農林高校非測繪專業測量類課程教學改革與實踐

收稿日期：2024-04-22

作者簡介：余衛華，西北農林科技大學水利與建筑工程學院高級實驗師

基金項目：陜西省“十四五”教育科學規劃2022年度課題“虛實結合的測量學實驗教學模式研究”（SGH22Y1239）；西北農林科技大學實驗技術研究與實驗室管理創新項目“基于虛擬仿真技術的測量實驗教學模式研究”（SY20220204）

摘" " 要：針對農林高校非測繪專業測量類課程教學存在的問題，以課程內容體系改革為突破口，以學生創新實踐能力提升為核心，進行“課程目標、課程內容、教材、教學過程、教學評價”全要素改革，構建理實一體的實踐平臺，助力培養具有獨立思考能力、創新創業能力、協作精神和社會擔當能力的一流農林人才。

關鍵詞：課程內容體系；創新實踐能力；課程教學；實踐平臺

中圖分類號：G642" " " " " 文獻標識碼：A" " " " " 文章編號：1002-4107（2024）09-0080-04

2023年2月，中共中央、國務院印發的《數字中國建設整體布局規劃》（以下簡稱《規劃》）明確指出，數字中國建設按照“2522”的整體框架進行布局，即夯實數字基礎設施和數據資源體系“兩大基礎”，推進數字技術與經濟、政治、文化、社會、生態文明建設“五位一體”深度融合，強化數字技術創新體系和數字安全屏障“兩大能力”，優化數字化發展國內國際“兩個環境”[1]。 建設數字中國離不開測量類課程的基礎理論和技術保障。西北農林科技大學開設了16 門測量類課程，主要包括“數字測量學”“工程測量”“測量學”“土木工程測量”“地籍測量”“水文遙感”“水利遙感原理與應用”“地理信息系統”“數字測量學實習”“工程測量實習”“測量學實習”“土木工程測量實習”等課程。每年共有8個學院17 個專業的 1 000 余名學生選修該類課程，涉及工、農、管理等學科門類，不同學科門類復雜性強。測量類課程組開展教育思想大討論，對“堅持立德樹人為根

本、強農興農為己任，虛實結合、理實一體，知識與能力并重、視野與素質共育”的教育教學理念達成共識，以非測繪專業測量類課程內容體系與學生創新實踐能力培養改革為突破口，全要素、全過程、全方位地開展數字測量人才培養的實踐，支撐“智慧+”專業建設，助力培養具有獨立思考能力、創新創業能力、協作精神和社會擔當能力的一流農林人才。

一、測量類課程教學存在的問題

（一）理論與工程實踐脫節

測量類課程具有理論體系完善、實踐性較強的特點，既強調知識的綜合性和實用性，又注重解決生產實踐問題的能力。而在實際教學中，理論教學主要專注于測量類課程的基本概念、基本方法、基本原理及測量儀器結構原理的講解，實踐教學則過多地強調測量儀器的操作技能訓練，忽視了對測量理論的深化理解[2]。學生遇到實際測繪工程問題時，往往無法將理論知識系統地應用到實際操作中，解決復雜測繪工程問題。根本的原因就是理論與工程實踐脫節。非測繪專業測量類課程教學學時有限，教師在教學過程中往往會出現“重理論、輕實踐”的問題。學生缺乏足夠的實踐環節鍛煉，無法利用測量理論知識解決復雜的測繪工程問題，造成理論教學與實踐教學脫節。

（二）課程內容與教材內容陳舊

隨著現代信息技術和社會經濟的快速發展，智慧農業、智慧水利、智慧林業、智能建造、數字孿生、數字地球、物聯網等領域對測繪技術提出了新要求，傳統測繪技術已經無法滿足現代工程應用大尺度、大數據、高精度、高可靠、實時動態等需求，亟須引入現代測繪新技術，如無人機航測與數字孿生、無人機激光雷達測繪、無人船水下地形測繪、三維激光掃描測量等。目前，課程內容較為陳舊，缺乏對最新科技成果和經濟社會發展動態的及時反映，缺乏時代感和針對性。教材內容滯后于行業企業發展，與實際生產脫節，無法滿足社會發展的需求。

