《Matlab測量程序設計》課程教學內容研究

秦 永，曹俊茹，郭豐倫，姚吉利，孔維華

（1.山東理工大學 建筑工程學院，山東 淄博 255000）

《Matlab測量程序設計》課程教學內容研究

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 建筑工程學院，山東 淄博 255000）

介紹《Matlab測量程序設計》課程的教學內容、課時安排和授課形式。授課時，以理論教學和上機操作相結合，再根據實際情況給出詳細的教學案例及課后思考題。這種模式既能提高學生的學習興趣，又能培養學生獨立思考和動力設計的能力。

Matlab；測量程序設計；案例教學

測量數據處理離不開程序設計，Matlab在測繪中的應用也越來越廣泛[1-4]。我校測繪學科作為山東省省級試點改革專業，自2010年起在第5學期開設該課程[5-7]，目前已進行了3個循環，學生普遍反映良好。

1 課時安排及教材選用

《Matlab測量程序設計》作為我校省級試點改革專業的一項新成果，2010年開設該課程時，安排在第3學期授課，總計64學時，其中理論課、上機課各32學時。在開設初期并沒有達到預期目標。一是由于在前2個學期僅開設《測量學》課程，許多測量程序的原理學生無法理解；二是沒有相對集中的程序設計時間，無論是課堂授課還是上機操作，每次僅2個學時難以給學生提供獨立思考、獨立設計的機會。第三個缺點是沒有合適的教材，教師和學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學期，學時數改為48學時，每周上一次課，前2個學時上理論課，后2個學時安排上機。學期末安排一周的課程設計，給學生提供獨立思考和設計的機會。針對教材不合適問題，相關主講教師編寫了講義與實驗指導書。

2 授課安排

課程主要分為2個部分：一部分是Matlab語言及函數介紹；另一部分是基于Matlab的測量數據分析處理，包括角度轉換、坐標正算和反算、平面坐標變換、閉合導線、三角網、GPS高程網平差、遙感圖像讀取與處理等。課程學完后學生應掌握Matlab中的基本函數和M函數的編寫方法，并能運用Matlab解決測繪數據處理中的實際問題。表1是本課程的學時分配表。

在前2個教學循環中，先學習Matlab語言，后集中學習測量程序。這種授課形式弊端明顯，學生學習前半部分內容時興趣低，曠課率高，而在學習后半部分內容時又出現僅明白算法原理，不會使用函數的情況。總結前面經驗教訓，從第3個教學循環開始采用表1中的課時分配形式，即將Matlab語言學習和測量數據處理結合在一起講授，這樣安排的好處是：①能提高學習語言的針對性，將某些函數放在特定算例中講授；②有助于實現互動式教學，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個循環明顯提高。

3 課堂案例及思考題設置

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

課后思考題的設置也很重要。表2給出了每次學生上機后需完成的對應思考題。思考題的選擇要考慮以下因素：①和本次授課內容一致，起到復習知識點的作用；②和課堂案例相關或接近，引導學生深入研究問題；③思考題難度適中，既要高于課堂案例的難度，又要保證多數學生能夠完成，培養學生的成就感；④ 思考題應具有一定的趣味性。以第6次課為例，本課主要掌握“plot”函數的使用，在課堂上給出繪制圓形的算例之后，隨即安排一個“閉合導線計算與結果輸出”的課后思考題。該問題可看成課堂案例的拓展，學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%以上的同學都能完成。

表2 課堂案例選用表

4 關于課堂教學形式

在《Matlab測量程序設計》授課過程中，筆者以案例式教學為主，首先提出一個測繪實際問題，然后引導學生回答算法原理（因案例較為簡單，一般學生均能回答），最后逐行演示程序代碼。為督促學生完成課后思考題，一般每次課前20 min均要求學生上講臺演示個人程序，并根據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，要求學生通過討論回答算法原理，并解決在編程環節中存在的問題。《Matlab測量程序設計》已建設成校級網絡課程，學生可方便地下載授課計劃、課件及教學案例原程序。利用網絡平臺學生還可與教師交流，實現課后個別指導。

5 關于考試

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%）”的形式對學生綜合考評。對課后思考題完成較好的學生，還可免于上機考試。課程設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測量程序設計》作為一門新開課程，目前在國內還難以找到合適的教材[8]，課題組目前雖然已編寫相關講義，但教學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，教師上機指導精力有限，存在指導不及時、學生和老師之間關系疏遠等問題。這些都有待進一步解決。

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

[2] 崔利,武文波．測繪領域中Matlab的應用[J]．遼寧工程技術大學學報,2005,24(1):47-49

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

[4] 王新志,曹爽,丁海勇．VB調用Matlab神經網絡工具箱在測繪軟件設計中的應用[J]．測繪通報,2011(11):59-62

[5] 馬明棟,趙長勝,施群德,等．面向對象的測量程序設計[M]．北京:教育科學出版社,2000

[6] 馬明棟．Visual C++6．0控制測量程序設計[M]．呼和浩特:內蒙古大學出版社,2002

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

[8] 阮沈勇,王永利,桑群芳．Matlab程序設計[M]．北京:電子工業出版社,2004

[9] 于紅波,劉惠明．信息化測繪體系下測繪工程專業培養模式優化設置[J]．中國科教創新導刊,2009(17):179-180

[10] 寧津生,王儂,翟翊．測繪高等教育教學改革研究[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工作。

2013-12-11。

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