通過學習，結(jié)合課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)，獲得測量學的基本概念、基本理論與基本方法，掌握常規(guī)測量設備的測量原理、使用方法、測量誤差來源、分析和測量結(jié)果的檢驗與校正，培養(yǎng)探索精神、創(chuàng)新意識和實際應用能力，為進一步學習相關課程及從事相關工作奠定必備基礎。

四、教學內(nèi)容設計

圍繞制定的教學目標，教學內(nèi)容的設置要以經(jīng)典的測繪理論為牽引，通過相應的技術手段，尤其是現(xiàn)代測量技術和儀器，來滿足背景專業(yè)的特定需求。由于出口應用方向不一定是測繪相關領域，所以教學內(nèi)容要聚焦“強基礎、重能力、寬應用”，即強化基礎知識的掌握，注重實踐能力的養(yǎng)成，拓寬課程應用的范圍。總的來說，教學內(nèi)容的設計要具備系統(tǒng)性、先進性和科學性。

以實驗環(huán)節(jié)的設計為例，本課程實驗以測量學理論知識的應用能力培養(yǎng)為總體考慮，使學生熟悉測量原理、儀器使用的實習應用，鍛煉學生自己動手、分析設計實驗、操作測量儀器的能力，深化學生對測量學相關理論的認識，鍛煉學生理論聯(lián)系實際的能力，拓展學生分析解決現(xiàn)實問題的能力。

本課程的教學內(nèi)容主要包括測量學緒論、水準測量、角度測量、距離測量與直線定向、測量誤差的基本知識、控制測量，學生應熟悉、了解或掌握不同知識單元的具體內(nèi)容，完成水準儀測量、全站儀測量等內(nèi)容的實驗作業(yè)，達成課程標準的相應要求，具體內(nèi)容如表1所示。

五、教學方法改進

（一）合理安排課時，完善教學內(nèi)容

為了提升教學質(zhì)量，增強學生對教學內(nèi)容的理解吸收，必須要在教學方法上下功夫、做文章。傳統(tǒng)的教學方法以教師課堂講授為主，學生課后作業(yè)為輔。這是一種“單輸入單輸出”的教學模式。學生獲取信息的渠道單一，教師得到的反饋信息片面，既不利于形成雙向互動、教學相長的良性循環(huán)，也不利于學生綜合素質(zhì)的提升。

在“以人為本精準施教、以質(zhì)為重改革創(chuàng)新”的思想指導下，可以從兩方面改進教學方法：一是鼓勵問題導向?qū)W習，通過提出現(xiàn)實問題、啟發(fā)分析思路、引導構建模型、討論測量與表示方法、經(jīng)典案例參照研討、反思問題求解成果等方法引導學生完成發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—求解問題—思考問題的閉環(huán)過程，加強學生對測量學問題和方法技能的理解與應用;二是通過項目學習，例如設置測量實踐項目，引導學生完成問題提出、項目界定、團隊組建、項目分析與分解、項目方案實施以及項目答辯等環(huán)節(jié)，鍛煉學生自主學習、團隊合作以及解決現(xiàn)實問題等方面的能力。

通常情況下，非測繪工程專業(yè)測量學一般為48課時或40學時，因此，教師為了保證教學質(zhì)量，必須學會合理安排課時或?qū)W時，制定出科學合理的教學計劃，以保證各課時或?qū)W時可以良好的銜接在一起。除此之外，教師還應對傳統(tǒng)教學方法進行創(chuàng)新。以全站儀測量實踐項目為例，教師可以提前錄制或搜集整理20～30分鐘的視頻教程，將全站儀相關的基本知識點和操作要點傳達給學生。接著教師結(jié)合視頻中的內(nèi)容與學生進行交流，針對學生的疑問和思考答疑解惑。然后教師布置測量基本任務，并將學生分成若干小組。學生接受任務后，在組內(nèi)開展討論、設計過程、任務分工、具體實施。在這一過程中，學生發(fā)現(xiàn)問題并探索解決途徑，教師保持對各小組的密切關注和實時互動，及時解答學生在項目推進過程中遇到的問題。最后，學生在完成任務后認真總結(jié)成果和經(jīng)驗，撰寫項目報告，選派代表向教師和全體學生進行匯報，并針對其他學生提出的問題進行解釋和辯論。這種以學生為主導角色、教師為輔助角色的課堂翻轉(zhuǎn)模式有助于激發(fā)學生的主觀能動性，養(yǎng)成勤于學習和善于思考的良好學風。

