基于虛擬仿真的攝影測量學教學方法改革

摘要：近年來，隨著數字攝影測量技術的發展，攝影測量學已成為測繪科學與技術專業的核心課程。然而，現行的攝影測量學教學模式較為陳舊，存在諸多問題，難以有效提升教學質量和培養學生的創新能力。有鑒于此，該文探究新時代測繪專業本科生的“攝影測量學”課程教學方法改革：在現有課程體系的基礎上，引入虛擬仿真技術，以豐富教學內容；采用混合教學模式，整合課前、課中和課后教學環節，以提高學生的學習積極性；在教學實踐中，特別增加了無人機航攝演示和實踐操作環節，使學生通過獨立分析和思維框架構建更深入地掌握課程知識。

關鍵詞：攝影測量學；虛擬仿真；教學改革；混合教學

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.073

中圖分類號：G 642.4；P 231-4 文獻標志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）10-0-03

Reform of Teaching Methods in Photogrammetry Based on Virtual Simulation

Abstract： In recent years， with the development of digital photogrammetry technology， "photogrammetry" has become a core course in the field of surveying and mapping science and technology. However， the current teaching model of "photogrammetry" is relatively outdated and has many problems， making it difficult to effectively improve teaching quality and cultivate students' innovative abilities. In view of this， this article explores the reform of teaching methods for the "Photogrammetry" course for undergraduate students majoring in surveying and mapping in the new era： based on the existing curriculum system， virtual simulation technology is introduced to enrich the teaching content; Adopting a blended learning model， integrating pre class， in class， and post class teaching activities to enhance students' learning motivation; In teaching practice， special emphasis has been placed on drone aerial photography demonstrations and practical operations， enabling students to gain a deeper understanding of course knowledge through independent analysis and framework building.

Keywords： photogrammetry; virtual simulation; reform in education; blended learning

1 “攝影測量學”課程現存問題分析

1.1 教學內容和體系過時

“攝影測量學”課程必須及時更新內容，方能跟上新的測量技術和方法的發展步伐。然而，一些高校此門課程未能整合地理信息系統（GIS）和計算機輔助設計（CAD）軟件，導致學生在實際工作中與行業要求脫節，需要額外學習才能勝任工作。另外，部分年輕老師過于專注于特定領域應用，可能使學生缺乏跨學科能力，難以適應不同領域的工作需求[1]。

1.2 教學手段滯后

在攝影測量學教學中，存在著教材滯后和技術設備陳舊的問題。教材更新不及時導致學生對最新技術和理論了解不足；同時，現代技術在教學中的應用不足，限制了學生對復雜概念和技術的理解和掌握。大多數教師仍然沿用傳統教學方法，缺乏靈活性和互動性，難以激發學生的學習興趣，同時缺乏實際案例和實驗性學習。此外，實驗室設備陳舊，無法滿足當前測量和影像處理的需求[2]。

1.3 實踐教學模式落后

經過對江蘇海洋大學“攝影測量學”課程的實踐教學模式進行深入研究后，我們發現存在不少問題。主要表現在實踐教學內容陳舊、形式單一、缺乏層次性等方面，導致知識與實際操作明顯脫節。首先，課程依賴傳統工具，未整合現代技術如無人機和激光掃描。其次，實踐教學缺乏足夠的實踐機會，限制了學生在真實場景中應用知識的能力[3]。

2 虛擬仿真教學模式

簡介

為了解決當前部分高校“攝影測量學”課程教學中存在的問題，本文結合已有的虛實結合遙感仿真實驗室，提出了虛擬仿真教學模式。該模式可以逼真再現作業場景，包括地形、建筑物、植被等，降低攝影測量實驗室的建設成本。同時，為學生提供了在安全環境中進行實踐操作的機會[4]。這有助于規避攝影測量實驗中潛在危險，減少實驗操作過程中的事故風險，確保學生的人身安全。學生在虛擬場景中進行實踐操作，有助于加深對理論知識的理解，并提高應用能力。虛擬仿真技術實現了教學內容、學習過程和實際操作的一體化，學生通過在虛擬現實環境中感知和實踐，可更好地將理論知識轉化為實操技能，大大提升了學習效果[5]。

3 具體教改措施

結合筆者教學經驗以及對“攝影測量學”課程教學狀況的理解，高等院校的“攝影測量學”課程教學改革可以從以下方面展開：一是優化教學內容和體系，充分應用虛擬仿真技術；二是豐富教學手段，采用線上線下混合式教學方法；三是改進實踐教學，采用分組形式進行相關專題內容討論和團隊協作方式解決問題。

3.1 優化教學內容和體系

為了更好地滿足攝影測量學專業學生的培養需求，亟須優化教學內容與體系。這一過程首先依賴于對各類教學資源的深入調研與細致梳理，確保課程內容緊貼行業最新動態與發展趨勢。在此基礎上，明確一條貫穿始終的主線，可幫助學生系統而深刻地理解攝影測量學的基本原理及其產業應用。為進一步提升教學效果，可引入虛擬仿真技術，這一創新手段能夠高度還原真實物體信息，為教學注入形象、生動、直觀且高效的元素，解決以往實踐中遇到的難題，同時極大地豐富和擴充專業課程的信息量，使課程內容更加直觀全面、引人入勝。此舉不僅激發學生的學習興趣，更有助于深化他們對專業知識的理解，從而培養出具備過硬實踐能力和創新精神的攝影測量學專業人才。從長遠來看，這將有助于攝影測量學教育緊跟科技發展的步伐，為學生構建出更加全面、實用且與時俱進的知識體系，為行業輸送更多高素質的專業人才。

