《Matlab测量程序设计》课程教学内容研究

秦 永，曹俊茹，郭丰伦，姚吉利，孔维华

（1.山东理工大学 建筑工程学院，山东 淄博 255000）

《Matlab测量程序设计》课程教学内容研究

秦 永1，曹俊茹1，郭丰伦1，姚吉利1，孔维华1

（1.山东理工大学 建筑工程学院，山东 淄博 255000）

介绍《Matlab测量程序设计》课程的教学内容、课时安排和授课形式。授课时，以理论教学和上机操作相结合，再根据实际情况给出详细的教学案例及课后思考题。这种模式既能提高学生的学习兴趣，又能培养学生独立思考和动力设计的能力。

Matlab；测量程序设计；案例教学

测量数据处理离不开程序设计，Matlab在测绘中的应用也越来越广泛[1-4]。我校测绘学科作为山东省省级试点改革专业，自2010年起在第5学期开设该课程[5-7]，目前已进行了3个循环，学生普遍反映良好。

1 课时安排及教材选用

《Matlab测量程序设计》作为我校省级试点改革专业的一项新成果，2010年开设该课程时，安排在第3学期授课，总计64学时，其中理论课、上机课各32学时。在开设初期并没有达到预期目标。一是由于在前2个学期仅开设《测量学》课程，许多测量程序的原理学生无法理解；二是没有相对集中的程序设计时间，无论是课堂授课还是上机操作，每次仅2个学时难以给学生提供独立思考、独立设计的机会。第三个缺点是没有合适的教材，教师和学生都要花额外的时间进行备课或记笔记。

从2011年开始，课程安排在第5学期，学时数改为48学时，每周上一次课，前2个学时上理论课，后2个学时安排上机。学期末安排一周的课程设计，给学生提供独立思考和设计的机会。针对教材不合适问题，相关主讲教师编写了讲义与实验指导书。

2 授课安排

课程主要分为2个部分：一部分是Matlab语言及函数介绍；另一部分是基于Matlab的测量数据分析处理，包括角度转换、坐标正算和反算、平面坐标变换、闭合导线、三角网、GPS高程网平差、遥感图像读取与处理等。课程学完后学生应掌握Matlab中的基本函数和M函数的编写方法，并能运用Matlab解决测绘数据处理中的实际问题。表1是本课程的学时分配表。

在前2个教学循环中，先学习Matlab语言，后集中学习测量程序。这种授课形式弊端明显，学生学习前半部分内容时兴趣低，旷课率高，而在学习后半部分内容时又出现仅明白算法原理，不会使用函数的情况。总结前面经验教训，从第3个教学循环开始采用表1中的课时分配形式，即将Matlab语言学习和测量数据处理结合在一起讲授，这样安排的好处是：①能提高学习语言的针对性，将某些函数放在特定算例中讲授；②有助于实现互动式教学，增强课堂气氛；③容易安排课后思考题，思考题的完成情况较前2个循环明显提高。

3 课堂案例及思考题设置

课堂案例选择十分关键，应满足如下要求：①与测绘专业紧密联系；②与本课程的授课内容大体一致，达到训练的目的；③所选算例难度适中，既方便教师在规定时间内完成，又要保证大多数学生能够理解。经过多次教学实践，本课程选用的案例如表2所示。从表中可以看出，课堂案例密切联系本课知识点，算法原理简单，容易实现。以第4次课计算坐标方位角为例，该内容是测量学中基本知识点，学生通过该算例既深入理解了“if-else-end”控制结构，也复习了基本测绘知识，同时还提高了学习兴趣，因此该内容也成为测量程序设计的经典算例。

课后思考题的设置也很重要。表2给出了每次学生上机后需完成的对应思考题。思考题的选择要考虑以下因素：①和本次授课内容一致，起到复习知识点的作用；②和课堂案例相关或接近，引导学生深入研究问题；③思考题难度适中，既要高于课堂案例的难度，又要保证多数学生能够完成，培养学生的成就感；④ 思考题应具有一定的趣味性。以第6次课为例，本课主要掌握“plot”函数的使用，在课堂上给出绘制圆形的算例之后，随即安排一个“闭合导线计算与结果输出”的课后思考题。该问题可看成课堂案例的拓展，学生只要会手工计算就很容易编写出来，事实上，这个思考题90%以上的同学都能完成。

表2 课堂案例选用表

4 关于课堂教学形式

在《Matlab测量程序设计》授课过程中，笔者以案例式教学为主，首先提出一个测绘实际问题，然后引导学生回答算法原理（因案例较为简单，一般学生均能回答），最后逐行演示程序代码。为督促学生完成课后思考题，一般每次课前20 min均要求学生上讲台演示个人程序，并根据其完成情况记入平时成绩。

为提高互动效果，本课程还安排1～2次讨论课，要求学生通过讨论回答算法原理，并解决在编程环节中存在的问题。《Matlab测量程序设计》已建设成校级网络课程，学生可方便地下载授课计划、课件及教学案例原程序。利用网络平台学生还可与教师交流，实现课后个别指导。

5 关于考试

对计算机语言类课程来说，单纯的笔试或上机考试成绩难以反映出学生的真实水平。本课程采用“总成绩＝平时成绩（20%）＋笔试成绩（40%）＋上机考试成绩（40%）”的形式对学生综合考评。对课后思考题完成较好的学生，还可免于上机考试。课程设计成绩以小组为单位，通过答辩的方式评定。

6 问题与不足

《Matlab测量程序设计》作为一门新开课程，目前在国内还难以找到合适的教材[8]，课题组目前虽然已编写相关讲义，但教学案例的选择仍不够完善。另外，合堂授课也存在弊端：课堂提问难以保证一定的覆盖面，教师上机指导精力有限，存在指导不及时、学生和老师之间关系疏远等问题。这些都有待进一步解决。

[1] Hanselman D,Littlefield B．Mastering Matlab 6[M]．北京:清华大学出版社,2002

[2] 崔利,武文波．测绘领域中Matlab的应用[J]．辽宁工程技术大学学报,2005,24(1):47-49

[3] 刘文龙,王坚,赵小平．利用Matlab处理测绘数据的优越性分析[J]．海洋测绘,2003,23(4):4-7

[4] 王新志,曹爽,丁海勇．VB调用Matlab神经网络工具箱在测绘软件设计中的应用[J]．测绘通报,2011(11):59-62

[5] 马明栋,赵长胜,施群德,等．面向对象的测量程序设计[M]．北京:教育科学出版社,2000

[6] 马明栋．Visual C++6．0控制测量程序设计[M]．呼和浩特:内蒙古大学出版社,2002

[7] 曹俊茹,宋振柏．测绘工程专业教学改革实践[J]．测绘科学,2007,32(6):196-198

[8] 阮沈勇,王永利,桑群芳．Matlab程序设计[M]．北京:电子工业出版社,2004

[9] 于红波,刘惠明．信息化测绘体系下测绘工程专业培养模式优化设置[J]．中国科教创新导刊,2009(17):179-180

[10] 宁津生,王侬,翟翊．测绘高等教育教学改革研究[M]．北京:测绘出版社,2005

P20

B

1672-4623（2015）02-0181-02

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.064

秦永，副教授，主要从事遥感图像处理的科研与教学工作。

2013-12-11。

项目来源：山东省教育厅试点专业改革“测绘工程”基金资助项目（100012）；山东理工大学自主科研基金资助项目（103282）。