邱春霞 董乾坤

（[1]西安科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 陜西·西安 710054；[2]陜西國(guó)土測(cè)繪工程院有限公司 陜西·西安 710054）

《攝影測(cè)量學(xué)》是GIS專業(yè)（地理信息科學(xué)專業(yè)）開(kāi)設(shè)的專業(yè)主干必修課，大數(shù)據(jù)背景下的《攝影測(cè)量學(xué)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，需要引入大數(shù)據(jù)的觀念和思維。授課教師認(rèn)為復(fù)雜難教，學(xué)生感覺(jué)抽象難學(xué)，教學(xué)效果不盡人意。因此，亟待需要摸索出一套切實(shí)有效的GIS專業(yè)《攝影測(cè)量學(xué)》課程的教學(xué)方法。論文提出了一種四層架構(gòu)法的教學(xué)模式，同時(shí)配合多種教學(xué)方法，旨在提升GIS專業(yè)《攝影測(cè)量學(xué)》的教學(xué)效果。

1 《攝影測(cè)量學(xué)》課程的主要內(nèi)容及教學(xué)困難

《攝影測(cè)量學(xué)》課程的主要內(nèi)容一般包括概述、攝影與空中攝影知識(shí)、航攝像片的基本數(shù)學(xué)關(guān)系、立體量測(cè)和立體測(cè)圖基礎(chǔ)、攝影測(cè)量解析基礎(chǔ)、空中三角測(cè)量、數(shù)字地面模型及其應(yīng)用、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)等?！稊z影測(cè)量學(xué)》課程涉及的專業(yè)基本概念多，貫穿整個(gè)課程的公式推導(dǎo)較多，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)功底要求高，如共線條件方程、共面條件方程等，綜合運(yùn)用了高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、測(cè)量平差、GPS原理等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，尤其是高等數(shù)學(xué)中的微積分、泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式、線性代數(shù)中的矩陣運(yùn)算和測(cè)量平差中的最小二乘等。

學(xué)習(xí)《攝影測(cè)量學(xué)》課程時(shí)，需要學(xué)生將多門(mén)課程的知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通、綜合運(yùn)用，而且還需要有較好的空間想象能力，這對(duì)一般學(xué)生來(lái)說(shuō)比較困難。因?yàn)閷W(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍存在的問(wèn)題是比較孤立地學(xué)習(xí)各門(mén)功課，不會(huì)將相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)成線。另外，空間想象力對(duì)學(xué)生也是一個(gè)考驗(yàn)，空間的三維變化，從空中到地面、從二維到三維的變換。如何將《攝影測(cè)量學(xué)》課程需要的學(xué)生不同學(xué)期學(xué)習(xí)的、可能已經(jīng)遺忘的課程知識(shí)點(diǎn)清楚直觀地講授出來(lái)？如何幫學(xué)生搭建好《攝影測(cè)量學(xué)》課程的知識(shí)框架？如何啟發(fā)學(xué)生的空間思維，理解空中坐標(biāo)三維變換等課程內(nèi)容？面對(duì)種種教學(xué)困難，需要《攝影測(cè)量學(xué)》課程授課教師靜下心來(lái)，認(rèn)真思考，不斷總結(jié)教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，摸索出切實(shí)可行的教學(xué)方法。

2 《攝影測(cè)量學(xué)》課程的教學(xué)方法探討

《攝影測(cè)量學(xué)》課程的教和學(xué)都面臨著一些難題，破解難題需要一定的方法。下面介紹的四層架構(gòu)法教學(xué)模式，可為廣大同仁提供有力的教學(xué)參考。

2.1 四層架構(gòu)法教學(xué)模式

所謂四層架構(gòu)法教學(xué)模式是指采用點(diǎn)、線、面、體的四層結(jié)構(gòu)，將一門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容層層分解，形成四個(gè)層次的教學(xué)內(nèi)容體系，對(duì)各層內(nèi)容采用合適的教學(xué)方法。

四層架構(gòu)法教學(xué)模式在使用的時(shí)候，首先要進(jìn)行詳細(xì)、認(rèn)真的課程內(nèi)容分解，最好能畫(huà)出課程內(nèi)容架構(gòu)圖，而且需要畫(huà)出兩種架構(gòu)圖。在開(kāi)課時(shí)，需要給學(xué)生展示并講解從上到下的架構(gòu)圖，即從體到點(diǎn)的內(nèi)容體系，讓學(xué)生先有一個(gè)粗略的課程大框架；在結(jié)課時(shí)，給學(xué)生總結(jié)從點(diǎn)到體的課程內(nèi)容體系，使學(xué)生能夠整合出課程內(nèi)容的脈絡(luò)，自覺(jué)搭建出課程體系。

2.2 基于四層架構(gòu)法的《攝影測(cè)量學(xué)》課程教學(xué)

