后疫情時代地方高校測量學課程實踐教學改革研究

李倩如，京舒婷，京舒娉，劉嶠*

(1.湘南學院 公共衛生學院，湖南 郴州 423043；2.郴州市食品藥品檢驗檢測中心，湖南 郴州 423000；3.珠海市疾病預防控制中心，廣東 珠海 519000)

0 引言

虛擬仿真技術(virtual reality technology)，是以計算機技術為基礎對現實環境或虛擬環境進行模擬的技術，涉及視覺心理學、仿真技術、軟件工程、計算機圖形學等多個學科，廣泛應用于影視藝術、城市規劃、工業管理等多個領域。《教育部辦公廳關于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》明確指明，在高校實踐教學改革和實踐教學項目信息化的基礎上，開展虛擬方針實踐教學項目建設工作[1]，數字化信息化轉型可為地方高校發展科技賦能。

地方高校是我國高等教育的主要構成部分和重要組織力量[2]，為地方政治經濟文化的發展承擔著培養人才、促進產業發展等職責。近年來，隨著我國經濟的發展，地方產業結構也不斷調整與優化，地方高校延續傳統本科大學的辦學模式進行人才培養的方式已逐漸無法適應新時代下地方經濟和社會發展的需要。受全球新冠肺炎疫情的持續影響，我國已進入“后疫情時代”，隨之而來的是就業市場需求的縮減[3]及人才質量要求的提高，地方高校的畢業生面臨的就業形勢十分嚴峻。與此同時，各級政府都積極響應國家政策，加大對實體經濟的支持力度，實體經濟對應用型人才需求進一步擴大。因此，地方高校轉型培養應用型人才勢在必行。

測量學是研究地理空間信息的測量、分析及應用的科學[4]，作為環境科學與工程專業的必修核心課程，同時也是土木工程、環境生態工程等工程大類專業的必修課，在工科課程體系中占舉足輕重的地位。測量學集理論教學與實踐研究于一體，既要求學生有扎實的理論基礎，更強調學生熟練掌握勘察、規劃設計、施工建設、地形監測、運營維護的全過程測量方法及相關實踐設備的實踐操作。目前我國疫情防控進入常態化，測量學的課程教育面臨線下實踐教學無法大規模聚集性開展的情況，存在教育時間、教育地點的限制，而采用虛擬仿真技術開展實訓內容，可突破時空場景的限制，線下實踐教學方式能得到有效的補充[5]，為疫情期間高校開展實踐教學提供可能性，為地方高校培養應用型人才提供技術支持。

1 測量學課程存在的主要問題

測量學作為環境科學與工程專業的必修課，同時也是工科大類專業的通修課之一，直接影響地方高校相關專業和學科的發展，對工科人才培養的質量和效果起著至關重要的作用。但隨著疫情常態化下的課程教學推進，其實踐教學存在的問題日漸凸顯，主要表現在：

1.1 教學、考核重點側重理論

以環境科學與工程專業為例，測量學的教學大綱中要求學生掌握勘察、規劃設計、施工建設、地形監測、運營維護的全過程測量方法和測量技能，并能準確解決工程實踐中與測量相關的問題，為工程管理和工程建設做服務。學生的理論知識運用能力和實踐動手能力的培養才是測量學教學的首要任務和最終目的。

但由于地方高校測量學的理論教學存在師資力量不均、課時安排不夠等情況，在教學的過程中，教師更側重于理論知識的講述和傳授，這必然會導致學生更加重視理論知識的學習，而輕視實踐教學的學習。除此之外，地方高校測量學的實踐教學普遍存在授課場地限制、儀器設備配置不足、實踐經費不充足等情況，因此在實踐教學進行課程考核時，教師更傾向于實踐報告或隨機考核的形式[6]。

而這種考核方法是以實踐教材為基礎，給了學生參考實踐教材和參照同學作答的機會，比較容易地通過實踐教學考核，學生未充分得到測量學專業理論知識進行實踐轉化的寶貴經驗，影響了實踐教學的質量和效果，從而與測量學的教學課程目標和地方高校應用型人才培養目標相悖。

1.2 教學條件受限，實踐不充分

雖然工科大類的很多專業都開設了測量學課程，但由于地方高校的教學條件受限，很難根據不同專業對學生進行區別化教育，更難對不同基礎的學生進行區分化教育。部分高校測量學的理論課與實踐課一共僅30 個課時，前期理論知識需要大量的課時進行講解和鋪墊，實踐課時數則更為壓縮，難以滿足應用型人才培養的需求。地方高校多為綜合性學校，學科和專業開設較多，存在學科發展不均衡的情況，難以滿足應用型專業人才培養的實踐教學需求。

實踐課以小組教學為優，按照4人一組進行分組，一個班40人則需要10套測量相關的設備，部分高校存在實踐設備配備不齊、器材缺乏專人管理與維護等情況。實踐課時減少加之硬件設施配備不足，導致實踐內容多為儀器的簡單操作和觀測，綜合性的實踐項目開設數量較少。加之地方高校一般很少配備專職實訓老師來管理儀器，同時，擔任測量學的教學老師也大多是兼職老師，給測量學實踐教學組織帶來了一定難度。

