应用型高校三维空间数据建模专业选修课程教学研究

卢洁 李鹏 王波

摘 要 应用型高校重在培养实践性技术人才，专业选修课是专业基础课的延伸，与社会发展和企业人才需求息息相关。在简要介绍“三维空间数据建模”课程建设现状的基础上，详细阐述了“三维空间数据建模”理论课程、实验课程教学模式的设计与实施，以及成绩评定办法。同时，结合院校实际情况，引入“雨课堂”这一先进的教学手段、改进教学方式、加强学生自主学习能力，从而增强应用型高校专业选修课的教学效果。

关键词 应用型高校 专业选修课 雨课堂 教学模式

中图分类号：H191 文献标识码：A

1“三维空间数据建模”课程建设简介

精细三维模型的建立是是许多科学研究与应用领域的关键技术。从应用领域来看，三维实景互联网地图、全国智慧城市建设、电商产品的三维展示、海量文物数字化保存、常态化的地理信息产品、大型工业产品的生产等对精细三维模型的需求异常庞大且需求持续，因此，对相应专业技术人才需求必然增加。作为应用型人才培养的高校来说，与该技术相关的专业有必要开设“三维空间数据建模”这门课程，学习相关理论知识，培养学生动手实践能力，与市场接轨，为企业和用人单位培养所需紧缺型技术人才。

“三维空间数据建模”课程是测绘工程和地理信息科学专业的专业方向课程之一，旨在使学生了解掌握现代三维空间数据建模技术的理论和方法，为建立实体场景的三维模型提供必要的技术手段和理论支持。该课程需要一定的专业理论基础，在测绘工程专业学生掌握了现代测量学、摄影测量学等基础理论后，安排在第六学期，共计48课时（2.5学分），其中理论授课32课时，实验操作16课时。

2“三维空间数据建模”理论课程教学模式

2.1教学模式设计

2.1.1教学内容

地面激光雷达测量三维建模与倾斜摄影测量三维建模是目前空间三维数字化的两种主要前沿手段。为满足市场需求，紧跟时代发展步伐，依据课程课时、教材内容将本课程的教学内容作如下安排：第一部分，绪论，主要介绍激光雷达测量的概念和倾斜摄影测量的概念、多源数据三维重建以及两种手段的比较，此外，介绍本课程设立的依据和课程目标;第二部分，倾斜摄影数据获取、处理及三维模型的生产;第三部分，激光雷达点云数据的获取、预处理及三维模型的生产;第四部分，以工程应用案例为主，主要介绍倾斜摄影测量及激光雷达测量技术在全国智慧城市建设、文物保护等方面的应用。

2.1.2课堂讨论环节

学生是课堂的主体，为了让学生在课堂上真正发挥自己的价值，安排四次课堂讨论，内容分别是自己对这门课程的理解;倾斜摄影三维建模核心理论的讨论;激光雷达测量的核心理论的讨论;经过这门课程的学习自己学到了什么，可以做什么。这四次讨论课分别针对本课程的四大部分内容，第一次讨论课安排在课程教学前，第二、三次讨论课安排在教学中有一定基本理论基础后;第四次讨论课安排在课程教学后。这样的课堂讨论分布主要是让学生在学习这门课前能给自己一个认识定位，在课程学习过程中能掌握核心理论，在学完这门课后能对自己对这门课程有重新认识和理解。

2.1.3课堂问答环节

为检验学生上课质量和回顾上节课知识点，每次大课上课前准备五分钟的问答时间，由教师提问、学生回答的形式带着学生温习上节课知识，做好课堂内容的衔接，锻炼学生的表达能力。

2.1.4课堂作业测验

课堂作业测验是检验平时教学过程中教师的教与学生的学成效的有力依据，是教学设计环节中必不可少的一项内容。因此，对应于16次大课（2课时）设定16次课堂作业，题型为选择题、填空题、简答题和计算题，根据课程内容安排，作业测验会安排在课堂教学中间或最后，除实验性作业外一般安排在课上完成。

2.1.5结课作业

“三维空间数据建模”为一门考查课，选用课程综述论文作为理论课的主要考核方式。让学生写综述论文主要有两个出发点：一是让学生加强对三维建模技术的整体认识;二是本课程内容相对较为前沿，随着课程的推进，许多先进技术会在他人发表的论文中体现出来，学生写综述论文，也是让他们多接触些先进的技术理论，便于加深对这门课程的理解和理论知识的丰富。

2.2教学模式实施

本文通过引入“雨课堂”模式，对“三维空间数据建模”理论课程的教学模式实施进行调整，以适应时代发展需求，保证课堂的充分互动。结合教学模式设计内容，教学实施主要包含课前材料准备、课堂讲授和测验、课堂讨论、作业提交。

2.2.1课前材料准备

为保证课堂有序进行，按照课程设计的内容，在课程授课开始前，由主讲教师完成教学大纲的制定、教案设计、教学视频、适合“雨课堂”APP的讲义、讨论作业题目。

2.2.2课堂讲授和测验

课堂讲授和作业测验主要依托“雨课堂”APP实现。教师将与授课相关的课件和测验的习题等材料拷贝到有雨课堂环境的电脑中，打开PPT进入雨课堂插件，通过微信扫一扫生成课程二维码，学生通过扫描二维码进入雨课堂环境。在该环境下，学生可以实时看到屏幕投影的PPT页面的内容，避免手机拍照分心;教师可以根据课程安排发起测验答题，给学生限定时间答题，亦可以随机点名找学生回答问题，提高学生课堂听课注意力与参与度，避免教师一人课堂现象，顺利完成课堂问答环节。课堂测验结合雨课堂来实施，选择题、填空题可以同步雨课堂限时答题，简答题和计算题安排学生在纸上答题，课后统一上交。

