新工科背景下非測繪專業測量學課程建設探索

摘 要：為適應測繪學科發展新趨勢、對標新時期高校新工科人才培養改革要求，針對目前高校非測繪專業測量學課程教學存在的重難點問題，結合西南大學非測繪專業測量學課程教學改革實踐，提出新工科背景下測量學“五維一體”課程教學改革創新方案，為多維度、系統化推進測量學課程建設及非測繪專業人才培養質量提升提供參考。

關鍵詞：新工科;測量學;教學改革;人才培養;教學體系

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）27-0126-05

Abstract： In order to adapt to the new development trend of surveying and mapping， comparing to the reform requirements for the cultivation of new engineering talents in colleges and universities in the new period， aiming at the key and difficult problems existing in the surveying course teaching of non-surveying and mapping major， combined with the teaching reform practice of non-surveying and mapping major in Southwest University， this paper puts forward the teaching reform and innovation plan of "five dimensions in one" Surveying course under the background of new engineering. It provides reference for multi-dimensional and systematic promotion of surveying curriculum construction and training quality improvement of non-surveying professionals.

Keywords： new engineering; Surveying; curriculum reform; talent cultivation; teaching system

課程作為高校人才培養體系中的最基本單元，是專業建設的核心要素，直接影響著人才培養的質量[1]。順應國際競爭新形勢、國家發展新需求和立德育人新要求的新工科教育改革方向[2]，在高校測繪專業和非測繪專業培養方案中，測量學極強的實踐性和時代性得到進一步凸顯。尤其在人工智能、大數據、云計算和物聯網等新技術引領下，測繪技術和行業發生了巨大變革，數字化、智能化、網絡化成為現代測繪科學發展的鮮明特征。為充分適應測繪學科發展新趨勢，主動對接社會發展用人新需求和新時期高校人才培養改革新目標，多維度、系統化推進測量學課程改革已成為一項十分緊迫的任務。但目前與測量學課程教學改革相關的權威文獻，主要面向測繪專業教學模式創新和學生能力培養[3-4]，對理論教學和實踐教學任務更為繁重的大量非測繪專業的研究關注有待加強。鑒于此，依據新工科教育范式要求和測量學課程教學信息化、智慧化發展趨勢，針對目前高校非測繪專業測量學課程教學存在的教學理念落后、教學內容更新不及時、教學模式呆板單一、教學過程疏于質量管控和課程學習效果評價考核形式簡單片面等問題，結合西南大學非測繪專業測量學課程教學改革實踐，探索提出了測量學“五維一體”課程教學改革方案，期望能夠為測量學課程建設及非測繪專業人才培養質量提升提供教研參考。

一 測量學“五維一體”課程教學改革設計

測量學是一門重要的專業基礎課[5]。西南大學測量學課程是土木工程、風景園林、土地資源管理和人文地理與城鄉規劃等10余個非測繪本科專業的必修課或選修課，每學年理論教學和實踐教學總學時近800學時。為化解非測繪專業測量學課程教學現狀與社會發展對人才培養訴求總體不相匹配的矛盾，西南大學成立了由相關學院領導、教研室、課程組、企業專家、高校同行及在校學生等多元主體參與的測量學課程教學改革研究團隊（以下簡稱“西大測量學教研團隊”），針對非測繪專業測量學課程教學特點開展了深層次、多元化、系統性的課程建設探索，形成了“五維一體”的課程教學系統改革方案，即以革新教學理念為先、以更新教學內容為重、以創新教學模式為要、以強化教學質量為魂、以健全教學評價為尺。

