通識教育背景下“攝影測量學基礎”教學的思考

葉 勤，林 怡

(同濟大學測繪與地理信息學院，上海200092)

一、前 言

通識教育是相對于專業教育、職業教育而言的，其有兩層意義:一是指通才教育;二是指全人教育。當代通識教育源于19世紀的歐美，當時學者有感于大學分科太專、對知識割裂嚴重，提出通識教育，強調知識的廣度，目的是讓學生能對不同學科有所認識、融匯貫通，最終成為一個完全的人;在西方該思想可以追溯到古希臘的博雅教育。自20世紀始，歐美大學的通識教育已成共識，歐美的精英教育都以通識教育為基礎［1-2］。我國高校從2000年以來認識到原有高等教育受蘇聯模式影響而存在的偏重專業知識和技能教育、專業設置過窄的局限性，開始逐步開展通識教育［3-4］，矯正高等教育專業化導致人的片面發展問題。同濟大學也不例外，作為一個以工科為特色和強項的大學，從2000年以來，學校加強了文學、歷史、哲學、藝術等人文社科方面的教育，具體表現為:在大學的學習課程中增加了不少通識類課程，要求學生必須選修一定的文科類學分;同時壓縮教學時數、增加實踐環節，由于總的教學時數的減少，因此相應的專業課課程與學時數都有很大的調整，課時減少較多，這對專業課教學有較大沖擊。通識教育的開展在提高多樣性、重視個性和創造力的培養、培養通才方面有很大的意義，但也有不少問題產生，在專業教學上表現為:實用性不夠、所學專業知識不夠詳細、不適合將來工作的需要;且由于所學科目眾多，造成學生的知識雖有一定廣度，但是深度不夠的情況。因此，這也對專業課教學提出了新的要求［5-6］。

攝影測量學是測繪學科下的二級學科，“攝影測量基礎”課程是測繪工程、地理信息系統兩專業本科教學中的必修專業基礎課程，是本科學習中重要的知識組成部分。按要求學生修完本課程，能夠應用所學知識解決與攝影測量及GIS基礎信息獲取有關的實際問題。在現階段通識教育背景下，如何開展相關內容教學，使得測繪工程專業的學生既具有較好的知識廣度，同時又能更好地適應未來需求，是現階段需要考慮的問題［7-8］。

二、我校與國內有關院校攝影測量學課程教學情況

在1998年第三次高校本科專業目錄修訂調整前，測繪學科本科有4個專業:攝影測量與遙感、工程測量、大地測量、地圖制圖，雖然都要學習攝影測量學，但是各個專業間差異較大，如原武漢測繪科技大學(武測)對攝影測量與遙感專業學生有關攝影測量方面的教學內容包括:基礎攝影測量、解析攝影測量、數字攝影測量、攝影技術、航空與航天攝影技術、非地形攝影測量;實踐環節包括:航測實驗、航測外業實習、航測內業實習。而原解放軍測繪學院攝影測量與遙感專業有關攝影測量方面的教學內容包括:攝影與空中攝影、航空攝影測量、航天攝影測量、解析攝影測量、航測自動化、像片判繪(包括實習)、像片轉繪，實踐環節還包括航測外業實習。由于當時攝影測量教學中實驗或實習內容涉及很多價格昂貴的專業攝影測量儀器，一些院校受限于辦學條件，當時只開設有工程測量專業。原武測工程測量專業在攝影測量學方面主要的課程有:攝影技術(一學期)、攝影測量學(一學期)，但沒有相關實習;而同濟大學工程測量專業，在20世紀90年代中期開設的攝影測量學相關課程有:攝影測量與遙感(上、下兩個學期)、工程攝影測量，實踐環節包括:攝影測量實驗、遙感實習;相較一些院校的工程測量專業，其攝影測量方面的學時數已經偏多。

