工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的數(shù)字地形測(cè)量學(xué)課程改革

李長春 牛海鵬 何 榮

河南理工大學(xué)測(cè)繪與國土信息工程學(xué)院 河南焦作 454000

工程教育專業(yè)認(rèn)證是指專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)針對(duì)高等教育機(jī)構(gòu)開設(shè)的工程類專業(yè)教育實(shí)施的專門性認(rèn)證，由專門行業(yè)協(xié)會(huì)、專業(yè)學(xué)會(huì)會(huì)同該領(lǐng)域的教育專家和相關(guān)行業(yè)企業(yè)專家一起進(jìn)行認(rèn)證，旨在為相關(guān)工程技術(shù)人才進(jìn)入工業(yè)界從業(yè)提供教育質(zhì)量保證。工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)[1-4]。工程教育專業(yè)認(rèn)證的內(nèi)涵是對(duì)高等學(xué)校的工科專業(yè)實(shí)施的專門性認(rèn)證，由工業(yè)界行業(yè)協(xié)會(huì)、專業(yè)學(xué)會(huì)與工程教育界聯(lián)合實(shí)施，為工程專業(yè)人才進(jìn)入行業(yè)的工程教育提供外部質(zhì)量保證，要求專業(yè)課程體系設(shè)置、師資隊(duì)伍配備、辦學(xué)條件配置等都圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達(dá)成這一核心任務(wù)展開，并強(qiáng)調(diào)建立專業(yè)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制和文化以保證專業(yè)教育質(zhì)量和專業(yè)教育活力。對(duì)測(cè)繪工程專業(yè)而言，開展測(cè)繪工程專業(yè)認(rèn)證是構(gòu)建工程教育質(zhì)量監(jiān)控體系、增強(qiáng)測(cè)繪工程教育人才培養(yǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的適應(yīng)性促進(jìn)我國測(cè)繪工程專業(yè)教育國際互認(rèn)的重要舉措，對(duì)扎實(shí)推進(jìn)創(chuàng)新實(shí)用型工程測(cè)繪人才培養(yǎng)具有十分重要的意義[5-7]。

數(shù)字地形測(cè)量學(xué)是高等院校測(cè)繪工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)與技術(shù)課程之一。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握從事大比例尺數(shù)字測(cè)圖的基本理論和專業(yè)知識(shí)，具有利用測(cè)繪儀器和軟件進(jìn)行地形圖、地籍圖、房產(chǎn)圖等數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和地形圖應(yīng)用能力[8-10]。目前，該課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及課堂實(shí)驗(yàn)、集中實(shí)驗(yàn)過程中存在諸多問題，如授課內(nèi)容陳舊、授課手段單一以及實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)落后、實(shí)驗(yàn)效果不佳等，導(dǎo)致課程教學(xué)效果不好，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)量不高。

為了適應(yīng)21世紀(jì)的激烈競(jìng)爭(zhēng)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)對(duì)大學(xué)生素質(zhì)和能力的要求，為我國培養(yǎng)具有高尚的道德情操、良好的人文素養(yǎng)、扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、較寬的專業(yè)口徑并富有較強(qiáng)的自學(xué)能力及發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的測(cè)繪技能人才。結(jié)合我校數(shù)字地形測(cè)量學(xué)在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題，對(duì)該門課程建設(shè)與改革進(jìn)行探討。

1 課程課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及存在問題

1.1 課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及其滿足的畢業(yè)要求

數(shù)字地形測(cè)量學(xué)課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)主要圍繞測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)、小區(qū)域控制測(cè)量、野外數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與內(nèi)業(yè)繪圖和地形圖應(yīng)用等專題展開，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)相關(guān)儀器設(shè)備如經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀和GPS等和測(cè)圖軟件如CASS，SCS，SV300等的實(shí)際操作應(yīng)用能力，以及主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作及協(xié)調(diào)等能力。數(shù)字地形測(cè)量學(xué)課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)及其滿足的畢業(yè)要求指標(biāo)見表1。

表1 課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及其滿足的畢業(yè)要求指標(biāo)

表1 (續(xù))

1.2 課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

目前，數(shù)字地形測(cè)量學(xué)在課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和課程考核等方面存在如下問題：

