專業(yè)認(rèn)證體系下“數(shù)字地形測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)”模式探索

劉 寧，張雙成，王騰軍，李 昕

(長(zhǎng)安大學(xué) 地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院，西安 710054)

自教育部實(shí)施工程教育專業(yè)認(rèn)證以來(lái)，促使各高校推進(jìn)教育改革并提升教學(xué)質(zhì)量，專業(yè)認(rèn)證的核心理念是以學(xué)生為中心、以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)[1-3]，使得畢業(yè)生在信息化時(shí)代能更好地適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，提升自身在工程實(shí)踐和創(chuàng)新方面的能力[4]。在專業(yè)認(rèn)證體系的核心環(huán)節(jié)中，畢業(yè)要求達(dá)成評(píng)價(jià)是衡量工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標(biāo)，而畢業(yè)要求達(dá)成的支撐依據(jù)主要依靠課程來(lái)實(shí)現(xiàn)[5-6]，對(duì)于實(shí)踐性強(qiáng)的測(cè)繪類專業(yè)而言，“數(shù)字地形測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)”是該大類專業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中不可替代的實(shí)踐課程之一[7-9]，該實(shí)踐課對(duì)學(xué)生理解“數(shù)字地形測(cè)量學(xué)”理論知識(shí)、掌握測(cè)繪儀器的使用和數(shù)據(jù)采集方法，解決大比例尺數(shù)字地形圖測(cè)繪工程問(wèn)題的能力和專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)起著關(guān)鍵作用，也為后續(xù)各專業(yè)課的繼續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)[10-12]。筆者依據(jù)所在高校測(cè)繪類專業(yè)“數(shù)字地形測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)”課程的教學(xué)大綱，從課程目標(biāo)、實(shí)習(xí)基地建設(shè)、實(shí)習(xí)組織安排、實(shí)習(xí)內(nèi)容、考核評(píng)價(jià)和持續(xù)改進(jìn)等方面著手對(duì)專業(yè)認(rèn)證體系下的實(shí)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施進(jìn)行探討。

1 課程目標(biāo)及支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)

通過(guò)“數(shù)字地形測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)”使學(xué)生具備應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理知識(shí)，數(shù)字地形測(cè)量理論和方法，進(jìn)行大比例尺地面數(shù)字地形圖測(cè)繪的能力，達(dá)到以下3個(gè)課程目標(biāo)：

1)能夠根據(jù)測(cè)圖比例尺和實(shí)際地形條件，通過(guò)測(cè)區(qū)踏勘，考慮社會(huì)、安全、健康、法律、文化及環(huán)境和工程需求，設(shè)計(jì)大比例尺地面數(shù)字地形圖測(cè)繪技術(shù)方案，并依據(jù)技術(shù)方案和測(cè)繪專業(yè)規(guī)范要求進(jìn)行圖根控制測(cè)量、地形信息采集、數(shù)字地形圖繪制及編輯、數(shù)字地形圖質(zhì)量控制的實(shí)施。

2)能夠在大比例尺地面數(shù)字測(cè)圖復(fù)雜測(cè)繪工程問(wèn)題解決中考慮公眾安全、健康、環(huán)境保護(hù)等因素，并履行相應(yīng)的社會(huì)責(zé)任。

3)在大比例尺地面數(shù)字地形圖測(cè)繪實(shí)施中提升溝通交流、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及組織管理的能力，培養(yǎng)執(zhí)行測(cè)繪專業(yè)規(guī)范意識(shí)和習(xí)慣，養(yǎng)成認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。

該實(shí)習(xí)整體圍繞以上3個(gè)課程目標(biāo)，通過(guò)課程目標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐，表1為課程3個(gè)目標(biāo)與相應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)之間的支撐對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 數(shù)字地形測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)的組織實(shí)施

2.1 實(shí)習(xí)基地建設(shè)

