杜科林

（麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院，浙江 麗水 323000）

由于無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)測(cè)量方式轉(zhuǎn)變?yōu)榭?、地協(xié)同的觀測(cè)方法，并且空對(duì)地觀測(cè)已逐漸成為行業(yè)主流的技術(shù)手段?！皵z影測(cè)量與遙感”是一門通過遙感方式對(duì)地物進(jìn)行不接觸獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、量測(cè)和解譯，從而獲得地球地物自然屬性和人文屬性信息的科學(xué)和技術(shù)[1]。“攝影測(cè)量與遙感”作為高等職業(yè)教育工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程，與“數(shù)字地形測(cè)圖”“控制測(cè)量”“GPS 測(cè)量”等多門學(xué)科有緊密的聯(lián)系，是一門理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程[2]。學(xué)生通過該專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，能夠樹立無人機(jī)測(cè)量的基本意識(shí)，掌握使用數(shù)據(jù)處理軟件處理無人機(jī)數(shù)據(jù)的基本能力。但是，當(dāng)前攝影測(cè)量主要講授中心投影、單張相片及立體像對(duì)、空中三角測(cè)量等理論方法，是一門概念相當(dāng)抽象、邏輯及其嚴(yán)密而實(shí)踐環(huán)節(jié)相當(dāng)多的課程，對(duì)空間變換思維有很高要求，傳統(tǒng)的教學(xué)體系無法滿足現(xiàn)代高速發(fā)展的工業(yè)化、信息化社會(huì)對(duì)高級(jí)應(yīng)用型人才的需求[3]。

1 “攝影測(cè)量與遙感”課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，通過問卷調(diào)查顯示，“攝影測(cè)量與遙感”課程的教學(xué)主要存在以下幾點(diǎn)問題。

1.1 課程抽象

高職學(xué)生的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)較為薄弱，“攝影測(cè)量與遙感”課程設(shè)計(jì)到“高等數(shù)學(xué)”“空間變換”“物理”和“計(jì)算機(jī)”課程等方面的內(nèi)容，學(xué)生難以理解諸如共線方程、內(nèi)外方位元素、相對(duì)定向和絕對(duì)定向的基本概念以及空中三角測(cè)量、空間前方交會(huì)的基本原理等理論知識(shí)，學(xué)生普遍反映出課程學(xué)習(xí)較為困難[2]。目前，課堂教學(xué)一般是多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合，尤其針對(duì)課程中三大定向等一系列的空間變化過程，更是顯得捉襟見肘，導(dǎo)致學(xué)生難以理解、想象。

1.2 學(xué)生實(shí)踐能力弱

學(xué)生的實(shí)踐能力弱，無法把理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系起來。攝影測(cè)量理論知識(shí)豐富，但理論與實(shí)踐聯(lián)系不緊密，學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確。麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑與設(shè)計(jì)學(xué)院“攝影測(cè)量與遙感”課程的教學(xué)形式主要為理論教學(xué)，而“攝影測(cè)量與遙感”作為工程測(cè)量專業(yè)的必修課程，大多數(shù)學(xué)生只了解該課程的重要性，但是他們并不理解學(xué)習(xí)此課程的必要性，以及學(xué)習(xí)這門課程可以用來做什么，應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中該怎么做。這主要是因?yàn)樵撜n程目前在授課過程中理論與實(shí)踐聯(lián)系較少，幾乎沒有設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生并不能深刻理解攝影測(cè)量的意義，因此也并不能理解攝影測(cè)量技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的作用。

1.3 人才培養(yǎng)方案失衡

“攝影測(cè)量與遙感”課程理應(yīng)開設(shè)在“數(shù)字地形測(cè)圖”“GNSS 測(cè)量”等相應(yīng)專業(yè)課程的后期，在學(xué)生已經(jīng)掌握了數(shù)字線劃圖、GPS 測(cè)量等相關(guān)原理及一定的實(shí)際操作能力之后，為進(jìn)入到“攝影測(cè)量與遙感”課程的學(xué)習(xí)打下較好的基礎(chǔ)。但在課程教學(xué)中，為了與其他專業(yè)課程相協(xié)調(diào)，本課程僅安排56 個(gè)學(xué)時(shí)，其中包括38 個(gè)理論學(xué)時(shí)，18 個(gè)實(shí)踐學(xué)時(shí)，課程結(jié)束后學(xué)生普遍反映難以掌握相關(guān)的理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也不熟練。

