王宇會 余旭 蔣利龍

[摘 要]數(shù)字地形測量學是測繪工程專業(yè)的核心課程之一，包括理論、實驗和實習三個教學環(huán)節(jié)。課題組從三個教學環(huán)節(jié)的教材、教學內(nèi)容、教學方法及考核方式對數(shù)字地形測量學課程的教學體系進行全過程構(gòu)建，從而形成一個有機整體。實踐證明，該課程教學體系可有效提高教學效果。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字地形測量學;全過程;教學體系

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）02-0045-03

數(shù)字地形測量學是測繪工程專業(yè)的核心課程之一。它是由測量學到數(shù)字測圖原理與方法，經(jīng)過改革、實踐、修改、補充、創(chuàng)新而發(fā)展起來的一門適應(yīng)現(xiàn)代測繪技術(shù)和社會生產(chǎn)需要的新課程，在測繪專業(yè)的課程體系中起奠基的作用。

數(shù)字地形測量學課程的特點是：1.基礎(chǔ)性強：該課程是測繪專業(yè)入門級課程，在專業(yè)導論及CAD基礎(chǔ)課程之后、其他課程之前講授，為其他專業(yè)課程的講授奠定基礎(chǔ)。2.實踐性強：課程重點要求學生掌握測量常規(guī)儀器的基本構(gòu)造、常規(guī)測量方法的基本操作，3個教學環(huán)節(jié)（理論教學、實驗教學和實習教學）中實踐性環(huán)節(jié)占2個。

整個課程，理論教學是實驗教學和實習教學的基礎(chǔ)，實驗教學是理論教學的支撐、實習教學的分模塊，實習教學是理論知識在實際工程中的應(yīng)用、實驗教學內(nèi)容的綜合。三者需密切配合，建立全過程教學體系，才能使課程成為一個整體。本文對三個教學環(huán)節(jié)的教材選擇、教學內(nèi)容及方法、考核方式等進行了全過程系統(tǒng)構(gòu)建，提升了課程的教學質(zhì)量。

一、理論教學

（一）教材選擇

目前，測繪科學技術(shù)已完成了由傳統(tǒng)模擬測繪向數(shù)字測繪的轉(zhuǎn)化，并跨越式地進入了信息化測繪階段。測繪工程專業(yè)的學生應(yīng)掌握空間信息獲取、處理、表達、應(yīng)用的基本原理、基本方法和基本技能，全面了解測繪學科的新技術(shù)和發(fā)展趨勢。

《數(shù)字地形測量學》是全國高等學校測繪學科教學指導委員會組織實施的“測繪學科專業(yè)規(guī)范核心課程規(guī)劃教材”之一，該教材在及時引進新的測繪技術(shù)、方法和理念，使經(jīng)典的理論內(nèi)容與先進的應(yīng)用技術(shù)緊密結(jié)合等方面，進行了富有成效的探索與實踐。教材內(nèi)容符合“測繪工程專業(yè)規(guī)范”對人才培養(yǎng)的基本要求，還充分體現(xiàn)了測繪學科的新發(fā)展、新要求，考慮學科之間的交叉與融合，減少陳舊內(nèi)容。

（二）授課內(nèi)容及順序

《數(shù)字地形測量學》教材共計15章（包括緒論），根據(jù)筆者所在學校測繪工程專業(yè)課程體系設(shè)置的情況，將第8章（衛(wèi)星定位系統(tǒng)）和第14章（地籍圖和房產(chǎn)圖測繪），放到相關(guān)課程（GNSS定位原理與應(yīng)用及不動產(chǎn)測繪）中講述，所以在本課程中講課內(nèi)容共計13章。

在授課順序上，將第2章地形圖的基本知識，放在控制測量與碎部測量之間，以便于前后知識的銜接;將第3章測量誤差的基本知識放在全站儀測量之后控制測量之前進行，以便在了解測量的基本方法之后對測量誤差的性質(zhì)、特點及消除或減弱的方法掌握得更深入。對教材內(nèi)容進行調(diào)整后，將課程內(nèi)容分為4個模塊，詳見表1所示。

（三）教學方式

理論教學綜合采用教師授課、學生自學、研究教學等多種教學方式相結(jié)合的模式進行。

教師授課主要采用PPT講解的方式進行，并輔以板書教學、視頻播放、課堂提問等方式。PPT側(cè)重于基本概念、基本理論及基本方法的講解，板書教學適用于公式推導、坐標計算、誤差傳播定律的應(yīng)用等的講解，視頻播放主要是進行儀器操作、地形測繪等內(nèi)容的講解。三者應(yīng)有機結(jié)合，優(yōu)勢互補，實現(xiàn)有關(guān)知識的融合與最佳講授。課上應(yīng)注意調(diào)動學生的參與性，適時進行提問，鼓勵學生表達自己的思想，以啟發(fā)學生進行思考，并活躍課堂教學氣氛。