另外，傳統實踐教學易受氣候及公共衛生大環境等外界因素的影響，加之實踐場地的面積限制，未開設測量專業的地方高校，一般不會專門給予測量學實訓場地，只能布設部分水準測量實訓，很難布設出多套導線點，難以保證學生掌握測量外業作業的方法，更難以開展測量實際問題解決的專題訓練，從而限制了實踐教學工作的開展，影響了實踐教學的效果和質量。

1.3 教學內容與社會需求存在脫節現象

隨著社會的進步和科技的發展，測繪技術在工程方面得到廣泛的運用，其技術手段在不斷提升，所用到的測繪工具及設備也在不斷更新。就目前地方高校的教學情況來看，實踐教學內容與社會實際運用的融合存在一定問題。從教學層面來看，高校測量學教學以教材為主，但教材更新換代的速度較慢，無法體現測繪理論的發展和測繪技術的更替。同時，地方高校存在資金受限及儀器設備購置流程復雜等特點[7]，測量的工具和設備較為老舊，部分設備與實際生產生活中運用的設備相差甚遠，學生在課堂學到的儀器操作并不一定滿足工作的實際需求，增加了就業的難度。且任課教師多為碩士和博士研究生，脫離企業實踐較久，對新技術和新設備的掌握及使用本不甚清晰和透徹，難以傳授學生最新的實踐知識。從實習的層面來說，地方高校安排的實習工作較少深入一線崗位，有著學校的“保護傘”，實習單位對學生的工作要求并不會很嚴格。同時，學生在實習中未及時進行身份轉化，容易眼高手低，不能潛下心進行實踐學習，對新型設備、新技術和實踐技能掌握不夠。隨著就業壓力的攀升，地方高校大多存在“考研熱”現象，而一般高校安排的實習時間與考研的時間存在沖突，致使部分學生把重心轉移到考研備考上，不重視珍貴的實習機會。

另外，地方高校的師資配備可能不足，而學生實習的地點較多、分布的范圍較廣，學生遇到實際問題時，高校教師難以跟蹤定位進行針對性的指導。

1.4 疫情常態化下，線上教學模式無法保證實踐教學質量

受新型冠狀病毒疫情的影響，學生的特定學習時間、學習地點及實踐教學場地無法得到有效保證，測量學課程的線下實踐教學無法大規模聚集性開展，實踐教學效果大打折扣。

目前，疫情正朝著常態化發展，雖然我國堅持動態化清零政策，但散發的疫情時有發生，加之無癥狀感染者的出現，給實地授課帶來較大的限制，造成了很多高校師生慢慢適應線上教學。線上教學可供選擇的平臺較多，網絡教學資源豐富，并且可供學生通過錄像回放進行自主學習，但與此同時網絡誘惑較多，若想達到較好的教學效果，需要學生有較強的自律意識。對于低風險地區的高校，多采用線下教學或線上教學、線下教學相融合的形式進行教學，教師在線上進行理論知識教學，布置開放性實踐任務，在線下進行實踐檢驗。測量學實踐課程的線上教學與線下教學的相互融合，可以使學生由淺入深地獲取所學的知識，一定程度上削減單純線上教學的弊端并降低師生聚集的機率，但仍存在學生學習氛圍減弱且不能保證師生有較好互動的問題，線上教學的過程中教師難以掌握每個學生對專業知識的了解程度，從而在線下教學時需要花大量時間進行理論知識回顧，這在一定程度上會影響線下教學的教學時間和教學效果。面對面教學時間的缺失，意味著師生教學過程中及時溝通交流機會的減少，一方面學生的動手能力沒有得到培養，存疑問題不能得到有效解決；另一方面也影響教師對教學內容和教學效果的自我評價和反饋調整，從而影響學習效果和教學質量。

2 地方高校培養應用型測量學人才的實踐教學改革途徑

針對測量學實踐教學中存在的上述問題，利用現代信息技術優勢和信息資源豐富的特點，積極探索現代虛擬仿真技術在實踐教學中的有效運用成為問題解決的突破口。虛擬仿真實驗教學能將虛擬與現實場景相結合，有著經濟高效、可重復使用、安全可靠、打破時間空間限制、交互性能好等一系列優點，拓展了教學思路，可增強教學效果，提高課堂的趣味性。利用虛擬仿真平臺，提供網絡資源自主學習，為保障疫情期間的實踐教學效果和質量提供可能性。

2.1 整合課程資源，優化課程設計

疫情常態化的背景下，采用“線上+線下”教學模式已成為大多數高校教學的主要模式[8]。為提升教學效果，需要找出不同專業之間教學要求的差異，多元化進行課程資源的設計。在制定教學計劃時，也需找到各個專業的人才培養方案以及教學大綱的差異，進行科學、合理規劃。在教學時，可創設不同的教學情景，對教學內容和教學資源進行優化設計，由淺入深，由簡入繁進行教學內容設計，讓學生輕松理解教學框架中的概念、原理、方法以及實踐應用等內容的知識要點，并能從經典案例、專題設計中掌握測繪技術的應用以及測量儀器設備的使用。