1.2.1 課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊且與其他課程交叉重疊

數(shù)字地形測(cè)量學(xué)的課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排如表1，其中許多內(nèi)容相對(duì)陳舊且與其他課程交叉重疊。如小區(qū)域控制測(cè)量部分的交會(huì)法、三角法，數(shù)據(jù)處理與內(nèi)業(yè)繪圖部分講解掃描矢量化、數(shù)字化儀矢量化、平板儀繪圖、等高線勾繪，地形圖應(yīng)用部分講解求積儀法面積量算、體積計(jì)算、方格網(wǎng)法填挖方量計(jì)算等內(nèi)容相對(duì)比較陳舊，在現(xiàn)代測(cè)繪過程中已經(jīng)不再適用。測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)部分講解的測(cè)量坐標(biāo)系、測(cè)量誤差基礎(chǔ)知識(shí)等內(nèi)容與控制測(cè)量學(xué)、測(cè)量平差等課程講解內(nèi)容交叉重疊，野外數(shù)據(jù)采集部分講解的RTK野外數(shù)據(jù)采集與衛(wèi)星導(dǎo)航定位課程講解內(nèi)容交叉重疊，數(shù)據(jù)處理與內(nèi)業(yè)繪圖講解的地形圖分幅與編號(hào)等內(nèi)容與地圖學(xué)講解內(nèi)容交叉重疊。

1.2.2 教學(xué)方法單調(diào)，教學(xué)效果需要提高

目前課堂教學(xué)采用教師按照課件內(nèi)容講解，學(xué)生攜帶一支筆和一本教材聽課的方法，課上和課下教師和學(xué)生缺乏互動(dòng)，教學(xué)效果極差。實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用教師講解儀器操作方法、數(shù)據(jù)觀測(cè)與記錄計(jì)算方法，學(xué)生分散操作，最后學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師為了完成教學(xué)檢查進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告批改，根本談不上取得任何實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

1.2.3 考核方法單一

目前的課程考核方法仍然采用一張?jiān)嚲矶ǔ煽兊哪Ｊ?。教師課程結(jié)束時(shí)勾畫考試重點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)生考試前突擊復(fù)習(xí)，最后教師批改試卷提交成績。實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本沒有考核，學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束，上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告即可。這種考核方式還屬于典型的應(yīng)試教育，無法提高學(xué)生的積極性，同時(shí)也培養(yǎng)不出高素質(zhì)、高水平的測(cè)繪高級(jí)人才。

2 課程課堂與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革建議

根據(jù)測(cè)繪工程專業(yè)認(rèn)證提出的測(cè)繪工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求以及現(xiàn)代測(cè)繪背景下人才培養(yǎng)需求，結(jié)合作者近20年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)數(shù)字地形測(cè)量學(xué)課程改革提出如下建議：

2.1 摒棄陳舊教學(xué)內(nèi)容，合理調(diào)配交叉內(nèi)容

為了適應(yīng)現(xiàn)代測(cè)繪向自動(dòng)化、集成化、一體化和智慧化發(fā)展趨勢(shì)的需求，對(duì)于一些現(xiàn)代測(cè)量不再適用的內(nèi)容如交會(huì)法、三角法、視距法測(cè)距、掃描矢量化、平板儀繪圖、手工勾繪地形圖、面積和體積量算是要堅(jiān)決摒棄的，增加現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)新技術(shù)、新知識(shí)、新手段。對(duì)于較經(jīng)典且現(xiàn)在測(cè)繪工作仍然采用的技術(shù)應(yīng)加以提煉，同時(shí)增加全站儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、GPS RTK、無人機(jī)遙感、車載移動(dòng)測(cè)繪、三維激光掃描等內(nèi)容。

