王宇會 余旭 蔣利龍

[摘 要]數(shù)字地形測量學(xué)是測繪工程專業(yè)的核心課程之一，包括理論、實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)三個教學(xué)環(huán)節(jié)。課題組從三個教學(xué)環(huán)節(jié)的教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式對數(shù)字地形測量學(xué)課程的教學(xué)體系進(jìn)行全過程構(gòu)建，從而形成一個有機(jī)整體。實(shí)踐證明，該課程教學(xué)體系可有效提高教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字地形測量學(xué);全過程;教學(xué)體系

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）02-0045-03

數(shù)字地形測量學(xué)是測繪工程專業(yè)的核心課程之一。它是由測量學(xué)到數(shù)字測圖原理與方法，經(jīng)過改革、實(shí)踐、修改、補(bǔ)充、創(chuàng)新而發(fā)展起來的一門適應(yīng)現(xiàn)代測繪技術(shù)和社會生產(chǎn)需要的新課程，在測繪專業(yè)的課程體系中起奠基的作用。

數(shù)字地形測量學(xué)課程的特點(diǎn)是：1.基礎(chǔ)性強(qiáng)：該課程是測繪專業(yè)入門級課程，在專業(yè)導(dǎo)論及CAD基礎(chǔ)課程之后、其他課程之前講授，為其他專業(yè)課程的講授奠定基礎(chǔ)。2.實(shí)踐性強(qiáng)：課程重點(diǎn)要求學(xué)生掌握測量常規(guī)儀器的基本構(gòu)造、常規(guī)測量方法的基本操作，3個教學(xué)環(huán)節(jié)（理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)習(xí)教學(xué)）中實(shí)踐性環(huán)節(jié)占2個。

整個課程，理論教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)習(xí)教學(xué)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的支撐、實(shí)習(xí)教學(xué)的分模塊，實(shí)習(xí)教學(xué)是理論知識在實(shí)際工程中的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的綜合。三者需密切配合，建立全過程教學(xué)體系，才能使課程成為一個整體。本文對三個教學(xué)環(huán)節(jié)的教材選擇、教學(xué)內(nèi)容及方法、考核方式等進(jìn)行了全過程系統(tǒng)構(gòu)建，提升了課程的教學(xué)質(zhì)量。

一、理論教學(xué)

（一）教材選擇

目前，測繪科學(xué)技術(shù)已完成了由傳統(tǒng)模擬測繪向數(shù)字測繪的轉(zhuǎn)化，并跨越式地進(jìn)入了信息化測繪階段。測繪工程專業(yè)的學(xué)生應(yīng)掌握空間信息獲取、處理、表達(dá)、應(yīng)用的基本原理、基本方法和基本技能，全面了解測繪學(xué)科的新技術(shù)和發(fā)展趨勢。

《數(shù)字地形測量學(xué)》是全國高等學(xué)校測繪學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會組織實(shí)施的“測繪學(xué)科專業(yè)規(guī)范核心課程規(guī)劃教材”之一，該教材在及時(shí)引進(jìn)新的測繪技術(shù)、方法和理念，使經(jīng)典的理論內(nèi)容與先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)緊密結(jié)合等方面，進(jìn)行了富有成效的探索與實(shí)踐。教材內(nèi)容符合“測繪工程專業(yè)規(guī)范”對人才培養(yǎng)的基本要求，還充分體現(xiàn)了測繪學(xué)科的新發(fā)展、新要求，考慮學(xué)科之間的交叉與融合，減少陳舊內(nèi)容。

（二）授課內(nèi)容及順序

《數(shù)字地形測量學(xué)》教材共計(jì)15章（包括緒論），根據(jù)筆者所在學(xué)校測繪工程專業(yè)課程體系設(shè)置的情況，將第8章（衛(wèi)星定位系統(tǒng)）和第14章（地籍圖和房產(chǎn)圖測繪），放到相關(guān)課程（GNSS定位原理與應(yīng)用及不動產(chǎn)測繪）中講述，所以在本課程中講課內(nèi)容共計(jì)13章。

在授課順序上，將第2章地形圖的基本知識，放在控制測量與碎部測量之間，以便于前后知識的銜接;將第3章測量誤差的基本知識放在全站儀測量之后控制測量之前進(jìn)行，以便在了解測量的基本方法之后對測量誤差的性質(zhì)、特點(diǎn)及消除或減弱的方法掌握得更深入。對教材內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整后，將課程內(nèi)容分為4個模塊，詳見表1所示。

