摘要：近年來，隨著數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)的發(fā)展，攝影測量學(xué)已成為測繪科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程。然而，現(xiàn)行的攝影測量學(xué)教學(xué)模式較為陳舊，存在諸多問題，難以有效提升教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。有鑒于此，該文探究新時(shí)代測繪專業(yè)本科生的“攝影測量學(xué)”課程教學(xué)方法改革：在現(xiàn)有課程體系的基礎(chǔ)上，引入虛擬仿真技術(shù)，以豐富教學(xué)內(nèi)容；采用混合教學(xué)模式，整合課前、課中和課后教學(xué)環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；在教學(xué)實(shí)踐中，特別增加了無人機(jī)航攝演示和實(shí)踐操作環(huán)節(jié)，使學(xué)生通過獨(dú)立分析和思維框架構(gòu)建更深入地掌握課程知識(shí)。

關(guān)鍵詞：攝影測量學(xué)；虛擬仿真；教學(xué)改革；混合教學(xué)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.073

中圖分類號(hào)：G 642.4；P 231-4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）10-0-03

Reform of Teaching Methods in Photogrammetry Based on Virtual Simulation

Abstract： In recent years， with the development of digital photogrammetry technology， "photogrammetry" has become a core course in the field of surveying and mapping science and technology. However， the current teaching model of "photogrammetry" is relatively outdated and has many problems， making it difficult to effectively improve teaching quality and cultivate students' innovative abilities. In view of this， this article explores the reform of teaching methods for the "Photogrammetry" course for undergraduate students majoring in surveying and mapping in the new era： based on the existing curriculum system， virtual simulation technology is introduced to enrich the teaching content; Adopting a blended learning model， integrating pre class， in class， and post class teaching activities to enhance students' learning motivation; In teaching practice， special emphasis has been placed on drone aerial photography demonstrations and practical operations， enabling students to gain a deeper understanding of course knowledge through independent analysis and framework building.

Keywords： photogrammetry; virtual simulation; reform in education; blended learning

1 “攝影測量學(xué)”課程現(xiàn)存問題分析

1.1 教學(xué)內(nèi)容和體系過時(shí)

“攝影測量學(xué)”課程必須及時(shí)更新內(nèi)容，方能跟上新的測量技術(shù)和方法的發(fā)展步伐。然而，一些高校此門課程未能整合地理信息系統(tǒng)（GIS）和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際工作中與行業(yè)要求脫節(jié)，需要額外學(xué)習(xí)才能勝任工作。另外，部分年輕老師過于專注于特定領(lǐng)域應(yīng)用，可能使學(xué)生缺乏跨學(xué)科能力，難以適應(yīng)不同領(lǐng)域的工作需求[1]。

1.2 教學(xué)手段滯后

在攝影測量學(xué)教學(xué)中，存在著教材滯后和技術(shù)設(shè)備陳舊的問題。教材更新不及時(shí)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)最新技術(shù)和理論了解不足；同時(shí)，現(xiàn)代技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用不足，限制了學(xué)生對(duì)復(fù)雜概念和技術(shù)的理解和掌握。大多數(shù)教師仍然沿用傳統(tǒng)教學(xué)方法，缺乏靈活性和互動(dòng)性，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)缺乏實(shí)際案例和實(shí)驗(yàn)性學(xué)習(xí)。此外，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備陳舊，無法滿足當(dāng)前測量和影像處理的需求[2]。

1.3 實(shí)踐教學(xué)模式落后

經(jīng)過對(duì)江蘇海洋大學(xué)“攝影測量學(xué)”課程的實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行深入研究后，我們發(fā)現(xiàn)存在不少問題。主要表現(xiàn)在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容陳舊、形式單一、缺乏層次性等方面，導(dǎo)致知識(shí)與實(shí)際操作明顯脫節(jié)。首先，課程依賴傳統(tǒng)工具，未整合現(xiàn)代技術(shù)如無人機(jī)和激光掃描。其次，實(shí)踐教學(xué)缺乏足夠的實(shí)踐機(jī)會(huì)，限制了學(xué)生在真實(shí)場景中應(yīng)用知識(shí)的能力[3]。

2 虛擬仿真教學(xué)模式

簡介

為了解決當(dāng)前部分高校“攝影測量學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題，本文結(jié)合已有的虛實(shí)結(jié)合遙感仿真實(shí)驗(yàn)室，提出了虛擬仿真教學(xué)模式。該模式可以逼真再現(xiàn)作業(yè)場景，包括地形、建筑物、植被等，降低攝影測量實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)成本。同時(shí)，為學(xué)生提供了在安全環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)[4]。這有助于規(guī)避攝影測量實(shí)驗(yàn)中潛在危險(xiǎn)，減少實(shí)驗(yàn)操作過程中的事故風(fēng)險(xiǎn)，確保學(xué)生的人身安全。學(xué)生在虛擬場景中進(jìn)行實(shí)踐操作，有助于加深對(duì)理論知識(shí)的理解，并提高應(yīng)用能力。虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)過程和實(shí)際操作的一體化，學(xué)生通過在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中感知和實(shí)踐，可更好地將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)操技能，大大提升了學(xué)習(xí)效果[5]。

