應用性課程“數字地形測量學”教學改革探索

亢瑞紅，胡 洪，朱曉峻，劉 輝，嚴 俊

（1. 安徽大學 資源與環境工程學院，安徽 合肥 230601；

2. 安徽大學 生態與環境國家級實驗教學示范中心，安徽 合肥 230601）

為建設高等教育強國，許多地方和高校專門出臺了加強本科教育的意見，在提升教學質量方面有很多新理念、新作為[1]，北大、清華帶頭參加本科教學審核評估工作，工程教育專業認證工作也在一些工科專業取得突破性進展，實現國際實質等效，高校本科專業認證工作正在有序地全面展開?！靶鹿た啤苯ㄔO如火如荼，教學改革深入推進，課程建設亮點頻出，涌現出一大批線上線下精品課程。

1 應用性課程介紹

應用性課程是相對于高校中的研究性課程而言的，是地方本科院校在課程改革的探索中為達到應用型人才培養目標而提出的概念。研究性課程注重對學生思維能力和科學研究能力的培養[2]，更加注重學科理論知識的內在邏輯。研究性課程的哲學基礎是“以學科為中心”。而應用性課程則更關注學生解決實際問題的能力，更強調學生應用能力的培養，強調要為職業發展做準備，課程內容更加注重實驗和實踐教學環節。應用性課程主張以社會需求和市場變化為導向，以解決實際問題為出發點來確定課程的主要內容，強調學生學習課程的積極主動性，注重培養學生的實踐動手能力，體現學生學以致用的能力。應用性課程的哲學基礎是“以學生和社會為中心”[3]。我國有一大批應用型高校，要根據辦學傳統、區位優勢、資源條件等，緊跟時代發展，服務地方需求，在應用型人才培養上辦出特色、爭創一流[4]。

2 應用性課程建設面臨的困境/現狀

應用性課程如何適應現代技術手段和學科的飛速發展，是當前亟須解決的問題，也是應用性課程改革和發展的方向。目前，應用性課程建設面臨以下問題：

一是課程教學內容落后于學科新技術的發展，新的東西不會教、教的東西過時了。隨著智能時代的來臨，各個學科都有了飛速發展，若課程教學內容一直停留在老的方法和技術，無視行業的發展動態，對行業企業的需求不了解，培養的學生則難以滿足行業市場對綜合創新人才的需求[5-6]。

二是對實踐教學環節的重視程度不夠。實踐教學是讓學生把學到的理論知識應用于實踐，以提高分析問題和解決問題能力的訓練過程[7]。大多本科院校課程強調理論體系的完整性，而對實踐教育體系重視程度不夠，很多專業課存在重理論知識體系、輕實踐實訓環節的現象[8]。

三是師資隊伍的制約。教師是課程改革的設計者和執行者，應用性課程要求教師具備將專業知識應用到行業工程領域的能力，但大部分高校，尤其是新上本科專業高校，教師是從高校剛畢業的博士，他們大多從事理論研究，工程實踐經驗不足，教師本身的實踐能力不足直接制約實踐教學的改革效果。

四是教學方法落后，考核方式單一。很多課程雖采用多媒體形式授課，但往往是照著PPT念，對于原理和過程解釋不清，只顧自己灌輸，不顧學生反饋，不能激發學生學習的興趣和參與積極性。很多課程的考核方式往往還是以理論考試為主，一考定成績，忽略學生學習的過程，實習實訓環節檢驗往往是以實驗報告定成績，忽略了對學生實驗過程的考查和對實驗技能掌握程度的考核。

3 課程教學改革與實踐

3.1 不斷優化課程教學理念，明確課程教學目標

“數字地形測量學”課程是測繪工程專業高等教育的專業基礎必修課程之一，也是專業核心課程。本課程以“基于問題的教學（PBL）”“成果導向教育（OBE）”理念和實踐進行課程改革，理論與實踐相結合，以培養“改造客觀世界工程師”為目的，以學生為本，重點培養學生的創新能力、工程能力和實踐能力，培養學生具有適用性和遷移性的應用能力。通過課程教學和實驗實習訓練，做到理論和實踐統一，鍛煉提高分析和解決測繪實際問題的能力[9-10]。培養自學和創新能力以及團結、協作的團隊精神及測繪工程師基本素養，使學生成為“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的測繪工程科技人才。