（三）教學(xué)方式

理論教學(xué)綜合采用教師授課、學(xué)生自學(xué)、研究教學(xué)等多種教學(xué)方式相結(jié)合的模式進(jìn)行。

教師授課主要采用PPT講解的方式進(jìn)行，并輔以板書教學(xué)、視頻播放、課堂提問等方式。PPT側(cè)重于基本概念、基本理論及基本方法的講解，板書教學(xué)適用于公式推導(dǎo)、坐標(biāo)計(jì)算、誤差傳播定律的應(yīng)用等的講解，視頻播放主要是進(jìn)行儀器操作、地形測繪等內(nèi)容的講解。三者應(yīng)有機(jī)結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)有關(guān)知識的融合與最佳講授。課上應(yīng)注意調(diào)動學(xué)生的參與性，適時(shí)進(jìn)行提問，鼓勵學(xué)生表達(dá)自己的思想，以啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，并活躍課堂教學(xué)氣氛。

學(xué)生自學(xué)主要適用于易于理解的規(guī)范及條款性內(nèi)容，如地形圖的分幅與編號、地物測繪及地形圖上各要素配合表示的一般原則等，可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力與獨(dú)立思考的能力，并能夠在目前課時(shí)減少的情況下完成課程的教學(xué)內(nèi)容。

授課時(shí)，還應(yīng)留有一部分內(nèi)容給學(xué)生進(jìn)行研究，如精密三角高程測量、利用Excel表格或編程進(jìn)行導(dǎo)線及水準(zhǔn)路線的平差計(jì)算等，鼓勵學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行延伸閱讀，撰寫研究報(bào)告，查閱資料完成相關(guān)任務(wù)，以引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)問題進(jìn)行深入研究，更加牢固地掌握知識。

（四）考試

理論課程的考核主要以卷面考試（占70%～80%）為主，輔以平時(shí)表現(xiàn)（占20%～30%）。

卷面考試范圍并非要涵蓋整本教材，而是要強(qiáng)調(diào)突出學(xué)習(xí)重點(diǎn)，并且為檢查學(xué)生自學(xué)及研究教學(xué)的效果，應(yīng)適當(dāng)增加相關(guān)內(nèi)容的考核點(diǎn)。在考題形式上應(yīng)適當(dāng)降低客觀題的分值，減少記憶性知識點(diǎn);增加主觀性題目，以激發(fā)學(xué)生的思考及創(chuàng)新意識。

平時(shí)成績由出勤、課堂回答及研究式教學(xué)成果構(gòu)成。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（一）實(shí)驗(yàn)教材

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和測繪儀器的發(fā)展，當(dāng)今各種工程建設(shè)中已普遍使用全站儀、電子水準(zhǔn)儀等現(xiàn)代測量儀器，傳統(tǒng)的以光學(xué)水準(zhǔn)儀和光學(xué)經(jīng)緯儀為主要實(shí)驗(yàn)工具的測量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書已不能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的需要。工程測量實(shí)驗(yàn)教程考慮到理論課時(shí)縮減、實(shí)驗(yàn)設(shè)備變化等因素，將重點(diǎn)由光學(xué)儀器轉(zhuǎn)向電子設(shè)備，同時(shí)配套一冊實(shí)驗(yàn)報(bào)告，用于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、計(jì)算及總結(jié)，是評定實(shí)驗(yàn)成績的基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配詳見表2所示。由于電子水準(zhǔn)儀的操作過程非常簡單（粗平—照準(zhǔn)—測量），不能為學(xué)生的操作技能提升奠定基礎(chǔ)，所以涉及水準(zhǔn)測量的實(shí)驗(yàn)除電子水準(zhǔn)儀的認(rèn)識與使用外，其余均使用微傾式光學(xué)水準(zhǔn)儀。但涉及角度測量的實(shí)驗(yàn)，均采用全站儀進(jìn)行（全站儀和經(jīng)緯儀在使用上的區(qū)別僅在于是否需要人工讀數(shù)）。

