基于混合式教学的“工程测量”课程教学改革

张小青, 吴坤华

(福建水利电力职业技术学院，福建永安 366000)

0引言

“工程测量”是测绘类专业的基础课，该门课程也是水电工程、土木工程、园林与交通等工程类专业的基础课程，主要是使学生掌握基础测量技术和地形图测绘与应用，熟悉施工放样的基本理论与工作流程[1].近年来，三维激光扫描技术、GNSS测量技术、遥感技术与无人机摄影测量系统等新的测绘仪器和测绘方法的飞速发展，使得传统的测绘成果由数字化转向信息化发展，传统的“工程测量”教学内容和教学方法已经不再适应当今时代的发展[2].

如何对“工程测量”课程教学进行有效改革已经成为当今教育的一个热点，张珩等[1]主要针对“工程测量”实验内容进行教学改革，提出分层次实验教学模式，强调综合应用型实验.但是对实践考核方式未深入探讨.赵武阳[2]阐述了当前“工程测量”课程教学的现状，指出“工程测量”课程内容陈旧、课时不足、重理论轻实践等特点.提出理论内容采用传统课堂教学，实践教学采用在线教学平台的模式，这种模式缓解了课时不足的特点，能有效促进学生自主学习，但其理论教学模式的改革不够深入.郭冰[3]等对“工程测量”课程内容碎化成一个个知识单元，并将其制作成微视频，构建微视频和课堂教学优势互补的教学模式，但在运用现代智能设备增强师生互动以及考核方式的改革等内容未详细阐述.鲍丽丽[4]提出对“建筑工程测量”课程的教学模式采用对分课堂的教学模式，教师用一半的课堂时间向学生讲解，另一半时间让学生去讨论，教师点评.这种方式能有效关注学生的知识掌握情况，促进了学生自主学习与思考，但是需要充分把握学时分配以及整个知识框架，易造成知识点讲解不够充分以及课时不足等问题.黄长军[5]分别从实验教学师资队伍的建设、虚拟仿真平台的建设、开放性实验的设立以及测绘技能竞赛的参与等方面，对工程测量实验教学改革的思路与方向进行了探讨.主要是从提高师资队伍的实践能力、改善实践教学环节不足以及提高实践教学质量方面进行研究.苏妍[6]提出补充一些新仪器、新方法与新技术，增加实践课时比例，采用“以赛促学，以赛促教”教学模式，但对理论内容的教学改革不深入.于银霞[7]提出对课程内容梳理，进行项目化教学，利用蓝墨云班课和超星学习通平台，对“建筑工程测量”课程课堂教学模式进行研究，转变为创设性的“教”.项目化教学能有效激发学生的学习主动性，但对课程内容改革不多.总的来说，结合理论知识和实践内容，优化重组教学内容，结合信息化技术，对教学措施、考核评价等全面深入改革的不多.

因此，基于现有的教学内容和教学方法，融入测绘新技术、新理论是“工程测量”课程教学改革的重点研究内容.信息化技术的发展使得基于网络教学平台的在线教育迅速兴起，传统的“工程测量”课程教学模式不再适应现代教学的要求，本文结合“工程测量”课程的教学现状，在综合分析教材内容以及高职学生学习特点，合理优化设计教学内容，进行教学措施以及考核评价模式改革，构建基于网络教学平台的翻转课堂教学模式，设计任务驱动法的实验教学模式，培养学生的自主学习以及探索新领域、新知识的能力.借助网络平台，教师可以更好地把握学情，实现对学生的学习情况的综合性评价，让课堂教学针对性更强，有效提升教学效果，实现人才培养质量的全面提高[8].

1 “工程测量”课程教学现状分析

1.1 教学内容陈旧,测量仪器老旧，实践设计不合理

“工程测量”的教学内容涵盖了工程建设所具备的勘测、设计与运营管理等基本专业要求.随着现代科技的飞速发展，测绘新理论、新技术以及新仪器在不断的发展，高精度全站仪、GNSS系统、三维激光扫描仪与无人机技术等先进的仪器设备在工程测量中得到了广泛应用.而现有的教材内容仍然保留着已经过时的测量仪器和传统的测量方法，如普通水准仪测高差、光学经纬仪测角、经纬仪测图与钢尺精密量距等内容，已经不再适应新时期的生产需要.

