測(cè)繪數(shù)據(jù)處理教學(xué)仿真系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

祝 婕

（長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430012）

近年來(lái)，我國(guó)高等職業(yè)教育發(fā)展迅速，職業(yè)院校既要直接服務(wù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，又要以培養(yǎng)生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)、管理第一線的高端技能型專門人才為主要任務(wù)。而對(duì)于培養(yǎng)工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)高端技能型專門人才，其核心職業(yè)能力主要分兩個(gè)方面，一是培養(yǎng)學(xué)生工程施工測(cè)量的能力，二是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程施工測(cè)量數(shù)據(jù)處理的能力。在信息化測(cè)繪發(fā)展的要求下，行業(yè)企業(yè)更關(guān)注學(xué)生的工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理的能力。因此，如何培養(yǎng)提高學(xué)生的測(cè)繪數(shù)據(jù)處理能力，成為高職工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵。隨著計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，仿真技術(shù)趨于成熟，越來(lái)越多的教育教學(xué)領(lǐng)域引入了仿真系統(tǒng)。這帶動(dòng)了教育教學(xué)系統(tǒng)的飛速發(fā)展，也引來(lái)了教育教學(xué)系統(tǒng)的深刻變革。運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，開(kāi)發(fā)工程測(cè)量數(shù)據(jù)教學(xué)仿真環(huán)境，為工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理提供自主學(xué)習(xí)與實(shí)踐的平臺(tái)，改革《測(cè)繪數(shù)據(jù)處理》課程教學(xué)方法與手段，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程的對(duì)接，有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于推進(jìn)人才培養(yǎng)模式改革，提高學(xué)生測(cè)繪數(shù)據(jù)處理的能力和教學(xué)質(zhì)量有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 測(cè)繪數(shù)據(jù)處理仿真教學(xué)的重要性

測(cè)繪數(shù)據(jù)處理作為測(cè)繪工作的重要內(nèi)容，在整個(gè)測(cè)繪行業(yè)都受到了高度重視。在國(guó)內(nèi)也形成了很多較成熟的測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件，如專門的測(cè)量平差軟件，GPS數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)軟件TGO等，還有很多設(shè)計(jì)院也開(kāi)發(fā)出了適合自己使用的測(cè)繪數(shù)據(jù)處理軟件。如甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的測(cè)繪數(shù)據(jù)處理軟件，但是這些測(cè)繪數(shù)據(jù)處理軟件的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中，而用于職業(yè)教學(xué)存在較大的局限性：一是這些成果研究?jī)?nèi)容比較深入，理論性較強(qiáng)，不適合測(cè)繪數(shù)據(jù)處理的基本職業(yè)能力教學(xué)，二是學(xué)生在使用這些測(cè)繪數(shù)據(jù)處理軟件時(shí)，只注重結(jié)果，將數(shù)據(jù)處理的方法忽略，不利于培養(yǎng)提高學(xué)生測(cè)繪數(shù)據(jù)處理方法的能力。

目前，國(guó)內(nèi)職業(yè)教育領(lǐng)域的學(xué)者都在積極研究改革教育教學(xué)方法手段，教學(xué)仿真系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)也取得了積極的進(jìn)展，但對(duì)于工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)，培養(yǎng)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理職業(yè)能力的教學(xué)仿真系統(tǒng)還沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，研究也較少。本系統(tǒng)試圖利用仿真系統(tǒng)最新研究的成果，基于實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程對(duì)接的職業(yè)教育理念，開(kāi)發(fā)培養(yǎng)工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)測(cè)繪數(shù)據(jù)處理核心職業(yè)能力的教學(xué)仿真系統(tǒng)，改革人才培養(yǎng)模式，為實(shí)施教學(xué)做一體化教學(xué)模式提供學(xué)習(xí)實(shí)踐的平臺(tái)。

