“工程測量學(xué)”混合教學(xué)模式研究

林觀土 姚朝龍 王長委

［摘 要］ 針對(duì)目前“工程測量學(xué)”課程教學(xué)存在的學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下、學(xué)習(xí)興趣不高等情況，教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，結(jié)合“線上+線下”混合教學(xué)模式對(duì)“工程測量學(xué)”課程進(jìn)行改革，通過重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、設(shè)置線上線下課時(shí)比例、以賽促教、以賽促學(xué)以及成績綜合評(píng)價(jià)等措施進(jìn)行改革。經(jīng)過近三年的“工程測量學(xué)”教學(xué)改革，學(xué)生普遍具備了較高的工程科學(xué)素養(yǎng)，提高了自主學(xué)習(xí)興趣和具體操作能力，教師的教學(xué)水平也得到了提升。探索證明教學(xué)改革效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，該教改成果可為其他課程建設(shè)提供參考。

［關(guān)鍵詞］ 工程測量學(xué)；建構(gòu)主義；混合式教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

［基金項(xiàng)目］ 2020年度華南農(nóng)業(yè)大學(xué)“工程測量學(xué)”混合式教學(xué)模式研究（JG20067）；2019年度華南農(nóng)業(yè)大學(xué)“測量學(xué)”課程思政教學(xué)改革研究（JG19009）；2021年度廣東省教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程“適應(yīng)新工科、新農(nóng)科、新文科滲透交叉需要的測繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革研究與實(shí)踐”

［作者簡介］ 林觀土（1967—），男，廣東吳川人，碩士，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院副教授，主要從事精密工程測量研究；王長委（1977—），男，陜西西安人，博士，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院副教授（通信作者），主要從事農(nóng)業(yè)遙感和空間信息分析研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）02-0085-04 ［收稿日期］ 2022-11-25

“工程測量學(xué)”作為測繪工程專業(yè)的一門核心課程，主要研究在工程建設(shè)各個(gè)階段所進(jìn)行的與地形及工程有關(guān)的信息采集和處理、工程的施工放樣及設(shè)備安裝、變形監(jiān)測分析和預(yù)報(bào)等理論、技術(shù)與方法，以及對(duì)與測量和工程有關(guān)的信息進(jìn)行管理和使用［1］。它是測繪學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)中發(fā)展起來的一門應(yīng)用性學(xué)科［2］。

截至目前，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)“工程測量學(xué)”課程開設(shè)已有十多年的歷史，但其教學(xué)方法仍然保留傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)模式，即教師在講臺(tái)上面對(duì)著PPT講，學(xué)生在講臺(tái)下面聽，把教學(xué)的重心放在教師“如何教”上，形式比較單調(diào)，課堂氛圍往往比較沉悶，因而難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。另外，“工程測量學(xué)”課程還附帶32學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常反復(fù)詢問操作細(xì)節(jié)，教師疲于應(yīng)付，效率低下。所以如何發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力、提升學(xué)習(xí)效率以及提高教學(xué)質(zhì)量，是擺在教師面前的一項(xiàng)首要任務(wù)。

基于以上教學(xué)問題，筆者提出在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合“線上+線下”混合教學(xué)模式對(duì)“工程測量學(xué)”進(jìn)行改革，經(jīng)過近幾年的探索實(shí)踐，達(dá)到了預(yù)期的效果，該教改成果可為今后的“金課”建設(shè)進(jìn)一步夯實(shí)基礎(chǔ)。

一、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

20世紀(jì)以來，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論（constructivism learning theory）在西方開始流傳，并帶來了重大且深遠(yuǎn)的影響。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者自己主動(dòng)地建構(gòu)內(nèi)部心理結(jié)構(gòu)的一個(gè)過程，學(xué)習(xí)者對(duì)意義的理解是根據(jù)自身已有的經(jīng)驗(yàn)及自身對(duì)外部的相互作用兩者結(jié)合而建構(gòu)得到的［3］。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的核心是強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心，通過學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)地對(duì)知識(shí)探知和思索，輔以對(duì)知識(shí)有意義地主動(dòng)構(gòu)建。有別于強(qiáng)調(diào)教師在教學(xué)上占絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位的傳統(tǒng)教學(xué)方式，建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)學(xué)生能夠更加主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)中來，真正達(dá)到以學(xué)習(xí)者為中心［4］。在整個(gè)教學(xué)過程中教師起著組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用，利用情境、協(xié)作、會(huì)話及意義建構(gòu)等學(xué)習(xí)環(huán)境要素，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達(dá)到使學(xué)習(xí)者有效實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)的目的［5］。

二、“工程測量學(xué)”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為教師進(jìn)行教學(xué)改革提供了理論基礎(chǔ)，筆者首先在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)在線教育綜合平臺(tái)上構(gòu)建“工程測量學(xué)”網(wǎng)頁，結(jié)合騰訊會(huì)議、釘釘?shù)溶浖瑢?shí)現(xiàn)線上簽到、資料發(fā)送、課程測試、課后問題解答及訪問統(tǒng)計(jì)等功能，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)［6-7］。同時(shí)，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，教師提供具體的線上和線下混合的教學(xué)指導(dǎo)模式，積極參加各種比賽，并以多種方式進(jìn)行成績?cè)u(píng)價(jià)，使教學(xué)重心轉(zhuǎn)移到以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，提高學(xué)生的參與度，具體模式見圖1。

