“雙高”背景下三維激光掃描技術課程改革研究與實踐

楊忞婧

（廣東工貿職業技術學院，廣東 廣州 510510）

0 引言

目前三維激光掃描技術已成為測繪領域研究與應用的熱點技術，該技術區別于傳統的單點測量方式，它利用激光測距原理，無須接觸，不受時間和天氣限制，就能自動、連續地獲取目標物體表面海量且密集的高精度三維坐標信息和反射率信息，從而實現快速地實景復制。該技術又稱為高清晰測量技術，通過計算機的可視化，真實場景以數據模型的形式展現，并直觀地反映目標物體的位置、形狀、材質和顏色等信息。近年來隨著三維激光掃描技術在測繪等領域的應用不斷擴大，采購掃描儀的企業不斷增多，學校積極引入新技術，采購新設備，并在各年級逐步開設三維激光掃描技術課程。該課程的開設，不僅提高了學生對新技術的學習興趣，培養了學生學習新技術的能力，也讓學生能夠更加靈活地適應行業的變化及滿足市場用人單位的需求。

1 課程改革總概要

三維激光掃描技術課程改革總概要如圖1所示。

圖1 三維激光掃描技術課程改革總概要

2 課程研究現狀

我院于2019年開設三維激光掃描技術課程，經過對課程教學的研究和觀察，發現存在以下幾方面的不足：

2.1 設備昂貴，無法滿足校內課程實踐的需求

通過實踐教學不僅能很好地培養學生的創新精神和實踐能力，還能提高學生的綜合素質。三維激光掃描技術是一門技術性較強的課程，需要適量的校內實踐來輔助理論課堂的教學，從而強化學生的動手操作能力并加快對該技術的理解和掌握。但是，目前業內認可的三維激光掃描儀器設備主要依賴進口，價格昂貴，成本較高。在高職院校擴招背景下，隨著學生數量不斷增加，不僅對設備的數量有一定要求，而且隨著使用率增加，設備的維護及配套應用軟件的升級管理也存在一定的難度。因此，要滿足學生盡可能多地使用并熟悉三維激光掃描設備來完成教學實訓任務是非常困難的。

2.2 現有教材跟不上技術發展的腳步

三維激光掃描技術是一項發展迅速的測繪新技術，但目前三維激光掃描技術課程公開出版的國內教材比較少，中文技術參考書也非常短缺?，F有的教材跟不上技術的發展，技術內容往往得不到及時更新。目前行業內的三維激光掃描技術學習主要依賴儀器制造商提供的相關文件、高校論文及專業技術期刊文獻。此外，三維激光掃描技術課程在教學內容設計、數據采集與處理、模型創建等方面都與傳統的測繪技術課程存在一定的差異，因此教材的編寫要在技術內容、課程設計與建設、實驗實習等方面進行改進。

2.3 專業技術人才缺口大

近年來，隨著三維激光掃描技術在測繪工程、文物保護及地質災害監測等領域的使用越來越廣泛，行業和企業對掌握該技術人才的需求量也日益增大。目前國內已有多所高校已面向本科和研究生層次開設了三維激光掃描技術相關課程，但該課程在高職院校卻剛剛起步。因此一方面高職院校缺乏三維激光技術專業的教師，另一方面行業又急需大量三維激光掃描技術專業人才。對接現階段產業職業需求，專業技術人才缺口大。

3 課程改革實踐

3.1 引入虛擬仿真教學系統，創建虛擬仿真教學環境資源

隨著智能科技的快速發展，三維激光掃描儀越來越智能化，操作越來越便捷，但是儀器的內部結構仍然復雜。對于該課程的初學者，可以引入虛擬仿真教學系統（見圖2），將枯燥的理論教學課堂搬至虛擬仿真教學實訓室。學生通過在三維激光掃描技術虛擬仿真一體機上模擬實訓，不僅能夠熟悉三維激光掃描設備的結構和功能，還能夠通過虛擬平臺模擬操作設備并獲取模擬數據（見圖3）。經過多次反復練習，熟悉三維激光掃描儀的基本操作及數據采集步驟后，學生可以到真實的三維激光掃描儀上進行實操訓練。通過虛擬仿真教學系統的引入及虛擬仿真教學環境資源的創建，不僅能為學生提供足夠的設備模型訓練的機會，也能夠保障主要儀器設備的使用安全。

