新工科背景下大比例尺地形圖測繪課程群教學改革實踐*

盧獻健 晏紅波 梁月吉

摘? 要? 基于OBE工程教育理念開展大比例尺地形圖測繪課程群教學綜合改革的設計與實踐，從教學設計、教學實施與考核評價等方面進行理論、實驗與實踐課程的綜合改革探索，突出課程群的頂層設計，注重教學內(nèi)容的系統(tǒng)性與實踐性，改革課程評價方法并持續(xù)改進。結(jié)果表明：教學改革強化了課程對人才培養(yǎng)的支撐。

關(guān)鍵詞? 新工科；測繪類專業(yè)；大比例尺地形圖測繪課程群；測量學；測量學實驗；測量學實習；教學改革

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）15-0104-04

0? 引言

近年來，在教育部高教司的指導下，我國高校掀起新工科建設熱潮[1]。新工科建設涉及高等工程教育的諸多方面，從本科教育角度看，課程教學改革至關(guān)重要[2]。課程是教育思想、教育目標和教育內(nèi)容的主要載體，是人才培養(yǎng)主陣地，支撐著專業(yè)人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)[3]。2019年，國家實施的一流課程“雙萬計劃”正是抓住人才培養(yǎng)的核心要素（課程），為人才培養(yǎng)質(zhì)量提供保障[4]。

測繪類專業(yè)設有測繪工程、地理信息系統(tǒng)等四個具有戰(zhàn)略性、產(chǎn)業(yè)性、多學科多領(lǐng)域交叉性等特點的專業(yè)，這樣的專業(yè)設置體現(xiàn)了測繪類專業(yè)調(diào)整與國家創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略的高度契合[5]。當前，測繪學科發(fā)展迅速，且與云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)的交叉融合持續(xù)加強，測繪泛在化與智能化不斷推進，測繪成果服務的形式亦趨于多樣化，服務行業(yè)與范圍也不斷延伸[6]。國家亦已明確測繪與地理信息行業(yè)為國家戰(zhàn)略性生產(chǎn)型服務業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。因此，學科技術(shù)發(fā)展及測繪行業(yè)人才需要變化對人才培養(yǎng)提出新的挑戰(zhàn)。在此背景下，立足創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，結(jié)合測繪類專業(yè)發(fā)展特點開展測繪類課程群教學改革，探索專業(yè)基礎課程支撐新型人才培養(yǎng)的路徑，對提高專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量與凸顯專業(yè)特色具有重要意義。

本文以桂林理工大學測繪類專業(yè)的大比例尺地形圖測繪三門相關(guān)課程的教學改革為例，在分析課程教學存在問題的基礎上，從課程頂層設計、課程內(nèi)容優(yōu)化與課程考核評價等方面開展教學綜合改革，旨在增強理論與實踐知識的系統(tǒng)性，突出課程知識與實踐的緊密聯(lián)系以及學生的學習達成評價，增強創(chuàng)新思維與工程意識訓練，強化課程對實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的支撐。

1? 課程教學存在問題

測繪類專業(yè)大比例尺地形圖測繪課程群包含測量學（48學時）、測量學實驗（16學時）與測量學實習（3周）共三門課程，安排在第2、第3學期開課。三門課程的教學內(nèi)容關(guān)聯(lián)緊密、互為支撐，課程目標相近，形成一個知識結(jié)構(gòu)相對完整的小課程體系，是后續(xù)專業(yè)課程學習的重要基礎，對人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)具有重要支撐。經(jīng)多年改革實踐，測量學課程的教學取得一定成效[7]。然而，面向新工科人才的培養(yǎng)要求與學科交叉的快速發(fā)展，課程教學面臨較大挑戰(zhàn)。

1.1? 課程內(nèi)容及結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整優(yōu)化

測繪泛在化與智能化正成為行業(yè)新特征[6]。基于傳統(tǒng)的、低效率的空間位置信息的獲取與數(shù)據(jù)處理受到極大沖擊。從教學內(nèi)容上看，大比例尺地形圖測繪課程群作為專業(yè)基礎性課程，過于注重基礎知識教學，培養(yǎng)創(chuàng)新思維、塑造價值觀以及啟發(fā)訓練的教學內(nèi)容不足；缺少基于課程群總目標的教學設計，理論與實踐的教學內(nèi)容不能充分銜接，還存在理論長、實踐短的情況。另外，作為面向測繪類不同專業(yè)的通識課程群，其課程定位與教學要求較之前也發(fā)生變化，課程內(nèi)容要兼顧基礎性、系統(tǒng)性與創(chuàng)新性。