“工程测量”课程实践性强，需要学生经常动手操作，但是教学资源的匮乏恰恰使学生缺少动手的机会，很多高校都存在测量仪器老化、数量不足等问题，无法满足教学的需求.传统普通水准仪、光学经纬仪与低精度全站仪较多，而高精度全站仪、GPS，无人机与三维激光扫描仪等高新技术的比例较少.而工科院校近年来的扩招，学生人数逐年增加，如水准仪的实验一般能满足4名学生一台，但GPS、三维激光扫描仪只能以班来开展，一个班一两台仪器.导致多数学生接触不到仪器，教学落后于仪器发展，培养的专业人才不能快速适应岗位需求.一个教师负责10组左右的学生，学生围在教师身边，教师进行仪器的操作示范与讲解，仪器屏幕小且后面的学生看不清也听不清.实验演示讲解完，教师疲于奔波各小组之间答疑，实验人数太多，教师的指导也难于及时到位.几名学生组成一小组进行实验，往往一些承担立尺的学生还没得到操作训练，实验时间已经结束.

“工程测量”实践设计不合理，绝大部分实践课是按照指导书完成，要求学生在规定的时间、完成规定的项目，学生的积极性不高.实践过程中，学生往往没有加入自己的思考，没有培养学生的自主设计和分析能力，缺乏培养学生的创新意识.

1.2 教学措施和方法单一,学生缺乏学习兴趣

“工程测量”的教学方法仍是以传统的板书、多媒体教学为主，没有充分运用现代信息技术以及新型的教学手段，师生互动不够，教学模式仍主要为教师讲，学生在台下学，学生处于被动学习的状态，学习积极性不高.“工程测量”课程中的测量、计算以及绘图的细节性很强，如果在课堂以机械记忆的方法学习，学生一旦出现开小差等情况就可能忽略关键操作细节，导致学生实践环节出现错误，这种错误如果将来出现在实际工作中，影响整个工程的顺利进行.

1.3 考核体系不全面

教学评价要客观、全面、准确，才能更好地促进教师调整教学方法.教学评价也是教师教学效果的直接反馈.但是在实际“工程测量”课程教学中，课程考核分理论考核和实践考核，理论考核往往重视期末测评，学习过程考核不够，实践考核多以小组整体表现和学生个人的实习报告为主.教学评价采用单一的考试手段，过于注重对结果的评价及对理论知识的评价，弱化了学生的学习过程的评价以及实践能力的评价.另外，教师是评价过程的唯一参与者，较难了解学生的真实学习水平，难于保证评价结果的科学性和客观性.

2 教学内容改革

2.1 优化教学内容

2.1.1 合理优化教学内容，重组教学内容 在教学过程中，结合现代测量新技术，在保持课程体系完整的前提下，关注学生未来从事与本课程相关工作应具备的能力，合理优化设计教学内容，对当前较少使用的测量技术与方法从教学内容中删减，在教学活动中增加新的测绘技术与方法.如高差测量部分，将水准仪的普通水准测量、四等水准测量与高程控制测量等内容相结合；对于角度测量部分，直接用全站仪进行实验，将经纬仪、全站仪的认识与角度测量内容结合；距离测量的实验则把经纬仪视距测量、钢尺量距与全站仪电磁波测距结合，并比较3种测距方式的精度.结合企业生产和学院自身情况，以全站仪和GPS-RTK应用为主，适当增加无人机摄影测量、三维激光扫描仪等应用.

2.1.2 积极探索搭建虚拟仿真平台，积累教学资源 突破实验机会有限性，为学生提供无限次的模拟实验的机会.通过虚拟仿真实验平台，学生可实现在网络上观看和研究实验的流程、仪器的规范操作.虚拟仿真实验系统中的实验现场全景式的呈现，将抽象的知识点变得形象生动.目前，学院正积极建设虚拟仿真教学平台，购买了虚拟仿真实验设备.虚拟仿真实验平台能有效改善传统实验环节不足的缺陷.

在实践课程的的讲解中，结合工程案例以及剖析工程案例，启发学生的工程创新意识，培养出具备应用创新与可持续发展能力的技能型人才，使学生能更好地适应快速发展的工程测量需求.此外，紧跟实际工程需要，引入和购置符合工程实际应用的先进测量仪器设备，完善实验室和实训场地的建设.

