專業認證體系下“數字地形測量學實習”模式探索

劉 寧，張雙成，王騰軍，李 昕

(長安大學 地質工程與測繪學院，西安 710054)

自教育部實施工程教育專業認證以來，促使各高校推進教育改革并提升教學質量，專業認證的核心理念是以學生為中心、以成果產出為導向，并根據評價結果進行持續改進[1-3]，使得畢業生在信息化時代能更好地適應產業發展需求，提升自身在工程實踐和創新方面的能力[4]。在專業認證體系的核心環節中，畢業要求達成評價是衡量工程專業人才培養質量的重要指標，而畢業要求達成的支撐依據主要依靠課程來實現[5-6]，對于實踐性強的測繪類專業而言，“數字地形測量學實習”是該大類專業人才培養過程中不可替代的實踐課程之一[7-9]，該實踐課對學生理解“數字地形測量學”理論知識、掌握測繪儀器的使用和數據采集方法，解決大比例尺數字地形圖測繪工程問題的能力和專業素質培養起著關鍵作用，也為后續各專業課的繼續學習奠定基礎[10-12]。筆者依據所在高校測繪類專業“數字地形測量學實習”課程的教學大綱，從課程目標、實習基地建設、實習組織安排、實習內容、考核評價和持續改進等方面著手對專業認證體系下的實習教學設計與實施進行探討。

1 課程目標及支撐的畢業要求指標點

通過“數字地形測量學實習”使學生具備應用數學、物理知識，數字地形測量理論和方法，進行大比例尺地面數字地形圖測繪的能力，達到以下3個課程目標：

1)能夠根據測圖比例尺和實際地形條件，通過測區踏勘，考慮社會、安全、健康、法律、文化及環境和工程需求，設計大比例尺地面數字地形圖測繪技術方案，并依據技術方案和測繪專業規范要求進行圖根控制測量、地形信息采集、數字地形圖繪制及編輯、數字地形圖質量控制的實施。

2)能夠在大比例尺地面數字測圖復雜測繪工程問題解決中考慮公眾安全、健康、環境保護等因素，并履行相應的社會責任。

3)在大比例尺地面數字地形圖測繪實施中提升溝通交流、團隊協作及組織管理的能力，培養執行測繪專業規范意識和習慣，養成認真嚴謹的工作態度。

該實習整體圍繞以上3個課程目標，通過課程目標實現對畢業要求指標點的支撐，表1為課程3個目標與相應畢業要求指標點之間的支撐對應關系。

表1 課程目標與畢業要求指標點的對應關系

2 數字地形測量學實習的組織實施

2.1 實習基地建設

該實習的野外實踐教學基地位于西安市藍田縣焦岱鮑旗寨村，該村是教育部測繪、寫生實習基地，面積約為5 km2，地形類別豐富、起伏適中、通視條件良好、交通及住宿便利，很適合測繪類專業開展數字地形測量學實習。在該實習基地，布設了均勻分布的16個GPS點構成四等GPS控制網，這些點均為混凝土現澆而成，并以大寫字母G開頭進行編號(見圖1(a))，每個點利用GPS接收機進行同步靜態觀測，以其雙差固定解作為基線解算的最終成果。同時，在四等控制網的基礎上布設了28個圖根點，以刻有十字絲的測量鋼釘作標志、大寫字母TS開頭依次編號(見圖1(b))，采用GPS-RTK測量獲取其坐標信息。除上述控制點外，還采用無人機進行航空攝影測量，獲取該區域1∶2 000的正射影像圖，這些已知資料即可作為學生在實習中進行大比例尺數字測圖方案設計的參考，也可對學生的數字測圖成果進行檢核，而且專業認證專家在實習基地現場考察時，非常認同這種依托“學校+農戶”的實習基地，堪稱“陜西模式”。

圖1 控制點點位標志

2.2 實習組織安排

實習的精心組織安排對課程目標的實現、學生順利完成實習任務并掌握大比例尺數字測圖相關知識具有十分重要的意義[13]。本實習組織分別從學生和指導教師兩個主體上進行安排，具體如下：