1.2? 工程訓練不足

在實踐教學環(huán)節(jié)，過多的演示、驗證性實驗無法保證創(chuàng)新思維與工程意識訓練；過度依賴仿真與模擬實驗難以體現(xiàn)工程實踐的實際；實踐教學往往注重就工程實踐中單個特定環(huán)節(jié)開展訓練，學生缺少對實踐內(nèi)容的邏輯關(guān)聯(lián)與工程實踐的系統(tǒng)性理解，不利于安全、責任、創(chuàng)新、合作等工程意識的培養(yǎng)。

1.3? 考核不夠全面，缺少評價反饋

課程多采用終結(jié)性評價，課程考核偏向?qū)χR點的理解掌握，而知識應用能力與思考、分析、解決問題能力的考核比重較低。就理論課來說，作業(yè)與考勤作為過程考核，不足以有效證明學生對課程學習的參與，期末考試的內(nèi)容與形式較為固化，突擊性復習備考的現(xiàn)象普遍存在，需要進一步考慮如何發(fā)揮課程考核的導向作用，引導學生開展和加強自主、合作與探究學習。實驗實踐課程是理論課程的延伸和拓展，是學生進行問題分析、解決能力提升和工程意識、創(chuàng)新思維培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，但是僅從實踐報告上不能反映學生實踐訓練的效果與目標達成度，需要綜合實踐過程、實踐報告及課程考試等評價學生的技術(shù)與非技術(shù)（道德品質(zhì)、溝通、責任等素質(zhì)）方面的達成情況。另外，在對學生實踐成果進行評價后，缺少必要的反饋，難以讓教師、學生在總結(jié)與反思中得到提升。

2? 課程教學改革總體方案

為強化課程群對人才培養(yǎng)目標的支撐作用，突出知識的系統(tǒng)性，強化創(chuàng)新思維、工程意識訓練，進一步凸顯課程特色，課程組制定圖1所示改革實施方案。改革中把三門關(guān)聯(lián)緊密的小課程合為一個大課程，加強課程群的頂層設計，從大課程的角度制定教學目標，并進一步明確課程定位，以強化知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性與內(nèi)容間的相互支撐聯(lián)系。

3? 課程教學改革實施

3.1? 課程目標總體設計

根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系及課程對人才培養(yǎng)的支撐，測量學課程群對專業(yè)人才培養(yǎng)目標的支撐涉及六項二級畢業(yè)要求指標點，總體上包括技術(shù)與非技術(shù)能力兩方面。技術(shù)能力主要有：對知識技能的理解、掌握，能夠基于模型對問題進行分析與比較，能夠優(yōu)化工程問題的解決方案等。非技術(shù)能力方面則要求具有誠信、嚴謹、守法紀的職業(yè)道德品質(zhì)，富有創(chuàng)新精神與團隊意識，能夠理解個人責任與擔當，具有溝通與表達能力等。改革中針對課程教學存在的問題，課程組根據(jù)課程類型、課程內(nèi)容的關(guān)系以及教學特點，構(gòu)建“理論基礎—實驗訓練—實踐提升”的課程構(gòu)架。在此基礎上，從課程細分目標、教學內(nèi)容、方法與考核等方面進行總體設計，制定課程大綱，形成內(nèi)容層次清晰、知識與能力訓練銜接有序、知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和完整的大課程布局，以強化課程群對人才培養(yǎng)的支撐，如圖2所示。

3.2? 課程教學

針對課程教學內(nèi)容及其結(jié)構(gòu)與學科技術(shù)發(fā)展、教學要求不相符的問題，對課程教學內(nèi)容與教學方法進行改革探索。

3.2.1? 重構(gòu)課程內(nèi)容體系

基于學科技術(shù)發(fā)展、行業(yè)生產(chǎn)方法方式與人才需求變化，立足于強化課程群對人才培養(yǎng)目標的支撐，對陳舊內(nèi)容進行壓縮調(diào)整，把科學技術(shù)新領(lǐng)域新技術(shù)、實踐發(fā)展新理念新經(jīng)驗、社會需求新變化新趨勢納入課程內(nèi)容，并重新構(gòu)架逐層遞進、理論—實踐緊密關(guān)聯(lián)、兼顧橫向交叉與縱向深入的課程內(nèi)容體系。理論課方面，對原有內(nèi)容進行更新與調(diào)整。