該實(shí)習(xí)的野外實(shí)踐教學(xué)基地位于西安市藍(lán)田縣焦岱鮑旗寨村，該村是教育部測(cè)繪、寫生實(shí)習(xí)基地，面積約為5 km2，地形類別豐富、起伏適中、通視條件良好、交通及住宿便利，很適合測(cè)繪類專業(yè)開展數(shù)字地形測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)。在該實(shí)習(xí)基地，布設(shè)了均勻分布的16個(gè)GPS點(diǎn)構(gòu)成四等GPS控制網(wǎng)，這些點(diǎn)均為混凝土現(xiàn)澆而成，并以大寫字母G開頭進(jìn)行編號(hào)(見圖1(a))，每個(gè)點(diǎn)利用GPS接收機(jī)進(jìn)行同步靜態(tài)觀測(cè)，以其雙差固定解作為基線解算的最終成果。同時(shí)，在四等控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)了28個(gè)圖根點(diǎn)，以刻有十字絲的測(cè)量鋼釘作標(biāo)志、大寫字母TS開頭依次編號(hào)(見圖1(b))，采用GPS-RTK測(cè)量獲取其坐標(biāo)信息。除上述控制點(diǎn)外，還采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航空攝影測(cè)量，獲取該區(qū)域1∶2 000的正射影像圖，這些已知資料即可作為學(xué)生在實(shí)習(xí)中進(jìn)行大比例尺數(shù)字測(cè)圖方案設(shè)計(jì)的參考，也可對(duì)學(xué)生的數(shù)字測(cè)圖成果進(jìn)行檢核，而且專業(yè)認(rèn)證專家在實(shí)習(xí)基地現(xiàn)場(chǎng)考察時(shí)，非常認(rèn)同這種依托“學(xué)校+農(nóng)戶”的實(shí)習(xí)基地，堪稱“陜西模式”。

圖1 控制點(diǎn)點(diǎn)位標(biāo)志

2.2 實(shí)習(xí)組織安排

實(shí)習(xí)的精心組織安排對(duì)課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、學(xué)生順利完成實(shí)習(xí)任務(wù)并掌握大比例尺數(shù)字測(cè)圖相關(guān)知識(shí)具有十分重要的意義[13]。本實(shí)習(xí)組織分別從學(xué)生和指導(dǎo)教師兩個(gè)主體上進(jìn)行安排，具體如下：

1)由于大一測(cè)繪類7個(gè)教學(xué)班在上述實(shí)習(xí)基地同時(shí)開展，為了使每位學(xué)生通過(guò)實(shí)習(xí)在測(cè)繪儀器使用、數(shù)據(jù)采集和處理、大比例尺測(cè)圖、團(tuán)結(jié)協(xié)作、組織協(xié)調(diào)等方面的能力得到提升，將每班分為6個(gè)實(shí)習(xí)小組，每組5人左右，組長(zhǎng)由組內(nèi)每個(gè)成員輪流擔(dān)任，每組配備全站儀1套、專業(yè)繪圖軟件(CASS9.0或SV365) 3套以上、便攜式計(jì)算機(jī)3臺(tái)以上，用于控制測(cè)量、地形數(shù)據(jù)采集、地形圖成圖及編輯等任務(wù)，同時(shí)以班為單位配備GNSS-RTK1套，主要用于地形數(shù)據(jù)采集的輔助手段，拓寬學(xué)生對(duì)衛(wèi)星測(cè)量技術(shù)用于大比例尺數(shù)字測(cè)圖的認(rèn)知，激發(fā)其對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣。

2)為每班配備1名工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師和1名年輕老師共同擔(dān)任實(shí)習(xí)指導(dǎo)，實(shí)行“導(dǎo)師負(fù)責(zé)制”，全面進(jìn)行學(xué)生實(shí)習(xí)考勤、思想教育、實(shí)習(xí)指導(dǎo)、實(shí)習(xí)檢查等內(nèi)容，并從大比例尺地形圖技術(shù)方案設(shè)計(jì)、圖根控制測(cè)量及平差計(jì)算、地形測(cè)量、數(shù)字地形圖編輯與成圖等4個(gè)主要階段對(duì)學(xué)生所遇到的問(wèn)題及解決方法進(jìn)行詳細(xì)記錄，提倡“過(guò)程式記錄”實(shí)習(xí)指導(dǎo)教學(xué)，一方面使教師可以實(shí)時(shí)掌握學(xué)生實(shí)習(xí)中的難點(diǎn)，針對(duì)難點(diǎn)改進(jìn)教學(xué)方法，另一方面通過(guò)老教師的“傳幫帶”提高青年教師的實(shí)踐教學(xué)能力和責(zé)任心。

