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(1. 北京工業(yè)職業(yè)技術學院，北京 100042； 2. 京津冀城際鐵路投資有限公司，北京 100035)

隨著我國綜合國力的增強，國內許多工程單位的業(yè)務范圍也在逐步向國外拓展，對于測繪人才的需求量和技能素質要求同步增長。涵蓋專業(yè)內容廣、專業(yè)實踐要求強，是對于測繪類專業(yè)教學的實際社會需求。培養(yǎng)“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的技能型、創(chuàng)新型人才，是職業(yè)院校開展測繪類專業(yè)教學改革的當務之急。

實訓教學是職業(yè)教育的重要組成部分，是培養(yǎng)學生基本技能、技術運用能力的重要途徑，是學生在校期間提升實際動手能力、職業(yè)綜合能力的最重要手段。因此，實訓教學質量的持續(xù)提升，是提高職業(yè)院校高素質、技能型人才培養(yǎng)質量的關鍵。

1 測繪實訓教學現(xiàn)狀分析

概括來講，受到外部環(huán)境和設備資源條件的約束，傳統(tǒng)的測繪專業(yè)實訓課程教學過程，在培訓工作組織、學生指導、課程評價等方面，受到實訓場地、儀器設備、師資力量、教學內容和教學方法等方面的限制，存在以下共性問題：

(1) 實訓環(huán)境復雜、師生溝通困難。測繪類專業(yè)的實訓教學在校內實訓基地、實際施工場地中進行。場地開闊、地形相對復雜，造成現(xiàn)場溝通聯(lián)絡困難。由于學生分布在實訓場地的不同位置，教師在不同實訓分組間巡視指導、解答問題。常用的對講機設備只能解決實訓教學過程的常規(guī)通信問題；而對于學生遇到的設備操作、試驗步驟等方面的問題，只能采用師生之間面對面溝通的方式解決。這就造成實訓過程溝通效率低、耗時嚴重，而且難以及時發(fā)現(xiàn)實踐操作中的過程性問題，以便給予針對性的指導和幫助。

(2) 試驗儀器陳舊、人均持有率低。比較其他專業(yè)，測繪類專業(yè)要求學生需要掌握較強的實踐動手能力。但現(xiàn)實中受到技術快速發(fā)展、儀器采購成本、學校招生規(guī)模等限制，院校普遍存在測繪儀器陳舊、短缺等現(xiàn)象?，F(xiàn)有儀器以光學儀器為主，而以航測飛行器、三維激光掃描儀、測量機器人系統(tǒng)為代表的新型測量儀器的持有率則很低，甚至難以滿足教師日?？蒲行枰?，這必然造成培養(yǎng)學生的實際工程應用能力與社會需求、企業(yè)需求嚴重脫節(jié)。

(3) 教學內容需要與時俱進。工程測量技術的快速發(fā)展，造成所用的測繪儀器不斷更新迭代，測量方法也在不斷創(chuàng)新和完善。而院校在這些方面涉及的教學內容并不多。如很多院校目前《測量學》的內容，還是“老三儀”(經(jīng)緯儀、水準儀、平板儀)加上地形圖，最后加上一點不同專業(yè)的應用，而對許多新儀器和新方法的介紹較少或難有涉及。

而在教學過程的組織上，需要引進信息化教學平臺與手段，通過基于移動互聯(lián)網(wǎng)絡的“課前學習理論、課上內化實踐、課后拓展應用”的線上線下混合式教學模式；以學生為主體、教師為主導，開展自主學習、團隊學習、啟發(fā)討論式學習方法；基于虛擬仿真、增強現(xiàn)實、物聯(lián)感知、云計算和云存儲技術的共享型網(wǎng)絡教學平臺產(chǎn)品，為優(yōu)質教學資源的共享分發(fā)、實訓教學過程和教學內容的持續(xù)改進提供支撐和保障。