1)由于大一測繪類7個教學班在上述實習基地同時開展，為了使每位學生通過實習在測繪儀器使用、數據采集和處理、大比例尺測圖、團結協作、組織協調等方面的能力得到提升，將每班分為6個實習小組，每組5人左右，組長由組內每個成員輪流擔任，每組配備全站儀1套、專業繪圖軟件(CASS9.0或SV365) 3套以上、便攜式計算機3臺以上，用于控制測量、地形數據采集、地形圖成圖及編輯等任務，同時以班為單位配備GNSS-RTK1套，主要用于地形數據采集的輔助手段，拓寬學生對衛星測量技術用于大比例尺數字測圖的認知，激發其對后續專業課程的學習興趣。

2)為每班配備1名工程實踐經驗豐富的老教師和1名年輕老師共同擔任實習指導，實行“導師負責制”，全面進行學生實習考勤、思想教育、實習指導、實習檢查等內容，并從大比例尺地形圖技術方案設計、圖根控制測量及平差計算、地形測量、數字地形圖編輯與成圖等4個主要階段對學生所遇到的問題及解決方法進行詳細記錄，提倡“過程式記錄”實習指導教學，一方面使教師可以實時掌握學生實習中的難點，針對難點改進教學方法，另一方面通過老教師的“傳幫帶”提高青年教師的實踐教學能力和責任心。

2.3 實習內容及支撐的課程目標

實習圍繞以解決大比例尺數字測圖工程問題為主線，在為期4周的時間內，各實習小組須有序、高質量完成以下5個階段的實習內容：

1)大比例尺數字地形圖技術方案設計。每位學生須根據測量規范、測圖比例尺、實際地形條件及實習任務書，充分考慮社會、安全、健康、法律、文化及環境和工程需求，并通過收集已有資料、測區踏勘，設計大比例尺地面數字測圖技術方案。

2)圖根控制測量及平差計算。根據方案設計和測量規范進行圖根導線、電磁波測距三角高程測量數據采集與平差計算，并與限差比較分析數據的有效性和正確性。

3)大比例尺數字地形圖外業數據采集。每個實習小組在400 m×400 m的測區范圍內，利用全站儀測記法為主、GNSS-RTK為輔完成一幅1∶1 000地形圖的碎部測量數據采集。

4)大比例尺數字地形圖編輯、成圖及輸出。每個實習小組利用地形測量外業數據，根據圖式規范，并基于繪圖軟件進行1∶1 000數字地形圖的繪制、整飾。

5)數字地形圖的檢查驗收、觀測資料及成果整理。各實習小組在自檢和互檢的基礎上，由指導教師采取巡視檢查和設站儀器檢查相結合的野外檢查方式進行地形圖檢查、驗收后，小組及個人按要求整理有關資料成果，并撰寫實習報告。

通過以上實習內容的訓練，提高學生解決大比例尺數字測圖工程問題的能力，支撐課程目標達成，表2為實習內容、學生能力要求與課程目標的支撐關系。

表2 實習內容、學生能力要求與課程目標的關系

3 考核評價與持續改進

3.1 實習成績考核

為了全面、科學地評定每個學生的實習成績，以此評價課程目標的達成情況，在整個實習過程中采取綜合表現與實習操作技能、觀測資料及成果資料質量、大比例尺數字測圖方案設計、實習報告等多項指標加權后綜合評定學生的成績，具體依據如下：

1)綜合表現與實習操作技能。從指導老師在實習過程中對學生的考察和實習小組各成員之間的互評來進行，占總成績的25%；其中考察和互評主要從學生實習態度、問題分析與解決、儀器操作熟練程度、數據采集與處理、溝通與表達、團隊合作、組織與管理、發揮作用、能力提升等9方面展開。

2)觀測資料及成果資料質量。主要從小組自查(全覆蓋)、教師檢查(全覆蓋)和實習隊抽查三級體系進行成果資料評定，占總成績的40%；其中評定主要因素涵蓋平面、高程控制測量原始記錄手簿的清晰、規范、完整和準確性，相應的內業平差計算結果須正確、取位合理、計算表格完整，且方位角、高差閉合差、導線全長相對閉合差的精度須符合限差規定；數字地形圖主要評定圖上各地形要素符號、注記的規范與完整性，平面和高程精度須合格，且地形圖整飭滿足規范要求。

