秦 永，曹俊茹，郭豐倫，姚吉利，孔維華

（1.山東理工大學(xué) 建筑工程學(xué)院，山東 淄博 255000）

《Matlab測量程序設(shè)計》課程教學(xué)內(nèi)容研究

秦 永1，曹俊茹1，郭豐倫1，姚吉利1，孔維華1

（1.山東理工大學(xué) 建筑工程學(xué)院，山東 淄博 255000）

介紹《Matlab測量程序設(shè)計》課程的教學(xué)內(nèi)容、課時安排和授課形式。授課時，以理論教學(xué)和上機操作相結(jié)合，再根據(jù)實際情況給出詳細的教學(xué)案例及課后思考題。這種模式既能提高學(xué)生的學(xué)習興趣，又能培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和動力設(shè)計的能力。

Matlab；測量程序設(shè)計；案例教學(xué)

測量數(shù)據(jù)處理離不開程序設(shè)計，Matlab在測繪中的應(yīng)用也越來越廣泛[1-4]。我校測繪學(xué)科作為山東省省級試點改革專業(yè)，自2010年起在第5學(xué)期開設(shè)該課程[5-7]，目前已進行了3個循環(huán)，學(xué)生普遍反映良好。

1 課時安排及教材選用

《Matlab測量程序設(shè)計》作為我校省級試點改革專業(yè)的一項新成果，2010年開設(shè)該課程時，安排在第3學(xué)期授課，總計64學(xué)時，其中理論課、上機課各32學(xué)時。在開設(shè)初期并沒有達到預(yù)期目標。一是由于在前2個學(xué)期僅開設(shè)《測量學(xué)》課程，許多測量程序的原理學(xué)生無法理解；二是沒有相對集中的程序設(shè)計時間，無論是課堂授課還是上機操作，每次僅2個學(xué)時難以給學(xué)生提供獨立思考、獨立設(shè)計的機會。第三個缺點是沒有合適的教材，教師和學(xué)生都要花額外的時間進行備課或記筆記。

從2011年開始，課程安排在第5學(xué)期，學(xué)時數(shù)改為48學(xué)時，每周上一次課，前2個學(xué)時上理論課，后2個學(xué)時安排上機。學(xué)期末安排一周的課程設(shè)計，給學(xué)生提供獨立思考和設(shè)計的機會。針對教材不合適問題，相關(guān)主講教師編寫了講義與實驗指導(dǎo)書。

2 授課安排

課程主要分為2個部分：一部分是Matlab語言及函數(shù)介紹；另一部分是基于Matlab的測量數(shù)據(jù)分析處理，包括角度轉(zhuǎn)換、坐標正算和反算、平面坐標變換、閉合導(dǎo)線、三角網(wǎng)、GPS高程網(wǎng)平差、遙感圖像讀取與處理等。課程學(xué)完后學(xué)生應(yīng)掌握Matlab中的基本函數(shù)和M函數(shù)的編寫方法，并能運用Matlab解決測繪數(shù)據(jù)處理中的實際問題。表1是本課程的學(xué)時分配表。

在前2個教學(xué)循環(huán)中，先學(xué)習Matlab語言，后集中學(xué)習測量程序。這種授課形式弊端明顯，學(xué)生學(xué)習前半部分內(nèi)容時興趣低，曠課率高，而在學(xué)習后半部分內(nèi)容時又出現(xiàn)僅明白算法原理，不會使用函數(shù)的情況。總結(jié)前面經(jīng)驗教訓(xùn)，從第3個教學(xué)循環(huán)開始采用表1中的課時分配形式，即將Matlab語言學(xué)習和測量數(shù)據(jù)處理結(jié)合在一起講授，這樣安排的好處是：①能提高學(xué)習語言的針對性，將某些函數(shù)放在特定算例中講授；②有助于實現(xiàn)互動式教學(xué)，增強課堂氣氛；③容易安排課后思考題，思考題的完成情況較前2個循環(huán)明顯提高。

3 課堂案例及思考題設(shè)置

課堂案例選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)滿足如下要求：①與測繪專業(yè)緊密聯(lián)系；②與本課程的授課內(nèi)容大體一致，達到訓(xùn)練的目的；③所選算例難度適中，既方便教師在規(guī)定時間內(nèi)完成，又要保證大多數(shù)學(xué)生能夠理解。經(jīng)過多次教學(xué)實踐，本課程選用的案例如表2所示。從表中可以看出，課堂案例密切聯(lián)系本課知識點，算法原理簡單，容易實現(xiàn)。以第4次課計算坐標方位角為例，該內(nèi)容是測量學(xué)中基本知識點，學(xué)生通過該算例既深入理解了“if-else-end”控制結(jié)構(gòu)，也復(fù)習了基本測繪知識，同時還提高了學(xué)習興趣，因此該內(nèi)容也成為測量程序設(shè)計的經(jīng)典算例。