在課程資源重構優化的基礎上，構建虛擬仿真平臺，模擬工程建設的各個環節，對實際工作中遇到的測量問題進行模擬。課程設計優化上，在實踐課前，可用虛擬仿真平臺代替教師對理論知識和原理內容進行集中講解，學生可以對其中的基礎知識點和重難點進行反復練習；對于實踐中需要解決的關鍵性問題，教師可通過模擬操作和習題測試檢查學生的預習情況；實踐中，學生可以對照實踐內容、原理和操作方法，在仿真環境中完成整個實踐原理的學習和測試、儀器設備操作學習等并完成整個實踐，提交實踐報告；實踐后，根據指導要求，學生可自行或者在教師指導下分析具體實踐內容和步驟、總結實踐過程中遇到的問題及解決方法等，同學們足不出戶，一臺電腦即可進行“云實踐”全過程。

同時加強視頻資源建設、通關考核題庫、前沿文獻等網絡資源的結合，鍛煉學生的學習專注度，提高學生自主的創新設計能力、自主學習能力以及前沿信息挖掘能力，培養適應社會發展的應用型人才。

2.2 構建“實踐教學+虛擬仿真平臺教學”混合的實踐教學模式

課程可采用案例教學、分組協作、討論交流等教學方式，形成線上自主進行理論知識學習及全程模擬實操，線下可結合各種實際案例進行翻轉課堂教學的混合教學模式，從而實現以學生為中心、師生互動、生生互動的任務化、過程化的學習管理和多元化考評有機融合的教學體系。具體來說，首先通過虛擬仿真平臺等網絡線上教學構建線上教學模式，搭建課程框架，設置相關任務點，將實踐考核要點設置為通關卡點，引導學生在平臺上自主學習，學生每完成一個知識點的學習任務即通過相應關卡，讓學生沉浸式學習。對復雜的實踐要點和測繪先進技術進行模擬，設置不同操作的選項，通過選擇，學生可充分了解測量操作不當或儀器使用不當將導致的后果，進而更深刻地理解理論知識和掌握測量技術，培養和發掘學生自主學習、勇于嘗試、不怕試錯的能力。

在虛擬仿真平臺設置回放功能，通過回放，學生可以對不理解的知識點進行回顧、反復學習，可有效減少高校教師重復性、低效率的授課，提高教學效率。在虛擬仿真平臺設置數據收集功能，根據線上教學收集到的數據，不同學生會反映出不同的理解難點，針對學生的疑點困惑，有層次安排線下課堂教學，有的放矢，解答學生的疑惑，這樣可以在一定程度上避免照本宣科的現象，充分發揮學生學習的主體性。

通過個性化的教育教學，實現以傳統實踐教學為基礎，有機結合虛擬仿真平臺的多元融合形式的較為完善的面向測量學課程學生的全新教學模式，幫助學生“實驗不叫停，求知不掉線”，為打造“金課”奠定基礎。

2.3 建立教學效果反饋與應用型評價系統

教師對學生進行學習效果評價時，除了傳統理論考試和實踐報告的成績之外，還可以綜合考量學生線上虛擬仿真平臺的參與度，包括觀看視頻次數、通關次數、通關時間和實踐練習水平等，此外也可以結合課堂出勤情況、課堂活動參與情況、課堂作業完成情況等方面的綜合考量得出學生最終成績。同時，可在虛擬仿真平臺或在線下教學時，設計測量學的實踐教學模式問卷調查表，通過調查師生對新教學模式的滿意度及適應性，客觀公正評價虛擬仿真技術在測量學實踐教學中的優缺點。從教學資源、教學平臺、教學實施等方面進行評價，再根據教學效果進行評估，持續完善虛擬仿真模塊，提升平臺的可操作性。通過“線上+線下”教學模式，教師可以對學生的接受教育情況有更充分的了解，并開展形成性評價、發展性評價和總結性評價相結合的全面考核評價模式，從而進行自我反饋和改進，提高實踐教學質量。

3 結語

新型冠狀病毒疫情防控已進入常態化階段，如何在教學時間和教學條件受限的情況下，根據社會對人才的需求改進人才培養方案，并保證較好的教學效果和較高的教學質量，是地方高校一線教師該思考和探索的方向。采用虛擬仿真的方式開展實踐教學內容，可有效突破時間和空間的限制，在較少投入的情況下，獲得較好的教學效果，是線下實踐教學方式和傳統教學模式的有效補充。通過虛擬仿真技術在測量學課程中的應用，可引導學生獨立思考，更有課堂參與感并鍛煉學生動手能力，使各個層面的學生都能學有所得、學有所用，深刻理解學習測量學課程的重要性。

同時，通過虛擬仿真技術克服地方高校儀器不足、場地受限等不利因素，讓學生進行“沉浸式”的學習，有充分的試錯機會，確保教學質量的提高，使學生能適應社會不同需求，讓測量學課程為其他專業課程的學習服務，推進“智能＋教育”的新模式，為應用型人才培養服務，達到人才培養方案設定的目標。