(4) 實訓教學方法缺乏創(chuàng)新。主要表現(xiàn)在兩個方面：一是傳統(tǒng)實訓教學要求學生按照事先規(guī)定的試驗程序，在既定時間和已配置好的儀器設備上，由教師講解示范后，按照教師精心準備的試驗指導書所羅列的試驗步驟開展試驗。在整個試驗過程中，學生只是被動機械地操作、完成試驗步驟，缺乏獨立思考，更無法涉及創(chuàng)新。二是缺乏對學生實踐過程的有效監(jiān)督，以及相應的獎懲機制，結果導致分配給3～5人一組的實踐任務，實際只有1～2個組員去完成，其他組員“坐享其成”實踐成果，沒有達到實訓教學的目的。

(5) 缺乏科學的實訓教學質量評價手段。課堂教學質量評價是教師和學生在教與學的過程中，各自行為質量動態(tài)綜合的結果。需要結合信息化教學平臺和技術手段的應用，選擇符合測繪專業(yè)實訓教學特點的評價內容和評價指標，取代傳統(tǒng)的“結果評價、主觀評價、單一評價”等評價手段，做到“全員評價、過程評價、量化評價、系統(tǒng)評價、即時評價、多元評價”，使得教師及時發(fā)現(xiàn)教學過程存在的缺陷和問題，通過針對教學方法提出針對性的整改措施、提高實訓教學質量。

2 移動互聯(lián)時代的教與學

教育信息化是國家信息化的重要組成部分，是改革教育理念和模式的深刻革命[1]。隨著智能手機等移動終端設備的普及，移動互聯(lián)技術在教育領域的應用不斷深入，從21世紀初開始，移動教育模式在教育界得到迅速推廣。

移動教育是以移動通信技術作為技術支撐，以無線網(wǎng)絡模塊作為訪問渠道，以互聯(lián)網(wǎng)教學平臺作為教育基礎，利用多媒體教學技術進行教學的一種交互式教學模式。這種先進的移動教育模式，可以摒棄傳統(tǒng)教學模式的時空限制，突破課堂連接的束縛，使得大量的教學資源得到共享，為教師教學和學生學習提供方便。

移動教育模式使得各種慕課(MOOC)、SPOC、微課等具有碎片化學習特征的學習方法，與虛擬仿真、增強現(xiàn)實、物聯(lián)感知、云計算和云存儲等現(xiàn)代信息技術得到了完美的統(tǒng)一，傳統(tǒng)的課堂教學模式正在逐步被混合式教學等新型教學模式所取代，通過網(wǎng)絡教學平臺等信息化教學輔助手段的應用，對提升院校信息化教學水平起到了重要的推動作用，使其在教學理念、教學形態(tài)、教學關系方面都發(fā)生了巨大的改變。

3 測繪實訓管理平臺系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)概述

與常規(guī)的網(wǎng)絡學習和教學互動平臺相比較，本平臺是針對測繪類專業(yè)實訓課程的特點進行規(guī)劃設計，以檢驗學生對于實踐任務的實際參與程度、構建貫穿實踐教學課程全過程的定量考核機制為切入點，以提升學生的實踐動手能力和解決實際問題能力為終極目標，更加符合測繪類專業(yè)實訓課程的教學特征和認知規(guī)律。

(1) 適應室外復雜環(huán)境要求。常規(guī)測繪實訓室外環(huán)境如圖1、圖2所示。

平臺集成了即時通信、討論區(qū)等工具，建立便捷的信息溝通渠道，文字、圖片、音頻、視頻等不同形式的信息在師生之間、學生之間進行網(wǎng)狀的傳播。學生自由發(fā)問、教師即時作答；學生發(fā)起討論，全員自由參與；學生上傳實訓成果、教師組織投票、其他同學參與評價。各種教學活動可以在“教師—實訓分組—學生個體”之間靈活地發(fā)起和實施。