三、“工程測量學(xué)”混合教學(xué)改革與實(shí)踐

（一）理論內(nèi)容設(shè)計(jì)

工程測量學(xué)是測繪學(xué)中重要的學(xué)科分支，其理論基礎(chǔ)是數(shù)學(xué)和物理學(xué)。近半個(gè)多世紀(jì)以來，受益于空間科學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、通信科學(xué)及現(xiàn)代光電技術(shù)、傳感技術(shù)以及精密機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，工程測量學(xué)得到飛躍式的發(fā)展，因此，“工程測量學(xué)”課程的首要任務(wù)是在教學(xué)大綱中提升數(shù)學(xué)、物理學(xué)理論的應(yīng)用比重，以提高“工程測量學(xué)”的工程科學(xué)水平。例如，在現(xiàn)代施工測量中基本上采用了三維坐標(biāo)定位技術(shù)，而三維坐標(biāo)的計(jì)算是基礎(chǔ)，所以結(jié)合設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用方程求解任一點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)該成為授課的關(guān)鍵［8］。在第九章《異形異構(gòu)建筑物測量》中提及的超級(jí)橢圓曲線方程就是一個(gè)很好的例子。另外，如高等數(shù)學(xué)里面的級(jí)數(shù)、微積分和微分方程等內(nèi)容［9］，在誤差傳播定律的應(yīng)用時(shí)，熟練求解微分特別重要；再有，物理學(xué)里面的電磁波傳播、力學(xué)和光學(xué)等知識(shí)都在教材里不同程度地出現(xiàn)在精密測距、測角及測高等方面，因此教師需要加強(qiáng)講解。

（二）合理調(diào)整線上與線下教學(xué)內(nèi)容比例

“工程測量學(xué)”的基本理論、技術(shù)和方法包括工程控制網(wǎng)的布設(shè)理論與方法、各種施工放樣方法、工程建筑物的變形監(jiān)測與分析等內(nèi)容。線路、橋梁、隧道、水利樞紐工程以及工業(yè)與民用建筑等的測量工作，是“工程測量學(xué)”課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，安排在線下教學(xué)，這樣可以讓師生面對(duì)面地充分交流和答疑，從而達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。把一些非重點(diǎn)的內(nèi)容，如工程建設(shè)中的測量信息管理，GPS、RS、GIS在工程測量中的應(yīng)用等概念及原理安排在線上授課，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供靈活的選擇方式。以上授課中線下授課為30學(xué)時(shí)，線上授課為10學(xué)時(shí)，線下和線上的課時(shí)比達(dá)到3∶1，與同行的研究成果基本一致［10］。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生理解教材，提升其分析問題、解決問題的能力起到了很好的作用［11］。實(shí)驗(yàn)過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，把握不當(dāng)，就會(huì)事倍功半。“工程測量學(xué)實(shí)驗(yàn)”包含8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括后方交會(huì)、水下地形圖、貫通測量、土方測量、跨河水準(zhǔn)、管線探測建筑立面測量及無人機(jī)測圖等，為了提升教學(xué)效率，筆者在講授理論課時(shí)首先分析了實(shí)驗(yàn)所涉及的測量原理及方法，同時(shí)通過在線綜合教育平臺(tái)或微信預(yù)發(fā)操作視頻，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前已有初步印象，在實(shí)驗(yàn)過程中還親自做演示操作，基本能夠保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。即使教師不在現(xiàn)場，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題時(shí)，也可以通過重復(fù)觀看視頻而得到及時(shí)指導(dǎo)，可以提高課堂效率。近年來，筆者制作和收集了電子水準(zhǔn)儀、全站儀、測量機(jī)器人、測深儀、三維激光掃描儀及無人機(jī)等設(shè)備在工程測量中的應(yīng)用視頻，總時(shí)長達(dá)到3個(gè)多小時(shí)，供學(xué)生課前、課后學(xué)習(xí)，在教學(xué)工作中發(fā)揮著積極作用。

（四）教學(xué)成績?cè)u(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

按照華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的考試評(píng)價(jià)要求，“工程測量學(xué)”的總成績由平時(shí)成績（占50%）和期末考試成績（占50%）組成。平時(shí)成績通過課堂表現(xiàn)、隨堂測驗(yàn)、課外作業(yè)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告等體現(xiàn)。根據(jù)目前研究成果［12］，通過層次分析法確定“工程測量學(xué)”平時(shí)成績?cè)u(píng)定權(quán)重，見表1。精確評(píng)價(jià)學(xué)生成績，提供平等的學(xué)習(xí)氛圍，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（五）“以賽促教、以賽促學(xué)”教學(xué)模式的實(shí)踐

