新工科背景下大比例尺地形图测绘课程群教学改革实践*

卢献健 晏红波 梁月吉

摘  要  基于OBE工程教育理念开展大比例尺地形图测绘课程群教学综合改革的设计与实践，从教学设计、教学实施与考核评价等方面进行理论、实验与实践课程的综合改革探索，突出课程群的顶层设计，注重教学内容的系统性与实践性，改革课程评价方法并持续改进。结果表明：教学改革强化了课程对人才培养的支撑。

关键词  新工科；测绘类专业；大比例尺地形图测绘课程群；测量学；测量学实验；测量学实习；教学改革

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）15-0104-04

0  引言

近年来，在教育部高教司的指导下，我国高校掀起新工科建设热潮[1]。新工科建设涉及高等工程教育的诸多方面，从本科教育角度看，课程教学改革至关重要[2]。课程是教育思想、教育目标和教育内容的主要载体，是人才培养主阵地，支撑着专业人才培养目标的实现[3]。2019年，国家实施的一流课程“双万计划”正是抓住人才培养的核心要素（课程），为人才培养质量提供保障[4]。

测绘类专业设有测绘工程、地理信息系统等四个具有战略性、产业性、多学科多领域交叉性等特点的专业，这样的专业设置体现了测绘类专业调整与国家创新发展战略的高度契合[5]。当前，测绘学科发展迅速，且与云计算、物联网、移动互联、大数据等高新技术的交叉融合持续加强，测绘泛在化与智能化不断推进，测绘成果服务的形式亦趋于多样化，服务行业与范围也不断延伸[6]。国家亦已明确测绘与地理信息行业为国家战略性生产型服务业和高新技术产业。因此，学科技术发展及测绘行业人才需要变化对人才培养提出新的挑战。在此背景下，立足创新型人才培养，结合测绘类专业发展特点开展测绘类课程群教学改革，探索专业基础课程支撑新型人才培养的路径，对提高专业人才培养质量与凸显专业特色具有重要意义。

本文以桂林理工大学测绘类专业的大比例尺地形图测绘三门相关课程的教学改革为例，在分析课程教学存在问题的基础上，从课程顶层设计、课程内容优化与课程考核评价等方面开展教学综合改革，旨在增强理论与实践知识的系统性，突出课程知识与实践的紧密联系以及学生的学习达成评价，增强创新思维与工程意识训练，强化课程对实现人才培养目标的支撑。

1  课程教学存在问题

测绘类专业大比例尺地形图测绘课程群包含测量学（48学时）、测量学实验（16学时）与测量学实习（3周）共三门课程，安排在第2、第3学期开课。三门课程的教学内容关联紧密、互为支撑，课程目标相近，形成一个知识结构相对完整的小课程体系，是后续专业课程学习的重要基础，对人才培养目标的实现具有重要支撑。经多年改革实践，测量学课程的教学取得一定成效[7]。然而，面向新工科人才的培养要求与学科交叉的快速发展，课程教学面临较大挑战。

1.1  课程内容及结构亟待调整优化

测绘泛在化与智能化正成为行业新特征[6]。基于传统的、低效率的空间位置信息的获取与数据处理受到极大冲击。从教学内容上看，大比例尺地形图测绘课程群作为专业基础性课程，过于注重基础知识教学，培养创新思维、塑造价值观以及启发训练的教学内容不足；缺少基于课程群总目标的教学设计，理论与实践的教学内容不能充分衔接，还存在理论长、实践短的情况。另外，作为面向测绘类不同专业的通识课程群，其课程定位与教学要求较之前也发生变化，课程内容要兼顾基础性、系统性与创新性。

1.2  工程训练不足

在实践教学环节，过多的演示、验证性实验无法保证创新思维与工程意识训练；过度依赖仿真与模拟实验难以体现工程实践的实际；实践教学往往注重就工程实践中单个特定环节开展训练，学生缺少对实践内容的逻辑关联与工程实践的系统性理解，不利于安全、责任、创新、合作等工程意识的培养。

1.3  考核不够全面，缺少评价反馈

课程多采用终结性评价，课程考核偏向对知识点的理解掌握，而知识应用能力与思考、分析、解决问题能力的考核比重较低。就理论课来说，作业与考勤作为过程考核，不足以有效证明学生对课程学习的参与，期末考试的内容与形式较为固化，突击性复习备考的现象普遍存在，需要进一步考虑如何发挥课程考核的导向作用，引导学生开展和加强自主、合作与探究学习。实验实践课程是理论课程的延伸和拓展，是学生进行问题分析、解决能力提升和工程意识、创新思维培养的重要环节，但是仅从实践报告上不能反映学生实践训练的效果与目标达成度，需要综合实践过程、实践报告及课程考试等评价学生的技术与非技术（道德品质、沟通、责任等素质）方面的达成情况。另外，在对学生实践成果进行评价后，缺少必要的反馈，难以让教师、学生在总结与反思中得到提升。