學生自學主要適用于易于理解的規(guī)范及條款性內(nèi)容，如地形圖的分幅與編號、地物測繪及地形圖上各要素配合表示的一般原則等，可以培養(yǎng)學生的自學能力與獨立思考的能力，并能夠在目前課時減少的情況下完成課程的教學內(nèi)容。

授課時，還應(yīng)留有一部分內(nèi)容給學生進行研究，如精密三角高程測量、利用Excel表格或編程進行導線及水準路線的平差計算等，鼓勵學生利用課余時間進行延伸閱讀，撰寫研究報告，查閱資料完成相關(guān)任務(wù)，以引導學生對相關(guān)問題進行深入研究，更加牢固地掌握知識。

（四）考試

理論課程的考核主要以卷面考試（占70%～80%）為主，輔以平時表現(xiàn)（占20%～30%）。

卷面考試范圍并非要涵蓋整本教材，而是要強調(diào)突出學習重點，并且為檢查學生自學及研究教學的效果，應(yīng)適當增加相關(guān)內(nèi)容的考核點。在考題形式上應(yīng)適當降低客觀題的分值，減少記憶性知識點;增加主觀性題目，以激發(fā)學生的思考及創(chuàng)新意識。

平時成績由出勤、課堂回答及研究式教學成果構(gòu)成。

二、實驗教學

（一）實驗教材

隨著科學技術(shù)的進步和測繪儀器的發(fā)展，當今各種工程建設(shè)中已普遍使用全站儀、電子水準儀等現(xiàn)代測量儀器，傳統(tǒng)的以光學水準儀和光學經(jīng)緯儀為主要實驗工具的測量實驗指導書已不能適應(yīng)現(xiàn)代教學的需要。工程測量實驗教程考慮到理論課時縮減、實驗設(shè)備變化等因素，將重點由光學儀器轉(zhuǎn)向電子設(shè)備，同時配套一冊實驗報告，用于實驗數(shù)據(jù)的記錄、計算及總結(jié)，是評定實驗成績的基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

（二）實驗內(nèi)容及設(shè)備

實驗內(nèi)容及學時分配詳見表2所示。由于電子水準儀的操作過程非常簡單（粗平—照準—測量），不能為學生的操作技能提升奠定基礎(chǔ)，所以涉及水準測量的實驗除電子水準儀的認識與使用外，其余均使用微傾式光學水準儀。但涉及角度測量的實驗，均采用全站儀進行（全站儀和經(jīng)緯儀在使用上的區(qū)別僅在于是否需要人工讀數(shù)）。

表2 實驗內(nèi)容

[序號 內(nèi)容 學時 1 光學水準儀的認識與使用 2 2 電子水準儀的認識與使用 2 3 普通水準測量 2 4 四等水準測量 2 5 水準儀的檢驗與校正 2 6 全站儀的認識與使用 2 7 水平角測量（測回法） 2 8 水平角測量（方向法） 2 9 豎直角測量 2 10 全站儀的檢驗與校正 2 11 經(jīng)緯儀測繪法測繪地形圖 2 12 數(shù)字測圖數(shù)據(jù)采集 2 合計 24 ]

（三）教學方法

實驗教學采用演示與驗證的方法。其中，儀器認識與使用類實驗要求教師在上課前向?qū)W生介紹儀器構(gòu)造、基本操作方法，然后由學生親自進行儀器基本操作的學習，這種教學法稱為演示教學法。測量方法類實驗則一般在理論課上介紹測量方法的操作過程、注意事項，在實驗課程上進行驗證，這種實驗教學法稱為驗證教學法。

為保證教學效果，建立了測量實驗基地，該基地距離實驗室較近，減少了學生借還儀器在路途上花費的時間，同時不受風雨的影響，可以使實驗教學在任何氣候條件下進行。該場地可滿足4個班級同時進行實驗教學。場地布設(shè)后，采用高精度的電子全站儀和精密水準儀對點位進行觀測，經(jīng)過嚴密平差計算出各點的三維坐標。

實驗教學應(yīng)與理論課相關(guān)內(nèi)容的教學時間相匹配，這就要求授課教師對課程章節(jié)的授課時間有準確的把握，根據(jù)理論課進度安排各實驗時間，并與實驗室和學生進行溝通，確保實驗按時順利進行。

