依托學(xué)科競賽和課程考核的非測繪專業(yè)測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)改革探索

王丹妮，王重洋，吳美姍

(1.廣州新華學(xué)院 資源與城鄉(xiāng)規(guī)劃系,廣東 廣州 510520；2.廣東省科學(xué)院廣州地理研究所,廣東 廣州 510070)

1 引言

近年來，建立高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式，提高大學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力，是我國高等教育改革的主要目標(biāo)[1，2]。測量學(xué)是一門重實(shí)踐、重應(yīng)用的學(xué)科，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以與新時(shí)期人才培養(yǎng)需求相適應(yīng)[3，4]，因此，測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)改革迫在眉睫。在探索教學(xué)改革過程中，開展測量課程中的理論與實(shí)踐考核，以及測量學(xué)科競賽可以培養(yǎng)學(xué)生的測繪實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提升高校測繪人才的培養(yǎng)水平[5，6]。本文從非測繪專業(yè)測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，測量理論與實(shí)踐考核的內(nèi)容與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以及開展測量學(xué)科競賽的形式與意義等3個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革探索，以提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，不斷提高測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)水平。

2 非測繪專業(yè)測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

廣州新華學(xué)院人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)和自然地理與資源環(huán)境專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，《測量與地圖學(xué)》課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課，共72課時(shí)，測量學(xué)部分占52課時(shí)，其中，理論26課時(shí)，實(shí)踐26課時(shí)。測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，測量實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有11項(xiàng)，其項(xiàng)目名稱和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)見表1。在非測繪專業(yè)的測量教學(xué)中，其實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容豐富，但實(shí)踐課時(shí)數(shù)相對較少，部分測量內(nèi)容不得不精減、壓縮、合并，導(dǎo)致學(xué)生練習(xí)時(shí)間不夠充分，且新儀器、新技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容無法開展[7]。

表1 測量實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

《測量與地圖學(xué)》課程未安排課程綜合實(shí)習(xí)，而有的兄弟院校在該門課程結(jié)束后，會(huì)安排為期一周的測量學(xué)課程綜合實(shí)習(xí)，主要進(jìn)行大比例尺地形測圖[8,9]。因?yàn)槿狈φn程綜合實(shí)習(xí)，1∶500地形測圖(100 m×100 m)的內(nèi)容被安排在課程的控制測量和碎部測量中，共22課時(shí)，其中理論8課時(shí)，實(shí)踐12課時(shí)，上機(jī)制圖2課時(shí)。相比課程綜合實(shí)習(xí)，在課程中進(jìn)行地形測圖，總課時(shí)數(shù)較少，學(xué)習(xí)周期較長(4-6周)，實(shí)踐時(shí)間分散，且該門課程面向大一、大二學(xué)生，學(xué)生尚未學(xué)習(xí)過CAD、CASS或ArcGIS等專業(yè)制圖軟件，上機(jī)制圖課時(shí)數(shù)相對不足。

該課程學(xué)生以小組為單位進(jìn)行測量外業(yè)實(shí)踐，每個(gè)小組4～5人，分別有組長、觀測者、記錄者、立尺員、繪圖員等角色，一個(gè)教學(xué)班配置一名指導(dǎo)教師，即一名教師同時(shí)指導(dǎo)約10個(gè)小組，在實(shí)踐區(qū)域較分散或?qū)嵺`內(nèi)容較復(fù)雜時(shí)，如閉合水準(zhǔn)測量、控制測量和碎部測量，僅一名指導(dǎo)教師較難均衡的顧及到每個(gè)小組，因指導(dǎo)順序有先后之分，會(huì)影響到不同組的實(shí)踐進(jìn)度，比如，指導(dǎo)較晚的小組發(fā)現(xiàn)有較大的測量錯(cuò)誤后，已經(jīng)沒有足夠的時(shí)間來重新測量。在新形勢的影響下，視頻課被廣泛使用[10,11]，教師提前錄制好相關(guān)儀器操作的短視頻，并在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上發(fā)布，學(xué)生在沒有老師一旁指導(dǎo)的情況下也可以學(xué)習(xí)，這種方法可以暫時(shí)緩解指導(dǎo)教師人手不足的問題。

因此，非測繪專業(yè)測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀是教學(xué)內(nèi)容多、課時(shí)數(shù)不足，新儀器新技術(shù)無法開展；結(jié)課后缺乏集中的課程綜合實(shí)習(xí)；外業(yè)指導(dǎo)教師配置不足等問題。目前，針對上述問題，本課程通過與其他課程(如GIS、RS、CAD、無人機(jī)航空攝影測量等)協(xié)調(diào)上課內(nèi)容，解決課時(shí)不足的問題；當(dāng)講授到地形測圖時(shí)，提高上課頻率，如每周2次(共8節(jié))，緩解地形測圖課堂實(shí)踐時(shí)間分散的問題；利用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的視頻課程緩解實(shí)踐指導(dǎo)教師人手不足的問題等。

