齐庆会 党晓斌 郭春蕾 常乐 曹雪
沈阳城市建设学院 土木工程系 辽宁 沈阳 110167
摘 要：《数字测图原理与方法》以实际应用能力培养为目标，结合建设工程勘测施工及竣工测量的控制测量、数字测图、数字地形图工程应用等设计用图、控制测量、施工放样、验收测量和地理信息系统基础数据采集与入库的数据需求，融测量基本理论、测绘方法和测绘技能及数字地形图应用于一体，强调“理论扎实，技能突出”的原则，突出工程实践性、强调动手能力，具有“教学做”一体化教学和现代“学徒制”培养的特点，以项目引领、任务驱动模式创建真实工作环境，通过工学结合、校企共育培养学生良好的职业素质和职业能力。
关键词：数字测图原理与方法；应用型高校；课程改革；测绘工程
0 引言
测绘工程专业以培养熟练掌握测绘专业知识，具备较强实践能力的应用人才为目标，《数字测图原理与方法》课程改革，不仅增强了教学效果，提升学生的感性认识，也有效地解决了试验难实行和设备相对不足的问题，本文详细论述了《数字测图原理与方法》课程改革方法，以及《数字测图原理与方法》课程的建设过程及应用效果。
课程内容构建在企业调研和地理信息技术发展方向分析的基础上，坚持以实际应用为导向，以能力为本位，以实践能力为依据，以提高学生综合素质为目标。对数字测图技术进行“岗位应用与数字测绘”探析，构建创设工作情境，设定应用能力培养目标，紧紧围绕提高应用能力和岗位的需要而构建了模块化的课程内容，构建的教学内容更有应用和岗位适用性。
1 《数字测图原理与方法》课程教学改革方案研究
1.1 《数字测图原理与方法》课程主要内容
面对目前功能单一、模式陈旧，实验实训成本高、占地大、难开展、受限制和学生安全性等教学现状，《数字测图原理与方法》课程理念：改革传统教学实验方法，以技术驱动教学变革[2-3]。
“数字测图原理与方法”是测绘工程专业的公共专业基础课。该课程在“测量学”或“普通测量学”的基础上进行完善和更新。以应用技术为主的课程体系和教学内容的专业体系开发，理论与实践相结合的教学方法设计，数字测图技术课程在课程内容打破原有的课程章节，与行业企业专家共同探讨研究，确定以生产一线的“大比例尺数字测图”典型项目为引领，以工作流程和任务为导向，重构课程结构，体现了课程的综合素质的应用能力。
1.2 《数字测图原理与方法》课程教学内容和条件
数字测图原理与应用课程是一门以计算机为核心，应用GPS、全站仪、无人机等工具进行数据采集，在硬件和软件完善的体系上，对地形的空间数据和附属信息进行采集、传输、预处理、制图、管理的测绘系统的相关课程[4]。其课程目的是介绍数字化测图系统的一些最基本的理论、方法和应用实例，讨论数据在计算机中如何被采集、储存、更新、检索、处理和应用。
（1）本课程采取多媒体和板书相结合的方式授课。在教学过程中注重理论联系实际，培养学生利用数字测图基本原理和方法解决工程实际问题的能力。要求学生每一堂课前预习所要学习的内容，课后复习，主动思考，独立完成作业。
（2）本课程教学方法以课堂讲授为主。讲授过程中要穿插讲解一些数字测图实际工程应用实例，并需要学生通过课外参考文献、书来丰富自己的知识储备量。
（3）本课程应用项目引导、任务驱动的教学方式。采用理论与实践相结合，提高学生综合素质为目标，多种教学方法综合运用，充分利用现代教学技术，加大感性认识部分的内容，从应用能力培养进行教学。教学方法采用现场教学、直观教学、情景教学、案例教学等多种形式，灵活采用启发式、讨论式、探究式、实践式等多种教学方法，体现出学生的主体地位，突出应用能力的重要性。
1.3 《数字测图原理与方法》课程教学模式内容
传统的教学实训模式由教材、教师和学生三个要素构成，课程紧贴新工科建设背景，围绕新一轮科技革命背景下对“新工科”的呼唤要求，从传统教学实训模式中吸取精华，深度开展校企合作与产学结合，以“教材至上、教师为高、教室为场”，形成的线性思维教学模式。通过由教师讲授、板书以及多媒体的辅助，把教材的内容传递搬运给学生。
新工科背景下的《数字测图原理与方法》教学改革，需吸收传统教学形式的线性模式，一方面更新测绘手段，如引进无人机和三维激光仪等先进技术手段，大幅度提升学科建设的综合活力；另一方面以生产中的实际应用案例为基础，制作出形象的实训案例和教学素材，成为连接着实训教学与理论教学之间平稳过渡的桥梁；学生在通过企业提供的实际生产应用案例作为先导实训内容的基础上，参与到由企业提供的真实生产项目当中，从而让学生在在校阶段提升对理论知识的理解与技能水平，在为正式服务于社会做好充分的准备[5]。