進(jìn)一步理順課程間的體系與結(jié)構(gòu)、合理配置和調(diào)配不同課程之間的交叉和重疊內(nèi)容。該課程詳細(xì)講解坐標(biāo)系的建立方法，控制測(cè)量學(xué)不再講解該部分內(nèi)容；對(duì)于測(cè)量誤差基礎(chǔ)知識(shí)部分，該課程只講解誤差的基本概念和精度評(píng)定指標(biāo)以及等精度觀測(cè)的精度評(píng)定方法，其他內(nèi)容由測(cè)量平差原理與應(yīng)用課程講解；小區(qū)域控制測(cè)量只講解圖根導(dǎo)線測(cè)量和三四等水準(zhǔn)測(cè)量以及簡易平差計(jì)算方法，精密導(dǎo)線測(cè)量、精密水準(zhǔn)測(cè)量和嚴(yán)密平差部分分別由控制測(cè)量學(xué)和測(cè)量平差原理與應(yīng)用課程講解；野外數(shù)據(jù)采集重點(diǎn)講解GPS RTK數(shù)據(jù)采集原理與操作方法，GPS定位原理與應(yīng)用由GPS原理與應(yīng)用課程講解，無人機(jī)遙感只講解無人機(jī)遙感圖像繪制地形圖相關(guān)內(nèi)容，無人機(jī)遙感圖像處理相關(guān)內(nèi)容由攝影測(cè)量與遙感課程講解；數(shù)據(jù)處理與內(nèi)業(yè)繪圖講解地形圖分幅與編號(hào)內(nèi)容，地圖學(xué)課程不再講解。

2.2 優(yōu)化教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和能動(dòng)性

綜合采用討論式、啟發(fā)式、引導(dǎo)式等教學(xué)方法，徹底激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和能動(dòng)性。為了培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，對(duì)于每一個(gè)預(yù)講授的內(nèi)容，授課老師設(shè)置特定問題，特別對(duì)于前沿性問題，組織學(xué)生查詢資料，以小組為單位展開討論，啟發(fā)學(xué)生發(fā)表個(gè)人見解，最后由授課老師進(jìn)行總結(jié)，要求學(xué)生每次討論后寫出總結(jié)報(bào)告。對(duì)于綜合性內(nèi)容，如小區(qū)域控制測(cè)量、大比例尺地形圖測(cè)繪等，啟發(fā)學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)融會(huì)貫通，如啟發(fā)學(xué)生撰寫控制測(cè)量和地形圖繪制技術(shù)設(shè)計(jì)書、優(yōu)化點(diǎn)位選擇和觀測(cè)方法、撰寫技術(shù)報(bào)告等，以解決測(cè)量工作中的核心和本質(zhì)問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性；對(duì)于內(nèi)容抽象、學(xué)生理解比較困難的內(nèi)容，如坐標(biāo)系建立、地形圖分幅與編號(hào)等，采用引導(dǎo)式教學(xué)，由淺顯知識(shí)和原理入手，通過演繹、類比、展示、歸納等方法，觸類旁通、舉一反三，使抽象知識(shí)形象化，觸發(fā)學(xué)生邏輯思維和形象思維能力。

2.3 加強(qiáng)過程考核，采用多樣化考核方式

對(duì)于基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本計(jì)算方法，采用筆試方式考核；對(duì)于儀器操作能力考核，采用現(xiàn)場(chǎng)操作考核方式；對(duì)于綜合能力，采用專題報(bào)告形式考核。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核，采用過程考核和結(jié)果考核相結(jié)合的方法，根據(jù)每個(gè)學(xué)生的儀器操作能力、計(jì)算能力以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫情況進(jìn)行評(píng)分。作者嘗試進(jìn)行儀器操作能力和計(jì)算能力現(xiàn)場(chǎng)考核的方法，即在每次實(shí)驗(yàn)課最后20分鐘，以小組為單位進(jìn)行競(jìng)賽式考核，根據(jù)每個(gè)小組的觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)成果質(zhì)量等方面進(jìn)行評(píng)分。這樣可以提高學(xué)生的觀測(cè)和計(jì)算能力，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和提高心理素質(zhì)。

3 結(jié)語

工程教育專業(yè)認(rèn)證要求數(shù)字地形測(cè)量學(xué)達(dá)成的畢業(yè)能力包括具備解決測(cè)量工程問題的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)；能夠熟練使用現(xiàn)代測(cè)繪儀器設(shè)備；能夠?qū)y(cè)繪工程中使用的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评矸治雠c計(jì)算，并給出合理的解釋；能夠提出有效完成設(shè)計(jì)方案的組織實(shí)施計(jì)劃，優(yōu)化數(shù)據(jù)采集、處理及成果編制的流程等。但是，該門課程存在授課內(nèi)容落后、教學(xué)方法和考核方法單一、教學(xué)效果較差等問題。根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，作者優(yōu)化教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、改變教學(xué)和考核方法，以期為提高該門課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)效果提供借鑒。