1.4 考核方式一成不變，考核結(jié)果不夠真實(shí)

目前，“攝影測(cè)量與遙感”課程的考核成績是由60%的期末成績和40%的平時(shí)成績加權(quán)而成。期末成績是依據(jù)試卷卷面成績而定，大部分學(xué)生忙于應(yīng)付，考前突擊也能考出高分，而對(duì)實(shí)際的原理卻掌握不牢，沒有專業(yè)知識(shí)的理論操作，無法體現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力；平時(shí)成績是根據(jù)學(xué)生的到課率、課堂提問、課后作業(yè)等組成，由于課程本身教學(xué)內(nèi)容繁多，教學(xué)時(shí)間少，課堂提問次數(shù)較少，課后作業(yè)也存在抄襲現(xiàn)象，導(dǎo)致平時(shí)成績也只是流于形式，甚至只反映老師對(duì)學(xué)生的個(gè)人印象，無法反映學(xué)生的真實(shí)表現(xiàn)。這種重結(jié)果輕過程的陳舊考核形式，導(dǎo)致學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，難以反映學(xué)生在整個(gè)教學(xué)過程中的綜合表現(xiàn)及真實(shí)能力。

2 面向職業(yè)能力進(jìn)行工作任務(wù)分析的涵義

職業(yè)能力分析要求優(yōu)先考慮本專業(yè)學(xué)生的就業(yè)方向覆蓋面，以行業(yè)發(fā)展中對(duì)職業(yè)能力的要求即就業(yè)崗位的工作要求為依據(jù)，確定職業(yè)實(shí)際工作對(duì)課程學(xué)習(xí)的具體能力要求和所需支撐的理論知識(shí)[4]。工作任務(wù)分析是指本課程所對(duì)應(yīng)的工作崗位中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)所需要的具體的工作步驟分解過程[5]。

高等職業(yè)教育的主要特征是面向就業(yè)，將技術(shù)作為主要方向的能力和專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)作為主要目標(biāo)的能力。必須根據(jù)行業(yè)發(fā)展形勢(shì)和就業(yè)崗位群工作要求，并依據(jù)相應(yīng)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定適當(dāng)?shù)娜瞬排囵B(yǎng)方案和課程教學(xué)設(shè)計(jì)[6]。

3 “攝影測(cè)量與遙感”教學(xué)改革實(shí)施與應(yīng)用

3.1 教學(xué)體系的改革

無人機(jī)“攝影測(cè)量與遙感”課程作為技術(shù)應(yīng)用課程，以使用無人機(jī)進(jìn)行地面地理信息的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)測(cè)繪產(chǎn)品及應(yīng)用為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，適度學(xué)習(xí)相關(guān)理論支撐知識(shí)。為此，從本課程對(duì)應(yīng)的相關(guān)職業(yè)崗位上的實(shí)際工作任務(wù)出發(fā)構(gòu)建本課程的學(xué)習(xí)任務(wù)，將知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)包含在一個(gè)具體的系統(tǒng)任務(wù)內(nèi)。

基于任務(wù)型課堂進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般而言，技術(shù)應(yīng)用課程注重實(shí)踐操作能力的學(xué)習(xí)提升和項(xiàng)目流程的掌握。每一個(gè)模塊分為幾個(gè)子任務(wù)（具體）進(jìn)行，每一個(gè)具體任務(wù)一般包括以下環(huán)節(jié)：情境創(chuàng)設(shè)—任務(wù)布置—小組討論—思路分享—方案制定—小組展示—評(píng)價(jià)總結(jié)。

設(shè)計(jì)思路：基于一個(gè)真實(shí)完整的無人機(jī)測(cè)繪項(xiàng)目，從數(shù)據(jù)采集到產(chǎn)品生成過程中的一系列工作任務(wù)來設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在完成這些學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中可以獲得本課程的學(xué)習(xí)效果，而無人機(jī)測(cè)繪相關(guān)的技術(shù)及理論知識(shí)則是穿插在整個(gè)的工作任務(wù)處理中，學(xué)生在工作流程中“邊做邊學(xué)，邊學(xué)邊做”。

