高職工程測(cè)量專業(yè)計(jì)算機(jī)課程體系的構(gòu)建

張 恒 劉 群

摘要:分析了高職工程測(cè)量專業(yè)計(jì)算機(jī)課程體系的特點(diǎn)及教學(xué)目標(biāo),闡述了工程測(cè)量專業(yè)計(jì)算機(jī)課程的主要內(nèi)容,以“數(shù)字化測(cè)圖”、“測(cè)量平差”、“GIS設(shè)計(jì)與開發(fā)”三種實(shí)訓(xùn)為例,詳細(xì)介紹了實(shí)訓(xùn)教學(xué)中專業(yè)軟件的應(yīng)用方式及教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞:高職;工程測(cè)量專業(yè);計(jì)算機(jī);課程體系

隨著工程測(cè)量技術(shù)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用,工程測(cè)量專業(yè)人才需求不斷增長(zhǎng),許多高職高專院校開設(shè)了工程測(cè)量專業(yè)。計(jì)算機(jī)及測(cè)量專業(yè)軟件的應(yīng)用能力作為該專業(yè)的核心培養(yǎng)目標(biāo),要求教師不僅要講解基礎(chǔ)理論知識(shí),更要注重實(shí)踐教學(xué),只有將理論知識(shí)與專業(yè)軟件實(shí)踐操作技能結(jié)合起來(lái),才能使學(xué)生真正掌握工程測(cè)量專業(yè)軟件體系,為今后就業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

高職工程測(cè)量專業(yè)計(jì)算機(jī)課程的特點(diǎn)與教學(xué)目標(biāo)

高職工程測(cè)量專業(yè)涉及的計(jì)算機(jī)課程具有以下特點(diǎn):(1)交叉性強(qiáng)。涉及計(jì)算機(jī)軟硬件、數(shù)學(xué)、程序設(shè)計(jì)、圖像處理、信息科學(xué)、測(cè)繪、遙感、管理科學(xué)等眾多領(lǐng)域,知識(shí)點(diǎn)繁多,軟件平臺(tái)及內(nèi)容更新速度快。(2)實(shí)踐性強(qiáng)。學(xué)生只有通過(guò)實(shí)踐才能更好地掌握軟件的基本操作和功能,并對(duì)軟件所反映的理論知識(shí)有更深刻的認(rèn)識(shí)和理解,教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)應(yīng)以具體的科研、生產(chǎn)項(xiàng)目為背景,注重實(shí)用性。(3)靈活性強(qiáng)。應(yīng)根據(jù)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度、理解能力和實(shí)際動(dòng)手能力因材施教,綜合運(yùn)用啟發(fā)式、講授式、研究式、情境式等教學(xué)手段,分階段、分層次、分難度地設(shè)計(jì)多種計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)模塊,及時(shí)評(píng)價(jià)教學(xué)效果并逐步完善教學(xué)模塊,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性。

高職工程測(cè)量專業(yè)計(jì)算機(jī)課程的總體教學(xué)目標(biāo)是:(1)熟悉計(jì)算機(jī)硬件,熟練掌握常見應(yīng)用軟件(如Word、Excel等)的基本操作;(2)熟悉外業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件的基本操作流程;(3)熟練掌握內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件、成果發(fā)布軟件的基本操作方法;(4)通過(guò)對(duì)內(nèi)、外業(yè)軟件應(yīng)用的綜合練習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的基本操作技能、邏輯思維能力、文檔編寫能力和軟件設(shè)計(jì)能力,使學(xué)生逐步掌握系統(tǒng)化的工程測(cè)量軟件體系,通過(guò)對(duì)實(shí)訓(xùn)模塊的思考、理解、設(shè)計(jì)及創(chuàng)作,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

高職工程測(cè)量專業(yè)計(jì)算機(jī)課程體系的內(nèi)容與教學(xué)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)課程體系的主要內(nèi)容高職工程測(cè)量專業(yè)計(jì)算機(jī)課程的主要內(nèi)容有:(1)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),包括計(jì)算機(jī)軟件、硬件,操作系統(tǒng),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí),Word、Excel等基礎(chǔ)軟件的使用,抓圖軟件,Adobe Reader、CAJ Viewer等閱讀軟件的使用;(2)野外數(shù)據(jù)采集軟件,如全站儀操作、數(shù)字水準(zhǔn)儀操作、GPS手簿操作等;(3)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件,包括計(jì)算機(jī)與全站儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀及GPS之間數(shù)據(jù)通信軟件的使用,AutoCAD,地形地籍測(cè)繪軟件CASS,平差軟件,CASIO計(jì)算器的使用,GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件,GIS軟件(如ArcGIS、SuperMap),RS軟件(如ERDAS),圖形圖像處理軟件(如PhotoShop、CorelDraw),MATLAB軟件,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(如SQL Server、Access等),編程語(yǔ)言(如VB.Net、C#)等;(4)成果數(shù)據(jù)發(fā)布軟件,如GIS制圖功能的使用(如專題符號(hào)的制作、地圖色彩搭配等),應(yīng)用系統(tǒng)打包工具(如Install Shield),文檔制作軟件,空間數(shù)據(jù)Web發(fā)布軟件(如ArcIMS、SuperMap IS.Net)等。

