禹信，付紅云，張明媚

（山西能源學(xué)院，山西晉中 030600）

大地測量學(xué)基礎(chǔ)是測繪工程專業(yè)的一門主干課程[1]，課程內(nèi)容包含大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，公式繁多、概念抽象且理論性較強(qiáng)[2]，實踐內(nèi)容有大地測量數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用和經(jīng)典算法編程實現(xiàn)的技能進(jìn)階。把握好理論教學(xué)內(nèi)容的深度、實踐課程的難度，對課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置、多種教學(xué)方法混合使用，是適應(yīng)應(yīng)用型本科院校定位、培養(yǎng)實踐能力過硬畢業(yè)生的必要舉措。

1 教學(xué)與實踐中存在的問題

大地測量學(xué)基礎(chǔ)設(shè)有理論講授、課內(nèi)實訓(xùn)、集中實習(xí)三大教學(xué)環(huán)節(jié)。在應(yīng)用型本科測繪工程專業(yè)開展該課程的過程中，出現(xiàn)了一些問題。

第一，相似的名詞術(shù)語多，學(xué)生難于理解和記憶。作為學(xué)科基礎(chǔ)課，大地測量學(xué)基礎(chǔ)課程中有較多的基礎(chǔ)概念，如旋轉(zhuǎn)橢球、地球橢球、參考橢球、參心橢球、地心橢球、水準(zhǔn)橢球、正常橢球，這些術(shù)語名字類似，存在一定的聯(lián)系又有本質(zhì)不同。學(xué)生往往難以理解和區(qū)分這些概念的內(nèi)涵。

第二，公式多，課上推導(dǎo)易分散學(xué)生注意力。課程中有諸多公式（集中于橢球面、高斯平面上相關(guān)計算章節(jié)）[2]，需使用基本公式進(jìn)行嚴(yán)密推導(dǎo)，以得出更多表征復(fù)雜關(guān)系的式子。推導(dǎo)過程中需用到級數(shù)展開、近似代入、求導(dǎo)數(shù)、求積分、迭代計算等。課上推導(dǎo)公式花費(fèi)時間較多，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

第三，學(xué)生總體編程能力弱，難以開展編程相關(guān)課內(nèi)實踐。大多數(shù)高校在本課程課內(nèi)實訓(xùn)中開設(shè)了經(jīng)典算法的程序編制[2]。然而，應(yīng)用型本科學(xué)生的編程能力總體偏弱，能夠獨(dú)立完成編程內(nèi)容的學(xué)生較少，課內(nèi)開展編程實踐受到學(xué)時數(shù)的制約，導(dǎo)致實際教學(xué)難于推進(jìn)，學(xué)生上交的成果雷同性高。

第四，文字版實訓(xùn)指導(dǎo)書吸引力弱，教師實操演示效果不佳。對當(dāng)下接觸過多電子產(chǎn)品的大學(xué)生而言，紙質(zhì)指導(dǎo)書吸引力低，學(xué)生很難自主預(yù)習(xí)。另一方面，教師課上演示儀器時，后排學(xué)生易被前排學(xué)生遮擋，難以保證所有學(xué)生獲取全面的儀器操作知識。

2 針對應(yīng)用型本科學(xué)生的教學(xué)改革措施

大地測量學(xué)基礎(chǔ)兼具基礎(chǔ)性與專業(yè)性、理論性與實踐性，針對應(yīng)用型測繪工程本科學(xué)生，提出以下改革措施。

2.1 降低理論教學(xué)深度，設(shè)置適合應(yīng)用型本科的內(nèi)容

課程通常設(shè)置56 個學(xué)時，其中理論教學(xué)44 學(xué)時。在符合培養(yǎng)目標(biāo)的前提下，降低理論教學(xué)內(nèi)容的難度、增大工程應(yīng)用實例的內(nèi)容，是本次教學(xué)改革的重點(diǎn)。

第一，將分散于多個章節(jié)中的坐標(biāo)框架相關(guān)知識匯總，進(jìn)行統(tǒng)一講解。本課程關(guān)于坐標(biāo)系的內(nèi)容在基礎(chǔ)知識章節(jié)、高斯平面相關(guān)計算章節(jié)、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換章節(jié)以及先修課程中均有講解。將天球坐標(biāo)系、地球坐標(biāo)系（天文、大地）、高斯平面直角坐標(biāo)系匯總后對比講授，能夠加強(qiáng)學(xué)生對各種坐標(biāo)系之間關(guān)系的理解。

