地理科學類專業“測量學”課程教學改革與探索

張杰 湯征

［摘 要］ “測量學”課程是地理科學類專業的一門必修專業課，對培養學生地形圖測繪、識圖和用圖能力具有重要的作用。為了適應現代信息化測繪技術的發展，也為社會培養出符合時代需求的應用復合型專業技術人才，針對貴州師范學院地理科學類專業學科特點，并結合“測量學”課程教學實踐，分析了“測量學”課程教學中存在的主要問題和不足，從理論教學、實踐教學、教學方法、考核方式等方面提出了改革建議和措施，可為非測繪專業的“測量學”課程教學改革提供參考。

［關鍵詞］ 測量學；地理科學類專業；教學改革

［基金項目］ 2021年度貴州師范學院校級教學內容和課程體系改革項目“賽課結合的非測繪專業測量學課程教學模式改革與實踐”（2021JG023）

［作者簡介］ 張 杰（1979—），男，河北唐山人，博士，貴州師范學院地理與資源學院副教授，主要從事衛星大地測量學與GNSS精密數據處理及應用研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）16-0109-04［收稿日期］ 2022-05-19

測繪在國民經濟建設、社會發展和國防建設等諸多領域發揮著重要的基礎性保障作用。隨著云計算、大數據、物聯網等智能化技術的迅猛發展，測繪地理信息行業的產業結構、產品內容及服務范圍發生了重大變化［1］。同時，各行業對具備測繪專業知識的復合型專業技術人才的需求日益增加。為了以就業為導向，培養適應市場需求的合格畢業生，國內眾多高校的非測繪專業開設了“測量學”課程。該課程是測繪工程專業的一門專業基礎課，也是土木類、建筑類、農林類、環境類及地理類等非測繪專業的必修課之一。目前，貴州師范學院地理與資源學院地理科學類專業，如地理科學、自然地理與資源環境、地理信息科學均開設“測量學”課程，目的是培養學生掌握測量學的基本理論、技術和方法，熟練操作常規測量儀器及繪制地形圖的基本技能，為利用地形圖資料進行地理學研究和應用打下良好的理論和實踐基礎［2］。然而，由于知識結構、課程體系、培養目標、分配學時等因素制約，在實際培養過程中，學生的理論認知能力和實踐動手能力還比較薄弱。如何提高地理科學類專業學生的測量學技能，相對獨立地完成測量任務，實現培養應用復合型人才的目標，是當前學界研究的重要問題。

一、教學中存在的主要問題

（一）學生教育背景不同，重視程度不夠

“測量學”是一門既強調基礎理論又注重實踐操作的工科課程，是研究地球表面局部區域內圖根控制網建立和地形圖測繪的理論和方法［3］。因此，“測量學”課程的學習離不開對測量基本理論的掌握和對實踐動手操作規范程序的理解。我校地理科學類專業的招生為文理兼收且比例相當。由于課程較為抽象而文科生的數學基礎普遍不扎實，他們難以建立嚴密的邏輯思維能力，很難理順和掌握測量知識。同時，學生畢業后的去向主要是就業和考研，其中地理科學專業是師范類專業，畢業后大部分學生去中學當教師，普遍認為學習該課程用途不大，和日后從事的工作沒有直接關系；自然地理與資源環境和地理信息科學專業學生畢業后極少從事測量相關工作，在實際工作中體現不出測量的價值所在，大大降低了學習的興趣和動力。而且，這兩個專業的考研專業課科目不考“測量學”，學生也普遍認為該課程意義不大，與以后學習深造的相關性不強。

（二）教學內容滯后，落后于技術發展

“測量學”是測繪專業傳統的基礎專業課程，也是非測繪專業量大面廣的專業課，在與測繪相關的專業學習中具有重要的地位和作用。隨著現代信息通信技術的飛速發展，測繪技術日新月異，不斷朝著自動化、精確化和智能化的方向發展［4］，測繪行業也正在由專業測繪向大眾測繪逐步轉變。GNSS技術、無人機遙感技術、三維激光掃描技術及測繪新儀器和新裝備等的陸續開發與應用，能夠簡化測繪作業流程，提高測繪工作效率，及時快速地服務于經濟社會發展各領域，推動測量學從理論到實踐都發生了革命性的變革。目前，測量學教材內容以傳統的測量三要素、控制測量、地形圖測繪和施工放樣為主。測繪專業因為有后續相關專業課程體系的支撐，能夠滿足經典理論與前沿新技術和新儀器的教學要求；但對于非測繪專業，由于缺少相關的測繪課程支持，傳統教學內容明顯落后于生產發展水平和時代要求，很多測量新技術、新知識無法包含在教學內容中，不利于學生對測量知識的全面、系統了解，限制了學生測繪應用能力的拓展和提高。