表2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

[序號 內(nèi)容 學(xué)時(shí) 1 光學(xué)水準(zhǔn)儀的認(rèn)識與使用 2 2 電子水準(zhǔn)儀的認(rèn)識與使用 2 3 普通水準(zhǔn)測量 2 4 四等水準(zhǔn)測量 2 5 水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正 2 6 全站儀的認(rèn)識與使用 2 7 水平角測量（測回法） 2 8 水平角測量（方向法） 2 9 豎直角測量 2 10 全站儀的檢驗(yàn)與校正 2 11 經(jīng)緯儀測繪法測繪地形圖 2 12 數(shù)字測圖數(shù)據(jù)采集 2 合計(jì) 24 ]

（三）教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用演示與驗(yàn)證的方法。其中，儀器認(rèn)識與使用類實(shí)驗(yàn)要求教師在上課前向?qū)W生介紹儀器構(gòu)造、基本操作方法，然后由學(xué)生親自進(jìn)行儀器基本操作的學(xué)習(xí)，這種教學(xué)法稱為演示教學(xué)法。測量方法類實(shí)驗(yàn)則一般在理論課上介紹測量方法的操作過程、注意事項(xiàng)，在實(shí)驗(yàn)課程上進(jìn)行驗(yàn)證，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)法稱為驗(yàn)證教學(xué)法。

為保證教學(xué)效果，建立了測量實(shí)驗(yàn)基地，該基地距離實(shí)驗(yàn)室較近，減少了學(xué)生借還儀器在路途上花費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)不受風(fēng)雨的影響，可以使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在任何氣候條件下進(jìn)行。該場地可滿足4個班級同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。場地布設(shè)后，采用高精度的電子全站儀和精密水準(zhǔn)儀對點(diǎn)位進(jìn)行觀測，經(jīng)過嚴(yán)密平差計(jì)算出各點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)與理論課相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)時(shí)間相匹配，這就要求授課教師對課程章節(jié)的授課時(shí)間有準(zhǔn)確的把握，根據(jù)理論課進(jìn)度安排各實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并與實(shí)驗(yàn)室和學(xué)生進(jìn)行溝通，確保實(shí)驗(yàn)按時(shí)順利進(jìn)行。

為給每個學(xué)生動手練習(xí)的機(jī)會，提高整體的教學(xué)效果，實(shí)驗(yàn)任務(wù)下放至個人。如儀器認(rèn)識的實(shí)驗(yàn)要求每人單獨(dú)操作1次;測量方法的實(shí)驗(yàn)要求每人觀測1測回（測站）、記錄1測站、豎立觀測標(biāo)志（棱鏡或標(biāo)尺）2測站。

（四）成績評定

測量實(shí)驗(yàn)均以小組為單位進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)場地較為分散，為給每一個學(xué)生進(jìn)行精確考核，實(shí)驗(yàn)成績的評定以平時(shí)成績（出勤和報(bào)告）和考試成績構(gòu)成?？荚噮⒄諏?shí)驗(yàn)技能競賽的評分方法進(jìn)行，以提升學(xué)生的操作技能，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

三、實(shí)習(xí)教學(xué)

（一）實(shí)習(xí)教材

實(shí)習(xí)教材即實(shí)習(xí)指導(dǎo)書，是開展實(shí)習(xí)教學(xué)的第一手資料。在實(shí)習(xí)教材中對實(shí)習(xí)的目的、內(nèi)容、進(jìn)度、地點(diǎn)、任務(wù)、紀(jì)律、所需儀器設(shè)備、作業(yè)程序、技術(shù)要求以及應(yīng)提交的實(shí)習(xí)成果、考核內(nèi)容、參考資料等進(jìn)行詳細(xì)說明。在學(xué)校實(shí)習(xí)基地進(jìn)行實(shí)習(xí)時(shí)，應(yīng)每年對已知數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的坐標(biāo)變換，并對分區(qū)進(jìn)行調(diào)整。在校外實(shí)習(xí)基地進(jìn)行實(shí)習(xí)時(shí)，應(yīng)使測區(qū)的介紹與實(shí)地相一致，所以實(shí)習(xí)教材應(yīng)每年進(jìn)行更新，以自編為主。