第二，降低重力場知識難度。重力場是高程基準(zhǔn)定義的基礎(chǔ)，是必不可少的授課內(nèi)容。然而，此章節(jié)包括較多的抽象概念和復(fù)雜公式，又在課程前期進(jìn)行講授，導(dǎo)致學(xué)生對本章節(jié)、甚至本課程的學(xué)習(xí)興趣下降。改革重點(diǎn)是弱化重力場相關(guān)公式推導(dǎo)，重點(diǎn)講授力（引力、離心力、重力）、位（引力位、離心力位、重力位、正常重力位）、位與力的關(guān)系，以不降低學(xué)生興趣為前提。

第三，加入工程控制網(wǎng)建網(wǎng)方法內(nèi)容。傳統(tǒng)講授控制網(wǎng)建立內(nèi)容時，重點(diǎn)是以經(jīng)典大地測量和衛(wèi)星定位技術(shù)分別構(gòu)建國家大地控制網(wǎng)的方法。加入工程控制網(wǎng)建設(shè)方案，可拓寬學(xué)生思路，更貼合絕大多數(shù)工程建設(shè)中大地測量技術(shù)的實際應(yīng)用。

此外，舍去不必要的復(fù)雜公式推導(dǎo)，對比講授相似概念，弱化平差原理等都是降低課程難度的措施；加入常用平差軟件使用的內(nèi)容，契合實際工程需要、用人單位的用工需求。優(yōu)化后的理論教學(xué)內(nèi)容如表1 所示。

表1 應(yīng)用型本科大地測量學(xué)基礎(chǔ)理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)置[3]

2.2 技術(shù)實踐與編程實踐分散到不同實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中

實習(xí)環(huán)節(jié)是應(yīng)用型本科實踐教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力和解決工程實際問題能力的重要環(huán)節(jié)[4]。本課程的實踐內(nèi)容分測量技術(shù)實踐和機(jī)房編程實踐兩類，前者注重儀器操作的動手能力培養(yǎng)，后者注重培養(yǎng)學(xué)生的編程能力?？v觀培養(yǎng)方案，課程相關(guān)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)有：課內(nèi)實踐、大地測量學(xué)基礎(chǔ)與GNSS 應(yīng)用實習(xí)（簡稱“周實習(xí)”）、大地測量學(xué)基礎(chǔ)課程設(shè)計（簡稱“周設(shè)計”）[5]、測繪程序設(shè)計實驗。將不同類型的實踐內(nèi)容分配到不同教學(xué)環(huán)節(jié)中，是改革的重點(diǎn)。

第一，課內(nèi)實訓(xùn)以技術(shù)實踐為主，編程實踐不作為課內(nèi)實踐項目。對于編程能力較弱的應(yīng)用型本科學(xué)生，開展測繪程序編制教學(xué)需加入編程基礎(chǔ)知識的培訓(xùn)，課內(nèi)實踐學(xué)時數(shù)明顯不足。將編程實踐融入集中實踐環(huán)節(jié)中，是解決此問題的關(guān)鍵。

第二，測繪程序設(shè)計實驗以角度轉(zhuǎn)換、矩陣運(yùn)算等算例開頭，強(qiáng)化編程基礎(chǔ)，此后進(jìn)行經(jīng)典算法的編程實踐。這是提高學(xué)生編程能力、加深理論知識理解的有效途徑。

第三，大地測量學(xué)基礎(chǔ)課程設(shè)計以某中、大型項目的控制網(wǎng)設(shè)計實例為內(nèi)容，用到鄰帶換算、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換等知識時，可要求學(xué)生進(jìn)行編程處理。

第四，大地測量周實習(xí)以精密大地測量技術(shù)的工程控制網(wǎng)布測為主要內(nèi)容，涵蓋控制網(wǎng)設(shè)計、外業(yè)觀測到內(nèi)業(yè)處理全部內(nèi)容。表2 是對實踐教學(xué)內(nèi)容及相應(yīng)教學(xué)環(huán)節(jié)的改革設(shè)置。

表2 課程實踐內(nèi)容優(yōu)化設(shè)置[2]

2.3 結(jié)合課程特點(diǎn)，設(shè)計課程思政融入點(diǎn)

大地測量學(xué)基礎(chǔ)是一門蓬勃發(fā)展的課程[6]，有理論教學(xué)，有需團(tuán)隊合作的實踐教學(xué)。表3 為課程思政融入點(diǎn)及思政內(nèi)容，將其融入到專業(yè)知識的講解過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)思政育人[7]，對于實現(xiàn)高校立德樹人的教育目標(biāo)具有十分重要的意義[8]。