本課程的教學目的：使學習者掌握測量學的基本原理與方法；掌握水準儀、經緯儀等的操作及其檢校；了解測量誤差的基本知識；掌握小地區圖根控制測量的外業測量與內業計算方法；具有測繪與應用大比例尺地形圖的能力；了解信息化測繪的發展趨勢和現代測繪儀器工具，掌握全站儀的使用及數字測圖的基本方法。為大地測量學、攝影測量學、礦山測量學和工程測量學等后續專業課程的學習，奠定牢固的測繪理論基礎。

3.2 不斷更新課程內容，完善課程建設體系

著力推進課程內容更新。教育部部長陳寶生在新時代全國高等學校本科教育工作會議講話中指出，及時調整專業人才培養方案，構建思想政治教育與專業教育有機融合的課程體系，建設綜合性、問題導向、學科交叉的新型課程群，將學科研究新進展、實踐發展新經驗、社會需求新變化及時納入教材，不能再用過時的知識培養明天的畢業生[4]。

“數字地形測量學”以測量方面的基礎性工作為邏輯起點，以測繪工程專業大一學生為講授對象，是集理論性與實踐性為一體的課程。課程建設按照理論與實踐相結合的原則，注重實用性、適用性和前瞻性。在課程設置和課程內容上，形成系統的專業知識，并加強實踐性知識內容，使學生掌握科學的研究方法和實驗技能，在此基礎上提煉設計出科學、合理的應用性課程教學大綱和教學方案。本課程選用的教材是由高井祥教授等主編的《數字測圖原理與方法》（第三版），由中國礦業大學出版社出版，是“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材。

課程內容圍繞教學目標展開，根據測繪工程教育專業認證標準和教育部高等學校測繪類專業教學指導委員會對本課程提出的指導性意見，結合制定的專業人才培養目標，對數字地形測量學理論教學內容和實踐教學內容進行優化調整。根據我校培養方案設置，“數字地形測量學”為專業必修課程，總學時為 54學時。如何用這54學時讓學生掌握測量的基本原理及內外業數據處理過程，這就要求教學中優化教學內容。本課程屬于典型的應用性課程。為了突出課程的應用性，更好地培養學生應用能力，本課程單獨開設一門實驗課程“測繪工程基礎實驗一”與之相對應。該實驗課程總學時為48學時。具體理論教學內容和實驗教學內容如表1所示。

3.3 加強實踐教學環節，著力提升學生應用能力

實踐教學環節是提高人才培養質量的關鍵環節[11]，數字地形測量學是一門工程實踐性較強的課程，在課程教學中實驗環節是必不可少的，利用所學理論知識指導實驗過程，再通過實驗教學環節的訓練，反過來鞏固所學理論知識，真正達到學以致用的目的。從基礎型實驗到綜合型、綜合設計型實驗，層層遞進，提升學生實踐能力。與理論課程相對應的“測繪工程基礎實驗一”設置了9個實驗項目，其中水準儀的使用及高差測量、角度觀測（水平角和豎直角）、距離觀測屬于基礎性實驗；導線測量、四等水準測量屬于綜合型實驗；平板儀大比例尺測圖和大比例尺數字化測圖屬于綜合設計型實驗。

表1 數字地形測量學理論教學內容與實踐教學內容及學時安排

除了實驗課環節，實踐教學還包含集中實習環節，在培養方案設置里，還有個數字測圖實習，為期3周，包含平板儀繪圖和數字化繪圖2部分。通過一系列的實驗實習，考查學生的專業技能，檢驗學生的專業素養，發揮了第二課堂的積極帶動作用，讓學生進一步認識到理論聯系實踐的重要和團隊協同合作的必要，提升了學生分析問題、解決問題的能力，使之掌握專業理論知識、熟練基本技能，符合當前專業市場發展的需求。

