专业认证体系下“数字地形测量学实习”模式探索

刘 宁，张双成，王腾军，李 昕

(长安大学 地质工程与测绘学院，西安 710054)

自教育部实施工程教育专业认证以来，促使各高校推进教育改革并提升教学质量，专业认证的核心理念是以学生为中心、以成果产出为导向，并根据评价结果进行持续改进[1-3]，使得毕业生在信息化时代能更好地适应产业发展需求，提升自身在工程实践和创新方面的能力[4]。在专业认证体系的核心环节中，毕业要求达成评价是衡量工程专业人才培养质量的重要指标，而毕业要求达成的支撑依据主要依靠课程来实现[5-6]，对于实践性强的测绘类专业而言，“数字地形测量学实习”是该大类专业人才培养过程中不可替代的实践课程之一[7-9]，该实践课对学生理解“数字地形测量学”理论知识、掌握测绘仪器的使用和数据采集方法，解决大比例尺数字地形图测绘工程问题的能力和专业素质培养起着关键作用，也为后续各专业课的继续学习奠定基础[10-12]。笔者依据所在高校测绘类专业“数字地形测量学实习”课程的教学大纲，从课程目标、实习基地建设、实习组织安排、实习内容、考核评价和持续改进等方面着手对专业认证体系下的实习教学设计与实施进行探讨。

1 课程目标及支撑的毕业要求指标点

通过“数字地形测量学实习”使学生具备应用数学、物理知识，数字地形测量理论和方法，进行大比例尺地面数字地形图测绘的能力，达到以下3个课程目标：

1)能够根据测图比例尺和实际地形条件，通过测区踏勘，考虑社会、安全、健康、法律、文化及环境和工程需求，设计大比例尺地面数字地形图测绘技术方案，并依据技术方案和测绘专业规范要求进行图根控制测量、地形信息采集、数字地形图绘制及编辑、数字地形图质量控制的实施。

2)能够在大比例尺地面数字测图复杂测绘工程问题解决中考虑公众安全、健康、环境保护等因素，并履行相应的社会责任。

3)在大比例尺地面数字地形图测绘实施中提升沟通交流、团队协作及组织管理的能力，培养执行测绘专业规范意识和习惯，养成认真严谨的工作态度。

该实习整体围绕以上3个课程目标，通过课程目标实现对毕业要求指标点的支撑，表1为课程3个目标与相应毕业要求指标点之间的支撑对应关系。

表1 课程目标与毕业要求指标点的对应关系

2 数字地形测量学实习的组织实施

2.1 实习基地建设

该实习的野外实践教学基地位于西安市蓝田县焦岱鲍旗寨村，该村是教育部测绘、写生实习基地，面积约为5 km2，地形类别丰富、起伏适中、通视条件良好、交通及住宿便利，很适合测绘类专业开展数字地形测量学实习。在该实习基地，布设了均匀分布的16个GPS点构成四等GPS控制网，这些点均为混凝土现浇而成，并以大写字母G开头进行编号(见图1(a))，每个点利用GPS接收机进行同步静态观测，以其双差固定解作为基线解算的最终成果。同时，在四等控制网的基础上布设了28个图根点，以刻有十字丝的测量钢钉作标志、大写字母TS开头依次编号(见图1(b))，采用GPS-RTK测量获取其坐标信息。除上述控制点外，还采用无人机进行航空摄影测量，获取该区域1∶2 000的正射影像图，这些已知资料即可作为学生在实习中进行大比例尺数字测图方案设计的参考，也可对学生的数字测图成果进行检核，而且专业认证专家在实习基地现场考察时，非常认同这种依托“学校+农户”的实习基地，堪称“陕西模式”。

图1 控制点点位标志

2.2 实习组织安排

实习的精心组织安排对课程目标的实现、学生顺利完成实习任务并掌握大比例尺数字测图相关知识具有十分重要的意义[13]。本实习组织分别从学生和指导教师两个主体上进行安排，具体如下：

