測繪類專業(yè)線上教學(xué)新模式的思考

許君利

近年來，科學(xué)技術(shù)不斷革新，尤其是信息技術(shù)的發(fā)展，加速了各行業(yè)的改革與創(chuàng)新，已然成為推動人類社會前進的重要驅(qū)動力，為此，各國都將發(fā)展與應(yīng)用信息技術(shù)作為國家重點發(fā)展戰(zhàn)略之一。自1959年美國IBM公司研制成功第一個計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)（CAI）以來，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用深受政府的高度重視和民眾的廣泛青睞[1]。1984年，鄧小平同志提出“計算機普及要從娃娃抓起”[2]，促使很多學(xué)校開始關(guān)注計算機教育。目前，許多學(xué)校的教學(xué)方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)板書講授、多媒體教學(xué)（如PPT 講授）、離線教育（微課和慕課等），向在線互動教學(xué)（空中課堂和騰訊課程等）轉(zhuǎn)變。王梁華在分析線上教學(xué)優(yōu)缺點時指出，在借助直播的方式開展授課、討論和答疑等教學(xué)環(huán)節(jié)時，教師由課堂演講者轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬W(wǎng)絡(luò)主播”，會使學(xué)生產(chǎn)生好奇心和新鮮感，在一定程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。王文君在探討思政課程線上教學(xué)創(chuàng)新路徑時指出，線上教學(xué)可以為教師和學(xué)生搭建溝通的橋梁，促使現(xiàn)實生活中不敢和不善于展現(xiàn)自我的學(xué)生在虛擬空間內(nèi)可以勇敢表達，學(xué)生的發(fā)言和探討變得積極活躍[4]。但線上教學(xué)也存在一些不足，尤其表現(xiàn)在機械、醫(yī)療、烹飪和測繪等需要動手操作的學(xué)科的教學(xué)中[5]。

一、線上教學(xué)實施與存在的問題

（一）線上教學(xué)的實施

線上教學(xué)指異地師生以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，借助網(wǎng)絡(luò)平臺和資源，遠距離開展教學(xué)活動的教學(xué)模式，具有開放性、自主性和交互性等特點[6]。利用互聯(lián)網(wǎng)和計算機軟件（騰訊會議、釘釘課堂等），在師生間構(gòu)建互動橋梁，將教材內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)資源相整合，可以不受地域限制地進行線上教學(xué)。具體表現(xiàn)為，教師進行具體的教學(xué)方式、教學(xué)平臺、教學(xué)資源的遴選，借助視頻會議和第三方視頻軟件進行直播，講授PPT 或者配合第三方發(fā)布的教學(xué)視頻，與學(xué)生在線上進行互動，從而完成教學(xué)工作。并在此過程中，通過線上評課監(jiān)督和對學(xué)生進行問卷調(diào)查等，及時修改教學(xué)方案，以保障線上教學(xué)質(zhì)量。

（二）線上教學(xué)存在的普遍問題

對于習(xí)慣了線下課堂教學(xué)的教師而言，直播教學(xué)過程中充滿了許多不確定性和挑戰(zhàn)，在組織教學(xué)、準(zhǔn)備上課、與學(xué)生互動、過程性考核等環(huán)節(jié)都遇到了新的問題。教師難以通過觀察學(xué)生的課堂反應(yīng)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式。對學(xué)生而言，線上教學(xué)相對自由，利于思考，但缺乏課堂氣氛和監(jiān)督，小組討論或探究式學(xué)習(xí)難以實現(xiàn)，學(xué)習(xí)中易受周圍環(huán)境、家人、網(wǎng)絡(luò)等因素的影響。另外，線上教學(xué)也逐漸暴露出了學(xué)生課前預(yù)習(xí)質(zhì)量難以監(jiān)控，教師課后對學(xué)生的問題難以及時解決等問題[7]。

良好的校園底蘊和宿舍文化能促進大學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，同時教師也對大學(xué)生的人格塑造和學(xué)習(xí)態(tài)度的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。構(gòu)建良好的師生關(guān)系不僅有助于增進師生感情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還有助于開展課程思政教育，教師利用自身經(jīng)歷或身邊各種案例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的熱情，培養(yǎng)他們的發(fā)散性思維。然而，線上教學(xué)在一定程度上限制了師生關(guān)系的培養(yǎng)，學(xué)生無法與教師面對面接觸，師生對彼此的直接印象僅停留頭像、聲音上。

