地理科學(xué)類專業(yè)“測量學(xué)”課程教學(xué)改革與探索

張杰 湯征

［摘 要］ “測量學(xué)”課程是地理科學(xué)類專業(yè)的一門必修專業(yè)課，對培養(yǎng)學(xué)生地形圖測繪、識(shí)圖和用圖能力具有重要的作用。為了適應(yīng)現(xiàn)代信息化測繪技術(shù)的發(fā)展，也為社會(huì)培養(yǎng)出符合時(shí)代需求的應(yīng)用復(fù)合型專業(yè)技術(shù)人才，針對貴州師范學(xué)院地理科學(xué)類專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)，并結(jié)合“測量學(xué)”課程教學(xué)實(shí)踐，分析了“測量學(xué)”課程教學(xué)中存在的主要問題和不足，從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)方法、考核方式等方面提出了改革建議和措施，可為非測繪專業(yè)的“測量學(xué)”課程教學(xué)改革提供參考。

［關(guān)鍵詞］ 測量學(xué)；地理科學(xué)類專業(yè)；教學(xué)改革

［基金項(xiàng)目］ 2021年度貴州師范學(xué)院校級(jí)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目“賽課結(jié)合的非測繪專業(yè)測量學(xué)課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐”（2021JG023）

［作者簡介］ 張 杰（1979—），男，河北唐山人，博士，貴州師范學(xué)院地理與資源學(xué)院副教授，主要從事衛(wèi)星大地測量學(xué)與GNSS精密數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）16-0109-04［收稿日期］ 2022-05-19

測繪在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國防建設(shè)等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的基礎(chǔ)性保障作用。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等智能化技術(shù)的迅猛發(fā)展，測繪地理信息行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品內(nèi)容及服務(wù)范圍發(fā)生了重大變化［1］。同時(shí)，各行業(yè)對具備測繪專業(yè)知識(shí)的復(fù)合型專業(yè)技術(shù)人才的需求日益增加。為了以就業(yè)為導(dǎo)向，培養(yǎng)適應(yīng)市場需求的合格畢業(yè)生，國內(nèi)眾多高校的非測繪專業(yè)開設(shè)了“測量學(xué)”課程。該課程是測繪工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是土木類、建筑類、農(nóng)林類、環(huán)境類及地理類等非測繪專業(yè)的必修課之一。目前，貴州師范學(xué)院地理與資源學(xué)院地理科學(xué)類專業(yè)，如地理科學(xué)、自然地理與資源環(huán)境、地理信息科學(xué)均開設(shè)“測量學(xué)”課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握測量學(xué)的基本理論、技術(shù)和方法，熟練操作常規(guī)測量儀器及繪制地形圖的基本技能，為利用地形圖資料進(jìn)行地理學(xué)研究和應(yīng)用打下良好的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)［2］。然而，由于知識(shí)結(jié)構(gòu)、課程體系、培養(yǎng)目標(biāo)、分配學(xué)時(shí)等因素制約，在實(shí)際培養(yǎng)過程中，學(xué)生的理論認(rèn)知能力和實(shí)踐動(dòng)手能力還比較薄弱。如何提高地理科學(xué)類專業(yè)學(xué)生的測量學(xué)技能，相對獨(dú)立地完成測量任務(wù)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用復(fù)合型人才的目標(biāo)，是當(dāng)前學(xué)界研究的重要問題。