3 加強(qiáng)測量理論與實(shí)踐考核

3.1 課堂教學(xué)與理論考核

測量學(xué)的基本原理包含很多數(shù)學(xué)和幾何知識(shí)，而外業(yè)實(shí)踐涉及到測繪儀器的操作和使用，對于非測繪專業(yè)的低年級(jí)學(xué)生，理解測量學(xué)的基本原理，并靈活運(yùn)用到外業(yè)實(shí)踐，需要學(xué)生上課認(rèn)真聽講，做筆記，多實(shí)踐，同時(shí)，教師建立測量理論考試題庫，對學(xué)生進(jìn)行隨堂測驗(yàn)、布置課后作業(yè)、期末復(fù)習(xí)和考試[12]。該題庫共1000道題，題型包含單選和多選，題目難度包含簡單、中等和困難3種，考核內(nèi)容包含：測量基礎(chǔ)知識(shí)，水準(zhǔn)測量，角度測量，距離測量與直線定向，平面控制測量，地形圖基本知識(shí)和全站儀測量。通過一定量的練習(xí)題，檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，教師可以有針對性地展開教學(xué)與指導(dǎo)，同時(shí)，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考，深入掌握學(xué)科原理，將理論應(yīng)用于實(shí)踐。

3.2 實(shí)踐內(nèi)容考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

測量實(shí)踐以小組為單位進(jìn)行，學(xué)生在實(shí)踐中的角色或參與度不同，會(huì)影響基本測量的掌握程度，因此，在測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)結(jié)束后，安排1課時(shí)的測量外業(yè)考核，以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，督促學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，積極操作、掌握原理和計(jì)算方法，其目的在于加強(qiáng)學(xué)生對重要測量項(xiàng)目或技能的掌握。測量外業(yè)考核內(nèi)容與考核標(biāo)準(zhǔn)見表2。外業(yè)考試時(shí)，每位同學(xué)抽簽決定考試題目，抽到同一題目的同學(xué)按表2序號(hào)順序同時(shí)進(jìn)行考試，學(xué)生需要在限定時(shí)間內(nèi)完成測量工作和觀測手簿。教師監(jiān)考時(shí)，會(huì)對學(xué)生的觀測順序、操作步驟和技術(shù)要求進(jìn)行考核，批閱觀測手簿時(shí)，考核觀測數(shù)據(jù)填寫的正確性，以及計(jì)算和測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表2 測量外業(yè)考核內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)

4 以學(xué)科競賽促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升

4.1 競賽形式

測量學(xué)是一門以實(shí)踐為主的課程，要求學(xué)生具備操作儀器和處理數(shù)據(jù)的能力[13]，因此，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，校內(nèi)組織測量競賽并鼓勵(lì)學(xué)生積極參與省市級(jí)的大學(xué)生測量競賽。測量競賽以學(xué)生組隊(duì)(4名)的形式報(bào)名，每支參賽隊(duì)需獨(dú)立完成理論知識(shí)競賽、四等水準(zhǔn)測量和全站儀放樣操作技能競賽，以綜合成績決定名次，其中，理論知識(shí)競賽占綜合成績30%，四等水準(zhǔn)測量占30%，全站儀放樣占40%。操作技能競賽依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《工程測量規(guī)范》(GB50026-2007)中四等水準(zhǔn)測量和全站儀放樣的技術(shù)要求。

4.2 競賽內(nèi)容

4.2.1 理論知識(shí)競賽

理論知識(shí)競賽以工程測量員(四級(jí))的國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，考核測繪技術(shù)相關(guān)的應(yīng)知應(yīng)會(huì)的專業(yè)知識(shí)，閉卷，競賽時(shí)間為 60 min，滿分為 100 分。試題類型為單項(xiàng)選擇題(60 題，每題 1 分)和多項(xiàng)選擇題(20 題，每題 2 分)。最終取該小組四名選手的平均成績作為該項(xiàng)成績。

4.2.2 四等水準(zhǔn)測量操作技能競賽

每支參賽隊(duì)在限定時(shí)間內(nèi)根據(jù)四等水準(zhǔn)測量的精度要求，獨(dú)立完成指定水準(zhǔn)路線的外業(yè)觀測和內(nèi)業(yè)計(jì)算，水準(zhǔn)路線是一個(gè)已知點(diǎn)和三個(gè)未知點(diǎn)組成的閉合水準(zhǔn)路線，如圖1，水準(zhǔn)路線總長不超過1 km。具體內(nèi)容是在50 min內(nèi)完成閉合水準(zhǔn)路線相鄰兩點(diǎn)之間的高差，再根據(jù)已知點(diǎn)A的高程，計(jì)算出1、2、3三點(diǎn)的高程。