2  课程教学改革总体方案

为强化课程群对人才培养目标的支撑作用，突出知识的系统性，强化创新思维、工程意识训练，进一步凸显课程特色，课程组制定图1所示改革实施方案。改革中把三门关联紧密的小课程合为一个大课程，加强课程群的顶层设计，从大课程的角度制定教学目标，并进一步明确课程定位，以强化知识结构的系统性与内容间的相互支撑联系。

3  课程教学改革实施

3.1  课程目标总体设计

根据专业人才培养课程体系及课程对人才培养的支撑，测量学课程群对专业人才培养目标的支撑涉及六项二级毕业要求指标点，总体上包括技术与非技术能力两方面。技术能力主要有：对知识技能的理解、掌握，能够基于模型对问题进行分析与比较，能够优化工程问题的解决方案等。非技术能力方面则要求具有诚信、严谨、守法纪的职业道德品质，富有创新精神与团队意识，能够理解个人责任与担当，具有沟通与表达能力等。改革中针对课程教学存在的问题，课程组根据课程类型、课程内容的关系以及教学特点，构建“理论基础—实验训练—实践提升”的课程构架。在此基础上，从课程细分目标、教学内容、方法与考核等方面进行总体设计，制定课程大纲，形成内容层次清晰、知识与能力训练衔接有序、知识结构系统和完整的大课程布局，以强化课程群对人才培养的支撑，如图2所示。

3.2  课程教学

针对课程教学内容及其结构与学科技术发展、教学要求不相符的问题，对课程教学内容与教学方法进行改革探索。

3.2.1  重构课程内容体系

基于学科技术发展、行业生产方法方式与人才需求变化，立足于强化课程群对人才培养目标的支撑，对陈旧内容进行压缩调整，把科学技术新领域新技术、实践发展新理念新经验、社会需求新变化新趋势纳入课程内容，并重新构架逐层递进、理论—实践紧密关联、兼顾横向交叉与纵向深入的课程内容体系。理论课方面，对原有内容进行更新与调整。

1）在保证知识结构系统性的基础上压缩经纬仪、导线查错、交会、平板测图等相关内容的教学学时。

2）补充大比例尺地形图测绘的新技术新方法，如测量学泛在化发展特征、新型设备、超宽带测距等室内定位方法、大数据及其误差、三维测图及无人驾驶技术等。

3）增加利用误差模型分析、解决测绘生产实践问题的能力训练。如在课外拓展中，让学生利用误差传播定律进行推算和模拟，分析如何控制水准路线高程闭合差，如何优化需兼顾精度与效率的角度观测工作方案等。

更新与调整教学内容，旨在帮助学生构建更为完整和系统的大比例尺测图的知识体系，并开阔视野，启发学生思考和增强学科交叉意识。

在实验课方面，为了让学生更好地巩固和强化理论知识，开展必备的基础技能训练，实验项目包括必选和自选两部分。必选部分保留了角度测量、水准测量、全站仪坐标测量等相关的基础性实验。自选部分包括水准仪检校、全站仪检校、全站仪三角高程导线测量等综合性实验，由学生从中选择完成。这样的实验教学内容既保证了基础技能训练和学生个性化发展需要，又有助于理论课与实践环节的无缝衔接，体现课程内容的逐层递进。

实践教学环节是在实验课的基础上应用理论知识开展测绘实践的系统性训练。为了实现课程目标，教学中模拟工程生产实践设置工作计划编写、水准测量、导线测量、碎部数据采集与地形图绘制等五个子环节，此外，还增加了无人机航拍测图、三维激光扫描测图现场展示以及基于航摄模型的地形图绘制环节。教学内容覆盖大比例尺测图工程实践的主要环节，实习条件与要求也与生产实际相似，如此强化学生的工程训练。这样的实践教学内容调整保证了大比例尺地形图测绘基础训练的系统性，贴近工程生产实际，又满足了教学内容的先进性要求，利于激发学生对学科的兴趣与学习热情。

在教学内容更新与调整中注重挖掘课程思政教育元素，增强课程的价值引领。从测量学发展历史、先进事迹、生产实践三个层面挖掘思政元素，激发与培养学生的爱国情怀、敬业精神、诚信品德与友善性格，并结合恰当的教学策略将思政元素应用于相关教学章节，落实到课程教学中。例如：在理论课中引入我国北斗导航定位系统以及举世瞩目的基建成果等，培养学生的爱国精神和社会责任感；介绍测绘人不畏艰险、自强不息勇测珠峰高程，引导学生学习模范人物的先进事迹，培养敬业精神。在实验与实践教学中，通过分组，以任务驱动的方式培养学生诚实守信、严谨求实的职业素养以及团结、友善的优良品质，强化学生的质量、安全、创新、责任、环保等工程意识。