（三）教學評價模式單一

教學評價主要依據學生的課程成績，而學生的課程成績僅由成績、作業成績、考試成績按一定的占比來確定。有些學生測量類課程成績較高，但實際操作能力、實踐能力卻很差。這種“高分低能”的現象就是教學評價模式單一造成的，學生過分注重理論知識的學習，不注重實踐能力提高，容易出現平時松懈、考前突擊的不良學風。這種教學評價模式缺少對學生學習過程及實踐能力的客觀考核評價，難以全面地反映教學效果，考核評價無法真正達到對教學的反饋作用[3]。

（四）學生創新實踐能力不足

在大眾創新、萬眾創業的大環境下，創新實踐能力的培養對于學生的全面素質發展、個人職業能力的提升以及職業素養的培養，都具有積極的影響與重要的作用[4]。但在傳統教學模式下，受傳統教育思維的影響，教師缺乏對學生創新創業意識與思維的培養。學生在創新實踐過程中也存在一些問題。比如學生習慣于被動接受知識、按部就班地完成實驗和實習任務，缺乏主動思考和自主解決問題的動力；學生缺少創新實踐的鍛煉，創新實踐能力的不足進一步制約了學生綜合素質的全面提升。

二、測量類課程教學改革策略

在測量類課程教學改革過程中，要緊緊抓住“學生創新實踐能力提升”這個牛鼻子，以課程內容體系改革為突破口，實施“課程目標、課程內容、教材、教學過程、教學評價”全要素改革，打造具備高階性、創新性與挑戰度的“金課”；依托中國大學慕課平臺，建設“測量學慕課”，開發視頻、動畫、圖片等多樣化教學資源，豐富課堂教學內容，賦能多元化情境、沉浸式體驗、個性化發展與多維度質量提升；落實“學生為中心、成果為導向、持續改進”的工程教育理念，以學生的能力培養為主線，實施混合式教學、全過程考核，實現從考核“學習成績”轉向評價“學習成效”；通過構建校內外實驗實習基地、大禹工程實踐大講堂、虛擬仿真實驗項目等理實一體的實踐平臺，推進學生動手能力、工程實踐能力的提升，形成了農林高校非測繪專業測量類課程獨有的教育教學模式，產生了引領和示范作用。

（一）實施全要素改革

把“課程目標、課程內容、教材、教學過程、教學評價”全要素改革作為著力點，將“學生創新實踐能力提升”作為落腳點。

1.推動課程思政建設

以立德樹人為根本，以強農興農為己任，挖掘測量類課程所蘊含的思想政治要素（如通過測量學發展史、我國測繪事業的發展，培養學生愛國主義情懷、文化自信；通過測量學在工程建設、軍事戰爭、科學研究中的應用，培養學生愛崗敬業的精神；通過學生綜合實習、創新創業訓練和學科競賽等，培養學生嚴謹認真、吃苦耐勞、一絲不茍的工作作風，團結協作的團隊精神和勇于擔當的責任意識；通過珠峰高程測量和北斗衛星導航系統案例，培養學生自主創新、艱苦奮斗、敢打硬仗、無私奉獻、追求卓越的精神），通過將政治認同、國家意識、文化自信、公民人格、社會參與和國際視野等教育元素融入到課程思政中，做到“知識傳授”“能力培養”與“價值引領”三個維度三位一體協同發力，以實現全課程、全環節的育人目標，努力培養擔當民族復興大任的時代新人，如圖1所示。

2.構建全要素教學體系

課程是高等教育人才培養的基礎載體，是教學活動開展的中心，是培養目標達成的關鍵因素。根據人才培養目標和培養模式，從對人才培養知識、能力和素質的要求出發，把“課程目標、課程內容、教材、教學過程、教學評價”全要素改革作為著力點， 將“學生創新實踐能力提升”作為落腳點，進行課程體系的調整、合并、重組，加強課程與課程間在邏輯和結構上的聯系，更新課程教學內容，如圖2所示。