3)大比例尺數字測圖方案設計與實習報告。主要以學生的方案設計匯報和教師評閱進行評定，占總成績的35%；其中技術方案設計書須包括測區概況、已有資料利用與分析、作業依據、控制測量、數字測圖方案、組織實施、檢查驗收與經費預算等內容，考慮多因素及實際工程需求，體現了完整性與可行性；實習報告須包括實習項目、測區概況、技術方案設計、作業方法、技術要求、計算成果及示意圖、個人完成的工作及成果質量、實習中遇到的問題及解決方法、實習體會等內容，是否體現出獨立分析、解決問題的能力及獨特見解。

3.2 實習評價

課程質量評價反映課程目標以及相關聯的畢業要求指標點達成情況[14-15]，同時可為后續教學的持續改進提供依據。該實習主要采用問卷調查法、課程成績分析法相結合的方式評價實踐教學效果。相應的評價結果如下：

1)問卷調查法以隨機抽取的2017級測繪類60名學生所參與的調查結果為例進行說明，分別從實習計劃安排、實習內容、教師的教學情況、學生分析與解決問題能力提升、交流與溝通等多個方面按好、較好、一般、較差、差5個等級進行人數統計，如表3所示。

表3 實習相關問卷調查結果

在表3收集的實習問卷調查統計上，分別以A、B、C、D、E表示上述5個等級，每個等級對應的百分制范圍分別為A：90～100分，B：80～89分，C：70～79分，D：60～69分，E：0～59分。采用式(1)的計算方法綜合分析評價數字地形測量學實習的課程目標達成度，其結果如圖2所示。

(1)

由表3和圖2評價結果可知，學生對實習教學質量、效果評價較高，實習課程目標達成，表明學生通過本實習在工程實踐能力和專業素質上得到了提升。

圖2 基于問卷調查的課程目標達成度

2)課程成績分析法以隨機抽取的2017級、2018級測繪類各1個教學班的實習成績作為樣本，其支撐的畢業要求指標點達成度分別按單個學生和整個教學班兩部分進行評價，具體的計算方法如式(2)所示。

(2)

圖3 基于課程成績分析法的畢業要求指標點達成度(2017級)

圖4 基于課程成績分析法的畢業要求指標點達成度(2018級)

從圖3、圖4中3個指標點對應的成績評價分析結果來看，達成度及其均值都大于畢業要求的期望值0.7(閾值)，課程目標及相應的畢業要求指標點達成，2018級學生實習成績相較于2017級略有提升，表明學生掌握了“數字地形測量學”理論知識，具備了解決大比例尺數字測圖測繪工程問題的能力。

3.3 持續改進

通過對實習成果進行達成評價及實習總結，研討實習中存在的問題，形成改進意見，進而持續改進實習教學質量，主要改進措施如下：

1)由問卷調查表表3可知，學生在“指導教師能及時解決學生在實習中遇到的疑難問題”“實習基地能滿足實習要求”等方面有少量學生評價為“一般”，表明實習指導教師需依托實踐教研活動及實習基地建設，持續提升實踐教學能力，尤其是青年教師的工程實踐能力，擬在下一輪實習開始前，通過讓青年教師參與實習實驗區域的選址、控制網布設、觀測及計算、地形圖繪制等全過程，并鼓勵其積極參加工程建設并分享其他教師的經驗，使其工程實踐能力大幅提升。

2)由課程成績分析法的達成度評價(見圖3、圖4)可看出，從各個指標點對應的成績分布來看，成績整體分布均勻，未將學生解決大比例尺數字測圖測繪工程問題的層次分開，需在后續的實習中進一步優化評分標準。

4 結束語

“數字地形測量學實習”是筆者所在高校測繪類專業學生的第一門集中實踐課程，該實習通過大比例尺數字測圖技術方案設計、測繪儀器使用、數據采集與處理、大比例尺數字地形圖測繪等整鏈條式實訓過程，既鍛煉了學生應用所學知識分析及解決大比例尺數字地形圖測繪工程問題的能力，又為后續專業課程學習奠定了堅實基礎，使學生在知識、能力、素質上都得到了提升。在專業認證體系下，從教師、學生兩個主體上通過評價進行實習課程目標及畢業要求指標點達成分析，進而持續改進教學內容、教學方法，提升教學質量。