為給每個學生動手練習的機會，提高整體的教學效果，實驗任務(wù)下放至個人。如儀器認識的實驗要求每人單獨操作1次;測量方法的實驗要求每人觀測1測回（測站）、記錄1測站、豎立觀測標志（棱鏡或標尺）2測站。

（四）成績評定

測量實驗均以小組為單位進行，實驗場地較為分散，為給每一個學生進行精確考核，實驗成績的評定以平時成績（出勤和報告）和考試成績構(gòu)成。考試參照實驗技能競賽的評分方法進行，以提升學生的操作技能，保證實驗教學的效果。

三、實習教學

（一）實習教材

實習教材即實習指導書，是開展實習教學的第一手資料。在實習教材中對實習的目的、內(nèi)容、進度、地點、任務(wù)、紀律、所需儀器設(shè)備、作業(yè)程序、技術(shù)要求以及應(yīng)提交的實習成果、考核內(nèi)容、參考資料等進行詳細說明。在學校實習基地進行實習時，應(yīng)每年對已知數(shù)據(jù)進行一定的坐標變換，并對分區(qū)進行調(diào)整。在校外實習基地進行實習時，應(yīng)使測區(qū)的介紹與實地相一致，所以實習教材應(yīng)每年進行更新，以自編為主。

（二）實習內(nèi)容

數(shù)字地形測量學實習的內(nèi)容包括儀器的檢驗與校正、圖根控制網(wǎng)的布設(shè)、圖根控制測量的外業(yè)觀測和內(nèi)業(yè)計算、地形圖測繪、地形圖檢查與驗收、撰寫技術(shù)總結(jié)報告等。

實習中使用的方法與儀器設(shè)備應(yīng)盡量與生產(chǎn)實際相吻合。考慮到圖紙測圖雖然效率低下，脫離現(xiàn)代數(shù)字測圖技術(shù)，脫離生產(chǎn)實際，但能夠凸顯地形測圖的每個環(huán)節(jié)，通過詳細的操作步驟有利于學生對測量知識的理解和鞏固，因此地形圖測繪部分以全站儀數(shù)據(jù)采集、電腦成圖為主，圖紙測圖仍需完成不少于30cm×30cm的范圍。

（三）實習組織

由于數(shù)字地形測量學課時數(shù)較多，理論教學與實習教學不在一個學期，因此在理論課程結(jié)束后，應(yīng)向?qū)W生布置實習任務(wù)，并要求在實習的第一天以小組為單位進行實習講解，以督促學生利用假期將理論知識和實驗內(nèi)容進行系統(tǒng)梳理，對實習建立初步的框架。

實習第一天，所有實習小組講解完畢，教師進行實習的綜合講解。講解時，除實習內(nèi)容外還應(yīng)將之前學生實習時出現(xiàn)的問題向?qū)W生進行介紹，以提示他們不要再犯相同的錯誤。

為保證教學任務(wù)的順利展開和對學生實習進行考核，學校在大學城校區(qū)建立了約1Km2的數(shù)字地形測量實習基地?；貎?nèi)有排列整齊的建筑物（教學樓、實驗樓、辦公樓等），也有自然地物（湖泊、山頭等），能夠滿足數(shù)字地形測量實習的要求。

為保證每位學生都能積極參加實習，從實習中獲益，要求小組內(nèi)分配任務(wù)時，不能將工作固定人選，而應(yīng)使所有學生都有機會參與實習的每個任務(wù)。

實習中，建立過程跟蹤及監(jiān)督機制，以及時跟蹤學生在整個實習過程中的表現(xiàn)，督促與監(jiān)督表現(xiàn)欠佳的學生，嚴格要求學生按照有關(guān)測量規(guī)范的要求進行實習及成果質(zhì)量控制。

（四）實習成績評定

個人實習成績由小組考核成績（占20%）、個人考核成績（占60%）和實習報告成績（占20%）構(gòu)成。

小組主要考核實習質(zhì)量：外業(yè)觀測記錄手簿是否規(guī)范、導線測量及水準測量精度、地形圖精度等。個人考核包括計算考核（水準測量和導線測量平差計算等）、儀器操作考核（水準儀測量、水平角測量等）、地形圖繪制考核以及當面提問。實習報告主要考察報告的完整性、規(guī)范性。

四、結(jié)語

本文對數(shù)字地形測量學的三個教學環(huán)節(jié)的全過程進行了系統(tǒng)構(gòu)建，并在實際教學中使用。從學生參加實驗技能競賽獲獎情況、后續(xù)課程教師反映及學生評教情況看，數(shù)字地形測量學課程全過程教學體系可有效提高教學效果。

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[責任編輯：鐘 嵐]