1)由于大一测绘类7个教学班在上述实习基地同时开展，为了使每位学生通过实习在测绘仪器使用、数据采集和处理、大比例尺测图、团结协作、组织协调等方面的能力得到提升，将每班分为6个实习小组，每组5人左右，组长由组内每个成员轮流担任，每组配备全站仪1套、专业绘图软件(CASS9.0或SV365) 3套以上、便携式计算机3台以上，用于控制测量、地形数据采集、地形图成图及编辑等任务，同时以班为单位配备GNSS-RTK1套，主要用于地形数据采集的辅助手段，拓宽学生对卫星测量技术用于大比例尺数字测图的认知，激发其对后续专业课程的学习兴趣。

2)为每班配备1名工程实践经验丰富的老教师和1名年轻老师共同担任实习指导，实行“导师负责制”，全面进行学生实习考勤、思想教育、实习指导、实习检查等内容，并从大比例尺地形图技术方案设计、图根控制测量及平差计算、地形测量、数字地形图编辑与成图等4个主要阶段对学生所遇到的问题及解决方法进行详细记录，提倡“过程式记录”实习指导教学，一方面使教师可以实时掌握学生实习中的难点，针对难点改进教学方法，另一方面通过老教师的“传帮带”提高青年教师的实践教学能力和责任心。

2.3 实习内容及支撑的课程目标

实习围绕以解决大比例尺数字测图工程问题为主线，在为期4周的时间内，各实习小组须有序、高质量完成以下5个阶段的实习内容：

1)大比例尺数字地形图技术方案设计。每位学生须根据测量规范、测图比例尺、实际地形条件及实习任务书，充分考虑社会、安全、健康、法律、文化及环境和工程需求，并通过收集已有资料、测区踏勘，设计大比例尺地面数字测图技术方案。

2)图根控制测量及平差计算。根据方案设计和测量规范进行图根导线、电磁波测距三角高程测量数据采集与平差计算，并与限差比较分析数据的有效性和正确性。

3)大比例尺数字地形图外业数据采集。每个实习小组在400 m×400 m的测区范围内，利用全站仪测记法为主、GNSS-RTK为辅完成一幅1∶1 000地形图的碎部测量数据采集。

4)大比例尺数字地形图编辑、成图及输出。每个实习小组利用地形测量外业数据，根据图式规范，并基于绘图软件进行1∶1 000数字地形图的绘制、整饰。

5)数字地形图的检查验收、观测资料及成果整理。各实习小组在自检和互检的基础上，由指导教师采取巡视检查和设站仪器检查相结合的野外检查方式进行地形图检查、验收后，小组及个人按要求整理有关资料成果，并撰写实习报告。

通过以上实习内容的训练，提高学生解决大比例尺数字测图工程问题的能力，支撑课程目标达成，表2为实习内容、学生能力要求与课程目标的支撑关系。

表2 实习内容、学生能力要求与课程目标的关系

3 考核评价与持续改进

3.1 实习成绩考核

为了全面、科学地评定每个学生的实习成绩，以此评价课程目标的达成情况，在整个实习过程中采取综合表现与实习操作技能、观测资料及成果资料质量、大比例尺数字测图方案设计、实习报告等多项指标加权后综合评定学生的成绩，具体依据如下：

1)综合表现与实习操作技能。从指导老师在实习过程中对学生的考察和实习小组各成员之间的互评来进行，占总成绩的25%；其中考察和互评主要从学生实习态度、问题分析与解决、仪器操作熟练程度、数据采集与处理、沟通与表达、团队合作、组织与管理、发挥作用、能力提升等9方面展开。

2)观测资料及成果资料质量。主要从小组自查(全覆盖)、教师检查(全覆盖)和实习队抽查三级体系进行成果资料评定，占总成绩的40%；其中评定主要因素涵盖平面、高程控制测量原始记录手簿的清晰、规范、完整和准确性，相应的内业平差计算结果须正确、取位合理、计算表格完整，且方位角、高差闭合差、导线全长相对闭合差的精度须符合限差规定；数字地形图主要评定图上各地形要素符号、注记的规范与完整性，平面和高程精度须合格，且地形图整饬满足规范要求。