2 測(cè)繪數(shù)據(jù)處理仿真教學(xué)的需求分析

測(cè)繪數(shù)字教學(xué)仿真系統(tǒng)針對(duì)勘測(cè)系工程測(cè)量與工程測(cè)量監(jiān)理專業(yè)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)量數(shù)據(jù)處理過(guò)程和VB編程方法起到促進(jìn)作用。涉及到的學(xué)科有地形測(cè)量、測(cè)量平差、VB測(cè)繪程序設(shè)計(jì)、工程測(cè)量等課程，能對(duì)學(xué)生的專業(yè)課程起到復(fù)習(xí)鞏固的作用。針對(duì)這些專業(yè)課程，我們提出了下列模塊：

（1）測(cè)量基本計(jì)算模塊：包含測(cè)量計(jì)算的最基本計(jì)算，如：坐標(biāo)方位角計(jì)算、角度弧度換算、矩陣計(jì)算等。該模塊包含測(cè)量數(shù)據(jù)的最基本組成部分，基本上每個(gè)小模塊在綜合數(shù)據(jù)處理過(guò)程中都會(huì)遇到，是測(cè)量數(shù)據(jù)處理的很重要、不可忽視的過(guò)程，而且案例相對(duì)簡(jiǎn)單，可作為課堂教學(xué)的演示實(shí)例或課堂練習(xí)，能夠適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的要求。如角弧度換算，所有跟角度計(jì)算有關(guān)的案例中都會(huì)遇到，在實(shí)際測(cè)量中得到的數(shù)據(jù)為度分秒的格式，而在調(diào)用VB的三角函數(shù)計(jì)算公式時(shí)，其角度單位為弧度，所以在開(kāi)始計(jì)算時(shí)需要將角度換算為弧度，而計(jì)算完畢后還需要將弧度轉(zhuǎn)換為更為習(xí)慣的測(cè)量角度單位——“度分秒”。

（2）測(cè)量數(shù)據(jù)綜合處理模塊：包含單導(dǎo)線平差近似計(jì)算、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、圓曲線計(jì)算等。該過(guò)程選取了比較典型的、稍大型的綜合數(shù)據(jù)處理過(guò)程，在這些案例中，一般來(lái)說(shuō)，單獨(dú)的某一種語(yǔ)句很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的過(guò)程，它需要將VB語(yǔ)言的所有語(yǔ)句進(jìn)行融合才能實(shí)現(xiàn)該數(shù)據(jù)過(guò)程，如單導(dǎo)線近似平差中就需要用到順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。通過(guò)這三種語(yǔ)句的巧妙融合才能最終實(shí)現(xiàn)單導(dǎo)線近似計(jì)算。選取的這幾個(gè)案例也基本融合了《地形測(cè)量》、《工程測(cè)量》、《測(cè)量平差》等測(cè)量基礎(chǔ)課程中的數(shù)據(jù)處理的典型過(guò)程。

（3）基本數(shù)據(jù)處理實(shí)踐模塊：選取企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中的實(shí)際案例，進(jìn)行設(shè)計(jì)。該過(guò)程中的案例選取實(shí)際生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)處理工程，且有實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證的典型工作過(guò)程，作為學(xué)生的實(shí)訓(xùn)材料，供學(xué)生在測(cè)繪程序?qū)嵙?xí)中進(jìn)行使用。

（4）學(xué)生綜合數(shù)據(jù)處理提高模塊：選取典型案例，為學(xué)生演示軟件設(shè)計(jì)的完整過(guò)程。該過(guò)程中需要為學(xué)生根據(jù)調(diào)用流程進(jìn)行說(shuō)明，能夠保證學(xué)生在沒(méi)有老師指導(dǎo)的情況下，在課余時(shí)間能夠根據(jù)流程提示，按照編寫步驟，自己完成程序的設(shè)計(jì)。使學(xué)生能夠課后自學(xué)且能有所提高。

