高职工程测量专业计算机课程体系的构建

张 恒 刘 群

摘要:分析了高职工程测量专业计算机课程体系的特点及教学目标,阐述了工程测量专业计算机课程的主要内容,以“数字化测图”、“测量平差”、“GIS设计与开发”三种实训为例,详细介绍了实训教学中专业软件的应用方式及教学目标。

关键词:高职;工程测量专业;计算机;课程体系

随着工程测量技术在各行业的广泛应用,工程测量专业人才需求不断增长,许多高职高专院校开设了工程测量专业。计算机及测量专业软件的应用能力作为该专业的核心培养目标,要求教师不仅要讲解基础理论知识,更要注重实践教学,只有将理论知识与专业软件实践操作技能结合起来,才能使学生真正掌握工程测量专业软件体系,为今后就业奠定坚实的基础。

高职工程测量专业计算机课程的特点与教学目标

高职工程测量专业涉及的计算机课程具有以下特点:(1)交叉性强。涉及计算机软硬件、数学、程序设计、图像处理、信息科学、测绘、遥感、管理科学等众多领域,知识点繁多,软件平台及内容更新速度快。(2)实践性强。学生只有通过实践才能更好地掌握软件的基本操作和功能,并对软件所反映的理论知识有更深刻的认识和理解,教学内容的设计应以具体的科研、生产项目为背景,注重实用性。(3)灵活性强。应根据学生对计算机基础知识的掌握程度、理解能力和实际动手能力因材施教,综合运用启发式、讲授式、研究式、情境式等教学手段,分阶段、分层次、分难度地设计多种计算机实训模块,及时评价教学效果并逐步完善教学模块,充分调动学生学习的自主性和积极性。

高职工程测量专业计算机课程的总体教学目标是:(1)熟悉计算机硬件,熟练掌握常见应用软件(如Word、Excel等)的基本操作;(2)熟悉外业数据采集软件的基本操作流程;(3)熟练掌握内业数据处理软件、成果发布软件的基本操作方法;(4)通过对内、外业软件应用的综合练习,培养学生的基本操作技能、逻辑思维能力、文档编写能力和软件设计能力,使学生逐步掌握系统化的工程测量软件体系,通过对实训模块的思考、理解、设计及创作,培养学生解决实际问题的能力。

高职工程测量专业计算机课程体系的内容与教学设计

计算机课程体系的主要内容高职工程测量专业计算机课程的主要内容有:(1)计算机基础知识,包括计算机软件、硬件,操作系统,计算机网络基础知识,Word、Excel等基础软件的使用,抓图软件,Adobe Reader、CAJ Viewer等阅读软件的使用;(2)野外数据采集软件,如全站仪操作、数字水准仪操作、GPS手簿操作等;(3)内业数据处理软件,包括计算机与全站仪、数字水准仪及GPS之间数据通信软件的使用,AutoCAD,地形地籍测绘软件CASS,平差软件,CASIO计算器的使用,GPS静态数据处理软件,GIS软件(如ArcGIS、SuperMap),RS软件(如ERDAS),图形图像处理软件(如PhotoShop、CorelDraw),MATLAB软件,数据库管理系统(如SQL Server、Access等),编程语言(如VB.Net、C#)等;(4)成果数据发布软件,如GIS制图功能的使用(如专题符号的制作、地图色彩搭配等),应用系统打包工具(如Install Shield),文档制作软件,空间数据Web发布软件(如ArcIMS、SuperMap IS.Net)等。

计算机课程教学设计高职工程测量专业计算机课程的教学应强调学生的实践操作,着重考察学生的软件应用能力。教师需要精心设计各实践环节,认真布置实训任务,对于每一次实训,都要讲清实训的内容、方法和要求。同时,应及时总结、评价实训效果,逐步改进和完善实践教学内容。下面对主要的实训模块进行说明。

1.“数字化测图”实训模块。数字化测图的流程可抽象为以下几个实训模块:(1)前期资料准备,外业踏勘,选点埋石,编制技术设计书;(2)控制测量,可采用导线或静态GPS采集控制点坐标并进行平差处理;(3)碎部测量,采用全站仪或动态GPS进行外业数据采集,内业通过全站仪或GPS与计算机之间的数据通信软件导出数据,并采用CASS软件绘制地形图;(4)地形图的拼接、整饰和检查。通过本实训,使学生初步掌握全站仪、数字水准仪、GPS手簿等测量仪器的基本操作方法,熟悉平差软件、GPS静态数据处理软件、CASS软件的功能及基本操作方法,对数字化测图的步骤有深刻的体会和认识。其中,培养学生对相关仪器和CASS软件的实际操作能力、团队合作及协调能力是实训的重点。

