數(shù)字地形測量學(xué)教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實(shí)踐

花向紅，向 東，鄒進(jìn)貴

(武漢大學(xué) 測繪學(xué)院，武漢 430079)

數(shù)字地形測量學(xué)教學(xué)方法的創(chuàng)新探索與實(shí)踐

花向紅，向 東，鄒進(jìn)貴

(武漢大學(xué) 測繪學(xué)院，武漢 430079)

給出了與數(shù)字地形測量學(xué)課程體系相適應(yīng)的講練結(jié)合和多媒體教學(xué)、自主式、啟發(fā)和案例式、研究式等多種形式優(yōu)化組合的教學(xué)方法。實(shí)踐表明：這些教學(xué)方法的實(shí)施有助于學(xué)生基本技能的培養(yǎng)，對學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)有很大的促進(jìn)作用。

數(shù)字地形測量學(xué)；教學(xué)方法；探索；實(shí)踐

教學(xué)方法是教學(xué)過程中活躍并重要的因素，它既是體現(xiàn)教師主導(dǎo)作用的重要渠道，又是影響學(xué)生發(fā)揮主體作用的關(guān)鍵因素。教學(xué)方法在為教學(xué)內(nèi)容服務(wù)的同時，在培養(yǎng)創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力上具有重要的獨(dú)立價值。因此，應(yīng)大力開展教學(xué)方法改革與創(chuàng)新，積極倡導(dǎo)、掌握和推廣研究性教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)，綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法，使學(xué)生了解掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能及其發(fā)展動態(tài)，努力推進(jìn)學(xué)科交叉、專業(yè)融合，為學(xué)生的自由、自主學(xué)習(xí)與發(fā)展提供條件與環(huán)境[1]。

數(shù)字地形測量學(xué)是測繪類專業(yè)的八大主干課程之一，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。與該課程緊密配套的數(shù)字測圖實(shí)習(xí)既是學(xué)生掌握測量基本技能的必要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和分析問題、解決問題能力的有效途徑，是本專業(yè)高質(zhì)量人才培養(yǎng)的一個重要方面，抓住這一關(guān)鍵進(jìn)行教學(xué)研究將會收到事半功倍的效果。為此，本文結(jié)合數(shù)字地形測量學(xué)教學(xué)目標(biāo)，通過研究各種教學(xué)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，組合搭配的可能性，依據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)、學(xué)生實(shí)際特點(diǎn)、教師的自身素質(zhì)、教學(xué)環(huán)境條件，提出了與數(shù)字地形測量學(xué)課程體系相適應(yīng)的講練結(jié)合和多媒體教學(xué)、自主式、啟發(fā)和案例式、研究式等多種教學(xué)方法，以及課堂講授和課間實(shí)驗(yàn)和集中實(shí)習(xí)穿插進(jìn)行的教學(xué)方法。

1 數(shù)字地形測量學(xué)教學(xué)方法探索

數(shù)字地形測量學(xué)課程教學(xué)的目的是使每個學(xué)生掌握繪制和閱讀數(shù)字地形圖基本能力,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)[2]。它除了原理和理論的知識性、應(yīng)用性教學(xué)外，更多具有實(shí)踐性環(huán)節(jié)、計(jì)算機(jī)繪圖能力、軟件掌握以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致工作作風(fēng)的培養(yǎng)，實(shí)際操作和計(jì)算機(jī)內(nèi)業(yè)成圖是該課程教學(xué)非常重要的一環(huán)。因此，科學(xué)、合理地選擇和有效地運(yùn)用教學(xué)方法非常重要[3]。在教學(xué)方法的創(chuàng)新過程中，既要遵循教學(xué)的原則和規(guī)律，又要符合學(xué)生學(xué)習(xí)可能性和個別差異。教學(xué)方法包括教師教的方法和學(xué)生學(xué)的方法,兩者相輔相成[4]。

1.1 教師教的方法

教師教的方法主要有課堂講授法、多媒體教學(xué)法、啟發(fā)式和案例教學(xué)法、研究式教學(xué)等。

1)課堂講授法：教師運(yùn)用生動的語言，把學(xué)生所學(xué)內(nèi)容以系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，包括講述、講解等基本方式。適當(dāng)?shù)卦谑谡n中利用討論的形式，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，通過分析解決問題。

2)多媒體輔助教學(xué)法：利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，采用電子教材、網(wǎng)絡(luò)、CAI課件等多媒體技術(shù)制作演示講稿。既可以利用圖像和文字進(jìn)行說明，又可以結(jié)合聲音和動畫，將測定、測設(shè)原理等口述難以說明白的內(nèi)容清晰直觀地演播給學(xué)生。如關(guān)于角度測量原理、電磁波測距原理、儀器的內(nèi)部構(gòu)造等內(nèi)容可以充分發(fā)揮多媒體的優(yōu)勢，加大授課信息量。