3.2.2  改进教学方法，提高教学质量

在理论课教学中，根据教学内容的特点，灵活采用讲授、讨论、线上测试等方法。对实践性强的重难点内容，在讲授的基础上，借助实践案例引导学生进行讨论，加强分析与解决问题的能力训练。在实验实践教学环节，则参考工程实践以任务驱动的方式开展教学，通过教学设计要求学生进行工作计划制订、任务分解、质量控制、团队与个人责任划分等训练，强化学生的工程意识，使其理解团队与个人责任，提升学生道德品质与工程能力。

3.3  课程考核及评价

根据课程群教学特点进行课程考核改革，通过优化小课程考核与增加大课程目标达成评价与反馈，形成课程群的两级考核方案，突出知识的综合应用、解决实践问题的能力和非技术能力考核。

3.3.1  围绕大课程总目标优化小课程考核方法

1）理论课考核依据章节作业、期中与期末考试、课堂参与度与创新思维训练等方面综合评价学生的学习成绩，实行多元化考核，注重考查学生基于模型对问题进行分析与比较的能力；在期末试卷中对更新的教学内容则相应增加开放性试题，让考试兼具分级评定及激励思考与发展的作用。

2）对实验实践课程，因采用任务驱动的方式开展教学，则注重考核任务的完成度与完成质量，依据笔试、操作考核、成果质量及相互评价等方面对学生利用知识解决工程问题的能力以及非技术方面的训练效果进行综合评分。尤其是融入小组间、组员间相互评分，让学生既是被评价者也是评价人，促进教学评价主体多元化，有利于学生积极融入团队并勇于承担责任，培养良好的职业道德品质。

3.3.2  增设大课程总目标达成评价与反馈

三门课程一个完整教学周期后，围绕学习收获、课程教学内容、教学方法等方面进行问卷调查，依据调查结果以及理论课、实验实践课的课程成绩，从课程知识技能、创新思维与非技术能力等方面对学生的大课程目标达成进行评价并向学生反馈，以利于课程教学的后续改进。课程的考核改革亦体现了考核的激励作用和学生中心的理念。

教学改革前（测绘类2019级）和教学改革后（测绘类2020级）的课程目标达成评价以及学生问卷调查结果表明，教学改革后，学生对课程内容的逻辑与相互联系理解更透彻，利用知识分析、解决实践问题的能力得到提高，工程意识得到增强，大课程总目标的达成度得到较明显的提高，强化了课程对人才培养目标的支撑；优化后的小课程考核方法确实能够让学生忙起来，突出综合能力考核的同时也提高了课程的挑战度。

图3是对改革前后两个年级学生调查问卷的统计，可以明显看出改革后各项指标均有较明显的提高，说明基于大课程设计的教学改革取得较好效果。

4  结束语

在新工科建设背景下，本文以测绘类专业的技术基础课程群为例，对大比例尺地形图测绘课程群进行课程教学改革探索，改革实践中通过加强课程顶层设计、更新与优化课程教学内容，改变实践教学方式，完善课程考核方法等措施，增强课程知识体系的系统性，使理论、实践教学与工程实践的联系更加紧密，有效提升学生利用测绘理论解决工程实践问题的能力，强化课程群对人才培养的支撑。改革中还加强课程的创新思维与工程意识的训练，以凸显课程的创新性与高阶性。课程考核评价方法的改革提高了课程的挑战度，符合当前课程改革的方向。

然而应该看到，随着人才培养要求的转变以及科学技术的迅速发展，作为育人前线的课程教学应保持改革的持续性，才能保障课程教学对人才培养的有效支撑。大比例尺地形图测绘课程的后续教学要不断根据教学反馈以及测绘类不同专业的人才培养差异进行改革与调整，以保持课程的活力，更好地服务于人才培养目标的实现。

参考文献

[1] 龚胜意，应卫平，冯军.“新工科”专业建设的发展理路与未来走向[J].黑龙江高教研究，2020，38（4）：24-28.

[2] 汤智，计伟荣.金课：范式特征、建设困局与突围路径[J].中国高教研究，2020（11）：54-59.

[3] 张大良.优化课程体系 加强课程建设[J].中国大学教学，2018（12）：10-12，23.

[4] 教育部关于一流本科课程建设的实施意见[A/OL].（2019-10-31）[2022-01-15].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html？tdsourcetag=s_pcqq_aiomsg.

[5] 闫利，李建成.测绘类专业的“新工科”建设思考[J].测绘通报，2020（12）：148-154.

[6] 刘经南，高柯夫.智能时代测绘与位置服务领域的挑战与机遇[J].武汉大学学报（信息科学版），2017，42（11）：1506-1517.

[7] 王浩宇，任超，刘立龙，等.测量学课程改革与实践[J].测绘通报，2020（5）：146-149.

*项目来源：广西高等教育本科教学改革工程项目“面向新工科建设的测量学课程群教学改革与实践”（基金编号：2020JGA197）。

作者：卢献健、晏红波，桂林理工大学，副教授，研究方向为3S技术研究与应用；梁月吉，桂林理工大学，讲师，研究方向为GNSS技术研究与应用（541004）。