圖2 三維激光掃描技術虛擬仿真教學平臺

圖3 三維激光掃描技術虛擬仿真數據采集及數據處理

此外，為了提高學生學習的主動性，還可以設立課外選修學分，讓學生充分利用課外時間，在虛擬仿真教學系統上實名登錄后開始學習操作，系統能夠自動記錄學習次數、學習內容、學習時長及任務考核，并對每次的學習給予學習反饋及評價。

3.2 開展卓越技術技能人才培養試點

初學者完成三維激光掃描技術專業基礎課程后，可選拔優秀或興趣濃厚的學生創辦“三維激光掃描技術技能卓越班”，通過小班授課，以項目為依托，深化課程內容，集中開展技能應用培訓。技術技能卓越班課程可以對已學內容進行深層次地知識點細分，通過融匯貫通其他基礎課程的應用，針對某個項目或某個技術難點進行教學分析及研究探索。

3.3 建設“工學結合”的教學資源庫，建設多元化的電子教材

“工學結合”的教學資源庫以學生學習為主體，通過解決工程實際問題來帶動學生自主學習的積極性。引入三維激光掃描技術工程應用案例進行教學、問題導入教學、課外探討教學，提高學生學習成效。建設多元化的電子教材，通過思維導圖將所有的知識點和技能點串聯并與教學資源一一關聯，采用文本、圖片、視頻、音頻、動畫等形式多樣且生動有趣的教材讓學生更好地理解及掌握學習內容。結合線上線下一體化教學平臺，通過課前任務、課中互動、課后反饋，讓學生充分利用“互聯網+”的優勢，根據自己學習的進度及掌握情況，自主進行針對性學習，從而完成各個擊破。

3.4 著力構建校企人員雙向協同的服務機制

專業教師需要不斷提高技術服務水平，充分利用團隊技術資源優勢，積極開展技術創新與服務。專業教師應積極參與市場調研，深入企業，了解行業技術發展動態，學習企業新技術新方法。此外，專業教師還應充分發揮教師技能專長，尋找技術瓶頸突破口，解決生產技術難題，利用教學資源和技術優勢為企業員工開展培訓及技術服務。一方面，企業能夠為教師團隊提供持續新鮮的技術支持；另一方面，教師團隊也可以協同企業進行技術攻關。二者相互協同，共同促進教學與生產的完美契合。

3.5 構建“專兼結合”的師資團隊，促進技能教學的“理實結合”

將有一線豐富工作經驗的企業人員作為兼職教師引入校內課堂與專業教師共同完成教學任務，構建“專兼結合”的師資團隊，促進技能教學的“理實結合”。專業教師主要把握課程整體節奏，主導教學內容，做好課程設計與建設。企業兼職教師則發揮項目應用的優勢，從實踐操作及案例應用方面去輔助教學。多開展工匠精神進校園，技能大師進課堂等活動，將職業技能培養與職業素質培養有機結合，促進學生同步提升。

3.6 以人才定向培養模式推進高職院校與企業的精準對接

以三維激光掃描技術課程為基礎，通過項目驅動，引入企業項目和人才定向培養實訓，分層次、分類別、分階段的學生培養模式，根據企業需求，訂單式對接企業。根據對接崗位工作內容優化教學內容，對接企業生產設備優化實訓條件，對接生產過程設計訓練項目，對接工作標準制定考核評價標準，將行業規范、操作規范廣泛應用與教學之中。

4 結語

三維激光掃描技術課程從實踐中找到不足，再從虛擬教學實訓設備、師資建設、校企協同育人、定向培養精準對接等方面進行改革實踐，并闡述了課程改革的措施和意義。產教融合不但能培養學生會學，還能培養學生會做。在學習的過程中，學生能夠培養扎實的理論和實踐基礎，將知識運用同企業提出的新技術新方法相結合，完成從專業知識到適應社會的綜合能力的轉變。