“工程测量学”混合教学模式研究

［摘 要］ 针对目前“工程测量学”课程教学存在的学生学习效率低下、学习兴趣不高等情况，教学团队基于建构主义学习理论，结合“线上+线下”混合教学模式对“工程测量学”课程进行改革，通过重构教学内容、设置线上线下课时比例、以赛促教、以赛促学以及成绩综合评价等措施进行改革。经过近三年的“工程测量学”教学改革，学生普遍具备了较高的工程科学素养，提高了自主学习兴趣和具体操作能力，教师的教学水平也得到了提升。探索证明教学改革效果达到了预期目标，该教改成果可为其他课程建设提供参考。

［关键词］ 工程测量学；建构主义；混合式教学；教学设计；教学改革

［基金项目］ 2020年度华南农业大学“工程测量学”混合式教学模式研究（JG20067）；2019年度华南农业大学“测量学”课程思政教学改革研究（JG19009）；2021年度广东省教学质量与教学改革工程“适应新工科、新农科、新文科渗透交叉需要的测绘工程专业人才培养模式改革研究与实践”

［作者简介］ 林观土（1967—），男，广东吴川人，硕士，华南农业大学资源环境学院副教授，主要从事精密工程测量研究；王长委（1977—），男，陕西西安人，博士，华南农业大学资源环境学院副教授（通信作者），主要从事农业遥感和空间信息分析研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）02-0085-04 ［收稿日期］ 2022-11-25

“工程测量学”作为测绘工程专业的一门核心课程，主要研究在工程建设各个阶段所进行的与地形及工程有关的信息采集和处理、工程的施工放样及设备安装、变形监测分析和预报等理论、技术与方法，以及对与测量和工程有关的信息进行管理和使用［1］。它是测绘学在国民经济建设和国防建设中发展起来的一门应用性学科［2］。

截至目前，华南农业大学“工程测量学”课程开设已有十多年的历史，但其教学方法仍然保留传统的“填鸭式”教学模式，即教师在讲台上面对着PPT讲，学生在讲台下面听，把教学的重心放在教师“如何教”上，形式比较单调，课堂氛围往往比较沉闷，因而难以调动学生的学习积极性。另外，“工程测量学”课程还附带32学时的实验课，学生在实验过程中经常反复询问操作细节，教师疲于应付，效率低下。所以如何发挥学生的创新能力、提升学习效率以及提高教学质量，是摆在教师面前的一项首要任务。

基于以上教学问题，笔者提出在建构主义学习理论的基础上，结合“线上+线下”混合教学模式对“工程测量学”进行改革，经过近几年的探索实践，达到了预期的效果，该教改成果可为今后的“金课”建设进一步夯实基础。

一、建构主义学习理论

20世纪以来，建构主义学习理论（constructivism learning theory）在西方开始流传，并带来了重大且深远的影响。建构主义学习理论认为学习是学习者自己主动地建构内部心理结构的一个过程，学习者对意义的理解是根据自身已有的经验及自身对外部的相互作用两者结合而建构得到的［3］。建构主义学习理论的核心是强调以学习者为中心，通过学习者积极主动地对知识探知和思索，辅以对知识有意义地主动构建。有别于强调教师在教学上占绝对领导地位的传统教学方式，建构主义理论强调学生能够更加主动地参与到学习中来，真正达到以学习者为中心［4］。在整个教学过程中教师起着组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话及意义建构等学习环境要素，充分发挥学习者的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学习者有效实现对当前所学知识的意义建构的目的［5］。

二、“工程测量学”课程的教学设计

建构主义学习理论为教师进行教学改革提供了理论基础，笔者首先在华南农业大学在线教育综合平台上构建“工程测量学”网页，结合腾讯会议、钉钉等软件，实现线上签到、资料发送、课程测试、课后问题解答及访问统计等功能，提高学生的自主学习能力，实现课堂翻转教学［6-7］。同时，以网络为基础，教师提供具体的线上和线下混合的教学指导模式，积极参加各种比赛，并以多种方式进行成绩评价，使教学重心转移到以学生学习为中心，提高学生的参与度，具体模式见图1。