表3 課程思政融入點(diǎn)與思政教育內(nèi)容設(shè)置[9]

2.4 多種教學(xué)方法融合，合理利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

板書、多媒體相結(jié)合的教師講授法、提問式教學(xué)法，能夠調(diào)動學(xué)生積極性，提高課堂教學(xué)質(zhì)量[10]。在“雙線教學(xué)”并存、交融的新時代[11]背景下，混合式教學(xué)能有效地將傳統(tǒng)教學(xué)和線上教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性大有助益[12]。引入工程實例、翻轉(zhuǎn)課堂、微課、實踐課程線上教學(xué)等方法，能夠有效增強(qiáng)課程趣味性，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

第一，引入工程實例，豐富教學(xué)內(nèi)容。實例教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于備課，教師宜具有“雙師”背景，能夠梳理工程實例的知識點(diǎn)，能去除干擾信息，抓住問題的本質(zhì)，能夠提供多種解決方案并將其“步驟化”，便于學(xué)生梳理出邏輯關(guān)系。

第二，使用翻轉(zhuǎn)課堂培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和溝通能力。翻轉(zhuǎn)課堂以任務(wù)的形式，要求學(xué)生通過自學(xué)獲得新知識，并能夠組織語言，使用多種工具將所思所想進(jìn)行精準(zhǔn)地表達(dá)，是培養(yǎng)溝通能力的重要手段，是強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為本”教育理念[13]的有效措施。在實施過程中，教師應(yīng)提前布置任務(wù)（如新型空間大地測量新技術(shù)），為學(xué)生指出學(xué)習(xí)思路和學(xué)習(xí)途徑，在其進(jìn)行課堂匯報時，教師在指出其不足和錯誤的同時，還應(yīng)給予學(xué)生必要的肯定與鼓勵。

第三，將相似概念匯總，錄制微課。微課的教學(xué)時間短、內(nèi)容少而精，適用于本課程眾多相似名詞的類比教學(xué)。將多個相似或相關(guān)概念組織起來，制成包括文字、圖片、音頻的小視頻，有利于學(xué)生區(qū)分概念、增強(qiáng)理解與記憶。

第四，錄制課內(nèi)實踐視頻，進(jìn)行線上模擬實踐教學(xué)。疫情等特殊時期可能導(dǎo)致實踐課不能及時開展，但環(huán)環(huán)相扣的教學(xué)內(nèi)容又不能缺少實踐環(huán)節(jié)。此時，提前錄制的實踐視頻搭配模擬數(shù)據(jù)，是進(jìn)行線上實踐的途徑之一。實踐教學(xué)視頻加入了儀器操作特寫鏡頭，能夠幫助學(xué)生在預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)時全面掌握實習(xí)的全部流程。

第五，合理利用網(wǎng)絡(luò)平臺管理課程并組織線上教學(xué)。輔助教學(xué)平臺提供了考勤、發(fā)布資料、隨堂練習(xí)、主題討論、錄播、直播等實用功能，為線下教學(xué)提供了便捷，也為線上教學(xué)提供了平臺支持。直播授課、錄播教學(xué)、語音教學(xué)及文字教學(xué)的四種線上教學(xué)模式中[14]，效果最佳的線上教學(xué)方式是直播與錄播混搭教學(xué)，即教師上課時使用直播的方式進(jìn)行內(nèi)容講解與師生互動，同時進(jìn)行屏幕錄制，再將上課視頻放于網(wǎng)絡(luò)平臺，供學(xué)生多次學(xué)習(xí)。

3 結(jié)語

針對應(yīng)用型本科院校學(xué)生，以厚基礎(chǔ)、重實踐為宗旨，在理論教學(xué)中采取降低理論難度、相關(guān)內(nèi)容整合、調(diào)整授課先后順序、加入工程實例、注重軟件培養(yǎng)等措施；在實踐教學(xué)中，將數(shù)據(jù)采集技術(shù)的實踐內(nèi)容融入課內(nèi)實踐和周實習(xí)，編程實踐放于課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)；結(jié)合課程性質(zhì)，挖掘諸多思政融入點(diǎn)；采用實例教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、微課教學(xué)、實踐視頻指導(dǎo)等多種教學(xué)方法，同時應(yīng)發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的管理優(yōu)勢與線上教學(xué)的組織優(yōu)勢。