2.3 實(shí)習(xí)內(nèi)容及支撐的課程目標(biāo)

實(shí)習(xí)圍繞以解決大比例尺數(shù)字測(cè)圖工程問(wèn)題為主線，在為期4周的時(shí)間內(nèi)，各實(shí)習(xí)小組須有序、高質(zhì)量完成以下5個(gè)階段的實(shí)習(xí)內(nèi)容：

1)大比例尺數(shù)字地形圖技術(shù)方案設(shè)計(jì)。每位學(xué)生須根據(jù)測(cè)量規(guī)范、測(cè)圖比例尺、實(shí)際地形條件及實(shí)習(xí)任務(wù)書，充分考慮社會(huì)、安全、健康、法律、文化及環(huán)境和工程需求，并通過(guò)收集已有資料、測(cè)區(qū)踏勘，設(shè)計(jì)大比例尺地面數(shù)字測(cè)圖技術(shù)方案。

2)圖根控制測(cè)量及平差計(jì)算。根據(jù)方案設(shè)計(jì)和測(cè)量規(guī)范進(jìn)行圖根導(dǎo)線、電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量數(shù)據(jù)采集與平差計(jì)算，并與限差比較分析數(shù)據(jù)的有效性和正確性。

3)大比例尺數(shù)字地形圖外業(yè)數(shù)據(jù)采集。每個(gè)實(shí)習(xí)小組在400 m×400 m的測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，利用全站儀測(cè)記法為主、GNSS-RTK為輔完成一幅1∶1 000地形圖的碎部測(cè)量數(shù)據(jù)采集。

4)大比例尺數(shù)字地形圖編輯、成圖及輸出。每個(gè)實(shí)習(xí)小組利用地形測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)，根據(jù)圖式規(guī)范，并基于繪圖軟件進(jìn)行1∶1 000數(shù)字地形圖的繪制、整飾。

5)數(shù)字地形圖的檢查驗(yàn)收、觀測(cè)資料及成果整理。各實(shí)習(xí)小組在自檢和互檢的基礎(chǔ)上，由指導(dǎo)教師采取巡視檢查和設(shè)站儀器檢查相結(jié)合的野外檢查方式進(jìn)行地形圖檢查、驗(yàn)收后，小組及個(gè)人按要求整理有關(guān)資料成果，并撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。

通過(guò)以上實(shí)習(xí)內(nèi)容的訓(xùn)練，提高學(xué)生解決大比例尺數(shù)字測(cè)圖工程問(wèn)題的能力，支撐課程目標(biāo)達(dá)成，表2為實(shí)習(xí)內(nèi)容、學(xué)生能力要求與課程目標(biāo)的支撐關(guān)系。

表2 實(shí)習(xí)內(nèi)容、學(xué)生能力要求與課程目標(biāo)的關(guān)系

3 考核評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)

3.1 實(shí)習(xí)成績(jī)考核

為了全面、科學(xué)地評(píng)定每個(gè)學(xué)生的實(shí)習(xí)成績(jī)，以此評(píng)價(jià)課程目標(biāo)的達(dá)成情況，在整個(gè)實(shí)習(xí)過(guò)程中采取綜合表現(xiàn)與實(shí)習(xí)操作技能、觀測(cè)資料及成果資料質(zhì)量、大比例尺數(shù)字測(cè)圖方案設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)報(bào)告等多項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)后綜合評(píng)定學(xué)生的成績(jī)，具體依據(jù)如下：