三、“工程测量学”混合教学改革与实践

（一）理论内容设计

工程测量学是测绘学中重要的学科分支，其理论基础是数学和物理学。近半个多世纪以来，受益于空间科学、信息科学、计算机科学、通信科学及现代光电技术、传感技术以及精密机械技术的发展，工程测量学得到飞跃式的发展，因此，“工程测量学”课程的首要任务是在教学大纲中提升数学、物理学理论的应用比重，以提高“工程测量学”的工程科学水平。例如，在现代施工测量中基本上采用了三维坐标定位技术，而三维坐标的计算是基础，所以结合设计理念，运用方程求解任一点的坐标应该成为授课的关键［8］。在第九章《异形异构建筑物测量》中提及的超级椭圆曲线方程就是一个很好的例子。另外，如高等数学里面的级数、微积分和微分方程等内容［9］，在误差传播定律的应用时，熟练求解微分特别重要；再有，物理学里面的电磁波传播、力学和光学等知识都在教材里不同程度地出现在精密测距、测角及测高等方面，因此教师需要加强讲解。

（二）合理调整线上与线下教学内容比例

“工程测量学”的基本理论、技术和方法包括工程控制网的布设理论与方法、各种施工放样方法、工程建筑物的变形监测与分析等内容。线路、桥梁、隧道、水利枢纽工程以及工业与民用建筑等的测量工作，是“工程测量学”课程的重点和难点，安排在线下教学，这样可以让师生面对面地充分交流和答疑，从而达到较好的学习效果。把一些非重点的内容，如工程建设中的测量信息管理，GPS、RS、GIS在工程测量中的应用等概念及原理安排在线上授课，为学生学习提供灵活的选择方式。以上授课中线下授课为30学时，线上授课为10学时，线下和线上的课时比达到3∶1，与同行的研究成果基本一致［10］。

（三）实验教学内容设计

实验对学生理解教材，提升其分析问题、解决问题的能力起到了很好的作用［11］。实验过程是一个复杂的过程，把握不当，就会事倍功半。“工程测量学实验”包含8个实验项目，包括后方交会、水下地形图、贯通测量、土方测量、跨河水准、管线探测建筑立面测量及无人机测图等，为了提升教学效率，笔者在讲授理论课时首先分析了实验所涉及的测量原理及方法，同时通过在线综合教育平台或微信预发操作视频，让学生在实验前已有初步印象，在实验过程中还亲自做演示操作，基本能够保证实验顺利进行。即使教师不在现场，学生在实验过程中遇到问题时，也可以通过重复观看视频而得到及时指导，可以提高课堂效率。近年来，笔者制作和收集了电子水准仪、全站仪、测量机器人、测深仪、三维激光扫描仪及无人机等设备在工程测量中的应用视频，总时长达到3个多小时，供学生课前、课后学习，在教学工作中发挥着积极作用。

（四）教学成绩评价设计

按照华南农业大学的考试评价要求，“工程测量学”的总成绩由平时成绩（占50%）和期末考试成绩（占50%）组成。平时成绩通过课堂表现、随堂测验、课外作业及实验报告等体现。根据目前研究成果［12］，通过层次分析法确定“工程测量学”平时成绩评定权重，见表1。精确评价学生成绩，提供平等的学习氛围，更好地激发学生的学习动力。

（五）“以赛促教、以赛促学”教学模式的实践

自开设“工程测量学”课程以来，华南农业大学特别重视师生参加各种专业比赛，如教学创新大赛、科技论文竞赛及大学生技能竞赛等，学校都给予了财力和物力支持。多种形式的比赛，一方面能使教师有针对性地进行教学研究和教学实践，有利于教师授课水平、专业素养和综合素质的提高，有效地提升教学质量；另一方面可实现对学生创新能力、学习能力和团队合作能力等综合素质的系统培养［13］。从学院级的教学基本功到省级教学比赛甚至国家级教学竞赛，笔者所在教学团队刻苦训练、认真参赛。在特殊时期，比赛大多采用线上方式进行，给师生增添了很多不确定性。为此，每年年中，笔者从修读“工程测量学”课程的学生中选拔一定数量的成绩优秀的学生作为技能比赛的参赛选手，配备相关硬件和软件，邀请测绘公司技术人员与教师共同培训，直至比赛完成。由于平时既有实地的测绘经验，又有线上教学训练，因此师生都能在各种比赛中取得好成绩。