（三）儀器場地不足，實踐教學效果不佳

“測量學”課程的特點是理論和實踐相結合。在實踐環節，學生能夠鞏固所學的測量理論知識，強化動手和動腦能力，提高儀器實際操作技能，培養綜合實踐能力。作為偏重培養應用型人才的地方高校，受到資金和資源等因素的限制，開展實踐教學的測量儀器存在數量少和老化、實踐場地不固定和不規范等突出問題［5］。目前，我校的測量實踐教學儀器主要為光學水準儀、光學經緯儀、電子經緯儀和電子全站儀，但數量有限且更新不及時，老化現象嚴重。另外，由于測量儀器構造精密，在使用過程中各部件很容易磨損毀壞，加之學生對儀器操作不熟練，損傷儀器事件時有發生。同時，由于日常也疏于維護保養，能夠保持正常工作狀態的儀器逐漸減少，進一步加劇了測量儀器數量和質量無法滿足實踐教學要求的局面。我校的實踐教學場地為臨時利用校園教學樓間的空地，既無測量標志，又無已知控制點信息，不能提供規范的坐標信息數據，導致觀測結果無法得到有效檢核，觀測的精度無法衡量。由此帶來的影響是學生在實踐學習中缺乏可用的觀測儀器，臨時實踐場地無法提供標準的測量標志和坐標數據，對測量知識的了解僅僅停留于書本，既不能深入地理解和強化理論基礎，又限制了實踐動手操作能力，整個實踐教學過程流于形式，無法做到理論和實踐的更好融合。

（四）教學模式單一，重結果輕過程

在理論教學環節，雖然目前普遍使用多媒體技術開展教學工作，但是傳統的“以教師為中心、學生被動學”的“填鴨式”教學模式并沒有實質性的改變，只是把過去以書本為載體的知識內容轉移到電子化媒介上［6］，本質上還是教師在講臺上單向灌輸，學生在講臺下被動接受。其結果就是學生在課堂上的學習積極性和參與度不高。盡管教師在課程講授過程中為了引導學生深入理解和思考，依據知識點提出了相關問題，但是鮮有學生積極主動甚至被動參與，難以進行課堂上的師生互動。究其原因，是理論課程考核大部分采用筆試形式，這種重結果輕過程的考核方式導致學生上課不認真聽講，不積極參與課堂活動，只在期末考試前臨時突擊復習以應對考試過關，學習效果和課堂效果都欠佳。在實踐教學環節，實驗和實習內容以書本上的案例為主進行操作技能訓練，實踐通常以6～7人組成的小組為單位開展工作。由于缺失專職實驗員，在整個實踐過程中，任課教師需要獨立完成對每個小組的操作示范和實踐指導。這就要求任課教師不間斷地在各個實踐小組間走動，針對學生在實踐中出現的問題予以指導、處理。

二、地理科學類專業“測量學”課程教學改進的措施

（一）優化理論教學內容，激發學生的學習興趣

充分調動學生學習的積極性是取得良好教學效果的關鍵所在。隨著現代測繪科技的進步，測量學逐漸發展形成廣泛集成電子技術、計算機技術和3S（GPS、RS，GIS）技術的現代測量學［7］，因此需要對教學內容進行調整優化，讓學生在有限的學時內更加高效、全面地學習測量學中的經典與前沿基礎理論知識和實踐技能。首先，以控制測量和地形圖測繪為中心，以測量三要素——距離、角度、高差為主線，依據大地水準面、參考橢球面和高斯平面投影所建立的測量坐標系為框架串聯教學內容，通過簡化數學理論基礎，側重技術技能方法，突出重點和難點來構建課程教學內容知識體系。其次，以專題講座的形式講授3S、無人機測繪、三維激光掃描等測量新技術和新方法，使學生能夠了解測量前沿知識和發展趨勢，幫助學生拓寬專業視野和思維方式。最后，教學內容增加相應知識點的測繪應用案例介紹，讓學生了解測量技術在工程建設中發揮的作用，從現實世界中直觀地認識到“測量學”課程理論內容的重要性，有助于學生更好地將理論與實踐相結合。

（二）加強實驗室和實踐場地建設，提高實踐教學效果

實驗室和實踐場地是保障開展實驗和實習等實踐教學環節的基礎，是培養學生掌握測繪儀器操作技能和解決實際問題能力的重要場所。針對實驗室儀器設備陳舊老化和破損失效等突出問題，當前迫切需要進行傳統測量儀器的補充和維修，滿足學生基本測量學實驗科目要求。隨著信息技術和裝備制造技術的進步，測繪儀器生產廠商逐漸由傳統測繪儀器過渡到電子測繪儀器的研發和生產，電子全站儀、電子水準儀和GNSS接收機已成為測繪市場的主流裝備。實驗室的儀器設備也應緊跟市場發展潮流，實現實踐教學內容和儀器設備與實際生產的有效銜接，為學生適應未來社會工作實踐需求打好基礎。無人機測繪系統、三維激光掃描儀等新型儀器設備，受到學科專業的局限很難購置，學校應積極聯系相關測繪儀器公司開展合作，通過來校講座或演示的手段，讓學生了解和認識測繪領域的新儀器和新技術，保證實踐教學內容適應未來測繪科技發展方向。建立固定的實驗場地是開展各種實驗、實習的必要條件，水準測量、水平角測量、豎直角測量等實驗內容，需要為單人操作建立儀器架設、觀測的固定實驗場地和固定標志點。同時，標志點的起算數據為學生實驗的觀測結果提供檢核，據此指導教師能夠隨時快速準確地檢查學生實驗過程中存在的各種問題并予以指導，既提高了效率，又能保證實驗教學質量。