圖1 閉合水準(zhǔn)路線示意

4.2.3 全站儀放樣操作技能競賽

根據(jù)給定的已知測站點(diǎn)坐標(biāo)和已知后視點(diǎn)坐標(biāo)，使用全站儀 “放樣”程序，放樣三個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)組成三角形，并觀測三角形內(nèi)角和邊長(不超過 100 m)作為校核，如圖2。

圖2 全站儀放樣示意

參賽小組在50 min內(nèi)，根據(jù)給定的已知測站點(diǎn)T坐標(biāo)和已知定向點(diǎn)P坐標(biāo)，使用全站儀“放樣”程序，放樣三個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)組成三角形123，并在地磚上用筆做好標(biāo)記；在三角形的頂點(diǎn)上分別設(shè)站，用測回法一測回觀測水平角并計(jì)算角度平均值，在不同測站上，對測每一條邊長并計(jì)算邊長平均值；計(jì)算三角形123的角度閉合差，在滿足限差要求的情況下，平差計(jì)算角度值。

4.3 學(xué)科競賽對實(shí)踐教學(xué)的推動(dòng)作用

學(xué)校多次舉辦校內(nèi)測量競賽，以及參加省市級(jí)大學(xué)生測量競賽，并取得了優(yōu)異成績。通過學(xué)科競賽可以檢驗(yàn)和展示高校測繪課程的教學(xué)改革成果和學(xué)生的測繪技術(shù)與能力[14]，引領(lǐng)和促進(jìn)高校測繪課程建設(shè)與教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量；夯實(shí)學(xué)生測繪課程的核心知識(shí)與技能，鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)與技術(shù)，發(fā)現(xiàn)、分析、解決測繪問題，提高學(xué)生的專業(yè)綜合技能；推動(dòng)提升高校測繪人才的培養(yǎng)水平。

4.3.1 學(xué)科競賽激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力

測量競賽看重操作速度和精度，參賽學(xué)生需要賽前自發(fā)的重復(fù)練習(xí)，不斷提高儀器操作和數(shù)據(jù)處理的熟練程度與精準(zhǔn)度；且團(tuán)隊(duì)成員需要分工協(xié)作、相互配合，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力[15]；不論賽前訓(xùn)練或正式比賽，競賽周期較長，選手需要勤奮練習(xí)、增強(qiáng)自身的抗壓抗挫能力[16]；學(xué)科競賽還可以提高學(xué)生的自學(xué)能力，比如第一次參加市級(jí)大學(xué)生工程測量競賽，學(xué)生在沒有學(xué)習(xí)過放樣的情況下，經(jīng)過賽前培訓(xùn)和自學(xué)，最后取得了全站儀放樣滿分的好成績，因此，學(xué)科競賽很好地激發(fā)了學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，大大提高了學(xué)習(xí)效果；取得優(yōu)異成績的選手，不但專業(yè)技能有所提升，還提高了自身價(jià)值感，建立良性循環(huán)，同時(shí)，可以鼓勵(lì)吸引更多的學(xué)生勤奮學(xué)習(xí)與積極參賽。

4.3.2 學(xué)科競賽促進(jìn)教育教學(xué)改革

主張“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促改”的省市級(jí)大學(xué)生測量競賽可以讓教師了解、學(xué)習(xí)行業(yè)最新的測繪儀器、軟件和技術(shù)[17]，完善實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，發(fā)現(xiàn)以往教學(xué)中存在的不足，促進(jìn)高校教育教學(xué)改革，在教學(xué)方案中增加測繪新技術(shù)、新方法，刪減行業(yè)淘汰的舊內(nèi)容，讓實(shí)踐教學(xué)更貼近社會(huì)需求，拓寬學(xué)生的就業(yè)渠道，鍛煉教師的組織和溝通能力，多方面提高教師的專業(yè)水平和教學(xué)能力，促進(jìn)教學(xué)相長。

5 結(jié)論

本文闡述了非測繪專業(yè)測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀及問題應(yīng)對策略，介紹了課程中測量理論與實(shí)踐的考核內(nèi)容與方法，簡述了測量學(xué)科競賽的形式與內(nèi)容，以及從學(xué)生學(xué)習(xí)和教學(xué)改革兩方面論述了學(xué)科競賽對實(shí)踐教學(xué)起到的推動(dòng)作用。在課程中開展測量理論與實(shí)踐考核可以夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、原理與方法，培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握重要的測量項(xiàng)目和技能，而參與學(xué)科競賽可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和內(nèi)驅(qū)力，進(jìn)而提高自身的專業(yè)綜合能力，指導(dǎo)學(xué)科競賽同樣也促進(jìn)了教師的教學(xué)水平和專業(yè)技術(shù)水平。學(xué)科競賽和課程考核制度促進(jìn)了測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展，測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)改革還需要不斷的完善與創(chuàng)新，以便提高學(xué)生的專業(yè)能力。