測(cè)量學(xué)教學(xué)輔助軟件設(shè)計(jì)

【摘 要】文章針對(duì)測(cè)量學(xué)教學(xué)過程中存在的一些突出問題，對(duì)其現(xiàn)象和原因進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并結(jié)合實(shí)際情況，提出了在教學(xué)過程中引入輔助軟件的思想，在一定程度上提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和積極性，彌補(bǔ)了儀器資源的不足，同時(shí)也為學(xué)生實(shí)習(xí)成果核查與成績(jī)考核提供了一種新的思路及方法。

【關(guān)鍵詞】測(cè)量學(xué) 教學(xué)輔助 仿真教學(xué) 實(shí)習(xí)

【中圖分類號(hào)】P20 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2015）20-0046-03

一 測(cè)量學(xué)的教學(xué)手段與方法存在的問題

測(cè)量學(xué)是一門集理論、實(shí)習(xí)為一體的課程，而目前的教學(xué)手段與方法還存在一些問題。

1.課堂教學(xué)抽象化

測(cè)量學(xué)是諸多工程專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程需要學(xué)習(xí)多種測(cè)繪儀器（如水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀等）的原理與使用，僅僅通過課堂講解儀器的結(jié)構(gòu)和示范操作，學(xué)生較難理解與掌握。

2.實(shí)習(xí)受到儀器資源與氣象條件的制約

在有限的實(shí)習(xí)時(shí)間里，多名學(xué)生共同操作一臺(tái)儀器，導(dǎo)致每個(gè)學(xué)生真正練習(xí)操作儀器的時(shí)間并不充分，每個(gè)學(xué)生很難練習(xí)到實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，甚至部分學(xué)生成了旁觀者。另外，測(cè)量實(shí)習(xí)工作大部分需要在室外進(jìn)行，遇到大風(fēng)、起霧、雨雪和雷電天氣，測(cè)量外業(yè)實(shí)習(xí)常常被迫中斷，嚴(yán)重影響了實(shí)習(xí)計(jì)劃的正常實(shí)施。

3.實(shí)習(xí)成果核查及成績(jī)考核困難

實(shí)習(xí)過程中，由于學(xué)生分布空間大，教師很難關(guān)注到每一個(gè)學(xué)生，導(dǎo)致輔導(dǎo)老師很難及時(shí)核查成果并及時(shí)糾正錯(cuò)誤的操作。另外，由于缺少實(shí)習(xí)過程的跟蹤，僅憑考勤和實(shí)習(xí)成果及報(bào)告考核學(xué)生的成績(jī)，也會(huì)導(dǎo)致成績(jī)?cè)u(píng)定結(jié)果的偏差。

二 軟件主要功能

綜上分析，在“測(cè)量學(xué)”教學(xué)與實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)引入輔助軟件非常必要，本文通過程序設(shè)計(jì)開發(fā)出一款測(cè)量學(xué)教學(xué)輔助軟件，嘗試克服測(cè)量教學(xué)與實(shí)習(xí)過程中的主要問題。

1.課堂教學(xué)動(dòng)畫演示與三維仿真

多媒體教學(xué)是一種有效的輔助教學(xué)方式，它將文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、聲音和影像等多種媒體運(yùn)用到教學(xué)中，對(duì)于優(yōu)化教學(xué)過程、開拓學(xué)生視野、增加課堂信息量等方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的表現(xiàn)力，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，集中學(xué)生的注意力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。動(dòng)畫演示是多媒體教學(xué)的一種重要方式，我們首先將要學(xué)習(xí)的知識(shí)通過flash軟件制成一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)畫，通過動(dòng)畫的展示幫組學(xué)生理解和掌握各種復(fù)雜難懂的知識(shí)點(diǎn)。如將高程測(cè)量中雙儀器高法制成動(dòng)畫，既可以形象地表示儀器測(cè)量的步驟，也可以形象地展示遷站換站的流程，比書本上文字的敘述更加具有表現(xiàn)力。

電腦三維建模技術(shù)的發(fā)展使得三維仿真得以實(shí)現(xiàn)。我們將各種測(cè)量?jī)x器如水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀和全站儀進(jìn)行三維建模，通過立體空間的變換展示，會(huì)讓使用者對(duì)儀器有更加清晰準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。水準(zhǔn)儀的三維模型圖如圖1所示。

2.模擬練習(xí)

對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理不僅關(guān)系到實(shí)習(xí)成果的正確性，也關(guān)系到測(cè)量實(shí)習(xí)的下一步操作，因此，快速準(zhǔn)確地計(jì)算數(shù)據(jù)是每個(gè)學(xué)生必須掌握的一項(xiàng)能力。我們?cè)谲浖屑尤肓藬?shù)據(jù)處理功能，就像一個(gè)有特殊功能的計(jì)算器一樣，在錄入測(cè)量數(shù)據(jù)之后，可以直接得到處理結(jié)果，即完整的實(shí)驗(yàn)記錄表格。例如在用雙儀器高法進(jìn)行4測(cè)站水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，只需要將測(cè)得的16個(gè)高程數(shù)據(jù)還有1個(gè)已知點(diǎn)高程數(shù)據(jù)錄取，然后點(diǎn)擊計(jì)算即可得到觀測(cè)記錄表格中的其他數(shù)據(jù)項(xiàng)，如圖2所示。另外，還加入了數(shù)據(jù)練習(xí)功能，使用時(shí)只需點(diǎn)擊“導(dǎo)入習(xí)題”按鈕，即可導(dǎo)入程序設(shè)定的題目，使用者計(jì)算得出結(jié)果后填入相應(yīng)的文本框，進(jìn)行判斷。