3.4 努力探索新型教學模式，科學設計考核內容和方式

要改革傳統的教與學形態，廣泛開展新型教學模式，本課程注重使用問題式教學法（PBL）和成果導向教育（OBE）模式教學法。課程整體采用OBE教學模式。OBE是以預期學習產出為中心組織、實施和評價教育的結構模式[12]，核心理論為“確定預期教學目標—選擇教學內容—評估學習產出”，依靠評價學習產出持續改進教學質量。教學過程則采取“發現問題，提出問題，分析問題，解決問題”這種基于問題的教學模式，讓問題貫穿在教學的各個環節。學生在設問和釋問的過程中能夠激發自主學習的動機和欲望，并在實踐中不斷增強自主學習能力?；趩栴}的教學模式充分體現了學生的主體地位。

在課程教學實施過程中，采取強化基礎、加強應用，在課堂教學環節，認真做好課堂教授內容的設計與時間安排，并及時解答學生疑問，推行技術規程法教學，采用多媒體講授、課堂小組討論等教學手段，培養學生扎實的專業理論基礎。實踐教學環節優化實驗項目，采取現場操作演示、小組討論實踐、小組競賽等教學手段，此外還積極組織校內測繪技能大賽，培養學生在儀器操作和數據處理方面的能力。

在課程考核和評價方式上，注重考核方式多樣化、考核內容應用化、評價主體多元化。加強學習過程管理、嚴格過程考核，主要體現在考核方式、考試試卷的內容及賦分比重等方面，除理論考試外，平時實驗課表現也將納入成績考核體系，課程結束將設儀器操作與數據處理現場操作考核。建立能力和知識考核并重的課程考核評價體系，全面考核學生對知識的掌握和運用，同時考核評價的結果也有助于教師調控和改進教學活動。

3.5 科教協同工作，培養綜合應用人才

培養創新人才，要推進科教融合，推動創新創業教育與專業教育緊密結合，讓學生早進課題、早進實驗室，盡早參與和融入科研[4]。在教學活動中，針對教材相對落后于科技發展和知識更新，結合專業發展現狀和自身科學研究背景，通過科學研究進展引導學生，加強學生對于測繪專業發展的認識。鼓勵學生多聽學院學校舉辦的學術講座，利用大學生創新創業計劃等科技項目進一步引導學生對于行業的興趣，培養學生的專業素質和學科興趣。通過實驗與暑期實習綜合鍛煉培養學生的實踐能力和團隊協作能力。借助實驗室資源和網絡資源作為應用性課程教學的輔助教學，支持本科生課外自主設計實驗方案、自主實驗并得出結論，提高自主學習、自主研究的能力。

4 實施效果及持續改進

通過近幾年的課程教學改革，在“數字地形測量學”課程教學中引入OBE教學模式和PBL教學方法，注重加強實踐環節，努力進行科教融合，逐步完善課程內容體系與考核評價體系，取得了一定成效：學生在實踐動手能力方面得到了顯著提高，在2014年參加的第三屆全國高校大學生測繪技能大賽（以下簡稱國賽）中取得四等水準測量三等獎、導線測量三等獎；2016年參加第四屆國賽獲得導線測量一等獎、二等水準測量一等獎、數字測圖二等獎、團體一等獎；2018年參加第五屆國賽榮獲測量程序設計特等獎、二等水準測量一等獎、數字測圖二等獎、團體特等獎。學生能力進步明顯，取得突破性進展。利用科研引導教學，不但在課堂上收到了較為良好的效果，學生通過科技訓練計劃，無論在專業素質還是學科興趣上都有了明顯提升。課程根據發展需要持續進行改革，利用考核評價反饋的結果及時對教學活動進行調控和改進。