(2) 兼容高端測繪儀器設備。測繪類專業(yè)實訓教學的目標之一就是培養(yǎng)學生操作測繪儀器設備解決實際問題的能力。因此，測繪儀器設備的使用，是測繪實訓課程教學過程的特征和標志。

平臺面向全站儀、無人機等高端測繪儀器設備，選擇部分市場占有率較高的廠商和型號，通過藍牙、WiFi等通信接口，實現(xiàn)對設備開關機狀態(tài)、歷史操作指令、測量成果等儀器設備數(shù)據(jù)的讀取，可以為“學生做了沒有？實訓進度如何？實訓結果如何？”等實訓過程管理問題的解決提供輔助依據(jù)。

(3) 虛擬仿真系統(tǒng)接入。院校普遍存在“高端測繪儀器設備數(shù)量不足、儀器種類滯后于行業(yè)技術發(fā)展”的現(xiàn)象，難以滿足專業(yè)實訓教學對于儀器設備的實際需求。因此，通常采用儀器設備虛擬仿真系統(tǒng)作為設備實踐的前置學習環(huán)節(jié)，以彌補設備昂貴、數(shù)量不足的缺憾。

儀器設備虛擬仿真系統(tǒng)通常會采用“學—練—測”相結合的方式，為受訓者提供交互式的學習場景。通過基于仿真系統(tǒng)的測試過程，檢驗受訓者對于儀器設備的認知水平。圖3為全站儀虛擬仿真系統(tǒng)。

平臺提供標準的數(shù)據(jù)接口，可以直接接入學生在仿真系統(tǒng)的測試成績，作為學生在前置學習環(huán)節(jié)學習情況的評價依據(jù)。

(4) 分段組織實訓任務。平臺系統(tǒng)提供針對實訓任務的分段管理功能。教師可以根據(jù)實訓任務的具體實施環(huán)節(jié)，分段組織實訓任務、分段確定考核目標、分段提供教輔資料、分段評定成績，學生根據(jù)實訓要求分段提交實訓成果。

(5) 個性化的分組練習方式。根據(jù)企業(yè)實際操作方式，完成實訓分組、分角色的預設任務，更加貼近行業(yè)實戰(zhàn)需求。根據(jù)實訓任務內容的不同，區(qū)分觀測員、記錄員等不同角色職責，分別提供針對性的系統(tǒng)輔助功能。如針對觀測員的設備數(shù)據(jù)讀取功能和針對記錄員的手簿填寫功能。

(6) 構建多樣化考核方法。針對各類實訓任務，構建過程化的考核方法，貫穿實訓課程的整體組織過程。由單一的實習報告，拓展為技術設計、儀器操作、內業(yè)繪圖、實習報告等多項內容，根據(jù)考核內容確定所占分值，由個人成果形式擴展為個人與合作性成果結合的形式，由結果導向的1次考核，改為過程導向的多次考核，最終促進實訓任務的考核由終結性評價向形成性評價的轉變。

3.2 系統(tǒng)功能設計

整個平臺系統(tǒng)由實訓任務管理系統(tǒng)和實訓任務實踐系統(tǒng)兩部分組成，系統(tǒng)整體構架如圖4所示。

實訓任務管理系統(tǒng)主要面向實訓教師和院校管理人員，提供實訓任務的規(guī)劃、組織與實施，實訓課程教學的評價與反饋，查看實訓課程相關的、更為詳細的統(tǒng)計數(shù)據(jù)等功能，掌握校內各類實訓課程全貌；面向院校設備管理員，提供實訓儀器設備的入庫、借出、歸還、故障處置等功能。實訓任務實踐系統(tǒng)面向實訓教師用戶，提供實訓任務進度跟蹤、在線技術支持，根據(jù)實際教學需要即時組織和調整教學活動等功能；面向學生用戶，提供查看實訓任務和資源、參與實訓分組、讀取設備參數(shù)、上傳實訓成果、參與教學活動等實訓任務實施功能。