（二）實(shí)習(xí)內(nèi)容

數(shù)字地形測量學(xué)實(shí)習(xí)的內(nèi)容包括儀器的檢驗(yàn)與校正、圖根控制網(wǎng)的布設(shè)、圖根控制測量的外業(yè)觀測和內(nèi)業(yè)計(jì)算、地形圖測繪、地形圖檢查與驗(yàn)收、撰寫技術(shù)總結(jié)報(bào)告等。

實(shí)習(xí)中使用的方法與儀器設(shè)備應(yīng)盡量與生產(chǎn)實(shí)際相吻合?？紤]到圖紙測圖雖然效率低下，脫離現(xiàn)代數(shù)字測圖技術(shù)，脫離生產(chǎn)實(shí)際，但能夠凸顯地形測圖的每個環(huán)節(jié)，通過詳細(xì)的操作步驟有利于學(xué)生對測量知識的理解和鞏固，因此地形圖測繪部分以全站儀數(shù)據(jù)采集、電腦成圖為主，圖紙測圖仍需完成不少于30cm×30cm的范圍。

（三）實(shí)習(xí)組織

由于數(shù)字地形測量學(xué)課時(shí)數(shù)較多，理論教學(xué)與實(shí)習(xí)教學(xué)不在一個學(xué)期，因此在理論課程結(jié)束后，應(yīng)向?qū)W生布置實(shí)習(xí)任務(wù)，并要求在實(shí)習(xí)的第一天以小組為單位進(jìn)行實(shí)習(xí)講解，以督促學(xué)生利用假期將理論知識和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)梳理，對實(shí)習(xí)建立初步的框架。

實(shí)習(xí)第一天，所有實(shí)習(xí)小組講解完畢，教師進(jìn)行實(shí)習(xí)的綜合講解。講解時(shí)，除實(shí)習(xí)內(nèi)容外還應(yīng)將之前學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)出現(xiàn)的問題向?qū)W生進(jìn)行介紹，以提示他們不要再犯相同的錯誤。

為保證教學(xué)任務(wù)的順利展開和對學(xué)生實(shí)習(xí)進(jìn)行考核，學(xué)校在大學(xué)城校區(qū)建立了約1Km2的數(shù)字地形測量實(shí)習(xí)基地。基地內(nèi)有排列整齊的建筑物（教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、辦公樓等），也有自然地物（湖泊、山頭等），能夠滿足數(shù)字地形測量實(shí)習(xí)的要求。

為保證每位學(xué)生都能積極參加實(shí)習(xí)，從實(shí)習(xí)中獲益，要求小組內(nèi)分配任務(wù)時(shí)，不能將工作固定人選，而應(yīng)使所有學(xué)生都有機(jī)會參與實(shí)習(xí)的每個任務(wù)。

實(shí)習(xí)中，建立過程跟蹤及監(jiān)督機(jī)制，以及時(shí)跟蹤學(xué)生在整個實(shí)習(xí)過程中的表現(xiàn)，督促與監(jiān)督表現(xiàn)欠佳的學(xué)生，嚴(yán)格要求學(xué)生按照有關(guān)測量規(guī)范的要求進(jìn)行實(shí)習(xí)及成果質(zhì)量控制。

（四）實(shí)習(xí)成績評定

個人實(shí)習(xí)成績由小組考核成績（占20%）、個人考核成績（占60%）和實(shí)習(xí)報(bào)告成績（占20%）構(gòu)成。

小組主要考核實(shí)習(xí)質(zhì)量：外業(yè)觀測記錄手簿是否規(guī)范、導(dǎo)線測量及水準(zhǔn)測量精度、地形圖精度等。個人考核包括計(jì)算考核（水準(zhǔn)測量和導(dǎo)線測量平差計(jì)算等）、儀器操作考核（水準(zhǔn)儀測量、水平角測量等）、地形圖繪制考核以及當(dāng)面提問。實(shí)習(xí)報(bào)告主要考察報(bào)告的完整性、規(guī)范性。

四、結(jié)語

本文對數(shù)字地形測量學(xué)的三個教學(xué)環(huán)節(jié)的全過程進(jìn)行了系統(tǒng)構(gòu)建，并在實(shí)際教學(xué)中使用。從學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)技能競賽獲獎情況、后續(xù)課程教師反映及學(xué)生評教情況看，數(shù)字地形測量學(xué)課程全過程教學(xué)體系可有效提高教學(xué)效果。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]