課后思考題的設(shè)置也很重要。表2給出了每次學(xué)生上機后需完成的對應(yīng)思考題。思考題的選擇要考慮以下因素：①和本次授課內(nèi)容一致，起到復(fù)習知識點的作用；②和課堂案例相關(guān)或接近，引導(dǎo)學(xué)生深入研究問題；③思考題難度適中，既要高于課堂案例的難度，又要保證多數(shù)學(xué)生能夠完成，培養(yǎng)學(xué)生的成就感；④ 思考題應(yīng)具有一定的趣味性。以第6次課為例，本課主要掌握“plot”函數(shù)的使用，在課堂上給出繪制圓形的算例之后，隨即安排一個“閉合導(dǎo)線計算與結(jié)果輸出”的課后思考題。該問題可看成課堂案例的拓展，學(xué)生只要會手工計算就很容易編寫出來，事實上，這個思考題90%以上的同學(xué)都能完成。

表2 課堂案例選用表

4 關(guān)于課堂教學(xué)形式

在《Matlab測量程序設(shè)計》授課過程中，筆者以案例式教學(xué)為主，首先提出一個測繪實際問題，然后引導(dǎo)學(xué)生回答算法原理（因案例較為簡單，一般學(xué)生均能回答），最后逐行演示程序代碼。為督促學(xué)生完成課后思考題，一般每次課前20 min均要求學(xué)生上講臺演示個人程序，并根據(jù)其完成情況記入平時成績。

為提高互動效果，本課程還安排1～2次討論課，要求學(xué)生通過討論回答算法原理，并解決在編程環(huán)節(jié)中存在的問題。《Matlab測量程序設(shè)計》已建設(shè)成校級網(wǎng)絡(luò)課程，學(xué)生可方便地下載授課計劃、課件及教學(xué)案例原程序。利用網(wǎng)絡(luò)平臺學(xué)生還可與教師交流，實現(xiàn)課后個別指導(dǎo)。

5 關(guān)于考試

對計算機語言類課程來說，單純的筆試或上機考試成績難以反映出學(xué)生的真實水平。本課程采用“總成績＝平時成績（20%）＋筆試成績（40%）＋上機考試成績（40%）”的形式對學(xué)生綜合考評。對課后思考題完成較好的學(xué)生，還可免于上機考試。課程設(shè)計成績以小組為單位，通過答辯的方式評定。

6 問題與不足

《Matlab測量程序設(shè)計》作為一門新開課程，目前在國內(nèi)還難以找到合適的教材[8]，課題組目前雖然已編寫相關(guān)講義，但教學(xué)案例的選擇仍不夠完善。另外，合堂授課也存在弊端：課堂提問難以保證一定的覆蓋面，教師上機指導(dǎo)精力有限，存在指導(dǎo)不及時、學(xué)生和老師之間關(guān)系疏遠等問題。這些都有待進一步解決。

[1] Hanselman D,Littlefield B．Mastering Matlab 6[M]．北京:清華大學(xué)出版社,2002

[2] 崔利,武文波．測繪領(lǐng)域中Matlab的應(yīng)用[J]．遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2005,24(1):47-49

[3] 劉文龍,王堅,趙小平．利用Matlab處理測繪數(shù)據(jù)的優(yōu)越性分析[J]．海洋測繪,2003,23(4):4-7

[4] 王新志,曹爽,丁海勇．VB調(diào)用Matlab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱在測繪軟件設(shè)計中的應(yīng)用[J]．測繪通報,2011(11):59-62

[5] 馬明棟,趙長勝,施群德,等．面向?qū)ο蟮臏y量程序設(shè)計[M]．北京:教育科學(xué)出版社,2000

[6] 馬明棟．Visual C++6．0控制測量程序設(shè)計[M]．呼和浩特:內(nèi)蒙古大學(xué)出版社,2002

[7] 曹俊茹,宋振柏．測繪工程專業(yè)教學(xué)改革實踐[J]．測繪科學(xué),2007,32(6):196-198

[8] 阮沈勇,王永利,桑群芳．Matlab程序設(shè)計[M]．北京:電子工業(yè)出版社,2004

[9] 于紅波,劉惠明．信息化測繪體系下測繪工程專業(yè)培養(yǎng)模式優(yōu)化設(shè)置[J]．中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2009(17):179-180

[10] 寧津生,王儂,翟翊．測繪高等教育教學(xué)改革研究[M]．北京:測繪出版社,2005

P20

B

1672-4623（2015）02-0181-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.064

秦永，副教授，主要從事遙感圖像處理的科研與教學(xué)工作。

2013-12-11。

項目來源：山東省教育廳試點專業(yè)改革“測繪工程”基金資助項目（100012）；山東理工大學(xué)自主科研基金資助項目（103282）。