构建数字地形测量学课程全过程教学体系

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　　[摘 要]数字地形测量学是测绘工程专业的核心课程之一，包括理论、实验和实习三个教学环节。课题组从三个教学环节的教材、教学内容、教学方法及考核方式对数字地形测量学课程的教学体系进行全过程构建，从而形成一个有机整体。实践证明，该课程教学体系可有效提高教学效果。
　　[关键词]数字地形测量学;全过程;教学体系
　　[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）02-0045-03
　　数字地形测量学是测绘工程专业的核心课程之一。它是由测量学到数字测图原理与方法，经过改革、实践、修改、补充、创新而发展起来的一门适应现代测绘技术和社会生产需要的新课程，在测绘专业的课程体系中起奠基的作用。
　　数字地形测量学课程的特点是：1.基础性强：该课程是测绘专业入门级课程，在专业导论及CAD基础课程之后、其他课程之前讲授，为其他专业课程的讲授奠定基础。2.实践性强：课程重点要求学生掌握测量常规仪器的基本构造、常规测量方法的基本操作，3个教学环节（理论教学、实验教学和实习教学）中实践性环节占2个。
　　整个课程，理论教学是实验教学和实习教学的基础，实验教学是理论教学的支撑、实习教学的分模块，实习教学是理论知识在实际工程中的应用、实验教学内容的综合。三者需密切配合，建立全过程教学体系，才能使课程成为一个整体。本文对三个教学环节的教材选择、教学内容及方法、考核方式等进行了全过程系统构建，提升了课程的教学质量。
　　一、理论教学
　　（一）教材选择
　　目前，测绘科学技术已完成了由传统模拟测绘向数字测绘的转化，并跨越式地进入了信息化测绘阶段。测绘工程专业的学生应掌握空间信息获取、处理、表达、应用的基本原理、基本方法和基本技能，全面了解测绘学科的新技术和发展趋势。
　　《数字地形测量学》是全国高等学校测绘学科教学指导委员会组织实施的“测绘学科专业规范核心课程规划教材”之一，该教材在及时引进新的测绘技术、方法和理念，使經典的理论内容与先进的应用技术紧密结合等方面，进行了富有成效的探索与实践。教材内容符合“测绘工程专业规范”对人才培养的基本要求，还充分体现了测绘学科的新发展、新要求，考虑学科之间的交叉与融合，减少陈旧内容。
　　（二）授课内容及顺序
　　《数字地形测量学》教材共计15章（包括绪论），根据笔者所在学校测绘工程专业课程体系设置的情况，将第8章（卫星定位系统）和第14章（地籍图和房产图测绘），放到相关课程（GNSS定位原理与应用及不动产测绘）中讲述，所以在本课程中讲课内容共计13章。
　　在授课顺序上，将第2章地形图的基本知识，放在控制测量与碎部测量之间，以便于前后知识的衔接;将第3章测量误差的基本知识放在全站仪测量之后控制测量之前进行，以便在了解测量的基本方法之后对测量误差的性质、特点及消除或减弱的方法掌握得更深入。对教材内容进行调整后，将课程内容分为4个模块，详见表1所示。
　　（三）教学方式
　　理论教学综合采用教师授课、学生自学、研究教学等多种教学方式相结合的模式进行。
　　教师授课主要采用PPT讲解的方式进行，并辅以板书教学、视频播放、课堂提问等方式。PPT侧重于基本概念、基本理论及基本方法的讲解，板书教学适用于公式推导、坐标计算、误差传播定律的应用等的讲解，视频播放主要是进行仪器操作、地形测绘等内容的讲解。三者应有机结合，优势互补，实现有关知识的融合与最佳讲授。课上应注意调动学生的参与性，适时进行提问，鼓励学生表达自己的思想，以启发学生进行思考，并活跃课堂教学气氛。
　　学生自学主要适用于易于理解的规范及条款性内容，如地形图的分幅与编号、地物测绘及地形图上各要素配合表示的一般原则等，可以培养学生的自学能力与独立思考的能力，并能够在目前课时减少的情况下完成课程的教学内容。
　　授课时，还应留有一部分内容给学生进行研究，如精密三角高程测量、利用Excel表格或编程进行导线及水准路线的平差计算等，鼓励学生利用课余时间进行延伸阅读，撰写研究报告，查阅资料完成相关任务，以引导学生对相关问题进行深入研究，更加牢固地掌握知识。
　　（四）考试
　　理论课程的考核主要以卷面考试（占70%～80%）为主，辅以平时表现（占20%～30%）。
　　卷面考试范围并非要涵盖整本教材，而是要强调突出学习重点，并且为检查学生自学及研究教学的效果，应适当增加相关内容的考核点。在考题形式上应适当降低客观题的分值，减少记忆性知识点;增加主观性题目，以激发学生的思考及创新意识。
　　平时成绩由出勤、课堂回答及研究式教学成果构成。
　　二、实验教学
　　（一）实验教材
　　随着科学技术的进步和测绘仪器的发展，当今各种工程建设中已普遍使用全站仪、电子水准仪等现代测量仪器，传统的以光学水准仪和光学经纬仪为主要实验工具的测量实验指导书已不能适应现代教学的需要。工程测量实验教程考虑到理论课时缩减、实验设备变化等因素，将重点由光学仪器转向电子设备，同时配套一册实验报告，用于实验数据的记录、计算及总结，是评定实验成绩的基础资料和依据。
　　（二）实验内容及设备