《攝影測(cè)量學(xué)》課程在使用四層架構(gòu)法教學(xué)模式時(shí)，首先需要進(jìn)行課程重點(diǎn)、難點(diǎn)的梳理，然后建立課程內(nèi)容框架，最后是具體課程內(nèi)容的教與學(xué)。

2.2.1 課程重點(diǎn)、難點(diǎn)梳理

《攝影測(cè)量學(xué)》課程的重點(diǎn)內(nèi)容為航攝像片的內(nèi)、外方位元素，中心投影的構(gòu)像方程—共線條件方程，航攝像片的三大定向（內(nèi)定向、相對(duì)定向、絕對(duì)定向），以及數(shù)字影像匹配原理等。《攝影測(cè)量學(xué)》課程的難點(diǎn)內(nèi)容是解析攝影測(cè)量基礎(chǔ)，包括單像空間后方交會(huì)、雙像空間前方交會(huì)，以及相對(duì)定向、絕對(duì)定向的數(shù)學(xué)模型解算等。這些內(nèi)容公式推導(dǎo)繁瑣，教師難講、學(xué)生難學(xué)。

2.2.2 課程框架建立

建立《攝影測(cè)量學(xué)》課程框架，是為了使學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時(shí)先搭好架子，然后再去“添磚加瓦”，學(xué)習(xí)其中相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)習(xí)帶有目的性。首先將所有章節(jié)按內(nèi)容分為四部分，一般可分為緒論、基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用、熱點(diǎn)前沿等，這四部分構(gòu)成面層知識(shí)，讓學(xué)生大概了解作者的寫(xiě)書(shū)思路。然后，將各面層分解為縱向、橫向的多條線知識(shí)，依次構(gòu)成線層知識(shí)。最后，再將各線層知識(shí)中的重要知識(shí)點(diǎn)提煉為一個(gè)個(gè)的點(diǎn)知識(shí)層。從點(diǎn)到體的知識(shí)架構(gòu)圖一般在課程講授中期或結(jié)課前建立較好，因?yàn)榇藭r(shí)學(xué)生已基本或全部學(xué)習(xí)了課程的主要內(nèi)容，思路比較清楚。

2.2.3 具體課程內(nèi)容教學(xué)

（1）知識(shí)框架的建立?！稊z影測(cè)量學(xué)》課程的四層知識(shí)架構(gòu)中體層為教材，面層為章的內(nèi)容歸整，線層為節(jié)的內(nèi)容串接，點(diǎn)層為各節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容?！稊z影測(cè)量學(xué)》課程的從體到點(diǎn)的四層知識(shí)架構(gòu)如圖1所示。

圖1：《攝影測(cè)量學(xué)》課程的四層架構(gòu)圖

（2）教學(xué)方法的多樣化?！稊z影測(cè)量學(xué)》課程難學(xué)難教，在具體課程教學(xué)時(shí)，在注意四層架構(gòu)法的前提下，還可采用一些多樣化的教學(xué)方法。

①專業(yè)課程內(nèi)容的通俗化表達(dá)。專業(yè)課程內(nèi)容是用專業(yè)化的規(guī)范語(yǔ)言表述的，有時(shí)未免難懂難記，使學(xué)生望而生畏，產(chǎn)生厭學(xué)情緒。如果對(duì)于專業(yè)課程內(nèi)容采用通俗化的語(yǔ)言講述，不僅簡(jiǎn)單易懂，而且還能使學(xué)生快速記住。比如，航攝像片上特殊的點(diǎn)、線、面，這部分內(nèi)容在講述時(shí)，可按照幾何上的作圖順序來(lái)講。先畫(huà)一個(gè)水平面作為地面E，畫(huà)一傾斜面作為像片面P，再在空中畫(huà)一點(diǎn)作為攝影中心S，然后開(kāi)始這樣講述：過(guò)S點(diǎn)做P的垂線與P的交點(diǎn)為像主點(diǎn)o；過(guò)S點(diǎn)做E的垂線與E的交點(diǎn)為地底點(diǎn)N；這兩條垂線的交角為像片傾角 ，做 的角平分線，角平分線與像片的交點(diǎn)c為等角點(diǎn)，與地面E的交點(diǎn)為地面等角點(diǎn)C。此時(shí)，可提醒學(xué)生，作圖中與像片面P的交點(diǎn)用小寫(xiě)字母，與地面E的交點(diǎn)用相應(yīng)的大寫(xiě)字母；無(wú)論是向地面作線，還是向像片面作線，線都要穿越這兩個(gè)面，而且這兩個(gè)面上的交點(diǎn)都有名字，做的線也有名詞。那么，過(guò)S點(diǎn)做P的垂線延長(zhǎng)與地面E的交點(diǎn)為地主點(diǎn)O；過(guò)S點(diǎn)做E的垂線延長(zhǎng)與像片面的交點(diǎn)為像底點(diǎn)n；過(guò)S點(diǎn)做E的垂線為主垂線；過(guò)S點(diǎn)做P的垂線為攝影機(jī)軸。有關(guān)這部分內(nèi)容的講述，鑒于篇幅，此處只做拋磚引玉。