2.2 融入思政教育

随着我国测绘地理信息产业的日新月异以及城市建设的蓬勃发展，高素质、高技能的测绘技术人才是社会所亟需的.在制定课程标准，课程教案以及授课计划等教学资源时，增加思政德育教学内容，将专业培养与思政教育融合，提升学生的职业素养与道德水平.测绘工作是工程建设的尖兵，贯穿施工建设整个过程，野外测绘工作的艰辛，要求学生具有吃苦耐劳的精神以及认真负责的职业精神.在户外实训过程中，严格按照测绘规范要求，组员之间相互协作，完成数据观测、记录、计算检校工作.充分锻炼学生意志力和团队合作能力，从道德标准和职业素养出发，培养学生的爱国主义精神、团队协作能力、工匠精神与诚信负责的良好思想品德.此外，通过视频或者图片等形式，讲解工程测量在国民经济建设中的作用，通过介绍青藏铁路勘测设计中所涉及的测量工作、中国的北斗卫星以及珠穆朗玛峰的高程测量等内容，让学生了解专业内涵、激发学生的爱国热情，树立为国家、社会发展做贡献的理想和信心.

3 教学措施改革

信息化教学组织的多元化应结合纸质教材的内容有限性、方法局限性与时效有限性等特点，引导构建教师、学生与教育管理人员多元化开发主体，关注该课程的教学评价，吸引学生参与教学设计.

新的测绘设备以及测绘理论方法的迅速发展与更新换代，“工程测量”的知识量也迅速增加，这与传统的“工程测量”教学模式和授课学时有限性形成了突出的矛盾.基于信息化教学的混合教学模式，引入翻转课堂模式，通过微课、在线教学平台，实现“工程测量”课程的教学改革，能有效调整教与学，课前学习，课堂讲授以及课后复习的时间，解决传统课堂教学课时有限性，培养学生的自主学习与积极探索精神[8].

3.1 多元化的信息化教学方式

运用云课堂、微课等多样化的信息技术，丰富教学方式和教学资源，让学生能够体验生动、有趣等形式多样的学习方式.在信息技术的支撑下，可实现教学资源多媒体化、网络化与多元化，使传统的注重如何教的模式向如何学转变.

(1)线上教学：以网络为平台，建设在线教学资源.为丰富学生的学习内容，让学生能够更好地理解课程内容，整理一些优秀的微课和MOOC，收集与本课程相关的教学资源，提前将制作好的多媒体课件、录制好的难点以及重点内容的视频，发布到易智云课堂教学平台，学生可反复多次自主学习，并将互动练习嵌入在视频中以及设置相关习题，学习者在观看一段微视频后，可以通过互动练习来判断自己对知识的理解程度.如闭合水准测量成果计算部分，导线计算部分，计算内容较复杂，每一步都不能出错.学生往往听一遍难于掌握.教师将完整的计算流程录制成短小的微课，发布在网络教学平台，学生可以反复多次观看直到掌握计算流程.此外，通过在线课堂，引入先进测量仪器和设备，学生能随时随地学习到先进的仪器设备的使用，能更好地关注专业发展方向.学生可根据自身学习需求在网络教学平台学习，教师变“满堂灌输为互动引导”，学生变“要我学”向“我要学”转变.线上教学可克服时间和地点的限制，缓解课时有限性，优化课堂教学内容，线上教学是线下教学的有益补充[3].

(2)课堂教学：在线上自主学习的基础上，教师收集学生线上学习评价的结果，在课堂上，对重点以及学生学习中有疑问的知识点进行讲解.采取多样化的混合教学模式，课堂中穿插各种教学手段和方式，例如，翻转课堂教学模式，教师与学生可进行角色互换，让学生在台上讲解，教师在台下听.以方位角推算为例，方位角的推算原理是依据中学阶段所学的平行线间角度的关系，教师引导学生积极主动参与教学，在学生讲授完的基础上，组织学生分组讨论，互相交流，教师再进行补充和更正.此外，还可采取游戏互动的方式，在讲授高差和高程概念时，设置游戏“观测甲乙两位学生的身高差”，启发学生主动思考，引出高差概念，通过引入生活贴近的游戏，学生能更好地理解高程基准面等抽象概念.采用重难点有针对性地详细讲解以及趣味、游戏互动学习方式, 教师灵活多样的教学方式，加强了师生互动和联系，提高了学生的课堂参与度，提升了教学效果.