（二）合理搭配各種教學方法，激發(fā)學生學習熱情

對傳統(tǒng)教學方法進行分析可知，傳統(tǒng)教學方法多為講授式教學，學生只能被動接受所學知識。然而測量學實踐性非常強，以至于教師無法獲得令自己滿意的教學效果。因此，在實際教學過程中，教師應學會變通，根據(jù)教學內(nèi)容制定不同教學計劃，選擇不同教學方法，比如案例式教學法、研討式教學法、項目驅(qū)動式教學法等都是教師可以選擇的教學方法。而且，在實際教學過程中，教師還可以嘗試將不同教學方法融合在一起，以提高教學質(zhì)量，保證教學效率。以水準測量為例，在實際教學過程中，教師可以引進相關項目，以所引進項目為切入點，結(jié)合教學內(nèi)容向?qū)W生進行提問，引發(fā)學生思考，而且這種做法還可以為學生營造出良好的教學環(huán)境。具體做法是將學生劃分為若干個4～5人的學習小組，為每個小組配備水準儀、水準尺、尺墊、卷尺等工具，要求他們完成所布置任務，最后檢查每個小組的測量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)他們的不足并指導他們改正。此做法還可以有效提高學生學習主觀能動性，吸引學生主動進行學習，有效提高他們的實踐能力。除此之外，教師還應提高互聯(lián)網(wǎng)技術使用率，借助多媒體設備構建網(wǎng)絡教學平臺，借助網(wǎng)絡教學平臺完成日常教學任務，此做法的好處在于可以幫助教師避免因新儀器、新設備不到位而對教學效果造成的影響，可以更好的調(diào)動學生學習熱情，獲得令自己滿意的教學效果。

（三）搭建實踐基地，提高學生實踐能力

實踐課程是測量學課程的重要組成部分，基于此，高校管理人員必須確保學生可以在校園內(nèi)完成相關實踐任務，確保學生可以熟練掌握相關知識。目前，實驗室是學生完成實踐課程的主要場所，通常情況下，高校測量學專業(yè)實驗室共分為8個組成部分，分別是水準儀分室、經(jīng)緯儀分室、全站儀分室、GNSS接收機分室、攝影測量分室、測繪儀器附件分室、測繪演示實驗分室以及軟件實訓室。但是由于高校資源有限，導致實驗室無法滿足學生具體學習要求，比如雖然水準儀分室可以幫助學生全面、具體的了解水準儀構造，但并不能幫助學生掌握水準儀使用方法，再加上缺少固定測量控制點，導致每次學習都要浪費大量時間，給學生提高自身實踐能力造成干擾。

為解決上述問題，確保教師可以獲得令自己滿意的教學效果，培養(yǎng)出社會需要的復合型人才，高校管理人員應提高對校企合作工作的關注度，與相關企業(yè)進行合作，搭建實習基地。此方法不僅可以幫助高校控制教育投入成本，還可以提高學生就業(yè)率;可以幫助企業(yè)控制人才招收成本，提高人才招收效率。除此之外，學生在學習過程中還可以學習到一些新知識，及時將所學知識與實際工作融合在一起，為他們以后發(fā)展打下扎實的基礎。

六、結(jié)論

作為土木工程、地球信息科學與技術等非測繪專業(yè)的必修課之一，測量學對于學生具有十分重要的意義。本文針對非測繪專業(yè)的學科特色和學習特點，從教學目標定位、教學內(nèi)容設計以及教學方法改進三個方面研究和探索了測量學教學改革的具體措施。改革舉措的順利實施將為培養(yǎng)新時代測量學領域的綜合型高素質(zhì)人才提供重要支撐。

參考文獻

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Abstract： Teaching reform is an arduous and complicated task carried out from the beginning to the end of teaching. According to the subject characteristics and learning characteristics of non-surveying and mapping majors， this paper studies and explores the teaching reform of Surveying course from three aspects： the orientation of teaching objectives， the design of teaching contents and the improvement of teaching methods. The research has important referential significance for solving a series of problems in the teaching reform of Surveying course for non-surveying and mapping majors.

Key words： non-surveying and mapping majors; Surveying; teaching reform