自開設(shè)“工程測量學(xué)”課程以來，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)特別重視師生參加各種專業(yè)比賽，如教學(xué)創(chuàng)新大賽、科技論文競賽及大學(xué)生技能競賽等，學(xué)校都給予了財(cái)力和物力支持。多種形式的比賽，一方面能使教師有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)研究和教學(xué)實(shí)踐，有利于教師授課水平、專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)的提高，有效地提升教學(xué)質(zhì)量；另一方面可實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力等綜合素質(zhì)的系統(tǒng)培養(yǎng)［13］。從學(xué)院級(jí)的教學(xué)基本功到省級(jí)教學(xué)比賽甚至國家級(jí)教學(xué)競賽，筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)刻苦訓(xùn)練、認(rèn)真參賽。在特殊時(shí)期，比賽大多采用線上方式進(jìn)行，給師生增添了很多不確定性。為此，每年年中，筆者從修讀“工程測量學(xué)”課程的學(xué)生中選拔一定數(shù)量的成績優(yōu)秀的學(xué)生作為技能比賽的參賽選手，配備相關(guān)硬件和軟件，邀請(qǐng)測繪公司技術(shù)人員與教師共同培訓(xùn)，直至比賽完成。由于平時(shí)既有實(shí)地的測繪經(jīng)驗(yàn)，又有線上教學(xué)訓(xùn)練，因此師生都能在各種比賽中取得好成績。

四、“工程測量學(xué)”課程的教學(xué)改革效果

按照華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)生評(píng)價(jià)教師的指標(biāo)，對(duì)近三屆的測繪工程專業(yè)學(xué)生評(píng)教的成績進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示，線上和線下授課的評(píng)教分?jǐn)?shù)比較接近，分別為87分和85分，而采用線上線下混合教學(xué)方式的評(píng)教分?jǐn)?shù)卻是最高的，達(dá)到94分，這反映出純線下和純線上的授課方式基本能被學(xué)生接受，而線上線下混合授課方式更受學(xué)生歡迎。

教學(xué)改革成果不單在教學(xué)評(píng)教中顯示出來，還在教學(xué)比賽中有所體現(xiàn)：在2022年全國大學(xué)生測繪創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)智能大賽中，由筆者帶領(lǐng)的兩個(gè)比賽小組分別獲得科技論文競賽特等獎(jiǎng)和虛擬仿真數(shù)字測圖比賽二等獎(jiǎng)；另外，在第二屆全國高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽中，由筆者組成的教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲得廣東省二等獎(jiǎng)。這些成績反映了教學(xué)改革的成效是顯著的。

結(jié)語

基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，結(jié)合線上線下混合教學(xué)模式對(duì)“工程測量學(xué)”課程進(jìn)行改革，通過修改教學(xué)大綱、設(shè)置線上線下課時(shí)比例等改革方式，近三年的教學(xué)探索證明“工程測量學(xué)”的混合教學(xué)模式改革使學(xué)生具備了較高的工程科學(xué)素養(yǎng)，提高了自主學(xué)習(xí)興趣和具體操作能力，教師的教學(xué)水平也得到了提升。“工程測量學(xué)”教學(xué)改革方向及效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。誠然，線下教學(xué)一直以來都是教師授課的主要方式，能夠充分展示教師的專業(yè)知識(shí)水平、人格魅力并有寬廣的師生交流平臺(tái)，具有強(qiáng)大的生命力。雖然線上教學(xué)在某種程度上能構(gòu)建一些新的教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)效率及學(xué)生學(xué)習(xí)的靈活性，但其無法完全達(dá)到線下教學(xué)的效果，特別是自我約束能力差的學(xué)生其線上學(xué)習(xí)效果會(huì)更差，所以只能作為線下教學(xué)的補(bǔ)充方式［14］。再有，“線上+線下”混合教學(xué)模式將來能否為“工程測量學(xué)”的教學(xué)改革工作提供更廣闊的舞臺(tái)，還需看該門課程的教師能否發(fā)揮出責(zé)任感、敬業(yè)精神、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、表達(dá)能力和組織領(lǐng)導(dǎo)能力［15］。

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Research on Mixed Teaching Mode of Engineering Surveying

LIN Guan-tu， YAO Chao-long， WANG Chang-wei

（College of Natural Resources and Environment， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China）

Abstract： In view of the current low efficiency in the teaching of Engineering Surveying， students little interest in learning， the teaching team， based on the constructivist learning theory， combined with the “online+offline” mixed teaching mode， reforms the course of Engineering Surveying， by restructuring the teaching content， setting the proportion of online and offline class hours， promoting teaching through competition， promoting learning through competitions and conducting comprehensive evaluation of achievements. After nearly three years of teaching reform of Engineering Surveying， students generally have a high quality of engineering science; the interest in independent learning and specific operation ability are improved; the teaching level of teachers has also been improved. The exploration proves that the effect of the teaching reform has reached the expected goal， and the results of the teaching reform can provide reference for the construction of other courses.

Key words： Engineering Surveying; constructivism; mixed teaching; instructional design; teaching reform