“以革新教學理念為先”。教學理念不僅在教學實踐過程中起著主導作用，更關系著教師對人才培養目標的認知和行動方向[6]。測量學與國民經濟建設和民眾生命財產安全息息相關，測量學授課教師更應秉承新工科背景下“應對變化、塑造未來”的發展理念，踐行“繼承與創新、交叉與融合、協調與共享”的發展路徑[7]，樹立課程思政教育理念，突出課程特色、核心技術與大國重器、國家安全之間關系的教育，提升學生的學習興致和愛國情懷[8]。“以更新教學內容為重”。教學內容設置科學與否，直接關系著一門課程教學目標或教學效果能否達成[9]。目前高校測量學課程可選用的教材雖多但內容體系基本一致。受不同專業特點、學時安排、課程性質（必修課、選修課）設定等諸多差異性因素影響，測量學課程教學需與不同專業的要求相銜接，制定差別化的教學大綱，改革更新教學內容。“以創新教學模式為要”。現代科學技術特別是“互聯網+”的發展和應用，推進了現代信息技術與教育教學的深度融合[10]。測量學課程具有理論系統抽象、實踐操作復雜、應用具體多樣等特點，對剛接觸學習該門課程的學生而言，若采用“講聽式”的傳統教學模式，必然不利于激發學生學習興趣、培養其創新能力。“以強化教學質量為魂”。教學質量是評價衡量高校課程教學改革成敗的重要依據[11]。測量學課程教學效果由理論教學效果和實驗實習教學效果兩部分有機構成[12]。因此，加強課程教學過程管理各個環節的質量管控，是提高測量學教學質量的重要途徑。“以健全教學評價為尺”。課程教學效果的評價，是基于教師的“教”與學生的“學”的雙向綜合評價[13]。客觀測度測量學課程教學效果，需探索建立多主體參與、多維度考察、全過程覆蓋的課程教學效果綜合評價機制，既要考慮對教師教學態度、能力及效果的督導評價，又要考慮對學生基礎理論掌握、基本操作能力的考查評價。

二 測量學“五維一體”課程建設實踐

（一） 革新課程教學理念

為擺脫測量學課程以“知識傳授”為中心的傳統教學理念束縛，西大測量學教研團隊以“立德樹人”為根本任務，以推進四個“回歸”為基本遵循，提出了“以人為本、‘三育’并舉”的教學改革新理念。即在課程教學中，以促進學生全面成長、成才為根本，推進德育、智育和能育“三育”并重[14]、協同提升。

“德育”是對學生政治素養和道德品質的培育。為挖掘測量學課程“德育”功能，西大測量學教研團隊將課程思政元素系統融入測量學教學內容和教學目標，形成了測量學課程思政教學體系。在講授測繪發展史時，從大禹治水時“左準繩、右規矩”的古老測繪技術引入，從測繪大國到建設測繪強國娓娓道來，系統性介紹我國目前處于國際領先、擁有自主知識產權的無人機、北斗導航等測繪科技發展現狀，激發起學生的愛國熱情、民族自豪感和文化自信[15];在講授水準測量內容時，植入我國珠穆朗瑪峰歷次高程測量的背景和歷史事跡，引導學生樹立不畏艱辛、團結協作和勇于擔當的精神;在講授地形圖測繪內容時，引入地形圖依法測繪、保密使用管理等相關法律法規內容，用以增強學生遵紀守法意識。

“智育”是對學科專業知識和專業技能的系統教育。根據不同專業人才培養需求和課程性質及學時的差異性安排，西大測量學教研團隊探索設計了差別化的理論教學和實踐訓練內容，為不同專業學生提供對口的測量學基礎知識和基本技能的支撐。如對土地管理專業而言，測量學是必修課，研究團隊結合其人才培養需求和學時安排，為其設計了7個方面的理論教學內容和8個方面的實驗教學內容，并安排測圖綜合實習1周（表1）。

“能育”是對學生實踐創新能力和自主終生學習能力的培育。為彌補“能育”教育上的短板，西大測量學教研團隊創新實踐教學內容，將其設計成驗證性、綜合性和自主創新設計性等不同類型的實驗（習）項目，以項目為教學載體，推進老師課上講授和學生課余自學相融合，既讓學生掌握規范化操作方法，又有自主創新空間，進而推動課程教學重心由“教師‘教’”向“學生‘學’”轉移，盡可能激發學生學習潛力、培養創新能力。

（二） 更新課程教學內容

針對測量學課程教學內容更新滯后的問題，西大測量學教研團隊根據不同專業人才培養對測量學知識的要求，遵循“強化基礎、注重實踐、適應發展、有所差別”四項原則，對測量學教學大綱內容作出相應調整（表1）。