3 具體教改措施

結(jié)合筆者教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)“攝影測量學(xué)”課程教學(xué)狀況的理解，高等院校的“攝影測量學(xué)”課程教學(xué)改革可以從以下方面展開：一是優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和體系，充分應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)；二是豐富教學(xué)手段，采用線上線下混合式教學(xué)方法；三是改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)，采用分組形式進(jìn)行相關(guān)專題內(nèi)容討論和團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式解決問題。

3.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和體系

為了更好地滿足攝影測量學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)需求，亟須優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與體系。這一過程首先依賴于對(duì)各類教學(xué)資源的深入調(diào)研與細(xì)致梳理，確保課程內(nèi)容緊貼行業(yè)最新動(dòng)態(tài)與發(fā)展趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，明確一條貫穿始終的主線，可幫助學(xué)生系統(tǒng)而深刻地理解攝影測量學(xué)的基本原理及其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。為進(jìn)一步提升教學(xué)效果，可引入虛擬仿真技術(shù)，這一創(chuàng)新手段能夠高度還原真實(shí)物體信息，為教學(xué)注入形象、生動(dòng)、直觀且高效的元素，解決以往實(shí)踐中遇到的難題，同時(shí)極大地豐富和擴(kuò)充專業(yè)課程的信息量，使課程內(nèi)容更加直觀全面、引人入勝。此舉不僅激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更有助于深化他們對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，從而培養(yǎng)出具備過硬實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的攝影測量學(xué)專業(yè)人才。從長遠(yuǎn)來看，這將有助于攝影測量學(xué)教育緊跟科技發(fā)展的步伐，為學(xué)生構(gòu)建出更加全面、實(shí)用且與時(shí)俱進(jìn)的知識(shí)體系，為行業(yè)輸送更多高素質(zhì)的專業(yè)人才。

3.2 改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)

“攝影測量學(xué)”這門課程高度重視實(shí)踐應(yīng)用，因此在理論講授之后，通過引入當(dāng)前主流的航測平臺(tái)——無人機(jī)，開展一系列全面而深入的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。這一環(huán)節(jié)精心設(shè)計(jì)了從方案設(shè)計(jì)、外業(yè)作業(yè)、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理到最終產(chǎn)品生成的完整流程，旨在讓學(xué)生全方位地掌握攝影測量學(xué)的實(shí)際應(yīng)用技能。為了提升學(xué)生的實(shí)際操作能力和解決實(shí)際問題的能力，筆者創(chuàng)新性地采用了“探究式”教學(xué)方法。此方法以學(xué)生為中心，鼓勵(lì)他們主動(dòng)探索、積極查閱資料，并自主設(shè)計(jì)實(shí)踐方案。在這一過程中，教師扮演著引導(dǎo)者的角色，協(xié)助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題根源，指出設(shè)計(jì)中的不足之處，并共同完善方案。這種教學(xué)模式極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了他們的獨(dú)立思考、批判性思維以及解決問題的能力。在具體實(shí)施實(shí)踐教學(xué)時(shí)，無人機(jī)技術(shù)作為核心工具被廣泛應(yīng)用，為學(xué)生提供了前所未有的實(shí)踐機(jī)會(huì)[6]。

4 教學(xué)改革效果

4.1 內(nèi)容體系雙重提升

首先在課程的革新中融入了虛擬仿真等前沿技術(shù)手段，其最大成效在于極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與興趣，虛擬仿真技術(shù)的引入使得課程內(nèi)容變得直觀且富有趣味性。學(xué)生們通過親手操作這一仿真系統(tǒng)，能夠深入淺出地理解攝影測量學(xué)中的抽象理論，進(jìn)而激發(fā)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

其次，這一變革拓寬了教學(xué)的廣度與深度，使課程內(nèi)容更加貼近科技發(fā)展的脈搏。通過將新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相融合并進(jìn)行對(duì)比分析，不僅鞏固了學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，還讓他們洞悉了攝影測量學(xué)領(lǐng)域的前沿技術(shù)，尤其是虛擬仿真技術(shù)的最新應(yīng)用。這種教學(xué)模式培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)相關(guān)技術(shù)的理解能力與靈活應(yīng)用能力，為他們緊跟科技進(jìn)步的步伐奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

最后，虛擬仿真技術(shù)還顯著提高了任務(wù)執(zhí)行的效率與精確度。學(xué)生可在仿真環(huán)境中模擬各類測量場景，不僅能夠提前預(yù)見并熟悉實(shí)際應(yīng)用中可能遭遇的挑戰(zhàn)，還能在模擬過程中學(xué)會(huì)有效應(yīng)對(duì)與解決這些問題的方法，從而在實(shí)際操作中展現(xiàn)出更高的專業(yè)素養(yǎng)與技能水平。