3)大比例尺数字测图方案设计与实习报告。主要以学生的方案设计汇报和教师评阅进行评定，占总成绩的35%；其中技术方案设计书须包括测区概况、已有资料利用与分析、作业依据、控制测量、数字测图方案、组织实施、检查验收与经费预算等内容，考虑多因素及实际工程需求，体现了完整性与可行性；实习报告须包括实习项目、测区概况、技术方案设计、作业方法、技术要求、计算成果及示意图、个人完成的工作及成果质量、实习中遇到的问题及解决方法、实习体会等内容，是否体现出独立分析、解决问题的能力及独特见解。

3.2 实习评价

课程质量评价反映课程目标以及相关联的毕业要求指标点达成情况[14-15]，同时可为后续教学的持续改进提供依据。该实习主要采用问卷调查法、课程成绩分析法相结合的方式评价实践教学效果。相应的评价结果如下：

1)问卷调查法以随机抽取的2017级测绘类60名学生所参与的调查结果为例进行说明，分别从实习计划安排、实习内容、教师的教学情况、学生分析与解决问题能力提升、交流与沟通等多个方面按好、较好、一般、较差、差5个等级进行人数统计，如表3所示。

表3 实习相关问卷调查结果

在表3收集的实习问卷调查统计上，分别以A、B、C、D、E表示上述5个等级，每个等级对应的百分制范围分别为A：90～100分，B：80～89分，C：70～79分，D：60～69分，E：0～59分。采用式(1)的计算方法综合分析评价数字地形测量学实习的课程目标达成度，其结果如图2所示。

(1)

由表3和图2评价结果可知，学生对实习教学质量、效果评价较高，实习课程目标达成，表明学生通过本实习在工程实践能力和专业素质上得到了提升。

图2 基于问卷调查的课程目标达成度

2)课程成绩分析法以随机抽取的2017级、2018级测绘类各1个教学班的实习成绩作为样本，其支撑的毕业要求指标点达成度分别按单个学生和整个教学班两部分进行评价，具体的计算方法如式(2)所示。

(2)

图3 基于课程成绩分析法的毕业要求指标点达成度(2017级)

图4 基于课程成绩分析法的毕业要求指标点达成度(2018级)

从图3、图4中3个指标点对应的成绩评价分析结果来看，达成度及其均值都大于毕业要求的期望值0.7(阈值)，课程目标及相应的毕业要求指标点达成，2018级学生实习成绩相较于2017级略有提升，表明学生掌握了“数字地形测量学”理论知识，具备了解决大比例尺数字测图测绘工程问题的能力。

3.3 持续改进

通过对实习成果进行达成评价及实习总结，研讨实习中存在的问题，形成改进意见，进而持续改进实习教学质量，主要改进措施如下：

1)由问卷调查表表3可知，学生在“指导教师能及时解决学生在实习中遇到的疑难问题”“实习基地能满足实习要求”等方面有少量学生评价为“一般”，表明实习指导教师需依托实践教研活动及实习基地建设，持续提升实践教学能力，尤其是青年教师的工程实践能力，拟在下一轮实习开始前，通过让青年教师参与实习实验区域的选址、控制网布设、观测及计算、地形图绘制等全过程，并鼓励其积极参加工程建设并分享其他教师的经验，使其工程实践能力大幅提升。

2)由课程成绩分析法的达成度评价(见图3、图4)可看出，从各个指标点对应的成绩分布来看，成绩整体分布均匀，未将学生解决大比例尺数字测图测绘工程问题的层次分开，需在后续的实习中进一步优化评分标准。

4 结束语

“数字地形测量学实习”是笔者所在高校测绘类专业学生的第一门集中实践课程，该实习通过大比例尺数字测图技术方案设计、测绘仪器使用、数据采集与处理、大比例尺数字地形图测绘等整链条式实训过程，既锻炼了学生应用所学知识分析及解决大比例尺数字地形图测绘工程问题的能力，又为后续专业课程学习奠定了坚实基础，使学生在知识、能力、素质上都得到了提升。在专业认证体系下，从教师、学生两个主体上通过评价进行实习课程目标及毕业要求指标点达成分析，进而持续改进教学内容、教学方法，提升教学质量。