3 仿真教學(xué)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)分為四大功能模板，測(cè)繪程序設(shè)計(jì)授課期間，主要訪問(wèn)第一模塊——測(cè)量基本計(jì)算?？?。后期，主要訪問(wèn)綜合處理?？欤撃K中會(huì)選擇一個(gè)案例作為指導(dǎo)案例，該案例將和上課內(nèi)容進(jìn)行銜接，教授新課時(shí)會(huì)按照上課順序，一步步將綜合案例進(jìn)行整合。提高模塊主要是學(xué)生在課后使用。該模塊中會(huì)將整個(gè)編寫過(guò)程進(jìn)行描述，學(xué)生可按照指導(dǎo)一步步完成程序設(shè)計(jì)，通過(guò)實(shí)際演練達(dá)到提高編程水平，掌握測(cè)量數(shù)據(jù)處理的能力。該軟件的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

4 仿真教學(xué)系統(tǒng)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用

高職工程測(cè)量類專業(yè)教育的特點(diǎn)是注重學(xué)生的實(shí)操能力及技能的培養(yǎng)，而工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理的能力尤為重要。但在工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理課程的傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，課堂上講理論，課后進(jìn)行實(shí)踐，這種教學(xué)模式不太符合高職學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，教學(xué)效率低，非常容易造成理論學(xué)不精，實(shí)踐學(xué)不會(huì)等現(xiàn)象，而將測(cè)繪仿真系統(tǒng)引入課堂，在理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，直接進(jìn)行仿真顯示結(jié)果，使抽象的概念具體化、簡(jiǎn)單化，克服學(xué)生理解的抽象性，使學(xué)生對(duì)課堂講授內(nèi)容增加感性認(rèn)識(shí)，加深學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，提高教學(xué)效果。［1］

該仿真系統(tǒng)目前已在我院2013級(jí)學(xué)生工程測(cè)量專業(yè)《測(cè)繪數(shù)據(jù)處理》課程中進(jìn)行實(shí)踐，與同時(shí)學(xué)習(xí)這門課程的未使用該仿真系統(tǒng)的工程測(cè)量與監(jiān)理專業(yè)的學(xué)生相比，從課堂紀(jì)律上看，使用該仿真系統(tǒng)的學(xué)生明顯注意力更集中，理論學(xué)習(xí)會(huì)更加容易，實(shí)際效果也好。對(duì)課堂上學(xué)生提出的疑問(wèn)，比如改變某個(gè)數(shù)據(jù)、改變某些處理過(guò)程，老師可以現(xiàn)場(chǎng)修改對(duì)象或?qū)傩詤?shù)，進(jìn)行仿真驗(yàn)證，回答學(xué)生的提問(wèn)，解決了理論教學(xué)與實(shí)際脫節(jié)的問(wèn)題。做到了教與學(xué)的互動(dòng)，提高了學(xué)生興趣；從教學(xué)效果來(lái)看，在進(jìn)行實(shí)踐考試時(shí)，工程測(cè)量學(xué)生該門課程的通過(guò)率達(dá)到了95%，而工程測(cè)量監(jiān)理的學(xué)生通過(guò)率明顯要低；從課后訪談來(lái)看，工程測(cè)量學(xué)生反應(yīng)考題簡(jiǎn)單，沒(méi)有什么難度，監(jiān)理專業(yè)學(xué)生則認(rèn)為考題太難，理論知識(shí)和實(shí)際上機(jī)考試存在脫節(jié)，有些內(nèi)容理論還記得，但不會(huì)實(shí)際應(yīng)用。

總之，將仿真系統(tǒng)應(yīng)用于工程測(cè)量技術(shù)專業(yè)教學(xué)中，不僅可以把很多抽象和難以掌握的理論知識(shí)變得生動(dòng)有趣，化難為易，對(duì)于提高教學(xué)效果，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣具有重要的意義，而且對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的分析和解決問(wèn)題的能力都起到了潛移默化的作用。

［1］何秋陽(yáng).MuItiSim10仿真軟件在《模擬電子技術(shù)》理論課教學(xué)中的應(yīng)用［J］.電子世界，2012，（13）：162－163.

［2］韓寶如.高職電子信息工程技術(shù)專業(yè)仿真教學(xué)的研究［J］.遼寧高職學(xué)報(bào)，2012，（11）：158－159.

［3］姚金偉.高職土建類專業(yè)仿真教學(xué)軟件的研究與實(shí)踐［J］.中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2013，（01）：120－123.