“強化基礎”就是在教學內容設計時，注重強化測量學“三基”（基礎知識、基礎理論、基本技能）教學內容的選擇與更新，將測量學相關基本概念、測量工作基準、測量工作基本原理方法、測量誤差基礎理論和地形圖基礎知識等，統一作為非測繪專業學生學習掌握測量學的基礎內容。“注重實踐”就是教學內容設計充分體現測量學課程實踐應用性特點，圍繞培養學生“測、算、繪、用”綜合能力，科學設定教學實驗、實習實踐性教學內容[16]，合理分配理論教學與實踐訓練教學時間。為保證各項實踐教學內容順利開展，西大測量學教研團隊在校內建成用于常規實驗、儀器操作考核、課程實習的實訓基地（場所）3個，充分滿足了全校測量學實驗教學和綜合實習的教學需求。“適應發展”就是課程內容設計緊跟測繪學科發展新理論、新技術、新方法，適應社會發展對人才的需求，充分體現新時期高校人才培養的宗旨和目標。“有所差別”就是充分把握測量知識在不同專業領域的應用差異，基于課程性質、學時安排差別化設計理論、實驗、綜合實習的教學內容。如地形圖教學相關內容，除地形圖基礎知識是要求非測繪專業學生共同學習掌握的基本內容之外，農林水及環境工程類專業學生還應注重利用地形圖進行信息識別提取、規劃設計內容表達等“用”圖能力的培養;土地資源管理等專業學生則不僅需具備良好的“用”圖能力，還要通過數字化成圖綜合實習培養地形圖“測”“算”“繪”等各項能力。

（三） 創新課程教學模式

充分利用智能智慧化、網絡數字化、形象可視化的現代技術手段，西大測量學教研團隊創新性地探索了“三化”協同教學方式。即儀器認知課前預熟化、教學課堂小班精細化、課后輔導答疑在線化，形成了傳統與現代、普適與個性相融相洽的混合教學模式，推動了以“教”為中心的“傳統灌輸式”教學向以“學”為中心的“探究互動式”教學加速轉變。

首先，采用儀器認知課前預熟化教學。課前，由任課老師以在線方式將常用測量儀器設備（如水準儀、電子經緯儀、全站儀和GPS等）的微視頻發送給學生觀摩認知學習，讓學生預先了解儀器設備的功能、結構及操作使用方法等，緩解學生對測量儀器構造復雜、操作困難的畏難心理。并允許有條件的同學提前到儀器中心借領儀器設備，在實驗老師指導下進行實操訓練，讓學生更好地理解掌握課堂教學所講授的測量儀器設備的測量原理和方法，確保高質高效地完成相應的實踐實習任務。

其次，采用教學課堂小班精細化教學。課堂教學小班化，精準釋放和傳遞師生教學狀態信息，增強學生參與互動、活躍課堂氣氛、激發學生學習興趣，促使探究式、啟發式、互動式和案例式等混合教學方法的優勢充分融合和發揮，實現課堂翻轉。再輔以多媒體動畫、微視頻、“互聯網+”等技術手段，將較為抽象難理解的教學內容進行形象具體直觀化表達，促使學生更加精準地理解和把握教學內容。如對高斯投影內容的講解，若輔以三維動畫演示投影帶由曲（球）面轉化為平面的過程，會大大增強學生直觀體驗和對高斯平面直角坐標定義的理解;再如，輔以地表三維模型，動畫演示控制測量布網或地形測圖特征點選取的過程，就會令學生更好地把握控制點或測圖點選取的原則和規律。

最后，采用課后輔導答疑在線化教學。充分利用互聯網環境，通過QQ、微信或其他專業APP等建立學生與教師互動交流的線上渠道，及時排除學生在課后學習中遇到各種困難和障礙，實時化答疑解惑，進一步強化了學生對教學內容的精準理解和把握。

