地理科学类专业“测量学”课程教学改革与探索

［摘 要］ “测量学”课程是地理科学类专业的一门必修专业课，对培养学生地形图测绘、识图和用图能力具有重要的作用。为了适应现代信息化测绘技术的发展，也为社会培养出符合时代需求的应用复合型专业技术人才，针对贵州师范学院地理科学类专业学科特点，并结合“测量学”课程教学实践，分析了“测量学”课程教学中存在的主要问题和不足，从理论教学、实践教学、教学方法、考核方式等方面提出了改革建议和措施，可为非测绘专业的“测量学”课程教学改革提供参考。

［关键词］ 测量学；地理科学类专业；教学改革

［基金项目］ 2021年度贵州师范学院校级教学内容和课程体系改革项目“赛课结合的非测绘专业测量学课程教学模式改革与实践”（2021JG023）

［作者简介］ 张 杰（1979—），男，河北唐山人，博士，贵州师范学院地理与资源学院副教授，主要从事卫星大地测量学与GNSS精密数据处理及应用研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）16-0109-04 ［收稿日期］ 2022-05-19

测绘在国民经济建设、社会发展和国防建设等诸多领域发挥着重要的基础性保障作用。随着云计算、大数据、物联网等智能化技术的迅猛发展，测绘地理信息行业的产业结构、产品内容及服务范围发生了重大变化［1］。同时，各行业对具备测绘专业知识的复合型专业技术人才的需求日益增加。为了以就业为导向，培养适应市场需求的合格毕业生，国内众多高校的非测绘专业开设了“测量学”课程。该课程是测绘工程专业的一门专业基础课，也是土木类、建筑类、农林类、环境类及地理类等非测绘专业的必修课之一。目前，贵州师范学院地理与资源学院地理科学类专业，如地理科学、自然地理与资源环境、地理信息科学均开设“测量学”课程，目的是培养学生掌握测量学的基本理论、技术和方法，熟练操作常规测量仪器及绘制地形图的基本技能，为利用地形图资料进行地理学研究和应用打下良好的理论和实践基础［2］。然而，由于知识结构、课程体系、培养目标、分配学时等因素制约，在实际培养过程中，学生的理论认知能力和实践动手能力还比较薄弱。如何提高地理科学类专业学生的测量学技能，相对独立地完成测量任务，实现培养应用复合型人才的目标，是当前学界研究的重要问题。

一、教学中存在的主要问题

（一）学生教育背景不同，重视程度不够

“测量学”是一门既强调基础理论又注重实践操作的工科课程，是研究地球表面局部区域内图根控制网建立和地形图测绘的理论和方法［3］。因此，“测量学”课程的学习离不开对测量基本理论的掌握和对实践动手操作规范程序的理解。我校地理科学类专业的招生为文理兼收且比例相当。由于课程较为抽象而文科生的数学基础普遍不扎实，他们难以建立严密的逻辑思维能力，很难理顺和掌握测量知识。同时，学生毕业后的去向主要是就业和考研，其中地理科学专业是师范类专业，毕业后大部分学生去中学当教师，普遍认为学习该课程用途不大，和日后从事的工作没有直接关系；自然地理与资源环境和地理信息科学专业学生毕业后极少从事测量相关工作，在实际工作中体现不出测量的价值所在，大大降低了学习的兴趣和动力。而且，这两个专业的考研专业课科目不考“测量学”，学生也普遍认为该课程意义不大，与以后学习深造的相关性不强。

（二）教学内容滞后，落后于技术发展

“测量学”是测绘专业传统的基础专业课程，也是非测绘专业量大面广的专业课，在与测绘相关的专业学习中具有重要的地位和作用。随着现代信息通信技术的飞速发展，测绘技术日新月异，不断朝着自动化、精确化和智能化的方向发展［4］，测绘行业也正在由专业测绘向大众测绘逐步转变。GNSS技术、无人机遥感技术、三维激光扫描技术及测绘新仪器和新装备等的陆续开发与应用，能够简化测绘作业流程，提高测绘工作效率，及时快速地服务于经济社会发展各领域，推动测量学从理论到实践都发生了革命性的变革。目前，测量学教材内容以传统的测量三要素、控制测量、地形图测绘和施工放样为主。测绘专业因为有后续相关专业课程体系的支撑，能够满足经典理论与前沿新技术和新仪器的教学要求；但对于非测绘专业，由于缺少相关的测绘课程支持，传统教学内容明显落后于生产发展水平和时代要求，很多测量新技术、新知识无法包含在教学内容中，不利于学生对测量知识的全面、系统了解，限制了学生测绘应用能力的拓展和提高。