3.2 教學(xué)改革的目標(biāo)

“攝影測(cè)量與遙感”課程作為工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)能力的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生無人機(jī)測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用能力，讓學(xué)生適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展多樣性需求，具備扎實(shí)的傳統(tǒng)測(cè)繪和無人機(jī)測(cè)繪專業(yè)知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)踐技能，為地方經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的力量。

為了突出技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，教學(xué)改革將采用實(shí)景模擬手段，通過對(duì)真實(shí)項(xiàng)目的模擬，讓學(xué)生全程參與到課程實(shí)踐當(dāng)中，改變以課程全程理論教學(xué)的方法，通過實(shí)際的操作與數(shù)據(jù)處理幫助學(xué)生理解攝影測(cè)量學(xué)的基本原理及核心內(nèi)容，領(lǐng)悟攝影測(cè)量學(xué)與普通攝影測(cè)量學(xué)、大地測(cè)量學(xué)的聯(lián)系與區(qū)別，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

基于以上培養(yǎng)思想，需要培養(yǎng)學(xué)生具有以下的能力目標(biāo)：①能夠生產(chǎn)各種比例尺的地形圖，建立數(shù)字地面模型，為各種地理信息系統(tǒng)和土地信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等解決實(shí)際問題的能力；②能夠使用無人機(jī)進(jìn)行資料收集、作業(yè)方案設(shè)計(jì)、外業(yè)飛行、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、4D 測(cè)繪產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量檢查和成果驗(yàn)收等一系列工作流程的課程綜合能力；③能夠?qū)o人機(jī)測(cè)繪與傳統(tǒng)測(cè)繪聯(lián)系比較、能根據(jù)實(shí)際測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行飛行作業(yè)方案設(shè)計(jì)、能根據(jù)不同作業(yè)要求進(jìn)行無人機(jī)外業(yè)飛行參數(shù)計(jì)算、能根據(jù)不同作業(yè)要求進(jìn)行飛控軟件各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置、能依據(jù)作業(yè)區(qū)域面積和不同的精度要求布設(shè)像控點(diǎn)、能進(jìn)行外業(yè)采集數(shù)據(jù)的預(yù)處理、能熟練使用軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、對(duì)三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)4D 產(chǎn)品等8 點(diǎn)單項(xiàng)專業(yè)能力；④培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、認(rèn)真細(xì)致、實(shí)事求是、勇于承擔(dān)等社會(huì)能力；⑤培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、信息處理、實(shí)踐動(dòng)手、語言文字表達(dá)等方面的能力。

以人才培養(yǎng)目標(biāo)為基礎(chǔ)，構(gòu)建具有明確實(shí)踐教學(xué)目的的實(shí)踐教學(xué)體系。

3.3 教學(xué)內(nèi)容的改革

更新人才培養(yǎng)方案，將“攝影測(cè)量與遙感”在培養(yǎng)方案中的課程設(shè)置為“無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)”。與此同時(shí)，把課程設(shè)置在“控制測(cè)量”及“GNSS 測(cè)量”等傳統(tǒng)測(cè)量課程之后的第四學(xué)期，與傳統(tǒng)測(cè)繪只是相輔相成。

課程教學(xué)內(nèi)容改革以項(xiàng)目化實(shí)踐教學(xué)為基礎(chǔ)，進(jìn)行深入的課程實(shí)踐教學(xué)研究。將教學(xué)實(shí)踐教學(xué)分為2大模塊，即課內(nèi)實(shí)踐內(nèi)容和課外實(shí)踐內(nèi)容。課內(nèi)實(shí)踐主要包括無人機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件的應(yīng)用；課外實(shí)踐主要包括無人機(jī)外業(yè)飛行操作、無人機(jī)航測(cè)數(shù)據(jù)采集等。合理的實(shí)踐內(nèi)容可以降低課程難度，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