（四） 強化課程教學質量

為高質量、差別化達成測量學課程教學目標，西大測量學教研團隊建立了從授課準備、授課實施到授課結束的全過程教學質量管控體系[17]。

授課準備階段，依據教學大綱對授課教師準備情況進行全面抽查。以一次課程教學內容為單元，對授課教師的教學教案、教學課件、教學視頻、教學案例、實踐設計的質量、擬采用的教學模式、重難點內容時長分配、擬選課后習題和自學內容安排等進行全面綜合評判反饋。課程實施階段，對教學過程進行質量管控。以“教”為核心，依托多元主體聽課評教，全面評價教師在課堂教學過程中所秉持的教學理念、對教學內容重難點的把握、現代教學手段及多元教學模式運用的熟悉程度，以及教師對實驗設計的科學性和現場指導學生實施完成的情況等，將結果及時反饋任課教師，并督促教師根據反饋意見和建議調整優化相關教學環節，保證教學質量。授課結束階段，是對教師教學效果和學生學習效果的管控。以“學”為核心，通過管控學生上課出勤率、作業實驗（習）報告完成質量、實驗（習）操作熟練程度、自主學習內容完成情況以及課程學習疑難問題詢問頻次等信息，評價學生學習效果，并據此考察教師教學效果，督促師生及時查缺補漏，確保了教學效果和學習質量。

（五） 健全課程教學評價

西大測量學教研團隊從教與學的規律出發，探索建立了“教師教學效果評價”與“學生學習效果評價”雙管齊下、相互結合的全過程教學評價辦法。

“教師教學效果評價”主要評價教師教學準備、實施過程、師生關系、評教結果和自我評價等內容。其中，教學準備評價，主要依據教學大綱對教師編寫的教案、制作的課件、建設的資源庫（案例庫、習題庫、視頻動畫庫等）、設計的實驗項目等質量進行檢查評判;教學實施過程評價，則通過多元主體聽課評教、作業報告批改抽檢等方式，對教師教學理念先進與否、教學內容重難點把控、教學模式創新、現代教育教學手段應用和教學目標達成與否等進行全面考察評價;師生關系評價，主要依據課堂紀律氣氛、師生交流頻次等信息評估師生關系融洽程度;評教結果與自我評價，則結合線上線下評教結果信息分析和教師自我評價總結，全面評價課程教學成效與存在的不足。“學生學習效果評價”，摒棄簡單片面的“一考定成績”方式，從測量學課程的特點出發，以上課參與程度、作業報告完成質量、實踐技能操作考核、課程綜合考試和課余拓展任務完成程度為指標作為客觀評判依據，建立了全過程課程學習效果評價辦法。

三 教學改革成效

以測量學“五維一體”課程建設實踐為動力，經過教學改革研究團隊的共同努力，測量學課程已建設成西南大學校級精品特色課程，團隊編寫和多次修訂的高等農林院校《測量學》教材得到同行和學生廣泛認可。針對測量學“五維一體”課程教學改革成效，對以學生為主體的問卷調查顯示，對“三育”教學理念的認同度和滿意度分別達到95.45%、90.36%;對適時更新調整教學內容的滿意度達到92.64%，對差別化設計不同專業教學內容的認同度達到89.09%;對“三化”協同教學方式的滿意度達到97.27%;對全過程教學質量管控體系的認同度達到88.44%;對全過程教學評價的滿意度達到92.73%。此外，以測量學教研教改為牽引，團隊成員在各類空間規劃編制、資源調查評價等服務地方發展方面也取得豐碩成果。

四 結束語

為充分適應測繪學科發展新趨勢，測量學課程應主動對接新時期高校新工科人才培養改革新目標，深入推進教學改革實踐。西南大學測量學教研團隊探索形成了以革新教學理念為先、以更新教學內容為重、以創新教學模式為要、以強化教學質量為魂、以健全教學評價為尺的“五維一體”的課程教學改革方案，在教學實踐中提出了“以人為本、‘三育’并舉”的測量學課程教學改革新理念，設計了以“強化基礎、注重實踐、適應發展、有所差別”為宗旨的實用性教學大綱，探索形成了儀器認知課前預熟化、教學課堂小班精細化、課后輔導答疑在線化“三化”協同混合教學模式，建立了全過程教學質量管控體系，以及“教師教學效果評價”與“學生學習效果評價”相結合的全過程教學評價辦法，使得測量學課程建設取得明顯成效，正在由西南大學校級精品特色課程向更高的目標邁進。

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基金項目：重慶市研究生教育教學改革研究重點項目“鄉村振興背景下重構土地資源管理研究生創新人才培養模式”（yig192011）;西南大學教育教學改革研究重點項目“新時期高校測量學公共課多維度教學改革研究”（2021JY099）

第一作者簡介：楊朝現（1971-），男，漢族，四川安岳人，博士，副教授，碩士研究生導師。研究方向為測繪科學與技術。