3)啟發(fā)式和案例教學(xué)法：在課堂教學(xué)中，教師在課堂上將知識的重點(diǎn)和難點(diǎn)講清講透的前提下，教師提出問題，用問題引導(dǎo)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。在教學(xué)中，教師通過與教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)的案例給學(xué)生以示范，讓學(xué)生在對案例的挖掘和思考中進(jìn)行學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生深化理解教學(xué)內(nèi)容。

4)研究式教學(xué)：以研究為基礎(chǔ)，讓學(xué)生就自己感興趣的課題進(jìn)行研究，并撰寫研究報(bào)告等。該教學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠引導(dǎo)學(xué)生對相關(guān)問題進(jìn)行深入的研究，更加牢固地掌握知識。

1.2 學(xué)生學(xué)的方法

學(xué)生學(xué)的方法主要有自主式學(xué)習(xí)、合作式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)等。

1)自主式學(xué)習(xí)：以學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，教師起引導(dǎo)和指導(dǎo)的作用。這是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中主要的一種實(shí)踐活動，通過學(xué)生獨(dú)立的實(shí)踐、分析、質(zhì)疑、創(chuàng)造等方法來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。對培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、負(fù)責(zé)的工作態(tài)度具有重要的作用。

2)合作式學(xué)習(xí)：合作學(xué)習(xí)的形式在于構(gòu)建一個團(tuán)隊(duì)，讓學(xué)生成為團(tuán)隊(duì)的一員，從不同的角度討論問題，解決問題。學(xué)生在合作學(xué)習(xí)中不僅能夠?qū)W會認(rèn)知，而且還能學(xué)會組織、學(xué)會表達(dá)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

3)探究式學(xué)習(xí)：教師提出問題或?qū)W生發(fā)現(xiàn)問題，由學(xué)生去研究，教師給予必要的指導(dǎo)。學(xué)生通過調(diào)查和實(shí)驗(yàn)、采集與處理信息、表達(dá)與交流等活動，獲取知識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

2 數(shù)字地形測量學(xué)教學(xué)方法的創(chuàng)新實(shí)踐

教學(xué)方法的創(chuàng)新關(guān)鍵在于教師作用的充分發(fā)揮和教師現(xiàn)代教學(xué)理念的真正樹立[3]。教師除了具有深厚的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，一定的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究能力外，還需將現(xiàn)代教學(xué)理念、教書育人、為人師表體現(xiàn)在教學(xué)中。建立良性的教與學(xué)的互動關(guān)系，不斷加強(qiáng)師生之間的情感溝通，大膽進(jìn)行教學(xué)方法的創(chuàng)新探索和實(shí)踐，熟練地把握各類教學(xué)方法的特性，開展適合該門課程特點(diǎn)的各種教學(xué)方法。經(jīng)過多年的實(shí)踐，取得了較好的效果，深受學(xué)生的喜愛。

2.1 課堂教學(xué)方法

課堂教學(xué)采用講練結(jié)合和多媒體教學(xué)、自主式、啟發(fā)和案例式、研究式等多種方法，巧妙設(shè)計(jì)課堂進(jìn)程[2]。對于一些原理性較強(qiáng)、需要理解和計(jì)算的內(nèi)容，采用傳統(tǒng)教學(xué)方法；對于一些介紹性的內(nèi)容，采用PowerPoint、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的方法；對學(xué)生難以理解的知識，采用動畫的課件來表現(xiàn)；對于難以闡述清楚的實(shí)踐性知識，采用現(xiàn)場演示和錄像的方式，使學(xué)生易于模仿。

課堂講授突出“三基”即基本概念(原理)、基本方法和基本計(jì)算[5]。為了達(dá)到“學(xué)時少、內(nèi)容新、能力強(qiáng)、效果好”的目標(biāo)，在教學(xué)中合理組織授課內(nèi)容。既不要脫離教材，也不要拘泥于教材，及時將測量新知識、新技術(shù)(如：全站儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、 GPS技術(shù)等)傳授給學(xué)生，加大測量學(xué)知識應(yīng)用的力度。