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图2 《数字测图原理与方法》教学改革模式
2 《数字测图原理与方法》教学改革建设
2.1 《数字测图原理与方法》教学内容改革
《数字测图原理与方法》课程是一门具有很强的实践性和综合性的课程。设置该课程实践性教学环节。其设计的思想是：通过大量实验实习教学环节，使学生掌握测量的基本理论、测量仪器的使用及检验方法、基本测量方法和基本数据处理方法，实现培养学生善于思考、独立解决专业问题的目标[7]。
实践性教学的设计思想是：教学中的实习是课程讲解中重要的组成部分之一，是让学生完全掌握课堂所学知识的重要的一环。通过实践性教学提升学生独立分析、理论联系实际、快速解决问题以及动手操作的能力，使学生拥有严谨专注的科学态度、实事求是的专业素养、吃苦耐劳的工作认知以及团结协作的集体理念[8]。
课程增加了当前国内最新的测绘技术应用方法，无人机测绘航测原理与方法相关内容，国内测量由传统测绘向无人机测绘方面发生转变，为了适应工程发展对测绘技术的需要，提高学生对无人机航测等知识的了解，增加了6学时的无人机测绘内容，使课程在内容上紧跟时代发展需求的脚步，拓展了学生的专业视野[6]。课程内容设置主要有以下几点：
（1）课内实习项目
①全站仪认识与使用实习（4学时）
②数字测图外业数据采集（4学时）
③CASS软件安装及学习（4学时）
④CASS软件应用及绘图（4学时）
（2）集中实习（2周）
教学实习分为地形地貌测绘和数字测图教学实习，春季学期教学内容结束后进行2周。
地形地貌测绘实习（1周）：外业数据采集和内业处理成图。
数字测图教学实习（1周）：测记法、数字测图软件成图。
课程组织形式与教师指导方法如下所示：
（1）课程组织形式：实习组织工作由课程主讲教师全面负责，各班配置2～3名教师进行实习指导工作。各班大致分为多个实习小组，每组共有6～7人，其中设小组长1人，由组长负责全组的任务分配和仪器使用管理。
（2）教师指导方法：课内实习通过现场展示、分层讲解，学生分组实习进行操作。集中实习以学生自主实习为主，教师随机检查。指导教师采用集中讲授和巡视检查的方式进行指导。
考核内容与方法如下所示：
（1）考核内容有：地形地貌测绘和全站仪数字化测图的施测方法及应注意的问题，技术要求，数据处理方法。大比例尺数字测图的方法、作业过程及应注意的问题，技术要求等。
（2）考核方法：教师根据学生在实习期间的日常表现、操作熟练度、计算结论、绘图质量、实习报告以及口试、笔试或仪器操作考核的结果作为最终评定每个学生实习成绩的依据。
①课内实验的考核
核查学生在规定时间内按照相应精度需求，进行仪器测量、数据计算等操作。根据实习中的具体操作、测量成果和计算能力等几个方面进行考核。其实验成绩与理论课的考核成绩一起计入课程总成绩，实验成绩的比例一般占课程总成绩的20%。
②集中实习的考核
采取了实习期间的表现、操作技能、手簿及计算成果质量、实习报告、口试或笔试及仪器操作考核等相结合的综合考核办法。平时实习表现占30%，实习报告成绩占50%，综合考核占20%，并且采用百分制计算成绩，得到学生的一致认同，调动了学生实习的积极性。
2.2 《数字测图原理与方法》教学模式改革
本课程是学生学习的第一门专业基础课，所以会遇到很多难点，为了更加有效的解决这些问题，课程组的教师们通过长期的探讨，不断地积累总结，得出以下经验：
（1）教学思路与方法体系需匹配，从课程的完整性出发，突出重点内容、讲透难点知识。注重测量技术的统一性，正确看待常规技术与新型技术的联系。
（2）注重教师引领作用，认真备课，用心讲授，关注学生学习中的不同兴趣，培养学生善于独立思考的习惯，结合具体工程项目进行教学讲解，关注教与学的结合成效。坚持高要求标准，强调学知识、学经验、学会团结协作的严谨态度。
（3）沿着“突出重点、讲透难点”这一方向，广泛使用新型教学技术，敦促教学现代化。课程的教学手段是以多媒体为主体，通过多媒体课件，生动的Flash动画帮助学生掌握、理解测量原理和方法，增强学生学习数字测图技术的能力。
（4）加强实践环节，本课程是一门实践性很强的课程，通过16学时实验课和2周的集中实习，巩固和深化课堂所学知识，加强动手能力的培养。
2.3 教师队伍建设
在教师队伍建设方面，采取双师型教学团队，目前大部分教师都来自于测绘企业，具有丰富的现场经验，注重中青年教师的教师培养，鼓励教师去生产一线去挂职锻炼，在教师培养上注重合理规划，充分发挥教师的示范作用，并通过教学改革，教学研究，鼓励教学参与各种学科竞赛，培养学生动手能力，教师队伍建设主要体现的一下几个方面：