計(jì)算機(jī)課程教學(xué)設(shè)計(jì)高職工程測(cè)量專業(yè)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐操作,著重考察學(xué)生的軟件應(yīng)用能力。教師需要精心設(shè)計(jì)各實(shí)踐環(huán)節(jié),認(rèn)真布置實(shí)訓(xùn)任務(wù),對(duì)于每一次實(shí)訓(xùn),都要講清實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容、方法和要求。同時(shí),應(yīng)及時(shí)總結(jié)、評(píng)價(jià)實(shí)訓(xùn)效果,逐步改進(jìn)和完善實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。下面對(duì)主要的實(shí)訓(xùn)模塊進(jìn)行說(shuō)明。

1.“數(shù)字化測(cè)圖”實(shí)訓(xùn)模塊。數(shù)字化測(cè)圖的流程可抽象為以下幾個(gè)實(shí)訓(xùn)模塊:(1)前期資料準(zhǔn)備,外業(yè)踏勘,選點(diǎn)埋石,編制技術(shù)設(shè)計(jì)書;(2)控制測(cè)量,可采用導(dǎo)線或靜態(tài)GPS采集控制點(diǎn)坐標(biāo)并進(jìn)行平差處理;(3)碎部測(cè)量,采用全站儀或動(dòng)態(tài)GPS進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集,內(nèi)業(yè)通過(guò)全站儀或GPS與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信軟件導(dǎo)出數(shù)據(jù),并采用CASS軟件繪制地形圖;(4)地形圖的拼接、整飾和檢查。通過(guò)本實(shí)訓(xùn),使學(xué)生初步掌握全站儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、GPS手簿等測(cè)量?jī)x器的基本操作方法,熟悉平差軟件、GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件、CASS軟件的功能及基本操作方法,對(duì)數(shù)字化測(cè)圖的步驟有深刻的體會(huì)和認(rèn)識(shí)。其中,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)相關(guān)儀器和CASS軟件的實(shí)際操作能力、團(tuán)隊(duì)合作及協(xié)調(diào)能力是實(shí)訓(xùn)的重點(diǎn)。

2.“測(cè)量平差”實(shí)訓(xùn)模塊。分別練習(xí)平面網(wǎng)平差和高程網(wǎng)平差。平面網(wǎng)平差可安排以下實(shí)驗(yàn)?zāi)K:(1)閉合或附合導(dǎo)線測(cè)量數(shù)據(jù)平差;(2)GPS靜態(tài)采集的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)平差。高程網(wǎng)平差主要練習(xí)二、三等水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的平差和三角高程測(cè)量數(shù)據(jù)的平差方法。實(shí)訓(xùn)完成后應(yīng)提交平差計(jì)算結(jié)果(包括閉合差評(píng)價(jià)、各項(xiàng)限差要求、控制網(wǎng)圖形、平差報(bào)告等)。平差可使用CASIO計(jì)算器、Excel VBA程序、平差軟件(如COSA系統(tǒng))、MATLAB編程、可視化編程語(yǔ)言開發(fā)等多種方式實(shí)現(xiàn)。本實(shí)訓(xùn)的目標(biāo)是讓學(xué)生更好、更透徹地掌握測(cè)量平差的基礎(chǔ)理論和方法,理解平差的任務(wù)、內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)過(guò)程,通過(guò)平差理論與實(shí)際算例的結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生將實(shí)際測(cè)量問(wèn)題轉(zhuǎn)換為平差問(wèn)題的邏輯思維能力,通過(guò)將專業(yè)知識(shí)與軟件處理流程的結(jié)合,提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能和編程水平。