　　实验内容及学时分配详见表2所示。由于电子水准仪的操作过程非常简单（粗平—照准—测量），不能为学生的操作技能提升奠定基础，所以涉及水准测量的实验除电子水准仪的认识与使用外，其余均使用微倾式光学水准仪。但涉及角度测量的实验，均采用全站仪进行（全站仪和经纬仪在使用上的区别仅在于是否需要人工读数）。
　　表2 实验内容
　　[序号 内容 学时 1 光学水准仪的认识与使用 2 2 电子水准仪的认识与使用 2 3 普通水准测量 2 4 四等水准测量 2 5 水准仪的检验与校正 2 6 全站仪的认识与使用 2 7 水平角测量（测回法） 2 8 水平角测量（方向法） 2 9 竖直角测量 2 10 全站仪的检验与校正 2 11 经纬仪测绘法测绘地形图 2 12 数字测图数据采集 2 合计 24 ] 　　（三）教学方法
　　实验教学采用演示与验证的方法。其中，仪器认识与使用类实验要求教师在上课前向学生介绍仪器构造、基本操作方法，然后由学生亲自进行仪器基本操作的学习，这种教学法称为演示教学法。测量方法类实验则一般在理论课上介绍测量方法的操作过程、注意事项，在实验课程上进行验证，这种实验教学法称为验证教学法。
　　为保证教学效果，建立了测量实验基地，该基地距离实验室较近，减少了学生借还仪器在路途上花费的时间，同时不受风雨的影响，可以使实验教学在任何气候条件下进行。该场地可满足4个班级同时进行实验教学。场地布设后，采用高精度的电子全站仪和精密水准仪对点位进行观测，经过严密平差计算出各点的三维坐标。
　　实验教学应与理论课相关内容的教学时间相匹配，这就要求授课教师对课程章节的授课时间有准确的把握，根据理论课进度安排各实验时间，并与实验室和学生进行沟通，确保实验按时顺利进行。
　　为给每个学生动手练习的机会，提高整体的教学效果，实验任务下放至个人。如仪器认识的实验要求每人单独操作1次;测量方法的实验要求每人观测1测回（测站）、记录1测站、竖立观测标志（棱镜或标尺）2测站。
　　（四）成绩评定
　　测量实验均以小组为单位进行，实验场地较为分散，为给每一个学生进行精确考核，实验成绩的评定以平时成绩（出勤和报告）和考试成绩构成。考试参照实验技能竞赛的评分方法进行，以提升学生的操作技能，保证实验教学的效果。
　　三、实习教学
　　（一）实习教材
　　实习教材即实习指导书，是开展实习教学的第一手资料。在实习教材中对实习的目的、内容、进度、地点、任务、纪律、所需仪器设备、作业程序、技术要求以及应提交的实习成果、考核内容、参考资料等进行详细说明。在学校实习基地进行实习时，应每年对已知数据进行一定的坐标变换，并对分区进行调整。在校外实习基地进行实习时，应使测区的介绍与实地相一致，所以实习教材应每年进行更新，以自编为主。
　　（二）实习内容
　　数字地形测量学实习的内容包括仪器的检验与校正、图根控制网的布设、图根控制测量的外业观测和内业计算、地形图测绘、地形图检查与验收、撰写技术总结报告等。
　　实习中使用的方法与仪器设备应尽量与生产实际相吻合。考虑到图纸测图虽然效率低下，脱离现代数字测图技术，脱离生产实际，但能够凸显地形测图的每个环节，通过详细的操作步骤有利于学生对测量知识的理解和巩固，因此地形图测绘部分以全站仪数据采集、电脑成图为主，图纸测图仍需完成不少于30cm×30cm的范围。
　　（三）实习组织
　　由于数字地形测量学课时数较多，理论教学与实习教学不在一个学期，因此在理论课程结束后，应向学生布置实习任务，并要求在实习的第一天以小组为单位进行实习讲解，以督促学生利用假期将理论知识和实验内容进行系统梳理，对实习建立初步的框架。
　　实习第一天，所有实习小组讲解完毕，教师进行实习的综合讲解。讲解时，除实习内容外还应将之前学生實习时出现的问题向学生进行介绍，以提示他们不要再犯相同的错误。
　　为保证教学任务的顺利展开和对学生实习进行考核，学校在大学城校区建立了约1Km2的数字地形测量实习基地。基地内有排列整齐的建筑物（教学楼、实验楼、办公楼等），也有自然地物（湖泊、山头等），能够满足数字地形测量实习的要求。
　　为保证每位学生都能积极参加实习，从实习中获益，要求小组内分配任务时，不能将工作固定人选，而应使所有学生都有机会参与实习的每个任务。
　　实习中，建立过程跟踪及监督机制，以及时跟踪学生在整个实习过程中的表现，督促与监督表现欠佳的学生，严格要求学生按照有关测量规范的要求进行实习及成果质量控制。
　　（四）实习成绩评定
　　个人实习成绩由小组考核成绩（占20%）、个人考核成绩（占60%）和实习报告成绩（占20%）构成。
　　小组主要考核实习质量：外业观测记录手簿是否规范、导线测量及水准测量精度、地形图精度等。个人考核包括计算考核（水准测量和导线测量平差计算等）、仪器操作考核（水准仪测量、水平角测量等）、地形图绘制考核以及当面提问。实习报告主要考察报告的完整性、规范性。
　　四、结语
　　本文对数字地形测量学的三个教学环节的全过程进行了系统构建，并在实际教学中使用。从学生参加实验技能竞赛获奖情况、后续课程教师反映及学生评教情况看，数字地形测量学课程全过程教学体系可有效提高教学效果。
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　　[责任编辑：钟 岚]
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