3.2 改進實踐教學

“攝影測量學”這門課程高度重視實踐應用，因此在理論講授之后，通過引入當前主流的航測平臺——無人機，開展一系列全面而深入的實踐教學活動。這一環節精心設計了從方案設計、外業作業、內業數據處理到最終產品生成的完整流程，旨在讓學生全方位地掌握攝影測量學的實際應用技能。為了提升學生的實際操作能力和解決實際問題的能力，筆者創新性地采用了“探究式”教學方法。此方法以學生為中心，鼓勵他們主動探索、積極查閱資料，并自主設計實踐方案。在這一過程中，教師扮演著引導者的角色，協助學生發現問題、分析問題根源，指出設計中的不足之處，并共同完善方案。這種教學模式極大地激發了學生的學習興趣，培養了他們的獨立思考、批判性思維以及解決問題的能力。在具體實施實踐教學時，無人機技術作為核心工具被廣泛應用，為學生提供了前所未有的實踐機會[6]。

4 教學改革效果

4.1 內容體系雙重提升

首先在課程的革新中融入了虛擬仿真等前沿技術手段，其最大成效在于極大地提升了學生的學習熱情與興趣，虛擬仿真技術的引入使得課程內容變得直觀且富有趣味性。學生們通過親手操作這一仿真系統，能夠深入淺出地理解攝影測量學中的抽象理論，進而激發出濃厚的學習興趣。

其次，這一變革拓寬了教學的廣度與深度，使課程內容更加貼近科技發展的脈搏。通過將新技術與傳統技術相融合并進行對比分析，不僅鞏固了學生的基礎知識，還讓他們洞悉了攝影測量學領域的前沿技術，尤其是虛擬仿真技術的最新應用。這種教學模式培養了學生對相關技術的理解能力與靈活應用能力，為他們緊跟科技進步的步伐奠定了堅實基礎。

最后，虛擬仿真技術還顯著提高了任務執行的效率與精確度。學生可在仿真環境中模擬各類測量場景，不僅能夠提前預見并熟悉實際應用中可能遭遇的挑戰，還能在模擬過程中學會有效應對與解決這些問題的方法，從而在實際操作中展現出更高的專業素養與技能水平。

4.2 建立線上線下混合教學模式

自采用線上線下相融合的教學模式以來，“攝影測量學”課程成功地激發了學生們日益增長的濃厚興趣。課前階段，通過預先發布學習任務，學生獲得了更多自主學習的空間，得以深入探索并理解課程中的抽象概念，提升了對學科理解的深度與廣度。

云課堂平臺還顯著增強了師生之間的互動。課前測試、課中討論等環節的設計，有效提升了學生的參與積極性，_{/6yO26/apalR1OfjZI0zKzTlm1Ou+VBedL/qVIX79n4=}使他們更加主動地投入到學習之中。同時，教師能夠基于學生的表現給予及時的指導和反饋，構建了一個高效、互動的教與學環境，形成了良性循環的師生互動機制。

4.3 建立無人機航測平臺

目前，實驗室已配備多臺無人機，并創新性地融入了無人機操作實訓與航飛培訓環節。這些wyihvmhNdXdRdGyXaYZH+h6rGSMjfyhJ3RseYl1hOC0=實踐環節使學生有機會親自動手操作無人機，深入掌握航測平臺的應用技巧與操作技能。通過以小組形式展開的實踐活動，學生們從野外數據采集到室內數據處理，全程參與了攝影測量的各個環節，顯著提升了他們的實操能力與團隊協作能力。此實踐教學模式不僅注重學生實際技能的培養，更核心的是，它著重提高學生分析問題、解決問題的能力以及創新思維能力。學生在獨立完成實踐任務的過程中，將理論知識靈活應用于真實作業場景，深刻體會到理論與實踐之間的緊密聯系。這一全面而深入的教學過程極大地促進了學生綜合素養的提升，使他們在攝影測量領域面對復雜多變的挑戰時，能展現出卓越的應對能力。

5 結束語

通過分析目前“攝影測量學”課程教學中存在的問題，本文提出了一種全新的教學模式，將虛擬現實技術與“攝影測量學”課程教學相結合，以彌補傳統培養方式的缺陷。這種教學模式在很大程度上能夠滿足學生的學習需求。此外，教學改革和創新還能夠激發學生主動分析問題的能力。相對于傳統的教學模式，新的教學模式更加注重激發學生的自主意識，使其能夠更靈活地運用所學知識。這不僅增強了學生學習“攝影測量學”課程的成就感，而且培養了他們獨立思考和解決問題的能力。通過教改和創新，能夠更好地培養適應未來社會需求的復合型專業人才，為攝影測量學科的繁榮和社會的進步做出積極貢獻。

參考文獻

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[2] 李歡．低空無人機傾斜攝影測量成果精度研究[J]．甘肅科學學報，2020，32（2）：27-33．

[3] 唐明軍，陳陳．基于無人機傾斜攝影的高精度地理信息獲取技術應用[J]．信息技術與信息化，2021（12）：192-194．

[4] 謝陽，史有群，陶然，等．基于虛擬化技術的教學云平臺構建與管理[J]．計算機與現代化，2013（8）：218-221．

[5] 曾濤，楊武年，余代俊，等．新時期測繪工程專業《攝影測量學》課程教學改革實踐[J]．測繪科學，2009，34（3）：237-238，48．

[6] 羅艷，劉榮，肖根如，等．教育信息化背景下的"攝影測量學"課程教學改革與實踐[J]．測繪工程，2022，31（5）：75-80．