1）在保證知識結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性的基礎上壓縮經(jīng)緯儀、導線查錯、交會、平板測圖等相關(guān)內(nèi)容的教學學時。

2）補充大比例尺地形圖測繪的新技術(shù)新方法，如測量學泛在化發(fā)展特征、新型設備、超寬帶測距等室內(nèi)定位方法、大數(shù)據(jù)及其誤差、三維測圖及無人駕駛技術(shù)等。

3）增加利用誤差模型分析、解決測繪生產(chǎn)實踐問題的能力訓練。如在課外拓展中，讓學生利用誤差傳播定律進行推算和模擬，分析如何控制水準路線高程閉合差，如何優(yōu)化需兼顧精度與效率的角度觀測工作方案等。

更新與調(diào)整教學內(nèi)容，旨在幫助學生構(gòu)建更為完整和系統(tǒng)的大比例尺測圖的知識體系，并開闊視野，啟發(fā)學生思考和增強學科交叉意識。

在實驗課方面，為了讓學生更好地鞏固和強化理論知識，開展必備的基礎技能訓練，實驗項目包括必選和自選兩部分。必選部分保留了角度測量、水準測量、全站儀坐標測量等相關(guān)的基礎性實驗。自選部分包括水準儀檢校、全站儀檢校、全站儀三角高程導線測量等綜合性實驗，由學生從中選擇完成。這樣的實驗教學內(nèi)容既保證了基礎技能訓練和學生個性化發(fā)展需要，又有助于理論課與實踐環(huán)節(jié)的無縫銜接，體現(xiàn)課程內(nèi)容的逐層遞進。

實踐教學環(huán)節(jié)是在實驗課的基礎上應用理論知識開展測繪實踐的系統(tǒng)性訓練。為了實現(xiàn)課程目標，教學中模擬工程生產(chǎn)實踐設置工作計劃編寫、水準測量、導線測量、碎部數(shù)據(jù)采集與地形圖繪制等五個子環(huán)節(jié)，此外，還增加了無人機航拍測圖、三維激光掃描測圖現(xiàn)場展示以及基于航攝模型的地形圖繪制環(huán)節(jié)。教學內(nèi)容覆蓋大比例尺測圖工程實踐的主要環(huán)節(jié)，實習條件與要求也與生產(chǎn)實際相似，如此強化學生的工程訓練。這樣的實踐教學內(nèi)容調(diào)整保證了大比例尺地形圖測繪基礎訓練的系統(tǒng)性，貼近工程生產(chǎn)實際，又滿足了教學內(nèi)容的先進性要求，利于激發(fā)學生對學科的興趣與學習熱情。

在教學內(nèi)容更新與調(diào)整中注重挖掘課程思政教育元素，增強課程的價值引領(lǐng)。從測量學發(fā)展歷史、先進事跡、生產(chǎn)實踐三個層面挖掘思政元素，激發(fā)與培養(yǎng)學生的愛國情懷、敬業(yè)精神、誠信品德與友善性格，并結(jié)合恰當?shù)慕虒W策略將思政元素應用于相關(guān)教學章節(jié)，落實到課程教學中。例如：在理論課中引入我國北斗導航定位系統(tǒng)以及舉世矚目的基建成果等，培養(yǎng)學生的愛國精神和社會責任感；介紹測繪人不畏艱險、自強不息勇測珠峰高程，引導學生學習模范人物的先進事跡，培養(yǎng)敬業(yè)精神。在實驗與實踐教學中，通過分組，以任務驅(qū)動的方式培養(yǎng)學生誠實守信、嚴謹求實的職業(yè)素養(yǎng)以及團結(jié)、友善的優(yōu)良品質(zhì)，強化學生的質(zhì)量、安全、創(chuàng)新、責任、環(huán)保等工程意識。

3.2.2? 改進教學方法，提高教學質(zhì)量

在理論課教學中，根據(jù)教學內(nèi)容的特點，靈活采用講授、討論、線上測試等方法。對實踐性強的重難點內(nèi)容，在講授的基礎上，借助實踐案例引導學生進行討論，加強分析與解決問題的能力訓練。在實驗實踐教學環(huán)節(jié)，則參考工程實踐以任務驅(qū)動的方式開展教學，通過教學設計要求學生進行工作計劃制訂、任務分解、質(zhì)量控制、團隊與個人責任劃分等訓練，強化學生的工程意識，使其理解團隊與個人責任，提升學生道德品質(zhì)與工程能力。