（三）仪器场地不足，实践教学效果不佳

“测量学”课程的特点是理论和实践相结合。在实践环节，学生能够巩固所学的测量理论知识，强化动手和动脑能力，提高仪器实际操作技能，培养综合实践能力。作为偏重培养应用型人才的地方高校，受到资金和资源等因素的限制，开展实践教学的测量仪器存在数量少和老化、实践场地不固定和不规范等突出问题［5］。目前，我校的测量实践教学仪器主要为光学水准仪、光学经纬仪、电子经纬仪和电子全站仪，但数量有限且更新不及时，老化现象严重。另外，由于测量仪器构造精密，在使用过程中各部件很容易磨损毁坏，加之学生对仪器操作不熟练，损伤仪器事件时有发生。同时，由于日常也疏于维护保养，能够保持正常工作状态的仪器逐渐减少，进一步加剧了测量仪器数量和质量无法满足实践教学要求的局面。我校的实践教学场地为临时利用校园教学楼间的空地，既无测量标志，又无已知控制点信息，不能提供规范的坐标信息数据，导致观测结果无法得到有效检核，观测的精度无法衡量。由此带来的影响是学生在实践学习中缺乏可用的观测仪器，临时实践场地无法提供标准的测量标志和坐标数据，对测量知识的了解仅仅停留于书本，既不能深入地理解和强化理论基础，又限制了实践动手操作能力，整个实践教学过程流于形式，无法做到理论和实践的更好融合。

（四）教学模式单一，重结果轻过程

在理论教学环节，虽然目前普遍使用多媒体技术开展教学工作，但是传统的“以教师为中心、学生被动学”的“填鸭式”教学模式并没有实质性的改变，只是把过去以书本为载体的知识内容转移到电子化媒介上［6］，本质上还是教师在讲台上单向灌输，学生在讲台下被动接受。其结果就是学生在课堂上的学习积极性和参与度不高。尽管教师在课程讲授过程中为了引导学生深入理解和思考，依据知识点提出了相关问题，但是鲜有学生积极主动甚至被动参与，难以进行课堂上的师生互动。究其原因，是理论课程考核大部分采用笔试形式，这种重结果轻过程的考核方式导致学生上课不认真听讲，不积极参与课堂活动，只在期末考试前临时突击复习以应对考试过关，学习效果和课堂效果都欠佳。在实践教学环节，实验和实习内容以书本上的案例为主进行操作技能训练，实践通常以6～7人组成的小组为单位开展工作。由于缺失专职实验员，在整个实践过程中，任课教师需要独立完成对每个小组的操作示范和实践指导。这就要求任课教师不间断地在各个实践小组间走动，针对学生在实践中出现的问题予以指导、处理。

二、地理科学类专业“测量学”课程教学改进的措施

（一）优化理论教学内容，激发学生的学习兴趣

充分调动学生学习的积极性是取得良好教学效果的关键所在。随着现代测绘科技的进步，测量学逐渐发展形成广泛集成电子技术、计算机技术和3S（GPS、RS，GIS）技术的现代测量学［7］，因此需要对教学内容进行调整优化，让学生在有限的学时内更加高效、全面地学习测量学中的经典与前沿基础理论知识和实践技能。首先，以控制测量和地形图测绘为中心，以测量三要素——距离、角度、高差为主线，依据大地水准面、参考椭球面和高斯平面投影所建立的测量坐标系为框架串联教学内容，通过简化数学理论基础，侧重技术技能方法，突出重点和难点来构建课程教学内容知识体系。其次，以专题讲座的形式讲授3S、无人机测绘、三维激光扫描等测量新技术和新方法，使学生能够了解测量前沿知识和发展趋势，帮助学生拓宽专业视野和思维方式。最后，教学内容增加相应知识点的测绘应用案例介绍，让学生了解测量技术在工程建设中发挥的作用，从现实世界中直观地认识到“测量学”课程理论内容的重要性，有助于学生更好地将理论与实践相结合。