（三）測繪類專業(yè)線上教學(xué)存在的問題

測繪類專業(yè)課程由理論課、上機實習(xí)和儀器操作實訓(xùn)三大類課程組成。其中，理論課程，如“測繪學(xué)概論”“誤差理論與測量平差基礎(chǔ)”“大地測量學(xué)基礎(chǔ)”等類似課程，可在線上通過PPT 或視頻教學(xué)完成。上機實習(xí)課程，如“攝影測量學(xué)實驗”“地理信息系統(tǒng)實驗”“計算機輔助制圖”等，因涉及軟件版權(quán)或?qū)W生電腦配置等問題而無法給學(xué)生進行遠程安裝。因此，可以借助Windows 系統(tǒng)自帶的“遠程桌面連接”功能，利用學(xué)校機房電腦完成教學(xué)，但此過程中涉及軟件操作教學(xué)及機房電腦的運行維護。授課教師不僅需要進行線上演示教學(xué)，還需要對機房電腦進行合理維護。儀器操作課程因各高校培養(yǎng)模式不同，開設(shè)的課程可能存在一定差異，但幾乎都包含全站儀、水準(zhǔn)儀和測繪無人機操作等基礎(chǔ)實訓(xùn)課程。因儀器操作實踐過程中涉及實物儀器，導(dǎo)致線上教學(xué)難以通過講述或“遠程操作”等方式加強學(xué)生的體驗感，也難以培養(yǎng)學(xué)生儀器操作的動手能力以及操作過程中針對實際問題的應(yīng)對能力。事實上，線上教學(xué)中面臨實訓(xùn)操作困難的課程不僅限于測繪類專業(yè)課，諸如機械制造、醫(yī)學(xué)解剖和船舶工程等專業(yè)的線上教學(xué)也存在類似問題。

二、測繪類專業(yè)課程線上教學(xué)模式

（一）虛擬仿真教學(xué)

為推進實踐教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的高度融合，教育部印發(fā)了《教育部辦公廳關(guān)于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)的通知》和《關(guān)于開展國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)工作的通知》。虛擬仿真實踐教學(xué)是在傳統(tǒng)實踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，借助計算機平臺搭建高度仿真的虛擬空間，提供人機交互體驗，促使學(xué)生擁有身臨其境般感受的教學(xué)方法[8]，它具有漫游、演示和人機交互等功能[9]。將虛擬仿真技術(shù)與測繪類專業(yè)的實踐教學(xué)相結(jié)合，在虛擬3D 環(huán)境中對測繪儀器的操作過程和場景進行構(gòu)建，使學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中能夠遠距離對各類測繪儀器進行實訓(xùn)操作。這不僅突破了傳統(tǒng)實訓(xùn)時間和空間的界限，更為關(guān)鍵的是緩解了特殊情況下沒有實物儀器和無法開展現(xiàn)場教學(xué)的難題。

在設(shè)計教學(xué)內(nèi)容與過程之前，教師要依據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)進行課程內(nèi)容的剖析和進度規(guī)劃，并了解學(xué)生虛擬仿真軟件操作過程中可能面臨的困難。依據(jù)學(xué)生的知識背景，逐步改進虛擬仿真實驗的過程性設(shè)計、準(zhǔn)備，并完善設(shè)備庫中虛擬工具與儀器，提升虛擬場景質(zhì)量。在仿真教學(xué)過程中，教師要注重基礎(chǔ)實驗（軟件的基礎(chǔ)知識、測繪設(shè)備的結(jié)構(gòu)與調(diào)校等）、增強設(shè)計性實驗（如山區(qū)、城市和鄉(xiāng)村道路的測量、規(guī)劃與定位）和優(yōu)化綜合性實驗（測繪工程案例剖析、虛擬仿真與現(xiàn)實測量的對比）等。并在虛擬仿真教學(xué)過程中增加“挑戰(zhàn)性”材料，如涉及無人機的虛擬仿真測繪，可以設(shè)置基準(zhǔn)站架設(shè)、無人機組裝、航線規(guī)劃和無人機拍照等階段性比賽，提高學(xué)生的參與度和積極性。也可以引導(dǎo)學(xué)生參與行業(yè)有關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽或工程項目，提升學(xué)生對知識的綜合運用能力。課后加強師生互評，其中，教師對學(xué)生實驗報告中涉及的操作過程、結(jié)果以及設(shè)備回收放置等進行綜合評估，階段性考量學(xué)生的實踐技能并反饋給學(xué)生；學(xué)生對教師的課堂內(nèi)容熟知程度、演示過程的正確性與規(guī)范性、實驗進度和答疑情況等方面進行系統(tǒng)評價，并反饋給教師。這能夠增強師生的交流，加強師生關(guān)系。

眾多測繪類虛擬仿真軟件已經(jīng)得到了初步開發(fā)，如南方測繪仿真實訓(xùn)平臺包含水準(zhǔn)儀操作、全站儀操作、等導(dǎo)線測量、新農(nóng)村數(shù)字地形圖測繪、無人機操作、光譜儀操作、標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查以及農(nóng)林資源與環(huán)境綜合實驗場景等。其中設(shè)備認知模塊中各測量儀器外觀和尺寸大小極度逼真，儀器操作步驟（水準(zhǔn)儀：布設(shè)腳架、安裝儀器、線路測量等。全站儀：布放腳架、儀器安裝、鎖緊儀器和鏡頭調(diào)節(jié)等）與智能考核相互結(jié)合，有效地提高學(xué)生儀器操作的正確性和規(guī)范性[10]。設(shè)備認知模塊不僅實現(xiàn)了實驗操作與動畫展示相結(jié)合、演示模式與操作模式相結(jié)合，還加入了背景音樂和語音提示，提高了實訓(xùn)課程的趣味性和可操作性，有效提高了教學(xué)效率。

