工程教育专业认证背景下的数字地形测量学课程改革

李长春 牛海鹏 何 荣

河南理工大学测绘与国土信息工程学院 河南焦作 454000

工程教育专业认证是指专业认证机构针对高等教育机构开设的工程类专业教育实施的专门性认证，由专门行业协会、专业学会会同该领域的教育专家和相关行业企业专家一起进行认证，旨在为相关工程技术人才进入工业界从业提供教育质量保证。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[1-4]。工程教育专业认证的内涵是对高等学校的工科专业实施的专门性认证，由工业界行业协会、专业学会与工程教育界联合实施，为工程专业人才进入行业的工程教育提供外部质量保证，要求专业课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置等都围绕学生毕业能力达成这一核心任务展开，并强调建立专业持续改进机制和文化以保证专业教育质量和专业教育活力。对测绘工程专业而言，开展测绘工程专业认证是构建工程教育质量监控体系、增强测绘工程教育人才培养对产业发展的适应性促进我国测绘工程专业教育国际互认的重要举措，对扎实推进创新实用型工程测绘人才培养具有十分重要的意义[5-7]。

数字地形测量学是高等院校测绘工程专业的核心基础与技术课程之一。通过本课程的学习，学生应掌握从事大比例尺数字测图的基本理论和专业知识，具有利用测绘仪器和软件进行地形图、地籍图、房产图等数据采集、数据处理和地形图应用能力[8-10]。目前，该课程在教学内容、教学手段以及课堂实验、集中实验过程中存在诸多问题，如授课内容陈旧、授课手段单一以及实验基地建设落后、实验效果不佳等，导致课程教学效果不好，培养学生质量不高。

为了适应21世纪的激烈竞争和知识经济对大学生素质和能力的要求，为我国培养具有高尚的道德情操、良好的人文素养、扎实的基础知识、较宽的专业口径并富有较强的自学能力及发现、分析和解决问题的能力、创新能力和实践能力的测绘技能人才。结合我校数字地形测量学在课堂教学和实验教学过程中存在的问题，对该门课程建设与改革进行探讨。

1 课程课堂与实验教学内容及存在问题

1.1 课堂与实验教学内容及其满足的毕业要求

数字地形测量学课堂与实验教学内容设计主要围绕测量基础知识、小区域控制测量、野外数据采集、数据处理与内业绘图和地形图应用等专题展开，重点培养学生对相关仪器设备如经纬仪、水准仪、全站仪和GPS等和测图软件如CASS，SCS，SV300等的实际操作应用能力，以及主动学习能力、团队合作及协调等能力。数字地形测量学课堂与实验教学模块的详细设计及其满足的毕业要求指标见表1。

表1 课堂与实验教学内容及其满足的毕业要求指标

表1 (续)

1.2 课堂与实验教学存在的问题

目前，数字地形测量学在课堂教学与实验教学内容、教学方法和课程考核等方面存在如下问题：

1.2.1 课堂教学与实验教学内容陈旧且与其他课程交叉重叠

数字地形测量学的课堂与实验教学内容安排如表1，其中许多内容相对陈旧且与其他课程交叉重叠。如小区域控制测量部分的交会法、三角法，数据处理与内业绘图部分讲解扫描矢量化、数字化仪矢量化、平板仪绘图、等高线勾绘，地形图应用部分讲解求积仪法面积量算、体积计算、方格网法填挖方量计算等内容相对比较陈旧，在现代测绘过程中已经不再适用。测量基础知识部分讲解的测量坐标系、测量误差基础知识等内容与控制测量学、测量平差等课程讲解内容交叉重叠，野外数据采集部分讲解的RTK野外数据采集与卫星导航定位课程讲解内容交叉重叠，数据处理与内业绘图讲解的地形图分幅与编号等内容与地图学讲解内容交叉重叠。

1.2.2 教学方法单调，教学效果需要提高

目前课堂教学采用教师按照课件内容讲解，学生携带一支笔和一本教材听课的方法，课上和课下教师和学生缺乏互动，教学效果极差。实验教学采用教师讲解仪器操作方法、数据观测与记录计算方法，学生分散操作，最后学生提交实验报告，教师为了完成教学检查进行实验报告批改，根本谈不上取得任何实验教学效果。