1998年第三次高校本科專業目錄修訂后，以一級學科設置本科教學專業，現在本科階段只有測繪工程專業，攝影測量學作為測繪工程專業的主干課程及方向之一，與原來工程測量專業比，攝影測量學在教學中所占的比重增加，但是該比重遠低于在攝影測量與遙感專業中的比重，并且由于總課時呈壓縮態勢，因此實際授課時間實際是在減少。隨著空間技術、傳感器技術和計算機技術的發展，近20年來攝影測量學內容發生了很大變化;在經歷模擬、解析、數字3個階段發展后，攝影測量快速進入了航空攝影測量與航天攝影測量并存的發展階段;航空攝影發展到了模擬航空攝影和數碼航空成像并存階段，航天攝影(測繪衛星)完全實現了數字成像;攝影測量數據處理則實現了全數字化。為了適應攝影測量快速發展的情況，同濟大學測量系在2005—2006學年開設了攝影測量學的雙語教學［9］，其他院校也對攝影測量學教學進行了有益的改革與嘗試［10-11］。攝影測量的快速發展使得一方面涌現大量新知識點，現在本科教學中攝影測量方面涉及的很多內容實際上是20世紀90年代以來人們的研究結果，因此需要教授的內容大量增加;另一方面，以一級學科設置本科專業，測繪學科的各個二級學科的內容都要涉及，而通識教育本身又需要挪出相當的學時進行通識類課程學習，造成的結果是在攝影測量方面，現在同濟本科教學中相關的課程只有:攝影測量基礎、數字攝影測量及實踐環節——攝影測量實習，并且其中作為專業主干課的“攝影測量基礎”課時縮減為一周4課時(將來還將縮減為3課時)，在這種背景下，攝影測量方面的教學應如何開展，特別是主干課攝影測量基礎教學如何開展，教學中應該包括哪些內容?過去的模擬攝影測量內容是否要涉及?怎樣涉及?這些都須考慮。

三、通識教育下同濟大學測繪專業“攝影測量基礎”教學探索

作為一門主干專業基礎課，攝影測量學在數學上具有完整的理論基礎，與其他測繪基礎課程如測量學、大地測量學有較大的差異，也是一門非大眾化的學科課程;但作為測繪技術中的一個分支，其具有廣泛的應用，是后續學習數字攝影測量、近景攝影測量及遙感等專業課程的基礎。隨著近、現代攝影測量理論研究和技術的發展，相關內容更新非?？欤遗c計算機視覺的結合日趨緊密，因此現階段攝影測量學的教學內容也有較大的變化，一是內容增多，二是內容改變多特別是涉及應用方面。而通識教育背景下，造成課時數緊縮，因此在攝影測量基礎教學中須兼顧兩者，在教學內容安排中尤其要注意基礎部分、拓展部分的比例安排，統籌考慮一般學生的需求和感興趣且學有余力同學進一步深入的要求。結合攝影測量方面課程的教學經驗，確定了“攝影測量基礎”課程教學的指導思想。

1.“攝影測量基礎”課程教學的指導思想

攝影測量學基礎作為一門基礎性專業課程，在現在學時大大壓縮的情況下，整個教學內容應強調基礎性，為學生將來可能的進一步學習打好基礎。測繪工程專業的學生將來會從事各種不同的行業應用，同濟大學測繪工程專業的學生畢業后單純從事攝影測量與遙感方面研究與實際工作的并不多，比較多的從事工程測量，但現在工程測量這方面的儀器不少涉及近景攝影測量原理的應用，如工業場景監測等;另一方面還有不少學生從事GIS數據處理的工作，其中會涉及不少航空、航天影像的處理。針對這些不同的學生，項目組成員認為“攝影測量基礎”課教學的目的是在有限的學時下，傳授攝影測量最基本的概念方法，建立攝影測量學基本框架;為將來進一步學習相關后續課程及將來工作中有關知識學習作準備。

考慮到同濟大學測繪工程專業攝影測量學方面課程分為攝影測量基礎和數字攝影測量學兩部分，而衛星影像幾何處理集中在后續的遙感課程中講授，且課時數有限，因此現在“攝影測量學基礎”課的教學，其指導思想應是:對攝影測量學的講授內容側重于攝影測量基本原理、基本過程，使學生建立起攝影測量的基本思想，保證學生對攝影測量整體過程的理解;在此基礎上適當加強攝影測量實際應用部分的教學，提升學生的學習興趣，同時通過雙語教學實踐來提高學生的專業外語能力，為今后進一步學習做準備。