一、教學(xué)中存在的主要問題

（一）學(xué)生教育背景不同，重視程度不夠

“測量學(xué)”是一門既強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論又注重實(shí)踐操作的工科課程，是研究地球表面局部區(qū)域內(nèi)圖根控制網(wǎng)建立和地形圖測繪的理論和方法［3］。因此，“測量學(xué)”課程的學(xué)習(xí)離不開對測量基本理論的掌握和對實(shí)踐動(dòng)手操作規(guī)范程序的理解。我校地理科學(xué)類專業(yè)的招生為文理兼收且比例相當(dāng)。由于課程較為抽象而文科生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍不扎實(shí)，他們難以建立嚴(yán)密的邏輯思維能力，很難理順和掌握測量知識(shí)。同時(shí)，學(xué)生畢業(yè)后的去向主要是就業(yè)和考研，其中地理科學(xué)專業(yè)是師范類專業(yè)，畢業(yè)后大部分學(xué)生去中學(xué)當(dāng)教師，普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)該課程用途不大，和日后從事的工作沒有直接關(guān)系；自然地理與資源環(huán)境和地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后極少從事測量相關(guān)工作，在實(shí)際工作中體現(xiàn)不出測量的價(jià)值所在，大大降低了學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力。而且，這兩個(gè)專業(yè)的考研專業(yè)課科目不考“測量學(xué)”，學(xué)生也普遍認(rèn)為該課程意義不大，與以后學(xué)習(xí)深造的相關(guān)性不強(qiáng)。

（二）教學(xué)內(nèi)容滯后，落后于技術(shù)發(fā)展

“測量學(xué)”是測繪專業(yè)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)專業(yè)課程，也是非測繪專業(yè)量大面廣的專業(yè)課，在與測繪相關(guān)的專業(yè)學(xué)習(xí)中具有重要的地位和作用。隨著現(xiàn)代信息通信技術(shù)的飛速發(fā)展，測繪技術(shù)日新月異，不斷朝著自動(dòng)化、精確化和智能化的方向發(fā)展［4］，測繪行業(yè)也正在由專業(yè)測繪向大眾測繪逐步轉(zhuǎn)變。GNSS技術(shù)、無人機(jī)遙感技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)及測繪新儀器和新裝備等的陸續(xù)開發(fā)與應(yīng)用，能夠簡化測繪作業(yè)流程，提高測繪工作效率，及時(shí)快速地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展各領(lǐng)域，推動(dòng)測量學(xué)從理論到實(shí)踐都發(fā)生了革命性的變革。目前，測量學(xué)教材內(nèi)容以傳統(tǒng)的測量三要素、控制測量、地形圖測繪和施工放樣為主。測繪專業(yè)因?yàn)橛泻罄m(xù)相關(guān)專業(yè)課程體系的支撐，能夠滿足經(jīng)典理論與前沿新技術(shù)和新儀器的教學(xué)要求；但對于非測繪專業(yè)，由于缺少相關(guān)的測繪課程支持，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容明顯落后于生產(chǎn)發(fā)展水平和時(shí)代要求，很多測量新技術(shù)、新知識(shí)無法包含在教學(xué)內(nèi)容中，不利于學(xué)生對測量知識(shí)的全面、系統(tǒng)了解，限制了學(xué)生測繪應(yīng)用能力的拓展和提高。

（三）儀器場地不足，實(shí)踐教學(xué)效果不佳

“測量學(xué)”課程的特點(diǎn)是理論和實(shí)踐相結(jié)合。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠鞏固所學(xué)的測量理論知識(shí)，強(qiáng)化動(dòng)手和動(dòng)腦能力，提高儀器實(shí)際操作技能，培養(yǎng)綜合實(shí)踐能力。作為偏重培養(yǎng)應(yīng)用型人才的地方高校，受到資金和資源等因素的限制，開展實(shí)踐教學(xué)的測量儀器存在數(shù)量少和老化、實(shí)踐場地不固定和不規(guī)范等突出問題［5］。目前，我校的測量實(shí)踐教學(xué)儀器主要為光學(xué)水準(zhǔn)儀、光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀和電子全站儀，但數(shù)量有限且更新不及時(shí)，老化現(xiàn)象嚴(yán)重。另外，由于測量儀器構(gòu)造精密，在使用過程中各部件很容易磨損毀壞，加之學(xué)生對儀器操作不熟練，損傷儀器事件時(shí)有發(fā)生。同時(shí)，由于日常也疏于維護(hù)保養(yǎng)，能夠保持正常工作狀態(tài)的儀器逐漸減少，進(jìn)一步加劇了測量儀器數(shù)量和質(zhì)量無法滿足實(shí)踐教學(xué)要求的局面。我校的實(shí)踐教學(xué)場地為臨時(shí)利用校園教學(xué)樓間的空地，既無測量標(biāo)志，又無已知控制點(diǎn)信息，不能提供規(guī)范的坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)，導(dǎo)致觀測結(jié)果無法得到有效檢核，觀測的精度無法衡量。由此帶來的影響是學(xué)生在實(shí)踐學(xué)習(xí)中缺乏可用的觀測儀器，臨時(shí)實(shí)踐場地?zé)o法提供標(biāo)準(zhǔn)的測量標(biāo)志和坐標(biāo)數(shù)據(jù)，對測量知識(shí)的了解僅僅停留于書本，既不能深入地理解和強(qiáng)化理論基礎(chǔ)，又限制了實(shí)踐動(dòng)手操作能力，整個(gè)實(shí)踐教學(xué)過程流于形式，無法做到理論和實(shí)踐的更好融合。