1.2.3 考核方法单一

目前的课程考核方法仍然采用一张试卷定成绩的模式。教师课程结束时勾画考试重点内容，学生考试前突击复习，最后教师批改试卷提交成绩。实验教学基本没有考核，学生实验结束，上交实验报告即可。这种考核方式还属于典型的应试教育，无法提高学生的积极性，同时也培养不出高素质、高水平的测绘高级人才。

2 课程课堂与实验教学改革建议

根据测绘工程专业认证提出的测绘工程专业人才培养要求以及现代测绘背景下人才培养需求，结合作者近20年的教学经验，对数字地形测量学课程改革提出如下建议：

2.1 摒弃陈旧教学内容，合理调配交叉内容

为了适应现代测绘向自动化、集成化、一体化和智慧化发展趋势的需求，对于一些现代测量不再适用的内容如交会法、三角法、视距法测距、扫描矢量化、平板仪绘图、手工勾绘地形图、面积和体积量算是要坚决摒弃的，增加现代测绘科学新技术、新知识、新手段。对于较经典且现在测绘工作仍然采用的技术应加以提炼，同时增加全站仪、数字水准仪、GPS RTK、无人机遥感、车载移动测绘、三维激光扫描等内容。

进一步理顺课程间的体系与结构、合理配置和调配不同课程之间的交叉和重叠内容。该课程详细讲解坐标系的建立方法，控制测量学不再讲解该部分内容；对于测量误差基础知识部分，该课程只讲解误差的基本概念和精度评定指标以及等精度观测的精度评定方法，其他内容由测量平差原理与应用课程讲解；小区域控制测量只讲解图根导线测量和三四等水准测量以及简易平差计算方法，精密导线测量、精密水准测量和严密平差部分分别由控制测量学和测量平差原理与应用课程讲解；野外数据采集重点讲解GPS RTK数据采集原理与操作方法，GPS定位原理与应用由GPS原理与应用课程讲解，无人机遥感只讲解无人机遥感图像绘制地形图相关内容，无人机遥感图像处理相关内容由摄影测量与遥感课程讲解；数据处理与内业绘图讲解地形图分幅与编号内容，地图学课程不再讲解。

2.2 优化教学方法，激发学生学习的主动性和能动性

综合采用讨论式、启发式、引导式等教学方法，彻底激发学生学习的主动性和能动性。为了培养学生的独立思考能力，对于每一个预讲授的内容，授课老师设置特定问题，特别对于前沿性问题，组织学生查询资料，以小组为单位展开讨论，启发学生发表个人见解，最后由授课老师进行总结，要求学生每次讨论后写出总结报告。对于综合性内容，如小区域控制测量、大比例尺地形图测绘等，启发学生将学到的知识融会贯通，如启发学生撰写控制测量和地形图绘制技术设计书、优化点位选择和观测方法、撰写技术报告等，以解决测量工作中的核心和本质问题，培养学生的创新性；对于内容抽象、学生理解比较困难的内容，如坐标系建立、地形图分幅与编号等，采用引导式教学，由浅显知识和原理入手，通过演绎、类比、展示、归纳等方法，触类旁通、举一反三，使抽象知识形象化，触发学生逻辑思维和形象思维能力。

2.3 加强过程考核，采用多样化考核方式

对于基础理论知识和基本计算方法，采用笔试方式考核；对于仪器操作能力考核，采用现场操作考核方式；对于综合能力，采用专题报告形式考核。对于实验教学的考核，采用过程考核和结果考核相结合的方法，根据每个学生的仪器操作能力、计算能力以及实验报告撰写情况进行评分。作者尝试进行仪器操作能力和计算能力现场考核的方法，即在每次实验课最后20分钟，以小组为单位进行竞赛式考核，根据每个小组的观测时间、观测成果质量等方面进行评分。这样可以提高学生的观测和计算能力，同时激发学生的学习热情和提高心理素质。

3 结语

工程教育专业认证要求数字地形测量学达成的毕业能力包括具备解决测量工程问题的数学、自然科学、工程基础和专业知识；能够熟练使用现代测绘仪器设备；能够对测绘工程中使用的数学模型进行严谨的推理分析与计算，并给出合理的解释；能够提出有效完成设计方案的组织实施计划，优化数据采集、处理及成果编制的流程等。但是，该门课程存在授课内容落后、教学方法和考核方法单一、教学效果较差等问题。根据多年的教学经验，作者优化教学和实验内容、改变教学和考核方法，以期为提高该门课程的教学和实验效果提供借鉴。