应用性课程“数字地形测量学”教学改革探索

亢瑞红，胡 洪，朱晓峻，刘 辉，严 俊

（1. 安徽大学 资源与环境工程学院，安徽 合肥 230601；

2. 安徽大学 生态与环境国家级实验教学示范中心，安徽 合肥 230601）

为建设高等教育强国，许多地方和高校专门出台了加强本科教育的意见，在提升教学质量方面有很多新理念、新作为[1]，北大、清华带头参加本科教学审核评估工作，工程教育专业认证工作也在一些工科专业取得突破性进展，实现国际实质等效，高校本科专业认证工作正在有序地全面展开。“新工科”建设如火如荼，教学改革深入推进，课程建设亮点频出，涌现出一大批线上线下精品课程。

1 应用性课程介绍

应用性课程是相对于高校中的研究性课程而言的，是地方本科院校在课程改革的探索中为达到应用型人才培养目标而提出的概念。研究性课程注重对学生思维能力和科学研究能力的培养[2]，更加注重学科理论知识的内在逻辑。研究性课程的哲学基础是“以学科为中心”。而应用性课程则更关注学生解决实际问题的能力，更强调学生应用能力的培养，强调要为职业发展做准备，课程内容更加注重实验和实践教学环节。应用性课程主张以社会需求和市场变化为导向，以解决实际问题为出发点来确定课程的主要内容，强调学生学习课程的积极主动性，注重培养学生的实践动手能力，体现学生学以致用的能力。应用性课程的哲学基础是“以学生和社会为中心”[3]。我国有一大批应用型高校，要根据办学传统、区位优势、资源条件等，紧跟时代发展，服务地方需求，在应用型人才培养上办出特色、争创一流[4]。

2 应用性课程建设面临的困境/现状

应用性课程如何适应现代技术手段和学科的飞速发展，是当前亟须解决的问题，也是应用性课程改革和发展的方向。目前，应用性课程建设面临以下问题：

一是课程教学内容落后于学科新技术的发展，新的东西不会教、教的东西过时了。随着智能时代的来临，各个学科都有了飞速发展，若课程教学内容一直停留在老的方法和技术，无视行业的发展动态，对行业企业的需求不了解，培养的学生则难以满足行业市场对综合创新人才的需求[5-6]。

二是对实践教学环节的重视程度不够。实践教学是让学生把学到的理论知识应用于实践，以提高分析问题和解决问题能力的训练过程[7]。大多本科院校课程强调理论体系的完整性，而对实践教育体系重视程度不够，很多专业课存在重理论知识体系、轻实践实训环节的现象[8]。

三是师资队伍的制约。教师是课程改革的设计者和执行者，应用性课程要求教师具备将专业知识应用到行业工程领域的能力，但大部分高校，尤其是新上本科专业高校，教师是从高校刚毕业的博士，他们大多从事理论研究，工程实践经验不足，教师本身的实践能力不足直接制约实践教学的改革效果。

四是教学方法落后，考核方式单一。很多课程虽采用多媒体形式授课，但往往是照着PPT念，对于原理和过程解释不清，只顾自己灌输，不顾学生反馈，不能激发学生学习的兴趣和参与积极性。很多课程的考核方式往往还是以理论考试为主，一考定成绩，忽略学生学习的过程，实习实训环节检验往往是以实验报告定成绩，忽略了对学生实验过程的考查和对实验技能掌握程度的考核。

3 课程教学改革与实践

3.1 不断优化课程教学理念，明确课程教学目标

“数字地形测量学”课程是测绘工程专业高等教育的专业基础必修课程之一，也是专业核心课程。本课程以“基于问题的教学（PBL）”“成果导向教育（OBE）”理念和实践进行课程改革，理论与实践相结合，以培养“改造客观世界工程师”为目的，以学生为本，重点培养学生的创新能力、工程能力和实践能力，培养学生具有适用性和迁移性的应用能力。通过课程教学和实验实习训练，做到理论和实践统一，锻炼提高分析和解决测绘实际问题的能力[9-10]。培养自学和创新能力以及团结、协作的团队精神及测绘工程师基本素养，使学生成为“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的测绘工程科技人才。

本课程的教学目的：使学习者掌握测量学的基本原理与方法；掌握水准仪、经纬仪等的操作及其检校；了解测量误差的基本知识；掌握小地区图根控制测量的外业测量与内业计算方法；具有测绘与应用大比例尺地形图的能力；了解信息化测绘的发展趋势和现代测绘仪器工具，掌握全站仪的使用及数字测图的基本方法。为大地测量学、摄影测量学、矿山测量学和工程测量学等后续专业课程的学习，奠定牢固的测绘理论基础。

3.2 不断更新课程内容，完善课程建设体系

着力推进课程内容更新。教育部部长陈宝生在新时代全国高等学校本科教育工作会议讲话中指出，及时调整专业人才培养方案，构建思想政治教育与专业教育有机融合的课程体系，建设综合性、问题导向、学科交叉的新型课程群，将学科研究新进展、实践发展新经验、社会需求新变化及时纳入教材，不能再用过时的知识培养明天的毕业生[4]。

“数字地形测量学”以测量方面的基础性工作为逻辑起点，以测绘工程专业大一学生为讲授对象，是集理论性与实践性为一体的课程。课程建设按照理论与实践相结合的原则，注重实用性、适用性和前瞻性。在课程设置和课程内容上，形成系统的专业知识，并加强实践性知识内容，使学生掌握科学的研究方法和实验技能，在此基础上提炼设计出科学、合理的应用性课程教学大纲和教学方案。本课程选用的教材是由高井祥教授等主编的《数字测图原理与方法》（第三版），由中国矿业大学出版社出版，是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。