（四）教學(xué)模式單一，重結(jié)果輕過程

在理論教學(xué)環(huán)節(jié)，雖然目前普遍使用多媒體技術(shù)開展教學(xué)工作，但是傳統(tǒng)的“以教師為中心、學(xué)生被動(dòng)學(xué)”的“填鴨式”教學(xué)模式并沒有實(shí)質(zhì)性的改變，只是把過去以書本為載體的知識(shí)內(nèi)容轉(zhuǎn)移到電子化媒介上［6］，本質(zhì)上還是教師在講臺(tái)上單向灌輸，學(xué)生在講臺(tái)下被動(dòng)接受。其結(jié)果就是學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)積極性和參與度不高。盡管教師在課程講授過程中為了引導(dǎo)學(xué)生深入理解和思考，依據(jù)知識(shí)點(diǎn)提出了相關(guān)問題，但是鮮有學(xué)生積極主動(dòng)甚至被動(dòng)參與，難以進(jìn)行課堂上的師生互動(dòng)。究其原因，是理論課程考核大部分采用筆試形式，這種重結(jié)果輕過程的考核方式導(dǎo)致學(xué)生上課不認(rèn)真聽講，不積極參與課堂活動(dòng)，只在期末考試前臨時(shí)突擊復(fù)習(xí)以應(yīng)對考試過關(guān)，學(xué)習(xí)效果和課堂效果都欠佳。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)內(nèi)容以書本上的案例為主進(jìn)行操作技能訓(xùn)練，實(shí)踐通常以6～7人組成的小組為單位開展工作。由于缺失專職實(shí)驗(yàn)員，在整個(gè)實(shí)踐過程中，任課教師需要獨(dú)立完成對每個(gè)小組的操作示范和實(shí)踐指導(dǎo)。這就要求任課教師不間斷地在各個(gè)實(shí)踐小組間走動(dòng)，針對學(xué)生在實(shí)踐中出現(xiàn)的問題予以指導(dǎo)、處理。

二、地理科學(xué)類專業(yè)“測量學(xué)”課程教學(xué)改進(jìn)的措施

（一）優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性是取得良好教學(xué)效果的關(guān)鍵所在。隨著現(xiàn)代測繪科技的進(jìn)步，測量學(xué)逐漸發(fā)展形成廣泛集成電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和3S（GPS、RS，GIS）技術(shù)的現(xiàn)代測量學(xué)［7］，因此需要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，讓學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)更加高效、全面地學(xué)習(xí)測量學(xué)中的經(jīng)典與前沿基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐技能。首先，以控制測量和地形圖測繪為中心，以測量三要素——距離、角度、高差為主線，依據(jù)大地水準(zhǔn)面、參考橢球面和高斯平面投影所建立的測量坐標(biāo)系為框架串聯(lián)教學(xué)內(nèi)容，通過簡化數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，側(cè)重技術(shù)技能方法，突出重點(diǎn)和難點(diǎn)來構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容知識(shí)體系。其次，以專題講座的形式講授3S、無人機(jī)測繪、三維激光掃描等測量新技術(shù)和新方法，使學(xué)生能夠了解測量前沿知識(shí)和發(fā)展趨勢，幫助學(xué)生拓寬專業(yè)視野和思維方式。最后，教學(xué)內(nèi)容增加相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的測繪應(yīng)用案例介紹，讓學(xué)生了解測量技術(shù)在工程建設(shè)中發(fā)揮的作用，從現(xiàn)實(shí)世界中直觀地認(rèn)識(shí)到“測量學(xué)”課程理論內(nèi)容的重要性，有助于學(xué)生更好地將理論與實(shí)踐相結(jié)合。