2.構建科學的“攝影測量基礎”課程教學的目標體系

從上述“攝影測量基礎”教學指導思想出發，構建了通識教育下“攝影測量基礎”課程教學的目標體系?？傮w上，“攝影測量基礎”教學目的是為滿足寬口徑人才的培養，滿足不同部門對于攝影測量和影像空間信息獲取人才的要求，為學生將來的對攝影測量學相關內容的進一步學習、自主學習打好基礎，為這一目標，將教學中涉及的內容分成4類:需熟練掌握的、需掌握的、需了解的及興趣拓展部分。課程教學的具體目標體系如圖1所示。

圖1 “攝影測量基礎”課程教學的具體目標體系

有關數字影像匹配方法的基本計算過程，數字高程模型的建立及其應用，數字微分糾正的原理及正射影像圖的制作;全部放到數字攝影測量課中講授，不在攝影測量基礎課上做要求。

這樣通過本課程教學，使學生系統地學習攝影測量學的基本理論與方法，著重使學生掌握攝影測量學的基本知識(包括空間解析定位和圖像解譯)及利用攝影測量方法獲取空間幾何位置信息的基本操作過程;了解攝影測量學與遙感、GIS的密切關系，空間定位技術(GPS)的關系，在攝影測量影像信息處理中的應用及攝影測量學的最新發展及其在國民經濟建設中的主要應用。一些感興趣的學生可以進一步拓展了解其歷史發展知識及與計算機視覺的關系。

3.優化教學內容，為學生進一步的學習打好基礎

合理選擇、組織的教學內容是滿足在課時較少情況下學生仍能夠較好掌握攝影測量基本知識的重要保證。攝影測量學教學中既包括有大量的攝影幾何原理，又涉及很多數據處理的方法及相關應用方面的知識，在現有的教學中各門相關課程的講授內容各有側重。而傳統的教學方法中沿著攝影測量的發展脈絡，從模擬—解析—數字來介紹，其最大的好處是:對攝影測量的發展歷史、相關概念演變的關系學生能比較清晰的掌握，但這是建立在過去專業細分的基礎上的、需要大量課時，并且最好有一定模擬儀器的支持，這在現有情況下無法滿足，而且其中部分知識內容已屬于比較陳舊過時的內容，也沒有必要講授，而其中歷史部分，雖應涉及，但不同學生對各部分內容的興趣并不一樣。由于將“攝影測量基礎”課程的教學內容分成了4部分，因此，攝影測量歷史部分知識屬于學生只需了解的內容，而模擬攝影測量部分的絕大多數內容則屬于興趣拓展部分的內容。在教學中重點放在學生需要掌握或熟練掌握的內容;同時考慮到計算機視覺研究對攝影測量的沖擊與促進，在教學內容中增加了相關內容的介紹，其中部分如計算機視覺方向如何表示像點、物點的關系，它與攝影測量表示方法的關系，是學生應了解或興趣拓展的內容。

目前對攝影測量基礎的教學內容及教學順序作了較大調整:①考慮到學生在先前階段并沒有課程專門講授攝影測量中的影像獲取及其要求，在內容中增加影像獲取部分，介紹過去膠面影像的獲取(簡要介紹)和數字影像的獲取，并對相機檢校簡要介紹;②由于將數字攝影測量部分內容獨立在專門的課程介紹，在攝影測量基礎部分重點介紹像片解析基礎、強化解析空中三角測量部分內容，特別是光束法平差、增加直接線性變換內容;③講授內容去掉了模擬測圖部分內容的介紹，這些內容只作為學生興趣閱讀的材料;④考慮到整個航測成圖的整體性，在內容中增加了航測外業部分介紹，包括坐標框架選取、像控點獲取，以及影像的調繪。

現有的一些攝影測量教材中模擬攝影測量的內容已經完全去掉，只在緒論的歷史回顧中出現。由于現在攝影測量中一些名詞、概念、處理方法中還留有模擬測圖的痕跡，將模擬部分完全去掉是否會影響學生對這些問題理解?一些攝影測量還留有不少模擬的痕跡，完全去掉對學生理解是否有利?從這一角度出發，在講授過程中仍然將模擬測圖內容作適當介紹，作為學生拓展了解的內容。而對于影像解析及解析空三的內容，因其是攝影測量的基礎，對進一步學習很重要，因此在授課中強化了這方面的內容。