2.2.3课堂讨论

课堂讨论主要是学生发言，为保证课堂讨论环节学生都能积极发言，將该项作为加分项作为对学生考核的特殊指标。本课程共安排四次讨论课，每次讨论课设置3-4个问题，学生按2-3人一组自行分组进行讨论，每次课堂讨论后，挑选1-2组进行问题回答，并当堂公布加分值。

2.2.4作业提交

作业提交主要包含两部分：平时作业和课程综述报告，平时作业主要包含课下需要回答的简答题和计算题。作业最终都以纸质形式提交，平时作业必须手写，课程综述报告需提交电子档和纸质档两部分，其格式排版须按要求完成。

3“三维空间数据建模”实验课程教学模式

为锻炼学生动手操作能力，使学生掌握一门专业技能，需要安排相应的实验课程。按照教学大纲要求，“三维空间数据建模”共有16个课时的实验课，笔者以企业化需求为参考，相应地设计符合企业需求的实验教学课程。

3.1教学模式设计

3.1.1教学内容

实验课的内容主要从三维建模的一个前沿手段倾斜摄影测量出发，以实际生产项目为案例，带领学生上手操作建立大区域地形三维建模，并以企业化标准要求学生完成建模后期修模、测图等工作，积累一定的生产经验，熟练掌握一门三维建模技术。实习内容主要有六个，分别是小物件三维建模（2课时）、大区域地形三维建模（4课时）、倾斜数据正射影像及DSM的生产（2课时）、单体化建模（2课时）、三维模型修饰（2课时）以及裸眼三维模型测图（4课时）。实验课程所用软件包括Smart3D、DP modeler、DP Mapper。

3.1.2结课作业

实验课重在操作练习，但也不能缺少技术总结，为加深他们对这一套生产技术模式的掌握，学生需在课程结束一周后完成一篇实习报告，实习报告内容以实验内容为依托，具体介绍操作流程、实验成果及实习心得体会。

3.2教学模式实施

3.2.1课前材料准备

为保证课堂有序进行，按照课程设计的内容，在实验课程开课前，由主讲教师完成实验大纲、实验进度表、实习指导书、实习数据的准备工作。

3.2.2上课模式

实验课堂的授课模式以学生练习为主、教师讲课为辅。教师在每节课的开始，对本节课的实习内容作简要阐述，说明其在实际生产中发挥什么作用，并对照实习指导书中的操作步骤做提纲挈领的讲解，学生主要根据实习指导书中的操作流程完成课堂实习，教师在课堂中随时解答学生提出的问题。学生在下课前，需向教师机提交本节实验的成果。

3.2.3作业提交

作业提交主要包含两部分：平时作业和实习报告，平时作业指的是每次实验结束后需提交的成果，实习报告需提交电子档和纸质档两部分，其格式排版须按要求完成。

4成绩评定方法

“三维空间数据建模”课程分为理论课程和实验课程两种。考核形式为考查课，主要锻炼和培养学生的动手能力。考虑到理论课占比不能低于60%，因此在成绩评定中将理论课占比设为60%，实验课占比为40%。

4.1理论课考核标准

理论课中，主要由平时成绩和考试成绩组成，平时成绩中包括考勤和平时作业成绩，考试成绩即综述报告的成绩，具体每项考核占比见表1。

其中，课堂测验题总共有16次，如果全部答对总分100分，如果全部答错总分60分，一题不答为0分。平均到每道题上，学生答对1题可得6.25分，答错题但参与答题得3.75分，未参与答题得0分，统计答题情况，并计算课堂测验总分数作为平时成绩其中一项。

4.2实验课考核标准

实验课中，主要由平时成绩和实习报告成绩组成，平时成绩中包括考勤和平时实习成果成绩，具体每项考核占比见表2。

其中，实习成果和实习报告为实验课主要考核内容，实习成果主要考核学生实验的完成度和质量，依据实验的难易程度设置不同的权重值，对实习成果进行考核。实习报告主要考核学生对整个实验的掌握程度和内容的完整性。

在理论课授课过程中还有一课堂讨论环节，该环节的设立主要是确保学生在课堂能够积极发言，做课堂的主人。因此，设置该环节作为特殊加分项，即附加分，在最后成绩核定出来后，直接加到总分数一栏，直至满分100分封顶。

最终的成绩评定分5个阶段：优秀（100-90）、良好（89-80）、中等（79-70）、合格（69-60）、不合格（<59）。

5展望

专业选修课是专业基础课的延伸课程，能够很好的与市场需求和社会发展接轨，学生学好专业选修课，有利于其就业择业;高校选择好的专业选修课，有利于为社会培养紧缺技术人才。笔者在简要介绍“三维空间数据建模”课程建设现状的基础上，详细阐述了“三维空间数据建模”理论课程和实验课程教学模式的设计与实施，以及成绩评定办法。同时，结合院校实际情况，引入“雨课堂”这一先进的教学手段、改进教学方式、加强学生自主学习能力，有利于应用型高校专业选修课教学效果的改善。当然，在此教学模式的基础上，还有需要待改进的地方，例如将职业素养教育和思政教学加入到课堂中，渗透到每位教师的教学文化中，让教师凝聚成一个团体，让学生在学校就不断培养职业素养和政治思想，使其到社会上真正成为一个可造之材。

参考文献

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[2] 庄华，肖贤建.应用型高校工科专业课程考核改革的探索和实践[J].软件导刊：教育技术， 2016，15（09）：32-34.