（二）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)踐場地建設(shè)，提高實(shí)踐教學(xué)效果

實(shí)驗(yàn)室和實(shí)踐場地是保障開展實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生掌握測繪儀器操作技能和解決實(shí)際問題能力的重要場所。針對實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備陳舊老化和破損失效等突出問題，當(dāng)前迫切需要進(jìn)行傳統(tǒng)測量儀器的補(bǔ)充和維修，滿足學(xué)生基本測量學(xué)實(shí)驗(yàn)科目要求。隨著信息技術(shù)和裝備制造技術(shù)的進(jìn)步，測繪儀器生產(chǎn)廠商逐漸由傳統(tǒng)測繪儀器過渡到電子測繪儀器的研發(fā)和生產(chǎn)，電子全站儀、電子水準(zhǔn)儀和GNSS接收機(jī)已成為測繪市場的主流裝備。實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備也應(yīng)緊跟市場發(fā)展潮流，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和儀器設(shè)備與實(shí)際生產(chǎn)的有效銜接，為學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)工作實(shí)踐需求打好基礎(chǔ)。無人機(jī)測繪系統(tǒng)、三維激光掃描儀等新型儀器設(shè)備，受到學(xué)科專業(yè)的局限很難購置，學(xué)校應(yīng)積極聯(lián)系相關(guān)測繪儀器公司開展合作，通過來校講座或演示的手段，讓學(xué)生了解和認(rèn)識(shí)測繪領(lǐng)域的新儀器和新技術(shù)，保證實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)未來測繪科技發(fā)展方向。建立固定的實(shí)驗(yàn)場地是開展各種實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)的必要條件，水準(zhǔn)測量、水平角測量、豎直角測量等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，需要為單人操作建立儀器架設(shè)、觀測的固定實(shí)驗(yàn)場地和固定標(biāo)志點(diǎn)。同時(shí)，標(biāo)志點(diǎn)的起算數(shù)據(jù)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的觀測結(jié)果提供檢核，據(jù)此指導(dǎo)教師能夠隨時(shí)快速準(zhǔn)確地檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中存在的各種問題并予以指導(dǎo)，既提高了效率，又能保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

（三）轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，改進(jìn)教學(xué)方法

在信息化時(shí)代，以教師為中心的灌輸式教學(xué)模式已經(jīng)無法適合新形勢的教學(xué)需求，翻轉(zhuǎn)課堂成為教育者關(guān)注的熱點(diǎn)，“學(xué)生中心論”已經(jīng)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位［8］?！皽y量學(xué)”課程具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生通過慕課、微課等線上學(xué)習(xí)很難在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成知識(shí)體系的構(gòu)建。況且網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源呈現(xiàn)多層次、多元化特征，學(xué)生無法對學(xué)習(xí)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行有效掌控，導(dǎo)致對所學(xué)內(nèi)容一知半解。這表明片面以學(xué)生為中心的教學(xué)模式也無法適應(yīng)新時(shí)代教育教學(xué)的要求。因此，開展以“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的雙主體教學(xué)模式具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，能夠充分發(fā)揮教師教和學(xué)生學(xué)的特點(diǎn)，有助于加強(qiáng)課堂上的師生互動(dòng)，最終達(dá)到學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果［9］。圍繞問題導(dǎo)向性的原則，教師要綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心，引導(dǎo)學(xué)生將各知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，提高課堂教學(xué)效果。比如，對于緒論部分，可通過紀(jì)錄片《超級(jí)工程》激發(fā)學(xué)生的興趣，進(jìn)而引出測量學(xué)概述及其在工程領(lǐng)域的作用。又如，對于水準(zhǔn)測量、角度測量、距離測量、地形圖測量等章節(jié)，采用探究式、啟發(fā)式、互動(dòng)式、探討式等教學(xué)方法，利用圖像和多媒體動(dòng)畫等手段，將枯燥、抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為生動(dòng)、形象的內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的直觀感受，極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。