多媒體教學(xué)是目前該門課程課堂授課的主要形式，計(jì)算機(jī)、投影儀、多媒體課件和繪圖軟件的靈活使用，能夠吸引學(xué)生的注意力，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)[6]。多媒體課件不是對教材內(nèi)容的復(fù)制，應(yīng)突出重點(diǎn)，邏輯合理。數(shù)字地形測量學(xué)課程采用多媒體講授與板書講授有機(jī)結(jié)合方式教學(xué)，通過兩者的優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)有關(guān)知識的融合與最佳傳授。多媒體講授主要是針對儀器構(gòu)造、儀器使用、誤差理論、控制測量、碎部測量、數(shù)字地形圖測繪等內(nèi)容，應(yīng)用PowerPoint為主制作教學(xué)課件。板書講授主要是針對課程中坐標(biāo)正反算、導(dǎo)線計(jì)算、水準(zhǔn)路線計(jì)算、誤差傳播定律應(yīng)用等重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，采用板書形式，結(jié)合PPT,循序漸進(jìn)。講解中善于提出問題，鼓勵學(xué)生回答問題，發(fā)表自己的見解。強(qiáng)化定性分析，突出分析思路與分析方法。使學(xué)生懂得“問題是什么”“解決問題的方法是什么”等。加強(qiáng)學(xué)生的聯(lián)想能力、發(fā)散思維能力及發(fā)現(xiàn)問題的能力。講解中與學(xué)生互動，為學(xué)生留出充分的思維空間，改變教師“一言堂”，以便學(xué)生主動思考，幫助加深理解[5]。

啟發(fā)式和案例教學(xué)是該課程使用的主要教學(xué)方法之一[2]。例如在講完角度測量和距離測量后提問：建筑物的高度如何測量？斜拉橋索道管傾角如何測量？等富有啟發(fā)性、思考性問題，啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。講述大比例尺數(shù)字地形測圖時，讓學(xué)生結(jié)合某區(qū)域地形圖測繪案例，啟發(fā)學(xué)生從技術(shù)設(shè)計(jì)、圖根控制、碎部測量、成果驗(yàn)收、技術(shù)總結(jié)等相關(guān)技術(shù)問題進(jìn)行獨(dú)立思考與分組討論，再匯報(bào)小組討論結(jié)果，由教師歸納總結(jié)。這樣培養(yǎng)學(xué)生綜合解決工程問題的能力和創(chuàng)新意識。

2.2 實(shí)踐教學(xué)方法

實(shí)踐教學(xué)主要采用課堂講授、課間實(shí)驗(yàn)和集中實(shí)習(xí)穿插進(jìn)行的教學(xué)方法[7]。目前，數(shù)字地形測量學(xué)課堂講授50學(xué)時，課間實(shí)驗(yàn)44學(xué)時(計(jì)劃安排22學(xué)時)。對于一些操作性要求較強(qiáng)的內(nèi)容如水準(zhǔn)儀的操作、全站儀的操作、測回法、方向觀測法、豎直角測量、三四等水準(zhǔn)測量、草圖法、全站儀的放樣方法等，運(yùn)用現(xiàn)場演示和觀看網(wǎng)上錄像資源的方法進(jìn)行?？梢允箤W(xué)生領(lǐng)會測量操作的要領(lǐng)，對于規(guī)范操作程序、培養(yǎng)良好的工作習(xí)慣，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)很有幫助。所建立的測繪儀器規(guī)范操作視頻網(wǎng)站，提供了相關(guān)測繪儀器操作視頻如全站儀操作、水準(zhǔn)儀操作、GPS操作、經(jīng)緯儀操作、國產(chǎn)全站儀操作等，深受學(xué)生歡迎。為了提高課間實(shí)驗(yàn)對學(xué)生的指導(dǎo)力度和廣度，除了課堂講授教師參加外，還每個班專門配有1～2名實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師。另外，測繪實(shí)驗(yàn)中心還全方位對學(xué)生開放，學(xué)生課余時間可以借儀器進(jìn)行實(shí)習(xí)操作，也可以在信息化測繪創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室三維地形仿真平臺上，學(xué)生可以利用周邊觀測墩上的控制點(diǎn)對三維地形測繪仿真模型進(jìn)行數(shù)字測圖仿真實(shí)習(xí)，對選定的測區(qū)制定測圖技術(shù)方案。還可以利用模型進(jìn)行一些數(shù)字測圖技術(shù)的專題研究，研究如何提高成圖的精度，達(dá)到成圖的精度要求等。便于學(xué)生理解和掌握新技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