3.3 系統(tǒng)部署

測繪實訓管理平臺可以部署在互聯(lián)網(wǎng)云平臺、校內專網(wǎng)環(huán)境，為用戶提供基于桌面瀏覽器、智能手機的實訓教學服務，其技術架構如圖5所示。

根據(jù)院校的不同管理需求，提供云部署和本地化部署兩種系統(tǒng)部署方式。

采用云部署方式的平臺如圖6所示，應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器設備部署在公用云平臺上，通過互聯(lián)網(wǎng)面向最終用戶提供應用服務，由系統(tǒng)供應商負責日常維護。各院校無需服務器等設備投入，各級管理人員、實訓教師、學生可通過校內或個人的PC機、智能手機終端設備，通過公用互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、校內專網(wǎng)環(huán)境，隨時、隨處訪問平臺各項管理功能。安裝了APP應用的智能手機設備，可以通過藍牙方式與測繪實訓儀器設備直連，讀取設備數(shù)據(jù)。

采用本地化部署方式的平臺，應用服務器設備部署在院校信息中心，各級管理人員、實訓教師、學生可通過校內專網(wǎng)取得本地化應用服務，應用系統(tǒng)的常規(guī)維護由院校技術人員負責，維保期內由系統(tǒng)供應商根據(jù)售后服務條款提供技術服務支持。院校需提供專門的應用服務器設備，部署在校內局域網(wǎng)環(huán)境。各級管理人員、實訓教師、學生可通過校內或個人的PC機、智能手機終端設備，按照校內網(wǎng)絡配置管理策略，通過校內專網(wǎng)(或互聯(lián)網(wǎng))環(huán)境訪問平臺各項管理功能。安裝了APP應用的智能手機設備，可以通過藍牙方式與測繪實訓儀器設備直連，讀取設備數(shù)據(jù)。

4 測繪實訓管理平臺系統(tǒng)特點

(1) 一物一碼。實現(xiàn)實訓任務、課程素材、重要電子設備的“一物一碼”管理。在實訓任務創(chuàng)建、課程素材上傳、設備入庫時，根據(jù)入庫時間、資源類別、入庫時間等信息，自動生成系統(tǒng)內部唯一的二維碼，作為資源“身份證”。

(2) 支持多種專業(yè)測量設備。突出測繪專業(yè)實訓教學特點，提供對全站儀、數(shù)字水準儀、GPS等多種專業(yè)測量儀器設備的支持。學生可以通過智能手機終端，直接連接儀器設備的藍牙接口，接收學生在儀器設備發(fā)出的操作指令，作為設備操作日志存儲在手機終端上，并可通過移動網(wǎng)絡上傳到服務器。

(3) 移動辦公。提供瀏覽器、Android兩個版本，分別面向不同用戶類別，完成相應業(yè)務功能。

(4) 離線辦公。主要針對室外實訓場景中，在沒有移動互聯(lián)網(wǎng)絡信號的情況下，Android版本可以提供在線、離線兩種工作模式。學生在離線方式下，可以采集實訓現(xiàn)場的設備操作信息、實訓成果信息，在有網(wǎng)絡信號時，再批量提交。

5 結 語

基于物聯(lián)網(wǎng)與云技術的測繪實訓管理平臺的實現(xiàn)，可以明顯提高實訓教學效果：①促進“翻轉學習”方式在實訓課堂的應用；②輔助傳統(tǒng)課堂教學；③以學生為中心；④目標化管理、過程化管理；⑤降低任課教師工作強度；⑥提高電子設備的綜合利用率。

該系統(tǒng)設計思路不但可以應用在測繪戶外實訓教學中，對于其他專業(yè)戶外實訓教學平臺均可以直接使用，對于實際生產(chǎn)中設備管理、遠程任務控制等方面移動互聯(lián)與云技術的應用也具有借鑒意義。