（四）細(xì)化考核標(biāo)準(zhǔn)，完善教學(xué)考核方式

課程考核是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)水平、檢查教學(xué)效果、評價(jià)教學(xué)質(zhì)量和檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)落實(shí)的重要手段［10］。課程考核不但檢驗(yàn)學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的掌握程度和學(xué)習(xí)態(tài)度，還能檢驗(yàn)教師的教學(xué)水平和教學(xué)態(tài)度，是學(xué)校教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系的重要組成部分。在理論課程環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)“一考定成績”的考核方式不能全面、綜合地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和教師的教學(xué)效果，需要加大平時(shí)考核在總成績中的權(quán)重，采用過程性考核+階段性考核+水平性考核相結(jié)合的考核方式，并將靈活多樣的考核形式貫穿課程教學(xué)的全過程。過程性考核主要包括平時(shí)考勤、課堂表現(xiàn)和課堂作業(yè)，階段性考核主要為課堂上完成的階段性小測試，水平性考核則是期末的理論考試，最終成績構(gòu)成為平時(shí)考勤（15%）+課堂表現(xiàn)（10%）+課堂作業(yè)（25%）+階段性考核（10%）+理論考試（40%）。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重考核學(xué)生利用所學(xué)的測量學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，針對原有的考勤+實(shí)踐報(bào)告的考核方式無法真實(shí)體現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐能力和水平的弊端，構(gòu)建考勤、組長打分、小組匯報(bào)、個(gè)人實(shí)操、實(shí)踐答辯、實(shí)踐報(bào)告等多維度考核體系，重點(diǎn)加強(qiáng)過程性考核力度，全方位考核學(xué)生的實(shí)踐成效。特別是個(gè)人實(shí)操和實(shí)踐答辯，更能客觀判定學(xué)生的實(shí)踐參與度和對實(shí)踐原理的理解與掌握水平。

結(jié)語

今天的信息化測繪在技術(shù)和裝備水平方面發(fā)生了翻天覆地的變化，測繪產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)、優(yōu)化?！皽y量學(xué)”課程必須深化教學(xué)改革，以順應(yīng)信息化時(shí)代不同行業(yè)和領(lǐng)域?qū)y量的現(xiàn)實(shí)需求。本文針對“測量學(xué)”課程特點(diǎn)，結(jié)合貴州師范學(xué)院地理科學(xué)類專業(yè)教學(xué)實(shí)際，在分析了目前影響該課程教學(xué)主要因素的基礎(chǔ)上，從理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)方法、考核方式等方面提出相應(yīng)的改革措施，對于進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果、培養(yǎng)符合新時(shí)代地理科學(xué)類專業(yè)目標(biāo)要求的復(fù)合應(yīng)用型人才提供了重要支撐。

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Abstract： Surveying is one of the compulsory courses in geographical science majors， which plays an important role in cultivating students ability in topographic mapping， map recognition and map use. In order to adapt to the development of modern information surveying and mapping technology and cultivate application-oriented professional and technical talents that meet the needs of the times for the society， based on the discipline characteristics of geographical science specialty and the authors teaching practice of surveying course in Guizhou Education University， the main problems and deficiencies are analyzed in surveying course teaching， and the teaching reform suggestions and measures are proposed from the aspects of theory teaching， practical teaching， teaching methods and assessment methods， which can provide reference for surveying teaching reform of nonsurveying and mapping specialty.

Key words： Surveying; geographical science; teaching reform