為了做好該課程集中教學(xué)實(shí)習(xí)工作，編寫《數(shù)字測圖實(shí)習(xí)指導(dǎo)書》上、下冊。在指導(dǎo)書內(nèi)對5周的日程安排、工作任務(wù)和工作要求都進(jìn)行了詳細(xì)說明。每年與數(shù)字地形測量學(xué)對應(yīng)的數(shù)字測圖實(shí)習(xí)第一輪實(shí)習(xí)(2周)安排在學(xué)校進(jìn)行，實(shí)習(xí)的主要任務(wù)是掌握三維導(dǎo)線測量及三等水準(zhǔn)測量的設(shè)計(jì)、觀測與計(jì)算，主要使用的儀器為全站儀和光學(xué)自動安平水準(zhǔn)儀。該實(shí)習(xí)對強(qiáng)化學(xué)生使用全站儀和水準(zhǔn)儀等基本測量儀器的技能，加深對控制測量基本理論的理解和掌握，提高學(xué)生動手能力以及計(jì)算、分析、解決問題的能力，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)意識和創(chuàng)新精神具有不可替代的作用。第二輪實(shí)習(xí)(3周)安排在校外武漢江夏區(qū)大花嶺實(shí)習(xí)基地進(jìn)行，通過了解地形地貌條件，編制有關(guān)設(shè)計(jì)書，并完成選點(diǎn)、觀測、計(jì)算、展點(diǎn)、繪圖、實(shí)習(xí)總結(jié)等工作。目的在于使學(xué)生熟練掌握地物地貌測繪方法，實(shí)際體驗(yàn)地貌與等高線的關(guān)系，地貌特征點(diǎn)跑尺的技巧。通過業(yè)內(nèi)數(shù)字測圖軟件，形成符合規(guī)范的1∶500大比例尺數(shù)字地形圖，提高學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力。在教學(xué)實(shí)習(xí)中，學(xué)生每4～5人分成一組，每組都安排有教師進(jìn)行野外測量外業(yè)指導(dǎo)和室內(nèi)內(nèi)業(yè)成圖輔導(dǎo)。教學(xué)實(shí)習(xí)結(jié)束后，各組上交外業(yè)觀測記錄資料、內(nèi)業(yè)計(jì)算資料及成果、實(shí)習(xí)總結(jié)與體會等資料，指導(dǎo)教師根據(jù)每組學(xué)生的任務(wù)完成情況、上交的資料和每名學(xué)生的實(shí)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行評分，給出數(shù)字測圖實(shí)習(xí)這門課程的成績[8]。

此外，學(xué)院每年開展測繪技能大賽，意在促進(jìn)學(xué)生將測繪理論知識與測繪實(shí)踐很好地結(jié)合起來，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動手能力。測繪技能大賽分為5個板塊，其中實(shí)踐技能(含二級電磁波測距三維導(dǎo)線測量及計(jì)算、三等水準(zhǔn)測量及計(jì)算)和數(shù)字測圖內(nèi)業(yè)成圖兩個板塊屬于數(shù)字地形測量學(xué)課程的內(nèi)容。在2012年測繪技能大賽中，共有300多名選手參加。作為測繪技能大賽的重要組成部分，比賽對提高學(xué)生動手能力、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識起到極大的促進(jìn)作用，達(dá)到了以賽代練的效果。其中有120名獲獎?wù)摺?012年第二屆全國普通高等學(xué)校大學(xué)生測量技能競賽中我院代表隊(duì)?wèi){著深厚的理論功底，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，對測量成果精益求精的精神，取得了一級電磁波測距導(dǎo)線測量二等獎、四等水準(zhǔn)測量三等獎、數(shù)字測圖一等獎以及團(tuán)體一等獎的好成績。

3 結(jié)束語

創(chuàng)新教學(xué)方法不是一個簡單的工作，可以說是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。教學(xué)方法創(chuàng)新[9]立足于現(xiàn)有教學(xué)方法的優(yōu)化組合，以及教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變，還有教學(xué)條件的保障等方面?？茖W(xué)技術(shù)手段的發(fā)展，必然促使教學(xué)手段的更新，包括電教手段、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)和儀器設(shè)備等，不僅對教學(xué)方法的改革提出了新的要求，而且也為教學(xué)方法的改革提供了新的可能。教師在運(yùn)用現(xiàn)代化教育手段的過程中，不僅要把它作為教育的工具，更要把它作為學(xué)生的用具?？傊诮虒W(xué)中靈活運(yùn)用多種手段、多種形式、多種方法, 以提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，提高教學(xué)質(zhì)量。

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Innovation and Practice of Teaching Methods in Digital Topographic Surveying

HUA Xianghong, XIANG Dong, ZOU Jinggui

( School of Geodesy and Geomatics, Wuhan University， Wuhan 430079，China )

According to the target and requirements of Digital Topographic Surveying, the variety of optimization and combination of teaching methods of including combining speaking with practice, multimedia teaching, autonomous type, and inspiration and case type, research type are provided in this paper. Practice shows that the implementation of these methods of teaching helps to cultivate students’ basic skills and have a great role in promoting in their future study.

digital topographic surveying；teaching method innovation；exploration; practice

2014-02-21

湖北省高等學(xué)校省級教學(xué)研究項(xiàng)目資助(2013009)；武漢大學(xué)測繪學(xué)院本科專業(yè)綜合改革教學(xué)研究項(xiàng)目;武漢大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

花向紅(1963-)，男，博士，教授，測繪實(shí)驗(yàn)中心主任，主要從事工程測量與測量數(shù)據(jù)處理和測繪工程教學(xué)研究工作。

G642.4

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.01.016