2.“测量平差”实训模块。分别练习平面网平差和高程网平差。平面网平差可安排以下实验模块:(1)闭合或附合导线测量数据平差;(2)GPS静态采集的控制点数据平差。高程网平差主要练习二、三等水准测量数据的平差和三角高程测量数据的平差方法。实训完成后应提交平差计算结果(包括闭合差评价、各项限差要求、控制网图形、平差报告等)。平差可使用CASIO计算器、Excel VBA程序、平差软件(如COSA系统)、MATLAB编程、可视化编程语言开发等多种方式实现。本实训的目标是让学生更好、更透彻地掌握测量平差的基础理论和方法,理解平差的任务、内容和实现过程,通过平差理论与实际算例的结合,培养学生将实际测量问题转换为平差问题的逻辑思维能力,通过将专业知识与软件处理流程的结合,提高学生的计算机应用技能和编程水平。

3.“GIS设计与开发”实训模块。本实训模块包括矢量化和COMGIS开发综合实例两部分。矢量化的流程可抽象为以下几个实验模块:(1)纸质图纸扫描和图像预处理(如图像的去噪、调色等);(2)图像配准;(3)图层设计,包括图层类型、自定义属性字段、字段类型、长度等信息;(4)图层矢量化,包括对点、线、面、拓扑图层的矢量化操作,图形错误信息的查找,拓扑关系的建立及相关技巧;(5)属性数据录入,通过人工交互录入每个图元的属性信息。对矢量化重点练习原始数据采集、编辑、处理的流程及技巧,使学生初步掌握扫描仪、图像处理软件(如PhotoShop)、桌面版GIS软件的功能及基本操作方法,对地图扫描矢量化的步骤有直观的认识,培养学生对相关设备和软件的实际操作能力。

4.COMGIS开发综合实训。主要指导学生设计GIS主界面,编程实现基本的GIS功能。通常系统主界面由标题栏、菜单栏、工具按钮、图形显示窗口、图例窗口、鹰眼导航图及状态栏等组成,如图1所示。其中,菜单栏应根据行业的需求进行设计,通常包括系统管理、数据维护(包括对空间数据和属性数据的增加、修改和删除操作)、数据查询(可根据属性信息查询,也可按照空间信息查询)等功能;工具按钮主要是对地图窗口中的图形进行基本操作,如选择、缩放、全局显示等操作。在图1中,1所在的区域为地图窗口,用于可视化地显示GIS要素的空间分布;2为图例显示区域,提供专题符号显示、图层控制等功能;3为鹰眼导航图,用于快速定位目标区域。标题栏和状态栏提供系统描述信息,如系统名称、地图比例尺、坐标、日期及时间等。COMGIS开发综合实训的目的是使学生掌握采用COMGIS、编程语言、数据库等工具开发应用系统的基本方法,提高编程水平,培养学生的逻辑思维能力和兴趣。本实验的重点是主界面的布局、COMGIS常用组件的功能及使用方法、应用程序访问数据库的方法。该实训模块可采用项目、案例与课堂讨论相结合的教学方法,即根据某行业真实的需求或模拟的项目开发情境,让学生按照GIS企业项目模块化开发的方式分组,并采用角色扮演的方式对GIS系统开发进行现代化管理、系统设计、数据处理、功能模块开发和成果编制。在实训过程中,教师可按学生的开发能力适当地进行宏观调控。考核主要依据学生设计和开发的进度、质量和最终成果,主要检查需求分析、开发技术方案、系统实现功能等内容。

高职工程测量专业计算机课程具有交叉性强、实践性强和灵活性强等特点,实践教学对提高学生专业软件的应用能力起着至关重要的作用。笔者设计了“数字化测图”、“测量平差”和“GIS设计与开发”三个综合实训模块,并将专业软件的使用穿插其中,通过教学实践,取得了较好的教学效果。在今后的教学中,还应逐步设置新的综合实训模块,提高实训课程的设计性与创新性,以培养更多的具有创新能力的综合型专业人才。

参考文献:

[1]岑敏仪,李永树.工程测量课程的教学与改革[J].昆明冶金高等专科学校学报,2003,(12).

[2]钟广锐.基于SuperMap Objects的“GIS设计与开发”课程实验设计[J].地理空间信息,2007,5(2).

[3]罗德安,寥丽琼.“GIS软件应用”课程的综合性实践教学体系建设[J].四川测绘,2006,29(4).

作者简介:

张恒(1980—),男,甘肃靖远人,硕士,四川建筑职业技术学院讲师,主要从事工程测量专业的教学与科研工作。