四、“工程测量学”课程的教学改革效果

按照华南农业大学学生评价教师的指标，对近三届的测绘工程专业学生评教的成绩进行对比，结果显示，线上和线下授课的评教分数比较接近，分别为87分和85分，而采用线上线下混合教学方式的评教分数却是最高的，达到94分，这反映出纯线下和纯线上的授课方式基本能被学生接受，而线上线下混合授课方式更受学生欢迎。

教学改革成果不单在教学评教中显示出来，还在教学比赛中有所体现：在2022年全国大学生测绘创新创业智能大赛中，由笔者带领的两个比赛小组分别获得科技论文竞赛特等奖和虚拟仿真数字测图比赛二等奖；另外，在第二届全国高校教师教学创新大赛中，由笔者组成的教学团队获得广东省二等奖。这些成绩反映了教学改革的成效是显著的。

结语

基于建构主义学习理论，结合线上线下混合教学模式对“工程测量学”课程进行改革，通过修改教学大纲、设置线上线下课时比例等改革方式，近三年的教学探索证明“工程测量学”的混合教学模式改革使学生具备了较高的工程科学素养，提高了自主学习兴趣和具体操作能力，教师的教学水平也得到了提升。“工程测量学”教学改革方向及效果达到了预期目标。诚然，线下教学一直以来都是教师授课的主要方式，能够充分展示教师的专业知识水平、人格魅力并有宽广的师生交流平台，具有强大的生命力。虽然线上教学在某种程度上能构建一些新的教学环境，提高教学效率及学生学习的灵活性，但其无法完全达到线下教学的效果，特别是自我约束能力差的学生其线上学习效果会更差，所以只能作为线下教学的补充方式［14］。再有，“线上+线下”混合教学模式将来能否为“工程测量学”的教学改革工作提供更广阔的舞台，还需看该门课程的教师能否发挥出责任感、敬业精神、实践经验、表达能力和组织领导能力［15］。

参考文献

［1］张正禄.工程测量学［M］.武汉：武汉大学出版社，2016：10.

［2］王楠，李穗浓，张郁.工程建设项目的多测整合对策研究［J］.地理空间信息，2022，20（2）：156-158.

［3］张迪.基于建构主义学习理论的移动知识服务产品交互设计研究［D］.成都：西南交通大学，2019.

［4］张学元，张道明，吕春.基于建构主义的结构力学教学设计与实践［J］.大学教育，2019（10）：79-81.

［5］王巍.基于VR技术的教学课件的制作方法研究［J］.长春大学学报，2020，30（2）：24-27.

［6］张玮缨.基于智慧课堂的线上线下混合式教学模式设计与实践研究：以中职网页设计课程为例［D］.大连：辽宁师范大学，2021.

［7］宋土顺，王福生，董桂玉.新工科背景下混合式教学模式的构建与实施［J］.华北理工大学学报（社会科学版），2021，21（4）：102-107.

［8］马海英，胡月明，姚朝龙，等.地形起伏地区平面坐标转换方法及精度分析［J］.测绘通报，2019（2）：91-94.

［9］殷志祥，刘志伟，吴艳兰，等.《工程测量学》教学实践探讨［J］.测绘地理信息，2019，44（2）：124-126.

［10］楼天灵，卢培苗，叶剑尔，等.线上线下混合教学模式下的课程思政探索：以“食品微生物学”课程为例［J］.教育教学论坛，2021（25）：185-188.

［11］李沛鸿，刘陶胜，徐昌荣.卓越计划背景下《工程测量学》课程教学改革［J］.吉林省教育学院学报，2018，34（8）：59-61.