（1）注重师德培养，言传身教，提高教师队伍的思想政治素质，并适应我校转型的要求，提高教师队伍的应用能力，并实际在教学中注重应用型人才的培养方法。
（2）注重教师队伍的教学经验，针对有些老师在教学与专业实践能力薄弱等方面，在专业实践，讲解方法等方面给与指导，并经常组织教学经验对有关问题进行讨论。
（3）培养教师队伍的科研能力，鼓励教师积极参与科研和工程相关研究项目，通过项目提高教师专业水平，跟上现代测绘先进工程方法的学习。
2.4 实践条件建设
本课程的实践教学分为三个模块：课内实验和集中综合实习和开发实习。在数字测图原理与方法教学中，三分之二为课堂教学，三分之一为课堂实验，另外还安排2周的集中实习。
课堂实验：课堂实验是根据理论知识的教学进度，同步交叉安排实践性教学课程，使学生通过实验理解和完善理论知识。课内实习主要以熟悉常规仪器的基本操作为主，以深化对课堂教学内容的理解，有利于后续的学习。
集中实习：集中实习的重要内容是关于大比例尺数字测图。首先应具备完善的大比例尺数字测图技术，接着以全站仪草图法进行野外调绘和测图，最后通过数字测图内业，绘制出符合标准的成果图。
开放实验：开放实验是根据学生的自身学习方向和兴趣，将结合实际、因材施教作为必要准则，在开放的实验室及相应仪器设备的基础上，合理的使用仪器完成实验，保证每个同学有充足的测量仪器操作时间。
通过实习，学生普遍反映收获很大，深入理解了课堂上所学的理论知识，增强了动手能力，更加热爱测绘工作，达到了实践性教学的目的。
3 《数字测图原理与方法》教学改革实施方案和路径
教材建设与时俱进，增加一些教材上没有的相关测绘应用最新的内容，跟得上时代对测绘学生的应用技术要求，以课堂教学与实践教学为主,网络教学为辅，教学手段不断革新,采用现代教学手段与传统教学手段相结合,使学生能全面地理解数字化测图在社会经济和发展、规划和建设中的重要作用；掌握测量学中重要的操作技能、理论知识和动手能力；培养学生从事测绘工作的能力。实施步骤如下：
（1）进一步调整教材、修改教案等相关内容，加快教材更新的速度，使教学内容紧跟测绘科技的发展，完成基本课程设置。
（2）调整、优化与其他课程的衔接关系，尤其和航空摄影测量等内容衔接，进一步体现本课程的作用和地位；完成多媒体课件的制作。
（3）增加无人机测绘最新相关教学内容；进一步完善、优化《数字测图原理与方法》课堂内容建设[15]。
（4）完善和优化《数字测图原理与方法》实习内容；建立校外实习基地；开展地貌相关测绘实习。
（5）带领学生参与更多的工程具体实践，加强校企合作。
（6）编写有关《数字测图原理与方法》实践方法研究报告及论文等。
（7）实现本课程的全方位教学任务。
4 结语
数字测图原理与方法教材内容以数字测图为基础，同时顾及原测量学的基本概念、基本方法和基本计算，既适应了信息化测绘技术发展，又满足了测绘工程专业教学改革的需求，坚持理论教学与实践教学相结合。课程安排有实验、实习课，使学生掌握最先进的数字测绘仪器和数字测图方法，培养学生实践动手和解决问题的能力。
参考文献
[1] 韩月娇,唐冲,郭鹏.基于新工科理念的测绘类专业应用虚拟仿真技术的研究[J].中外企业家,2018(16):210.
[2]齐庆会.虚拟仿真技术在测绘工程学科教学中应用研究[J].测绘与空间地理信息,2020,43(06):40-43.
[3] 汤传玲,刘炀,赵小兰.基于虚拟现实仿真测绘装配实验的研究[J].机械制造与自动化,2009,38(04):100-101.
[4]黄勇奇,邓高燕,吴浩.CDIO理念下的《数字测图原理与方法》教学模式改革[J].黄冈师范学院学报,2019,39(03):101-104+119.
[5] 马春艳,徐传阳,沈成虎,李框宇.基于虚拟现实仿真技术的测绘仪器模型设计开发[J].测绘通报,2013(08):71-73.
[6] 骆旭佳. 基于虚拟现实仿真技术的全站仪模拟操作系统的研制[D].合肥工业大学,2010.
[7] 田鹏,汪云甲,王勇,宋明志.全站仪虚拟仿真教学系统设计与实现[J].淮海工学院学报(自然科学版),2016,25(04):43-47.
[8] 徐涛,韩月娇,马洋洋,王亚军,李涛.新工科背景下虚拟仿真技术在测绘工程中的应用研究[J/OL].科技创新导报:1-2[2019-12-16].
（基金项目：沈阳城市建设学院2018年校级重点课程、精品课程建设项目；2019年度辽宁省大学生校外实践教育基地项目 ）