1)綜合表現(xiàn)與實(shí)習(xí)操作技能。從指導(dǎo)老師在實(shí)習(xí)過(guò)程中對(duì)學(xué)生的考察和實(shí)習(xí)小組各成員之間的互評(píng)來(lái)進(jìn)行，占總成績(jī)的25%；其中考察和互評(píng)主要從學(xué)生實(shí)習(xí)態(tài)度、問(wèn)題分析與解決、儀器操作熟練程度、數(shù)據(jù)采集與處理、溝通與表達(dá)、團(tuán)隊(duì)合作、組織與管理、發(fā)揮作用、能力提升等9方面展開。

2)觀測(cè)資料及成果資料質(zhì)量。主要從小組自查(全覆蓋)、教師檢查(全覆蓋)和實(shí)習(xí)隊(duì)抽查三級(jí)體系進(jìn)行成果資料評(píng)定，占總成績(jī)的40%；其中評(píng)定主要因素涵蓋平面、高程控制測(cè)量原始記錄手簿的清晰、規(guī)范、完整和準(zhǔn)確性，相應(yīng)的內(nèi)業(yè)平差計(jì)算結(jié)果須正確、取位合理、計(jì)算表格完整，且方位角、高差閉合差、導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差的精度須符合限差規(guī)定；數(shù)字地形圖主要評(píng)定圖上各地形要素符號(hào)、注記的規(guī)范與完整性，平面和高程精度須合格，且地形圖整飭滿足規(guī)范要求。

3)大比例尺數(shù)字測(cè)圖方案設(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)報(bào)告。主要以學(xué)生的方案設(shè)計(jì)匯報(bào)和教師評(píng)閱進(jìn)行評(píng)定，占總成績(jī)的35%；其中技術(shù)方案設(shè)計(jì)書須包括測(cè)區(qū)概況、已有資料利用與分析、作業(yè)依據(jù)、控制測(cè)量、數(shù)字測(cè)圖方案、組織實(shí)施、檢查驗(yàn)收與經(jīng)費(fèi)預(yù)算等內(nèi)容，考慮多因素及實(shí)際工程需求，體現(xiàn)了完整性與可行性；實(shí)習(xí)報(bào)告須包括實(shí)習(xí)項(xiàng)目、測(cè)區(qū)概況、技術(shù)方案設(shè)計(jì)、作業(yè)方法、技術(shù)要求、計(jì)算成果及示意圖、個(gè)人完成的工作及成果質(zhì)量、實(shí)習(xí)中遇到的問(wèn)題及解決方法、實(shí)習(xí)體會(huì)等內(nèi)容，是否體現(xiàn)出獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力及獨(dú)特見解。

3.2 實(shí)習(xí)評(píng)價(jià)

課程質(zhì)量評(píng)價(jià)反映課程目標(biāo)以及相關(guān)聯(lián)的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成情況[14-15]，同時(shí)可為后續(xù)教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)。該實(shí)習(xí)主要采用問(wèn)卷調(diào)查法、課程成績(jī)分析法相結(jié)合的方式評(píng)價(jià)實(shí)踐教學(xué)效果。相應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

1)問(wèn)卷調(diào)查法以隨機(jī)抽取的2017級(jí)測(cè)繪類60名學(xué)生所參與的調(diào)查結(jié)果為例進(jìn)行說(shuō)明，分別從實(shí)習(xí)計(jì)劃安排、實(shí)習(xí)內(nèi)容、教師的教學(xué)情況、學(xué)生分析與解決問(wèn)題能力提升、交流與溝通等多個(gè)方面按好、較好、一般、較差、差5個(gè)等級(jí)進(jìn)行人數(shù)統(tǒng)計(jì)，如表3所示。

表3 實(shí)習(xí)相關(guān)問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果

在表3收集的實(shí)習(xí)問(wèn)卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)上，分別以A、B、C、D、E表示上述5個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的百分制范圍分別為A：90～100分，B：80～89分，C：70～79分，D：60～69分，E：0～59分。采用式(1)的計(jì)算方法綜合分析評(píng)價(jià)數(shù)字地形測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)的課程目標(biāo)達(dá)成度，其結(jié)果如圖2所示。

(1)

由表3和圖2評(píng)價(jià)結(jié)果可知，學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量、效果評(píng)價(jià)較高，實(shí)習(xí)課程目標(biāo)達(dá)成，表明學(xué)生通過(guò)本實(shí)習(xí)在工程實(shí)踐能力和專業(yè)素質(zhì)上得到了提升。