4.加強與創新項目的結合、與實踐的結合

攝影測量是一門應用性很強的學科，為調動學生的學習興趣，在教學過程中，增加了一些攝影測量知識應用的小實驗。如利用規則格網板進行控制，利用普通相機(如手機自帶相機)進行面狀物體的攝影和基于影像的面狀物體形狀測量;結合網上大量的影像信息(特別是衛星影像信息，如百度地圖、Google Earth上的影像信息)，與實地相對照，引導學生理解影像調繪、外業控制、像片控制點的概念，并結合學生自己的日常生活進行有針對性的調繪。

現在大學本科教育中，非常重視學生創新能力的培養，有各種學校和國家的創新項目。有些學生提出的一些項目申請想法就涉及影像的幾何處理、攝影測量的相關知識，因為是學生自己提出的想法，所以學生的興趣高、學習主動性強，并且很多想法更為新穎、有趣，為此在攝影測量基礎教學過程中加強了和創新項目的結合?，F在測繪工程三、四年級學生正在進行的創新項目中，有2～3個項目是與攝影測量學相關的。

通過加強課程教學與實踐和創新項目的結合，原本抽象的概念內容變得具體、實在，與日常生活中應用相結合，調動了學生的學習興趣，同時為完成這些項目和實踐活動，還會涉及一些教學中未授內容，這樣可以進一步促進學生深入、主動地學習，能激發學生去思考該學科的更廣泛應用，而不是僅局限于測圖方面，這也與現在通識教育背景下進行通才培養的理念相一致。

四、結束語

在測繪學科的幾個二級學科中，攝影測量學是一門相對年輕的學科。航天技術、計算機技術的發展使其發生了很大的變化，而計算機視覺的研究也對其內容產生了一定的沖擊?，F在攝影測量學涉及的授課內容多且繁雜，在現階段大學努力開展通識教育的背景下，對該課程內容進行梳理，努力從中選取其本質的內容，在有限的教學時數中進行教學，這對讓學生掌握攝影測量學的核心思想、提高學生對基本概念的掌握、為將來的進一步學習打好基礎有重要意義，通識的提高不應建立在學生核心專業知識掌握的削弱上。

本文結合同濟大學測繪工程學生培養的實際情況，對比分析攝影測量學教學的變動狀況，對在通識教育背景下“攝影測量基礎”課程教學的指導思想、目標體系和教學內容進行了整理，給出了符合學?，F階段實際情況的測繪工程專業“攝影測量基礎”教學的目標體系，對教學內容的組成進行了優化探索?，F在計算機技術、傳感器技術及空間技術都處于快速發展階段，整個攝影測量學也處于動態發展之中，如何將其與通識教育相結合，并提高學生對這門課程的興趣，仍是今后需要思考的問題。

［1］李成明.美國大學通識教育的歷史發展［J］.東南大學學報:哲學社會科學版，2001，3(2):117-121.

［2］劉拓，陳秀平，李平康.中美部分大學通識教育實踐比較研究［J］.黑龍江高教研究，2004(3):156-159.

［3］黃明東，馮惠敏.通識教育:我國高等教育改革的新走向［J］.高等教育研究，2003，24(4):13-16.

［4］楊叔子，余東升.文化素質教育與通識教育之比較［J］.高等教育研究，2007，28(6):1-7.

［5］李曼麗.再論面向21世紀高等本科教育觀［J］.清華大學教育研究，2000(1):81-87.

［6］崔凡.全球化時代大學發展中的實踐難題［J］.山東師范大學學報:人文社會科學版，2010，55(1):114-120.

［7］袁修孝.“攝影測量基礎”課程的創新教學嘗試［J］.測繪信息與工程，2008，33(5):47-49.

［8］葉勤，關澤群，邵永社，等.測繪工程專業攝影測量學實驗教學改革探索［J］.測繪通報，2010(6):74-77.

［9］葉勤，程效軍，陳鷹，等.關于攝影測量與遙感雙語教學的實踐與思考［J］.測繪通報，2006(2):70-73.

［10］袁修孝.問題教學法在攝影測量學教學中的嘗試［J］.測繪通報，2010(10):75-77.

［11］劉亞文.攝影測量學課程教學方法創新研究與實踐［J］.測繪信息與工程，2012，37(2):48-50.