②理論與實(shí)踐的二次結(jié)合。在《攝影測(cè)量學(xué)》課程的教學(xué)中，不只要做到理論指導(dǎo)實(shí)踐，更重要的是要教會(huì)學(xué)生在實(shí)踐中去尋找理論，要將理論與實(shí)踐進(jìn)行二次結(jié)合。比如，在《攝影測(cè)量學(xué)》課程上機(jī)有關(guān)Virtuo-Zo教育版3.7.5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)容時(shí)，內(nèi)定向中的像機(jī)文件需要設(shè)置有關(guān)主點(diǎn)偏移、焦距、框標(biāo)坐標(biāo)等參數(shù)，內(nèi)定向?qū)嶋H操作時(shí)要進(jìn)行8個(gè)框標(biāo)點(diǎn)的掃描影像坐標(biāo)的獲取。給學(xué)生講述操作時(shí)，不能單純地只講操作步驟，而是要讓學(xué)生理解設(shè)置這些參數(shù)的原因、鼠標(biāo)點(diǎn)擊影像上8個(gè)框標(biāo)中心點(diǎn)的目的、內(nèi)定向的數(shù)學(xué)模型及軟件解算的原理和方法等，以此達(dá)到學(xué)生對(duì)課堂理論知識(shí)的二次消化。

③教師與學(xué)生課堂角色的互換。教師與學(xué)生課堂角色的互換是在課堂講授或上機(jī)實(shí)習(xí)時(shí)，讓一些學(xué)習(xí)本課程的優(yōu)秀學(xué)生上講臺(tái)給其他學(xué)生講解或演示操作，教師在臺(tái)下聽(tīng)，學(xué)生講完后教師給予點(diǎn)評(píng)。當(dāng)然，也可在課堂講授或上機(jī)實(shí)習(xí)前，教師提前安排一些學(xué)生做好上講臺(tái)的準(zhǔn)備。教師與學(xué)生課堂角色互換，一方面可以鼓勵(lì)學(xué)得好的學(xué)生，使他們繼續(xù)努力，學(xué)得更出色；另一方面可以激發(fā)其他學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使他們以上講臺(tái)的學(xué)生為榜樣，認(rèn)真學(xué)習(xí)課程內(nèi)容。

④框架知識(shí)的碎片化與碎片知識(shí)的框架化。開(kāi)課之初，需要給學(xué)生建立《攝影測(cè)量學(xué)》課程的知識(shí)框架；課程講授中間階段，需要將框架知識(shí)碎片化，即重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)；課程結(jié)課前，則需要將一個(gè)個(gè)的碎片化知識(shí)點(diǎn)，串連成線，由線構(gòu)面，面再構(gòu)建成體，形成一個(gè)充實(shí)的課程知識(shí)框架?？蚣苤R(shí)的碎片化與碎片知識(shí)的框架化是課程學(xué)習(xí)過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，只有這樣反復(fù)搭建，學(xué)生才能真正對(duì)《攝影測(cè)量學(xué)》課程的知識(shí)融會(huì)貫通。

⑤學(xué)生創(chuàng)新思維的激發(fā)。激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，不僅使學(xué)生對(duì)攝影測(cè)量學(xué)科的熱點(diǎn)研究問(wèn)題有所了解，知道目前攝影測(cè)量學(xué)界關(guān)注的主要研究議題，并對(duì)這些研究方向自覺(jué)探索，而且更重要的是對(duì)《攝影測(cè)量學(xué)》課程的重要知識(shí)點(diǎn)，比如有關(guān)數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)解算，學(xué)生不懼怕公式推導(dǎo)，能將高等數(shù)學(xué)中的相關(guān)知識(shí)應(yīng)用于專業(yè)課程，并獨(dú)立推導(dǎo)公式解算，其實(shí)這也是學(xué)生的一種創(chuàng)新思維。為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，可以給學(xué)生介紹一些國(guó)內(nèi)有名的科技核心期刊，供學(xué)生課外學(xué)習(xí)和拓寬視野。

3 結(jié)論

大數(shù)據(jù)時(shí)代，GIS專業(yè)《攝影測(cè)量學(xué)》課程的教學(xué)工作的確存在較大困難，論文提出的基于四層架構(gòu)法，并配合多樣化方式的《攝影測(cè)量學(xué)》課程的教學(xué)方法，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，對(duì)廣大同仁在GIS專業(yè)《攝影測(cè)量學(xué)》課程的教學(xué)中能夠提供一定的參考和借鑒，滿足大數(shù)據(jù)場(chǎng)景下的教學(xué)要求。