模擬練習(xí)功能分為水準(zhǔn)尺讀數(shù)模擬和水平角讀數(shù)模擬兩部分。兩個(gè)界面采用相同的風(fēng)格設(shè)計(jì)，左邊的圖片框中可顯示題目，在右邊的文本框輸入相應(yīng)的讀數(shù)，程序會(huì)自動(dòng)進(jìn)行判斷。當(dāng)然誤差不可避免，因此，要為結(jié)果設(shè)定一定的誤差范圍。水準(zhǔn)尺讀數(shù)模擬界面，共有3條橫向白色線條，分別代表水準(zhǔn)儀的上絲、中絲和下絲，余下的白色方框則代表水準(zhǔn)尺上的刻度，如圖3所示；水平角讀數(shù)模擬界面，上半部是經(jīng)緯儀的水平度盤，下半部是經(jīng)緯儀的豎直度盤，每一次顯示均可讀取兩個(gè)角度數(shù)據(jù)進(jìn)行練習(xí)，如圖4所示。

3.教師和學(xué)生互動(dòng)交流

應(yīng)用界面（圖5、圖6）與QQ類似，但加入了一些特殊的功能。如“廣播通知”功能：教師可以通過該功能向?qū)W生直接發(fā)送通知消息，簡(jiǎn)化信息傳遞步驟，使信息傳播更加方便快捷；“資料發(fā)布”功能：教師可以通過該功能將一些輔助資料（如教學(xué)課件、教學(xué)視頻等）發(fā)布給學(xué)生，相應(yīng)的學(xué)生可以通過“資料下載”功能進(jìn)行下載；“待辦消息”功能：與QQ類似，提供及時(shí)信息的傳送，學(xué)生和教師可以通過該功能相互交流；“作業(yè)批改”功能：教師通過該功能將學(xué)生上傳的作業(yè)（以JPG等圖片格式拍照上傳）進(jìn)行檢查批改，相應(yīng)的學(xué)生端有“作業(yè)上傳”功能。

4.輔助實(shí)習(xí)

利用移動(dòng)終端如手機(jī)方便攜帶的優(yōu)勢(shì)，在其應(yīng)用中添加輔助實(shí)習(xí)模塊。其具體功能為：教師通過程序發(fā)布實(shí)習(xí)通知，建立實(shí)習(xí)任務(wù)。相應(yīng)的學(xué)生進(jìn)入實(shí)習(xí)任務(wù)界面，根據(jù)教師指導(dǎo)一步一步進(jìn)行實(shí)習(xí)，記錄每一個(gè)數(shù)據(jù)，并且程序會(huì)自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理審核，當(dāng)數(shù)據(jù)不符合要求時(shí)自動(dòng)進(jìn)行返工重測(cè)的提示，而且每一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均會(huì)被保留下來，學(xué)生不能進(jìn)行更改，確保了實(shí)習(xí)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。同時(shí)，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)直接同步到教師的客戶端，教師可根據(jù)數(shù)據(jù)來判斷實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程及出現(xiàn)的問題，更好地掌控實(shí)驗(yàn)的流程。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)提交實(shí)驗(yàn)成果，確保每個(gè)學(xué)生成果的可靠性，杜絕了抄襲作弊的現(xiàn)象。教師根據(jù)成果可以進(jìn)行打分，其結(jié)果也會(huì)保留下來，作為日后平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定的參考依據(jù)。

5.輔助成績(jī)?cè)u(píng)定

學(xué)生移動(dòng)終端的應(yīng)用具有作業(yè)上傳的功能，同時(shí)相應(yīng)教師的移動(dòng)終端應(yīng)用可以進(jìn)行作業(yè)批改，而且這些作業(yè)批改的情況都會(huì)保留在數(shù)據(jù)庫(kù)中，既可以真實(shí)地記錄學(xué)生提交作業(yè)的情況，也能真實(shí)地記錄學(xué)生完成作業(yè)的具體情況。在教師平時(shí)成績(jī)的考核中，作業(yè)往往會(huì)作為考核的一個(gè)重要參考依據(jù)。但畢竟學(xué)生人數(shù)眾多，作業(yè)也并不只有一次，人工記錄和統(tǒng)計(jì)工作較為煩瑣，引入程序統(tǒng)計(jì)處理可以節(jié)省很多時(shí)間和精力。同樣的，每一位學(xué)生的實(shí)習(xí)成果也會(huì)被保留，與平時(shí)作業(yè)一樣，可以作為考核的一個(gè)參考依據(jù)。如圖7所示，即為學(xué)生成績(jī)的統(tǒng)計(jì)界面。

三 總結(jié)

在教學(xué)中引入教學(xué)輔助軟件，可以有效地解決當(dāng)前測(cè)量學(xué)教學(xué)過程中出現(xiàn)的一些問題，彌補(bǔ)儀器資源不足帶來的限制，為成績(jī)?cè)u(píng)定提供一個(gè)簡(jiǎn)便的統(tǒng)計(jì)工具。

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〔責(zé)任編輯：林勁〕