圖2 基于問(wèn)卷調(diào)查的課程目標(biāo)達(dá)成度

2)課程成績(jī)分析法以隨機(jī)抽取的2017級(jí)、2018級(jí)測(cè)繪類各1個(gè)教學(xué)班的實(shí)習(xí)成績(jī)作為樣本，其支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度分別按單個(gè)學(xué)生和整個(gè)教學(xué)班兩部分進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體的計(jì)算方法如式(2)所示。

(2)

圖3 基于課程成績(jī)分析法的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度(2017級(jí))

圖4 基于課程成績(jī)分析法的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度(2018級(jí))

從圖3、圖4中3個(gè)指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)分析結(jié)果來(lái)看，達(dá)成度及其均值都大于畢業(yè)要求的期望值0.7(閾值)，課程目標(biāo)及相應(yīng)的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成，2018級(jí)學(xué)生實(shí)習(xí)成績(jī)相較于2017級(jí)略有提升，表明學(xué)生掌握了“數(shù)字地形測(cè)量學(xué)”理論知識(shí)，具備了解決大比例尺數(shù)字測(cè)圖測(cè)繪工程問(wèn)題的能力。

3.3 持續(xù)改進(jìn)

通過(guò)對(duì)實(shí)習(xí)成果進(jìn)行達(dá)成評(píng)價(jià)及實(shí)習(xí)總結(jié)，研討實(shí)習(xí)中存在的問(wèn)題，形成改進(jìn)意見，進(jìn)而持續(xù)改進(jìn)實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量，主要改進(jìn)措施如下：

1)由問(wèn)卷調(diào)查表表3可知，學(xué)生在“指導(dǎo)教師能及時(shí)解決學(xué)生在實(shí)習(xí)中遇到的疑難問(wèn)題”“實(shí)習(xí)基地能滿足實(shí)習(xí)要求”等方面有少量學(xué)生評(píng)價(jià)為“一般”，表明實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師需依托實(shí)踐教研活動(dòng)及實(shí)習(xí)基地建設(shè)，持續(xù)提升實(shí)踐教學(xué)能力，尤其是青年教師的工程實(shí)踐能力，擬在下一輪實(shí)習(xí)開始前，通過(guò)讓青年教師參與實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)區(qū)域的選址、控制網(wǎng)布設(shè)、觀測(cè)及計(jì)算、地形圖繪制等全過(guò)程，并鼓勵(lì)其積極參加工程建設(shè)并分享其他教師的經(jīng)驗(yàn)，使其工程實(shí)踐能力大幅提升。

2)由課程成績(jī)分析法的達(dá)成度評(píng)價(jià)(見圖3、圖4)可看出，從各個(gè)指標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的成績(jī)分布來(lái)看，成績(jī)整體分布均勻，未將學(xué)生解決大比例尺數(shù)字測(cè)圖測(cè)繪工程問(wèn)題的層次分開，需在后續(xù)的實(shí)習(xí)中進(jìn)一步優(yōu)化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

“數(shù)字地形測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)”是筆者所在高校測(cè)繪類專業(yè)學(xué)生的第一門集中實(shí)踐課程，該實(shí)習(xí)通過(guò)大比例尺數(shù)字測(cè)圖技術(shù)方案設(shè)計(jì)、測(cè)繪儀器使用、數(shù)據(jù)采集與處理、大比例尺數(shù)字地形圖測(cè)繪等整鏈條式實(shí)訓(xùn)過(guò)程，既鍛煉了學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析及解決大比例尺數(shù)字地形圖測(cè)繪工程問(wèn)題的能力，又為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，使學(xué)生在知識(shí)、能力、素質(zhì)上都得到了提升。在專業(yè)認(rèn)證體系下，從教師、學(xué)生兩個(gè)主體上通過(guò)評(píng)價(jià)進(jìn)行實(shí)習(xí)課程目標(biāo)及畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成分析，進(jìn)而持續(xù)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，提升教學(xué)質(zhì)量。