4.2 建立線上線下混合教學(xué)模式

自采用線上線下相融合的教學(xué)模式以來，“攝影測量學(xué)”課程成功地激發(fā)了學(xué)生們?nèi)找嬖鲩L的濃厚興趣。課前階段，通過預(yù)先發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生獲得了更多自主學(xué)習(xí)的空間，得以深入探索并理解課程中的抽象概念，提升了對(duì)學(xué)科理解的深度與廣度。

云課堂平臺(tái)還顯著增強(qiáng)了師生之間的互動(dòng)。課前測試、課中討論等環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，有效提升了學(xué)生的參與積極性，_{/6yO26/apalR1OfjZI0zKzTlm1Ou+VBedL/qVIX79n4=}使他們更加主動(dòng)地投入到學(xué)習(xí)之中。同時(shí)，教師能夠基于學(xué)生的表現(xiàn)給予及時(shí)的指導(dǎo)和反饋，構(gòu)建了一個(gè)高效、互動(dòng)的教與學(xué)環(huán)境，形成了良性循環(huán)的師生互動(dòng)機(jī)制。

4.3 建立無人機(jī)航測平臺(tái)

目前，實(shí)驗(yàn)室已配備多臺(tái)無人機(jī)，并創(chuàng)新性地融入了無人機(jī)操作實(shí)訓(xùn)與航飛培訓(xùn)環(huán)節(jié)。這些wyihvmhNdXdRdGyXaYZH+h6rGSMjfyhJ3RseYl1hOC0=實(shí)踐環(huán)節(jié)使學(xué)生有機(jī)會(huì)親自動(dòng)手操作無人機(jī)，深入掌握航測平臺(tái)的應(yīng)用技巧與操作技能。通過以小組形式展開的實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生們從野外數(shù)據(jù)采集到室內(nèi)數(shù)據(jù)處理，全程參與了攝影測量的各個(gè)環(huán)節(jié)，顯著提升了他們的實(shí)操能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。此實(shí)踐教學(xué)模式不僅注重學(xué)生實(shí)際技能的培養(yǎng)，更核心的是，它著重提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力以及創(chuàng)新思維能力。學(xué)生在獨(dú)立完成實(shí)踐任務(wù)的過程中，將理論知識(shí)靈活應(yīng)用于真實(shí)作業(yè)場景，深刻體會(huì)到理論與實(shí)踐之間的緊密聯(lián)系。這一全面而深入的教學(xué)過程極大地促進(jìn)了學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升，使他們?cè)跀z影測量領(lǐng)域面對(duì)復(fù)雜多變的挑戰(zhàn)時(shí)，能展現(xiàn)出卓越的應(yīng)對(duì)能力。

5 結(jié)束語

通過分析目前“攝影測量學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題，本文提出了一種全新的教學(xué)模式，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與“攝影測量學(xué)”課程教學(xué)相結(jié)合，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)培養(yǎng)方式的缺陷。這種教學(xué)模式在很大程度上能夠滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。此外，教學(xué)改革和創(chuàng)新還能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)分析問題的能力。相對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，新的教學(xué)模式更加注重激發(fā)學(xué)生的自主意識(shí)，使其能夠更靈活地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。這不僅增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)“攝影測量學(xué)”課程的成就感，而且培養(yǎng)了他們獨(dú)立思考和解決問題的能力。通過教改和創(chuàng)新，能夠更好地培養(yǎng)適應(yīng)未來社會(huì)需求的復(fù)合型專業(yè)人才，為攝影測量學(xué)科的繁榮和社會(huì)的進(jìn)步做出積極貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭荃心．基于傾斜攝影測量的室內(nèi)三維實(shí)景模型重建及精度分析[J]．北京測繪，2019，33（3）：333-336．

[2] 李歡．低空無人機(jī)傾斜攝影測量成果精度研究[J]．甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2020，32（2）：27-33．

[3] 唐明軍，陳陳．基于無人機(jī)傾斜攝影的高精度地理信息獲取技術(shù)應(yīng)用[J]．信息技術(shù)與信息化，2021（12）：192-194．

[4] 謝陽，史有群，陶然，等．基于虛擬化技術(shù)的教學(xué)云平臺(tái)構(gòu)建與管理[J]．計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2013（8）：218-221．

[5] 曾濤，楊武年，余代俊，等．新時(shí)期測繪工程專業(yè)《攝影測量學(xué)》課程教學(xué)改革實(shí)踐[J]．測繪科學(xué)，2009，34（3）：237-238，48．

[6] 羅艷，劉榮，肖根如，等．教育信息化背景下的"攝影測量學(xué)"課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J]．測繪工程，2022，31（5）：75-80．