在課程目標改革方面，改變傳統教學以傳授知識為主的單一化做法，強調形成積極主動學習的態度獲得基礎知識、基本技能的過程，重視學習過程和形成正確價值觀的過程，培養學生的創新精神和實踐能力，堅持知識、能力和素質并重。在課程內容建設方面，刪減了鋼尺量距、視距測量、小三角測量、經緯儀角度測量等過時內容，引入了數字水準測量、GNSS 控制測量、RTK 圖根控制測量、RTK 施工放樣、低空攝影測量、三維激光掃描測量、數字地形圖繪制與應用等新的理論與方法，以適應現代測繪科學與技術數字化、信息化和智能化的發展趨勢。在教材建設方面，構建了測量學教材、測量實驗實習教材等紙質版教材和慕課、教學案例庫、虛擬仿真平臺、實驗視頻等立體化教材，以滿足不同專業測量類課程的教學需求[5]。在教學過程改革方面，通過教學內容、教學模式、教學環節、教學方法、育人理念等方面的創新，實現了教師從“知識傳播者”到激發學生創新創造的“引導者”的角色轉變，學生從被動學習向主動學習的行為轉變。在教學評價改革方面，改變過去“評價主體單一、評價模式單向”的教學評價模式，引入“多元互動”的教學評價模式，包括教學觀摩、教學設計、課堂實錄等多元化主體評價和學生互評、師生互評等互動評價。

3.注重學術前沿的引入

學術前沿進課堂、進教材、進頭腦，將最新的研究成果、理論、觀點和方法融入課堂教學和教材中，讓學生及時了解學科發展的最新動態，拓寬學術視野，掌握學科前沿的核心知識和技能，培養學生的創新思維和獨立思考能力，引導學生運用所學知識解決復雜工程實際問題，以更好地適應社會和科技發展的需要。

（二）創新教學模式和教學方法

2018年，西北農林科技大學測量課程組團隊基于VR、VA 等技術開發了集測量儀器結構與功能、數字地形圖測繪、水下地形測量、GNSS 測量原理及應用等四個模塊于一體的“農業水工程測量綜合仿真實訓”平

臺。2022年，“測量學”在教育部“國家精品在線開放課程”平臺“中國大學 MOOC”正式上線；利用虛擬仿真實訓平臺、慕課等教學資源，建立測量類課程混合教學模式，探索“慕課、虛擬仿真實驗+傳統課堂、野外CDIO 創新實踐基地”融合協同教育教學模式，創新教學方法。在教學過程中，采用“MOOCamp;SPOC+翻轉課堂”教學方法，解決優質資源不足、課時偏少、生師互動不充分的問題，針對農林高校實際情況和專業基礎課程的特點，實現并不斷完善隨時隨地互動學習平臺和共建共享在線實驗教學平臺的教學方式。這種教學方法，解決了課堂講授與學生互動受限于學時、大班課程轉為小班教學受限于師資等矛盾，支持互動式、探索式、協作式等教學方式，提升各層次學生的學習成效。

（三）優化教學評價模式

在教學評價改革方面，改變過去“評價主體單一、評價模式單向”的教學評價模式，引入“多元互動”的教學評價模式，滿足學生通過網絡教學平臺學習需要記錄的學習過程，并通過教學觀摩、課堂實錄等實現多元化主體評價和學生互評、師生互評等互動評價。摒棄傳統“期末一考定成績”的做法，采用多樣化、多維度的過程考核評價形式，將“課前、課中、課后”有機貫通，打造高效課堂。在理論課程中，主要包括平時作業、綜合性大作業、課堂表現、階段性測驗、小組研討作業、MOOC成績、考勤，以及其他能夠反映學生學習情況的過程性評價形式。在實驗課程中，主要包括實驗預習報告、實驗報告、儀器操作、考勤、虛擬仿真實訓平臺成績，以及其他能夠反映學生學習情況的考核評價形式。在實習課程中，采用個人與團隊成績相結合、靈活考查與基礎考核相結合、實習成果與實習報告相結合、校內與校外實習考查相結合的“四個結合”形式。在理論課程考試過程中，加強主觀試題比重，實施主觀試題非標準答案考核。此外，積極探索過程考核成績權重占比70%的考核形式，強調學生積極主動學習的全過程考核。落實工程教育專業認證“學生為中心、成果為導向”的教學理念，以學生的能力培養為主線，以提升學生學習成效，所有理論和實踐課程均實行教學目標達成評價制度，并將“持續改進”的工程教育專業認證理念貫穿人才培養全過程[5-10]。