（三）轉變教學模式，改進教學方法

在信息化時代，以教師為中心的灌輸式教學模式已經無法適合新形勢的教學需求，翻轉課堂成為教育者關注的熱點，“學生中心論”已經逐漸占據主導地位［8］。“測量學”課程具有實踐性強的特點，學生通過慕課、微課等線上學習很難在規定的時間內完成知識體系的構建。況且網絡教學資源呈現多層次、多元化特征，學生無法對學習內容的重點和難點進行有效掌控，導致對所學內容一知半解。這表明片面以學生為中心的教學模式也無法適應新時代教育教學的要求。因此，開展以“教師為主導，學生為主體”的雙主體教學模式具有重要的現實意義，能夠充分發揮教師教和學生學的特點，有助于加強課堂上的師生互動，最終達到學生自主學習的效果［9］。圍繞問題導向性的原則，教師要綜合運用多種教學方法激發學生的求知欲和好奇心，引導學生將各知識點融會貫通，提高課堂教學效果。比如，對于緒論部分，可通過紀錄片《超級工程》激發學生的興趣，進而引出測量學概述及其在工程領域的作用。又如，對于水準測量、角度測量、距離測量、地形圖測量等章節，采用探究式、啟發式、互動式、探討式等教學方法，利用圖像和多媒體動畫等手段，將枯燥、抽象的知識轉化為生動、形象的內容，增強學生的直觀感受，極大地提高學生的學習興趣和動力。

（四）細化考核標準，完善教學考核方式

課程考核是衡量學生學習水平、檢查教學效果、評價教學質量和檢驗教學目標落實的重要手段［10］。課程考核不但檢驗學生對所學知識的掌握程度和學習態度，還能檢驗教師的教學水平和教學態度，是學校教學質量監控體系的重要組成部分。在理論課程環節，傳統“一考定成績”的考核方式不能全面、綜合地反映學生的學習效果和教師的教學效果，需要加大平時考核在總成績中的權重，采用過程性考核+階段性考核+水平性考核相結合的考核方式，并將靈活多樣的考核形式貫穿課程教學的全過程。過程性考核主要包括平時考勤、課堂表現和課堂作業，階段性考核主要為課堂上完成的階段性小測試，水平性考核則是期末的理論考試，最終成績構成為平時考勤（15%）+課堂表現（10%）+課堂作業（25%）+階段性考核（10%）+理論考試（40%）。在實踐教學環節，注重考核學生利用所學的測量學理論知識解決實際問題的動手能力和實踐能力，針對原有的考勤+實踐報告的考核方式無法真實體現學生實踐能力和水平的弊端，構建考勤、組長打分、小組匯報、個人實操、實踐答辯、實踐報告等多維度考核體系，重點加強過程性考核力度，全方位考核學生的實踐成效。特別是個人實操和實踐答辯，更能客觀判定學生的實踐參與度和對實踐原理的理解與掌握水平。

結語

今天的信息化測繪在技術和裝備水平方面發生了翻天覆地的變化，測繪產業結構不斷升級、優化。“測量學”課程必須深化教學改革，以順應信息化時代不同行業和領域對測量的現實需求。本文針對“測量學”課程特點，結合貴州師范學院地理科學類專業教學實際，在分析了目前影響該課程教學主要因素的基礎上，從理論教學、實踐教學、教學方法、考核方式等方面提出相應的改革措施，對于進一步提高教學質量和教學效果、培養符合新時代地理科學類專業目標要求的復合應用型人才提供了重要支撐。

參考文獻

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［10］盧立果，胡偉建，魯鐵定，等.疫情背景下基于仿真實訓平臺的“測量學”實驗教學改革［J］.測繪工程，2021，30（2）：76-80.

Abstract： Surveying is one of the compulsory courses in geographical science majors， which plays an important role in cultivating students ability in topographic mapping， map recognition and map use. In order to adapt to the development of modern information surveying and mapping technology and cultivate application-oriented professional and technical talents that meet the needs of the times for the society， based on the discipline characteristics of geographical science specialty and the authors teaching practice of surveying course in Guizhou Education University， the main problems and deficiencies are analyzed in surveying course teaching， and the teaching reform suggestions and measures are proposed from the aspects of theory teaching， practical teaching， teaching methods and assessment methods， which can provide reference for surveying teaching reform of nonsurveying and mapping specialty.

Key words： Surveying; geographical science; teaching reform