课程内容围绕教学目标展开，根据测绘工程教育专业认证标准和教育部高等学校测绘类专业教学指导委员会对本课程提出的指导性意见，结合制定的专业人才培养目标，对数字地形测量学理论教学内容和实践教学内容进行优化调整。根据我校培养方案设置，“数字地形测量学”为专业必修课程，总学时为 54学时。如何用这54学时让学生掌握测量的基本原理及内外业数据处理过程，这就要求教学中优化教学内容。本课程属于典型的应用性课程。为了突出课程的应用性，更好地培养学生应用能力，本课程单独开设一门实验课程“测绘工程基础实验一”与之相对应。该实验课程总学时为48学时。具体理论教学内容和实验教学内容如表1所示。

3.3 加强实践教学环节，着力提升学生应用能力

实践教学环节是提高人才培养质量的关键环节[11]，数字地形测量学是一门工程实践性较强的课程，在课程教学中实验环节是必不可少的，利用所学理论知识指导实验过程，再通过实验教学环节的训练，反过来巩固所学理论知识，真正达到学以致用的目的。从基础型实验到综合型、综合设计型实验，层层递进，提升学生实践能力。与理论课程相对应的“测绘工程基础实验一”设置了9个实验项目，其中水准仪的使用及高差测量、角度观测（水平角和竖直角）、距离观测属于基础性实验；导线测量、四等水准测量属于综合型实验；平板仪大比例尺测图和大比例尺数字化测图属于综合设计型实验。

表1 数字地形测量学理论教学内容与实践教学内容及学时安排

除了实验课环节，实践教学还包含集中实习环节，在培养方案设置里，还有个数字测图实习，为期3周，包含平板仪绘图和数字化绘图2部分。通过一系列的实验实习，考查学生的专业技能，检验学生的专业素养，发挥了第二课堂的积极带动作用，让学生进一步认识到理论联系实践的重要和团队协同合作的必要，提升了学生分析问题、解决问题的能力，使之掌握专业理论知识、熟练基本技能，符合当前专业市场发展的需求。

3.4 努力探索新型教学模式，科学设计考核内容和方式

要改革传统的教与学形态，广泛开展新型教学模式，本课程注重使用问题式教学法（PBL）和成果导向教育（OBE）模式教学法。课程整体采用OBE教学模式。OBE是以预期学习产出为中心组织、实施和评价教育的结构模式[12]，核心理论为“确定预期教学目标—选择教学内容—评估学习产出”，依靠评价学习产出持续改进教学质量。教学过程则采取“发现问题，提出问题，分析问题，解决问题”这种基于问题的教学模式，让问题贯穿在教学的各个环节。学生在设问和释问的过程中能够激发自主学习的动机和欲望，并在实践中不断增强自主学习能力。基于问题的教学模式充分体现了学生的主体地位。

在课程教学实施过程中，采取强化基础、加强应用，在课堂教学环节，认真做好课堂教授内容的设计与时间安排，并及时解答学生疑问，推行技术规程法教学，采用多媒体讲授、课堂小组讨论等教学手段，培养学生扎实的专业理论基础。实践教学环节优化实验项目，采取现场操作演示、小组讨论实践、小组竞赛等教学手段，此外还积极组织校内测绘技能大赛，培养学生在仪器操作和数据处理方面的能力。

在课程考核和评价方式上，注重考核方式多样化、考核内容应用化、评价主体多元化。加强学习过程管理、严格过程考核，主要体现在考核方式、考试试卷的内容及赋分比重等方面，除理论考试外，平时实验课表现也将纳入成绩考核体系，课程结束将设仪器操作与数据处理现场操作考核。建立能力和知识考核并重的课程考核评价体系，全面考核学生对知识的掌握和运用，同时考核评价的结果也有助于教师调控和改进教学活动。

3.5 科教协同工作，培养综合应用人才

培养创新人才，要推进科教融合，推动创新创业教育与专业教育紧密结合，让学生早进课题、早进实验室，尽早参与和融入科研[4]。在教学活动中，针对教材相对落后于科技发展和知识更新，结合专业发展现状和自身科学研究背景，通过科学研究进展引导学生，加强学生对于测绘专业发展的认识。鼓励学生多听学院学校举办的学术讲座，利用大学生创新创业计划等科技项目进一步引导学生对于行业的兴趣，培养学生的专业素质和学科兴趣。通过实验与暑期实习综合锻炼培养学生的实践能力和团队协作能力。借助实验室资源和网络资源作为应用性课程教学的辅助教学，支持本科生课外自主设计实验方案、自主实验并得出结论，提高自主学习、自主研究的能力。

4 实施效果及持续改进

通过近几年的课程教学改革，在“数字地形测量学”课程教学中引入OBE教学模式和PBL教学方法，注重加强实践环节，努力进行科教融合，逐步完善课程内容体系与考核评价体系，取得了一定成效：学生在实践动手能力方面得到了显著提高，在2014年参加的第三届全国高校大学生测绘技能大赛（以下简称国赛）中取得四等水准测量三等奖、导线测量三等奖；2016年参加第四届国赛获得导线测量一等奖、二等水准测量一等奖、数字测图二等奖、团体一等奖；2018年参加第五届国赛荣获测量程序设计特等奖、二等水准测量一等奖、数字测图二等奖、团体特等奖。学生能力进步明显，取得突破性进展。利用科研引导教学，不但在课堂上收到了较为良好的效果，学生通过科技训练计划，无论在专业素质还是学科兴趣上都有了明显提升。课程根据发展需要持续进行改革，利用考核评价反馈的结果及时对教学活动进行调控和改进。