3.2 任务驱动法教学

任务驱动法是在教师深入研究教材和分析学生的学习特点的基础上，将实验教学内容分解成若干任务.教师引导，学生为主体，以完成任务为中心而展开的学习活动.在教师讲授知识点的基础上，通过教师的示范，学生在完成任务的驱动下，自主应用课本内容、所学知识点以及仪器设备等资源，主动探索学习与解决问题，在学生完成任务的过程，学生获得成就感能更好地激发他们的学习热情，从而形成一个感知心智活动的良性循环，培养学生的自主学习与创新能力，进而达到教学目标的实现.“工程测量”是理论与实践相结合的课程，为使得学生更好地理解理论知识以及掌握测量技能，实验部分可采取任务驱动法教学.结合学生掌握的知识体系和能力水平，设置科学合理、目标明确、可操作以及层次分明的任务.任务驱动法的实施可分为以下几个步骤：首先建立情境，布置任务；然后分析任务，实施任务；最后完成任务，任务评价[9].

3.2.1 建立情境，布置任务 任务设计要科学合理，层次分明，下面以闭合水准测量实验为例，首先，教师将仪器规范操作及水准路线布设的内容录制成微课，将微课发送到云课堂，学生可反复观看.然后，在水准仪认识与使用以及水准测量原理实验的基础上，通过如何将校园宿舍楼的三个角点的高程求出，引出下一个闭合水准测量的实验任务.通过观看实验项目拍成的视频，学生了解如何布设路线以及如何搬站.

3.2.2 分析任务，实施任务 本实验项目以4人为一组，各小组根据实验任务分工合作，每人至少观测一站，每站采取变换仪器高法观测，检核每站观测数据，每站数据检核合格才能搬站.

3.2.3 完成任务，评价任务 针对实验数据的计算，学生可通过观看云课堂里的教师录制好的计算流程微课，反复学习，逐步掌握重难点，提高实验效率.学生在计算过程中，闭合高差计算是难点，针对实验过程中的重难点，教师指导学生完成闭合高差的计算以及改正数的分配.为了训练学生的计算能力，成果检核以及高差改正数的计算，要求学生手工完成计算.教师编制水准路线计算程序，学生根据程序计算的成果，完成手算成果的校对.各小组在完成任务后，将各小组成果展示，各小组自评，互评以及教师点评，引导学生分析问题、思考问题和归纳总结.

3.3 移动教学平台助力师生互动，提高学生课堂参与度

当今学生处于信息化时代，教学模式应顺应时代的改变，移动化、便利化、个性化应成为教学的考核目标.借助智能手机，平板电脑等移动设备，实现随时学、随地学、随心学的个性化学习方式，使学生从传统的“被动学习”变为“主动学习”.学生对智能手机以及APP软件应用容易上手，在实验以及实训过程中，借助智能手机以及网络，引导学生利用APP软件学习和协助计算.例如，测量员APP软件可助力学生实训，它是一款可运行在智能手机上的应用程序，该软件功能齐全.在实验过程中，学生可运用软件来协助学习，检核实验计算结果，提高实验效果[10].

此外，智能手机可为教师开展个性化的指导活动创造条件，运用智能手机，教师能灵活参与讨论指导；在实训过程中，学生在实验过程产生疑问，可在微信群发送给教师，教师可以实时指导.学生在任务完成后，可以上传给教师批阅，教师可及时点评，实现“教”与“学”的互动.

4 考核与评价体系改革

传统的教学采取单一的理论考试及平时的作业完成情况为主，部分学生往往过程重视不够，难于体现学生的实践能力.为了充分调动学习积极性，让学生充分参与教学过程，将网络教学资源学习次数，学习时长以及测试成绩等学习过程行为进行统计.课后作业可设置形式多样的提交成果方式，如文字、图片、视频与音频等.教师可以在线对学生点评，也可以开展同学之间的互评，提高学习的趣味性.针对实验项目，若学生的实验数据不合格，意味着整个实验过程不及格.因此，在实验结果考核的基础上，增加过程性评价，对学生的仪器操作过程，数据处理以及团队协作能力进行综合评价.联合结果考核与过程考核，关注学生平时的学习过程，实现知行合一的评价体系，这种考核方式更能激发学生的学习自信心，提高学习参与度，更符合高职学生的学习特点.

5 结论

本文结合“工程测量”课程教学现状以及当前测绘新技术新理论，优化组织教学内容，录制课程微视频发送云课堂，充分运用信息化技术，建设在线教学资源.在教学实施过程中，线上教学和课堂讲授、教师现场演示互为依托和补充，构建一套完整的授课体系.借助信息化技术，构建基于网络教学平台的翻转课堂教学模式，提高学生课堂参与度，充分调动学生的学习热情和主动性.设计任务驱动法的实验教学模式，完善过程考核体系，关注学生的学习过程与成效，全面提升教学质量.