課內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的改革，是以產(chǎn)教融合為依托，根據(jù)無人機(jī)航測(cè)的實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目的技術(shù)要求，逐步將實(shí)際生產(chǎn)中的制定航測(cè)計(jì)劃書、外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理3大模塊的內(nèi)容分解成具體的操作任務(wù)，具體的操作任務(wù)即是教學(xué)任務(wù)，實(shí)際生產(chǎn)融于教學(xué)過程。通過小班化教學(xué)，將學(xué)生分為若干工作小組，每組4 人。

3.3.1 制定航測(cè)生產(chǎn)計(jì)劃書

給定每一小組航測(cè)測(cè)區(qū)任務(wù)。各小組選定任務(wù)測(cè)區(qū)后，分別進(jìn)行實(shí)地踏勘、測(cè)區(qū)控制測(cè)量、無人機(jī)采集設(shè)備組裝、航測(cè)計(jì)劃等各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置、外業(yè)數(shù)據(jù)采集等外業(yè)作業(yè)操作。與此同時(shí)，將傳統(tǒng)攝影測(cè)量中航向旁向重疊、航高、比例尺、內(nèi)外方位元素等各項(xiàng)理論概念性知識(shí)融于上述實(shí)操過程當(dāng)中，讓學(xué)生通過實(shí)際作業(yè)，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”。

3.3.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

教師在旁起到引導(dǎo)輔助的作用。指導(dǎo)學(xué)生如何進(jìn)行像控點(diǎn)的選取，可采用像控布或者地面噴射L 字的形式，如何使用RTK 等儀器進(jìn)行像控點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。根據(jù)任務(wù)要求，設(shè)置航高、重疊度等各項(xiàng)參數(shù)，以至測(cè)區(qū)影像數(shù)據(jù)采集完成為止。

3.3.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采用目前行業(yè)中使用率較高的ContextCapure Center 軟件進(jìn)行處理。此過程在機(jī)房內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一講解。通過實(shí)際航測(cè)項(xiàng)目生產(chǎn)過程的演示，將電腦集群、POS 數(shù)據(jù)解算、空三測(cè)量及空三分層問題的解決、刺點(diǎn)、模型修復(fù)等一系列內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理操作貫穿其中。

3.4 教學(xué)形式的改革

項(xiàng)目化教學(xué)是設(shè)計(jì)一個(gè)完整且具有真實(shí)生產(chǎn)意義的無人機(jī)測(cè)繪項(xiàng)目，將學(xué)生進(jìn)行分組，每組自己設(shè)計(jì)飛行方案、采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，并最終做出具有實(shí)際生產(chǎn)意義的DOM、DLG、DRM、DEM 等4D 產(chǎn)品以及規(guī)定項(xiàng)目區(qū)域的三維模型。

改變以往攝影測(cè)量純理論授課形式。以4 課時(shí)為例，分為2 課時(shí)理論課和2 課時(shí)實(shí)訓(xùn)課，理論課上講解基本原理及要點(diǎn)難點(diǎn)，實(shí)訓(xùn)課上學(xué)生結(jié)合理論知識(shí)，組內(nèi)討論飛行方案及航高、重疊度等各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置。學(xué)生能夠通過實(shí)踐消化吸收新的知識(shí)，包括無人機(jī)飛行、數(shù)據(jù)處理等。各類教學(xué)場(chǎng)所學(xué)時(shí)分配表如表1所示。

表1 各類教學(xué)場(chǎng)所學(xué)時(shí)分配表

增加課程集中實(shí)訓(xùn)周。在集中實(shí)訓(xùn)周內(nèi)，布置每一組測(cè)繪項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)，學(xué)生依據(jù)本組項(xiàng)目獨(dú)立完成一整套從設(shè)計(jì)方案到出4D 產(chǎn)品圖的實(shí)際生產(chǎn)流程。

與“1+X”證書制度相結(jié)合。將“X”證書即無人機(jī)職業(yè)技能等級(jí)證書考試內(nèi)容融入到課程教學(xué)當(dāng)中，將考試內(nèi)容和教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生在課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，可以進(jìn)行無人機(jī)駕駛員合格證的考試。