3.3? 課程考核及評價

根據(jù)課程群教學特點進行課程考核改革，通過優(yōu)化小課程考核與增加大課程目標達成評價與反饋，形成課程群的兩級考核方案，突出知識的綜合應用、解決實踐問題的能力和非技術(shù)能力考核。

3.3.1? 圍繞大課程總目標優(yōu)化小課程考核方法

1）理論課考核依據(jù)章節(jié)作業(yè)、期中與期末考試、課堂參與度與創(chuàng)新思維訓練等方面綜合評價學生的學習成績，實行多元化考核，注重考查學生基于模型對問題進行分析與比較的能力；在期末試卷中對更新的教學內(nèi)容則相應增加開放性試題，讓考試兼具分級評定及激勵思考與發(fā)展的作用。

2）對實驗實踐課程，因采用任務驅(qū)動的方式開展教學，則注重考核任務的完成度與完成質(zhì)量，依據(jù)筆試、操作考核、成果質(zhì)量及相互評價等方面對學生利用知識解決工程問題的能力以及非技術(shù)方面的訓練效果進行綜合評分。尤其是融入小組間、組員間相互評分，讓學生既是被評價者也是評價人，促進教學評價主體多元化，有利于學生積極融入團隊并勇于承擔責任，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德品質(zhì)。

3.3.2? 增設大課程總目標達成評價與反饋

三門課程一個完整教學周期后，圍繞學習收獲、課程教學內(nèi)容、教學方法等方面進行問卷調(diào)查，依據(jù)調(diào)查結(jié)果以及理論課、實驗實踐課的課程成績，從課程知識技能、創(chuàng)新思維與非技術(shù)能力等方面對學生的大課程目標達成進行評價并向?qū)W生反饋，以利于課程教學的后續(xù)改進。課程的考核改革亦體現(xiàn)了考核的激勵作用和學生中心的理念。

教學改革前（測繪類2019級）和教學改革后（測繪類2020級）的課程目標達成評價以及學生問卷調(diào)查結(jié)果表明，教學改革后，學生對課程內(nèi)容的邏輯與相互聯(lián)系理解更透徹，利用知識分析、解決實踐問題的能力得到提高，工程意識得到增強，大課程總目標的達成度得到較明顯的提高，強化了課程對人才培養(yǎng)目標的支撐；優(yōu)化后的小課程考核方法確實能夠讓學生忙起來，突出綜合能力考核的同時也提高了課程的挑戰(zhàn)度。

圖3是對改革前后兩個年級學生調(diào)查問卷的統(tǒng)計，可以明顯看出改革后各項指標均有較明顯的提高，說明基于大課程設計的教學改革取得較好效果。

4? 結(jié)束語

在新工科建設背景下，本文以測繪類專業(yè)的技術(shù)基礎課程群為例，對大比例尺地形圖測繪課程群進行課程教學改革探索，改革實踐中通過加強課程頂層設計、更新與優(yōu)化課程教學內(nèi)容，改變實踐教學方式，完善課程考核方法等措施，增強課程知識體系的系統(tǒng)性，使理論、實踐教學與工程實踐的聯(lián)系更加緊密，有效提升學生利用測繪理論解決工程實踐問題的能力，強化課程群對人才培養(yǎng)的支撐。改革中還加強課程的創(chuàng)新思維與工程意識的訓練，以凸顯課程的創(chuàng)新性與高階性。課程考核評價方法的改革提高了課程的挑戰(zhàn)度，符合當前課程改革的方向。

然而應該看到，隨著人才培養(yǎng)要求的轉(zhuǎn)變以及科學技術(shù)的迅速發(fā)展，作為育人前線的課程教學應保持改革的持續(xù)性，才能保障課程教學對人才培養(yǎng)的有效支撐。大比例尺地形圖測繪課程的后續(xù)教學要不斷根據(jù)教學反饋以及測繪類不同專業(yè)的人才培養(yǎng)差異進行改革與調(diào)整，以保持課程的活力，更好地服務于人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。

參考文獻

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*項目來源：廣西高等教育本科教學改革工程項目“面向新工科建設的測量學課程群教學改革與實踐”（基金編號：2020JGA197）。

作者：盧獻健、晏紅波，桂林理工大學，副教授，研究方向為3S技術(shù)研究與應用；梁月吉，桂林理工大學，講師，研究方向為GNSS技術(shù)研究與應用（541004）。