（二）教學(xué)效果的考核與認定

在強調(diào)過程性考核及培養(yǎng)實用型人才的背景下，為了滿足社會實際需求，探索測繪類專業(yè)在虛擬仿真教學(xué)中操作技能的異地線上考核方式，建議嘗試采取校際合作和校企合作等方式進行考核。

第一，校際合作式考核。截至目前，我國開設(shè)測繪類專業(yè)的本科院校近150 所，教師通過學(xué)術(shù)會議或科研項目合作等方式交流得相對頻繁。然而，受空間距離、教學(xué)設(shè)備資源和學(xué)校等級等因素限制，即使同一城市的高校，校際教學(xué)設(shè)備共享甚少，甚至同一院校不同院系之間教學(xué)設(shè)備的共享也存在困難。各個高校因師資配備變化和發(fā)展需要，對專業(yè)增減與培養(yǎng)模式可能會進行不同程度的調(diào)整，在此過程中，部分二級學(xué)院可能會出現(xiàn)儀器設(shè)備閑置和教師教學(xué)業(yè)務(wù)能力不足等現(xiàn)象，也有些二級學(xué)院會出現(xiàn)設(shè)備不足、教師匱乏等現(xiàn)象。

隨著網(wǎng)絡(luò)科技的不斷進步和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，盤活教師資源和儀器設(shè)備[11]，是節(jié)約辦學(xué)成本，提高測繪類專業(yè)實踐教學(xué)水平的有效手段。為此，建議通過有關(guān)部門搭橋、學(xué)校協(xié)商等方式，跨越學(xué)校等級，進行校際合作，充分利用學(xué)生所在地院校的閑置儀器，檢驗虛擬仿真教學(xué)的效果。這樣不僅可以實現(xiàn)儀器資源的最大化利用，還可以進行異地教學(xué)質(zhì)量的在線考核，更可以促進校際交流與合作，提升師生理論水平和實踐操作能力，完善在線教學(xué)與考核體系，保障學(xué)生順利完成學(xué)業(yè)。

第二，校企結(jié)合式考核。在培養(yǎng)符合社會實際需求的人才的浪潮中，各高校紛紛探索并創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。校企合作是高校結(jié)合企業(yè)人才需求，有針對性地培養(yǎng)人才，結(jié)合市場導(dǎo)向，注重學(xué)生實踐技能，從而培養(yǎng)出社會需要的人才。做到學(xué)校與企業(yè)信息、資源共享，學(xué)校能夠利用企業(yè)提供的設(shè)備開展教學(xué)，企業(yè)也不必擔(dān)憂專業(yè)人才匱乏的問題，讓學(xué)校和企業(yè)實現(xiàn)優(yōu)勢互補，節(jié)約了教育成本與企業(yè)培養(yǎng)人才的成本，而學(xué)生在學(xué)到知識和技術(shù)的同時，收獲了實訓(xùn)操作的經(jīng)驗，是一種三方共贏的模式（見圖1）。

圖1 校企合作三方共贏模式

為此，在大數(shù)據(jù)背景下，查詢相關(guān)企業(yè)的資質(zhì)、規(guī)模和發(fā)展前景，以企業(yè)業(yè)務(wù)拓展和開發(fā)為契機，選擇各地有條件且有資質(zhì)的測繪公司，在高校與企業(yè)合作培養(yǎng)人才的基礎(chǔ)上，深化高校教師與企業(yè)工程師全程協(xié)作的互補式教學(xué)與過程性考核。教師與工程師結(jié)合企業(yè)實際，在人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上，聯(lián)合制定教學(xué)方案，完善過程性考核機制[12]，實現(xiàn)高校教師提供理論，測繪工程師提供儀器和技術(shù)，確保學(xué)生測繪實訓(xùn)課程教學(xué)與考核高質(zhì)量順利進行。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)蓬勃發(fā)展的過程中，傳統(tǒng)的測繪類專業(yè)課程教學(xué)必須不斷革新，以適應(yīng)當(dāng)下的人才培養(yǎng)需求及學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。多途徑、多模式教學(xué)的開展，是培養(yǎng)合格畢業(yè)生的前提，能夠應(yīng)對新時代社會需求的不確定性。虛擬仿真教學(xué)在一定程度上契合當(dāng)下高校異地教育需求，并可以實現(xiàn)異地測繪類專業(yè)實訓(xùn)課程的開展。有效利用虛擬仿真技術(shù)進行課程建設(shè)，能夠培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力，提高教學(xué)質(zhì)量。合理開展校際和校企合作教學(xué)，不僅有助于師生理論與操作能力的提高，更可進一步了解社會需求，促進專業(yè)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展。