（二）加强实验室和实践场地建设，提高实践教学效果

实验室和实践场地是保障开展实验和实习等实践教学环节的基础，是培养学生掌握测绘仪器操作技能和解决实际问题能力的重要场所。针对实验室仪器设备陈旧老化和破损失效等突出问题，当前迫切需要进行传统测量仪器的补充和维修，满足学生基本测量学实验科目要求。随着信息技术和装备制造技术的进步，测绘仪器生产厂商逐渐由传统测绘仪器过渡到电子测绘仪器的研发和生产，电子全站仪、电子水准仪和GNSS接收机已成为测绘市场的主流装备。实验室的仪器设备也应紧跟市场发展潮流，实现实践教学内容和仪器设备与实际生产的有效衔接，为学生适应未来社会工作实践需求打好基础。无人机测绘系统、三维激光扫描仪等新型仪器设备，受到学科专业的局限很难购置，学校应积极联系相关测绘仪器公司开展合作，通过来校讲座或演示的手段，让学生了解和认识测绘领域的新仪器和新技术，保证实践教学内容适应未来测绘科技发展方向。建立固定的实验场地是开展各种实验、实习的必要条件，水准测量、水平角测量、竖直角测量等实验内容，需要为单人操作建立仪器架设、观测的固定实验场地和固定标志点。同时，标志点的起算数据为学生实验的观测结果提供检核，据此指导教师能够随时快速准确地检查学生实验过程中存在的各种问题并予以指导，既提高了效率，又能保证实验教学质量。

（三）转变教学模式，改进教学方法

在信息化时代，以教师为中心的灌输式教学模式已经无法适合新形势的教学需求，翻转课堂成为教育者关注的热点，“学生中心论”已经逐渐占据主导地位［8］。“测量学”课程具有实践性强的特点，学生通过慕课、微课等线上学习很难在规定的时间内完成知识体系的构建。况且网络教学资源呈现多层次、多元化特征，学生无法对学习内容的重点和难点进行有效掌控，导致对所学内容一知半解。这表明片面以学生为中心的教学模式也无法适应新时代教育教学的要求。因此，开展以“教师为主导，学生为主体”的双主体教学模式具有重要的现实意义，能够充分发挥教师教和学生学的特点，有助于加强课堂上的师生互动，最终达到学生自主学习的效果［9］。围绕问题导向性的原则，教师要综合运用多种教学方法激发学生的求知欲和好奇心，引导学生将各知识点融会贯通，提高课堂教学效果。比如，对于绪论部分，可通过纪录片《超级工程》激发学生的兴趣，进而引出测量学概述及其在工程领域的作用。又如，对于水准测量、角度测量、距离测量、地形图测量等章节，采用探究式、启发式、互动式、探讨式等教学方法，利用图像和多媒体动画等手段，将枯燥、抽象的知识转化为生动、形象的内容，增强学生的直观感受，极大地提高学生的学习兴趣和动力。

（四）细化考核标准，完善教学考核方式

课程考核是衡量学生学习水平、检查教学效果、评价教学质量和检验教学目标落实的重要手段［10］。课程考核不但检验学生对所学知识的掌握程度和学习态度，还能检验教师的教学水平和教学态度，是学校教学质量监控体系的重要组成部分。在理论课程环节，传统“一考定成绩”的考核方式不能全面、综合地反映学生的学习效果和教师的教学效果，需要加大平时考核在总成绩中的权重，采用过程性考核+阶段性考核+水平性考核相结合的考核方式，并将灵活多样的考核形式贯穿课程教学的全过程。过程性考核主要包括平时考勤、课堂表现和课堂作业，阶段性考核主要为课堂上完成的阶段性小测试，水平性考核则是期末的理论考试，最终成绩构成为平时考勤（15%）+课堂表现（10%）+课堂作业（25%）+阶段性考核（10%）+理论考试（40%）。在实践教学环节，注重考核学生利用所学的测量学理论知识解决实际问题的动手能力和实践能力，针对原有的考勤+实践报告的考核方式无法真实体现学生实践能力和水平的弊端，构建考勤、组长打分、小组汇报、个人实操、实践答辩、实践报告等多维度考核体系，重点加强过程性考核力度，全方位考核学生的实践成效。特别是个人实操和实践答辩，更能客观判定学生的实践参与度和对实践原理的理解与掌握水平。

结语

今天的信息化测绘在技术和装备水平方面发生了翻天覆地的变化，测绘产业结构不断升级、优化。“测量学”课程必须深化教学改革，以顺应信息化时代不同行业和领域对测量的现实需求。本文针对“测量学”课程特点，结合贵州师范学院地理科学类专业教学实际，在分析了目前影响该课程教学主要因素的基础上，从理论教学、实践教学、教学方法、考核方式等方面提出相应的改革措施，对于进一步提高教学质量和教学效果、培养符合新时代地理科学类专业目标要求的复合应用型人才提供了重要支撑。

参考文献

［1］肖建华，彭清山，李海亭.“测绘4.0”：互联网时代下的测绘地理信息［J］.测绘通报，2015（7）：1-4.