3.“GIS設(shè)計(jì)與開發(fā)”實(shí)訓(xùn)模塊。本實(shí)訓(xùn)模塊包括矢量化和COMGIS開發(fā)綜合實(shí)例兩部分。矢量化的流程可抽象為以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K:(1)紙質(zhì)圖紙掃描和圖像預(yù)處理(如圖像的去噪、調(diào)色等);(2)圖像配準(zhǔn);(3)圖層設(shè)計(jì),包括圖層類型、自定義屬性字段、字段類型、長(zhǎng)度等信息;(4)圖層矢量化,包括對(duì)點(diǎn)、線、面、拓?fù)鋱D層的矢量化操作,圖形錯(cuò)誤信息的查找,拓?fù)潢P(guān)系的建立及相關(guān)技巧;(5)屬性數(shù)據(jù)錄入,通過(guò)人工交互錄入每個(gè)圖元的屬性信息。對(duì)矢量化重點(diǎn)練習(xí)原始數(shù)據(jù)采集、編輯、處理的流程及技巧,使學(xué)生初步掌握掃描儀、圖像處理軟件(如PhotoShop)、桌面版GIS軟件的功能及基本操作方法,對(duì)地圖掃描矢量化的步驟有直觀的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生對(duì)相關(guān)設(shè)備和軟件的實(shí)際操作能力。

4.COMGIS開發(fā)綜合實(shí)訓(xùn)。主要指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)GIS主界面,編程實(shí)現(xiàn)基本的GIS功能。通常系統(tǒng)主界面由標(biāo)題欄、菜單欄、工具按鈕、圖形顯示窗口、圖例窗口、鷹眼導(dǎo)航圖及狀態(tài)欄等組成,如圖1所示。其中,菜單欄應(yīng)根據(jù)行業(yè)的需求進(jìn)行設(shè)計(jì),通常包括系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)維護(hù)(包括對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的增加、修改和刪除操作)、數(shù)據(jù)查詢(可根據(jù)屬性信息查詢,也可按照空間信息查詢)等功能;工具按鈕主要是對(duì)地圖窗口中的圖形進(jìn)行基本操作,如選擇、縮放、全局顯示等操作。在圖1中,1所在的區(qū)域?yàn)榈貓D窗口,用于可視化地顯示GIS要素的空間分布;2為圖例顯示區(qū)域,提供專題符號(hào)顯示、圖層控制等功能;3為鷹眼導(dǎo)航圖,用于快速定位目標(biāo)區(qū)域。標(biāo)題欄和狀態(tài)欄提供系統(tǒng)描述信息,如系統(tǒng)名稱、地圖比例尺、坐標(biāo)、日期及時(shí)間等。COMGIS開發(fā)綜合實(shí)訓(xùn)的目的是使學(xué)生掌握采用COMGIS、編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)等工具開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的基本方法,提高編程水平,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和興趣。本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是主界面的布局、COMGIS常用組件的功能及使用方法、應(yīng)用程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法。該實(shí)訓(xùn)模塊可采用項(xiàng)目、案例與課堂討論相結(jié)合的教學(xué)方法,即根據(jù)某行業(yè)真實(shí)的需求或模擬的項(xiàng)目開發(fā)情境,讓學(xué)生按照GIS企業(yè)項(xiàng)目模塊化開發(fā)的方式分組,并采用角色扮演的方式對(duì)GIS系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)行現(xiàn)代化管理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、功能模塊開發(fā)和成果編制。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中,教師可按學(xué)生的開發(fā)能力適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行宏觀調(diào)控?？己酥饕罁?jù)學(xué)生設(shè)計(jì)和開發(fā)的進(jìn)度、質(zhì)量和最終成果,主要檢查需求分析、開發(fā)技術(shù)方案、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能等內(nèi)容。

高職工程測(cè)量專業(yè)計(jì)算機(jī)課程具有交叉性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)和靈活性強(qiáng)等特點(diǎn),實(shí)踐教學(xué)對(duì)提高學(xué)生專業(yè)軟件的應(yīng)用能力起著至關(guān)重要的作用。筆者設(shè)計(jì)了“數(shù)字化測(cè)圖”、“測(cè)量平差”和“GIS設(shè)計(jì)與開發(fā)”三個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)模塊,并將專業(yè)軟件的使用穿插其中,通過(guò)教學(xué)實(shí)踐,取得了較好的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)中,還應(yīng)逐步設(shè)置新的綜合實(shí)訓(xùn)模塊,提高實(shí)訓(xùn)課程的設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性,以培養(yǎng)更多的具有創(chuàng)新能力的綜合型專業(yè)人才。

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作者簡(jiǎn)介:

張恒(1980—),男,甘肅靖遠(yuǎn)人,碩士,四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師,主要從事工程測(cè)量專業(yè)的教學(xué)與科研工作。