（四）培養學生創新實踐能力

通過構建校內外實驗實習基地、大禹工程實踐大講堂、虛擬仿真實驗項目等理實一體的實踐平臺，推進學生動手能力、工程實踐能力提升。依托學校教務處和場站管理中心，在眉縣柴家嶺建設的基于 CDIO的數字測量綜合實習基地已投入使用 3 年。每年為水利水電工程、水文與水資源工程、農業水利工程、水資卓越、農水卓越、智慧水利工程等 6 個專業 300 余名本科生開展實踐教學提供了平臺支撐。通過“一院一品”大學生測量技能競賽項目、大學生創新創業訓練計劃項目與國家級及省級大學生測繪學科創新創業智能大賽等多措并舉，持續強化大學生創新實踐能力的培養，如圖3所示。

三、教學改革成效

西北農林科技大學測量課程團隊積極指導大學生創新創業和學科競賽，專注學生創新思維、創業能力以及學科專業知識應用能力方面的培養，大力實施大學生雙創計劃，大學生創新創業訓練計劃共立項 30余項，立項數量、層次均逐年增長。學生雙創能力提升顯著，2018年以來本科生公開發表論文20余篇，獲得發明專利、實用新型專利、軟件著作權登記8項。學生創新實踐能力明顯提升，國家級獎勵成果豐碩。近5年，本科生參與測繪類國、省、校三級品牌賽事近 2 000人次。近三年，西北農林科技大學學生在全國大學生測繪學科創新創業大賽中獲獎 21 項（其中，特等獎 5 項、一等獎 10 項、二等獎 6 項）。獲獎數量和質量穩步提升。

四、教學改革創新特點

（一）育人理念創新

針對測量類課程的特點及其在農林學科專業中的地位與作用，創造性地提出“虛實結合、理實一體，知識與能力并重、視野與素質共育”的育人新理念，未來新興產業和新經濟需要的是實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科、新農科人才。虛實結合、理實一體就是將虛擬仿真與實操相結合、理論與實踐教學融為一體，提高學生實踐能力和創新能力；知識與能力并重、視野與素質共育就是著力培養學生品德、知識、能力、素養，激發全面發展的潛質和能力。

（二）教學模式創新

建立“慕課、虛擬仿真實驗+傳統課堂、野外 CDIO創新實踐基地”融合協同教育教學模式，探索基于在線開放課程提升教育教學質量的有效途徑，創新了優質教育資源共享與協同教學新形態，有助于解決我國地方高校特別是西部高校高水平師資短缺的問題，帶動教育教學質量的內涵式提高。

（三）教學方法、教學內容創新

針對農林高校實際情況和專業基礎課程的特點，實現并不斷完善隨時隨地互動學習平臺和共建共享在線實驗教學平臺的教學方式，建立了基于 MOOC、SPOC、翻轉課堂的線上線下混合式教學方法； 依據不同學科不同專業學生的實際情況和需求，靈活調整和更新教學內容，以適應時代的發展和教育的進步，將測繪前沿理論、技術、方法融入教學內容。

（四）實踐教學創新

通過校賽、省賽及國賽等競賽活動及大學生創新創業訓練計劃項目等多個教育實踐環節，調動和激發學生學習興趣和積極性，課程組教師全員參與大學生創新實踐指導，建立有效的互饋機制，全方位推進大學實踐創新能力提升。

五、結論

通過對課程內容體系全要素的改革與學生創新實踐能力的培養，激發了學生內在的學習動力，調動了學生的積極性和創造性，變被動教學為主動實踐，實現了學生綜合素質與實踐創新能力的提升。教學改革成果為解決理論課時被壓縮、理論教學與學生實踐能力培養脫節等難題提供了一定的實踐經驗，構建了嶄新的適應時代發展的課程體系和創新實踐能力培養的良好氛圍，形成了農林高校非測繪專業測量類課程獨有的教育教學模式，產生了引領和示范作用。但非測繪專業測量類課程教學改革任重而道遠，測量教學團隊須持續改進，以促進課程教學水平的進一步提升[11-12]。

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