與競(jìng)賽制度相結(jié)合。全國大學(xué)生無人機(jī)測(cè)繪技能大賽主要賽項(xiàng)為無人機(jī)外業(yè)數(shù)據(jù)采集、塊拼圖的制作和4D 產(chǎn)品的快生產(chǎn)?！皵z影測(cè)量與遙感”課程的教學(xué)實(shí)踐改革以課程實(shí)踐為基礎(chǔ)，將無人機(jī)測(cè)繪的制定航攝計(jì)劃、外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理等完整工作流程和比賽內(nèi)容相融合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程中的以賽促教、以賽促學(xué)。

3.5 考核方式的改革

采用多元考核方式，改變以往期末紙質(zhì)考試成績和平時(shí)成績加權(quán)平均考核的方式。設(shè)置過程性考核和期末考核。每個(gè)小組需要在學(xué)期末獨(dú)立完成其任務(wù)測(cè)區(qū)的三維建模以及DEM、DOM、DLG、DRM 等傳統(tǒng)4D 產(chǎn)品的制作，作為項(xiàng)目成果進(jìn)行檢查，對(duì)每一小組的期末產(chǎn)品進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，并將考核成績納入到總成績中?？己顺煽冎笜?biāo)構(gòu)成如表2 所示。

表2 考核成績指標(biāo)構(gòu)成

4 教學(xué)改革效果

歷經(jīng)2 年教學(xué)驗(yàn)證，“攝影測(cè)量與遙感”課程的教學(xué)改革取得了良好的效果，有效實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)教融合、課證融通的教學(xué)方法。

首先，教學(xué)改革以來，畢業(yè)生頂崗實(shí)習(xí)從事無人機(jī)測(cè)繪工作人數(shù)逐年上升。2019 年頂崗實(shí)習(xí)畢業(yè)生總?cè)藬?shù)為63 人，從事無人機(jī)測(cè)繪工作人數(shù)為1 人；2020年頂崗實(shí)習(xí)畢業(yè)生總?cè)藬?shù)為59 人，從事無人機(jī)測(cè)繪人數(shù)為5 人；2021 年頂崗實(shí)習(xí)畢業(yè)生總?cè)藬?shù)為49 人，從事無人機(jī)測(cè)繪工作人數(shù)為18 人。通過對(duì)畢業(yè)生的調(diào)查問卷了解到，無人機(jī)攝影測(cè)量的教學(xué)改革與當(dāng)前測(cè)繪行業(yè)發(fā)展的前沿較為契合，進(jìn)入工作崗位就可以直接進(jìn)行生產(chǎn)工作。

其次，“攝影測(cè)量與遙感”課程教學(xué)改革有效實(shí)現(xiàn)了課程融通教學(xué)。在教學(xué)過程中，將高職教育中“1+X”證書制度中的“X”證書即無人機(jī)職業(yè)技能等級(jí)證書考試內(nèi)容融入到課程教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生學(xué)完課程可以直接考取無人機(jī)職業(yè)技能等級(jí)證書。無人機(jī)職業(yè)技能等級(jí)證書可直接衍生出無人機(jī)駕駛員合格證，實(shí)現(xiàn)一考多證。

課程教學(xué)改革有效實(shí)現(xiàn)了以賽促教、以賽促學(xué)，并且在競(jìng)賽過程中有效展現(xiàn)了學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)積極性。2021 年全國無人機(jī)測(cè)繪技能大賽預(yù)報(bào)名人數(shù)達(dá)到了28 人，經(jīng)過層層選拔確定2 人參加比賽，并取得了二等獎(jiǎng)。

5 總結(jié)

“攝影測(cè)量與遙感”教學(xué)通過在教學(xué)體系、教學(xué)形式、教學(xué)內(nèi)容和考核方式等方面的改革和在實(shí)際教學(xué)中的有效實(shí)施，教師和學(xué)生反饋效果良好。學(xué)生通過任務(wù)型驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，既掌握了實(shí)際航測(cè)生產(chǎn)的專業(yè)能力，又深入理解了傳統(tǒng)攝影測(cè)量中的復(fù)雜理論知識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的職業(yè)精神，能夠?qū)⒗碚撝R(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)踐中，基本形成使用無人機(jī)進(jìn)行測(cè)繪的基本思想。