基于虚拟仿真的摄影测量学教学方法改革

摘要：近年来，随着数字摄影测量技术的发展，摄影测量学已成为测绘科学与技术专业的核心课程。然而，现行的摄影测量学教学模式较为陈旧，存在诸多问题，难以有效提升教学质量和培养学生的创新能力。有鉴于此，该文探究新时代测绘专业本科生的“摄影测量学”课程教学方法改革：在现有课程体系的基础上，引入虚拟仿真技术，以丰富教学内容；采用混合教学模式，整合课前、课中和课后教学环节，以提高学生的学习积极性；在教学实践中，特别增加了无人机航摄演示和实践操作环节，使学生通过独立分析和思维框架构建更深入地掌握课程知识。

关键词：摄影测量学；虚拟仿真；教学改革；混合教学

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.073

中图分类号：G 642.4；P 231-4 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2024）10-0-03

Reform of Teaching Methods in Photogrammetry Based on Virtual Simulation

Abstract： In recent years， with the development of digital photogrammetry technology， "photogrammetry" has become a core course in the field of surveying and mapping science and technology. However， the current teaching model of "photogrammetry" is relatively outdated and has many problems， making it difficult to effectively improve teaching quality and cultivate students' innovative abilities. In view of this， this article explores the reform of teaching methods for the "Photogrammetry" course for undergraduate students majoring in surveying and mapping in the new era： based on the existing curriculum system， virtual simulation technology is introduced to enrich the teaching content; Adopting a blended learning model， integrating pre class， in class， and post class teaching activities to enhance students' learning motivation; In teaching practice， special emphasis has been placed on drone aerial photography demonstrations and practical operations， enabling students to gain a deeper understanding of course knowledge through independent analysis and framework building.

Keywords： photogrammetry; virtual simulation; reform in education; blended learning

1 “摄影测量学”课程现存问题分析

1.1 教学内容和体系过时

“摄影测量学”课程必须及时更新内容，方能跟上新的测量技术和方法的发展步伐。然而，一些高校此门课程未能整合地理信息系统（GIS）和计算机辅助设计（CAD）软件，导致学生在实际工作中与行业要求脱节，需要额外学习才能胜任工作。另外，部分年轻老师过于专注于特定领域应用，可能使学生缺乏跨学科能力，难以适应不同领域的工作需求[1]。

1.2 教学手段滞后

在摄影测量学教学中，存在着教材滞后和技术设备陈旧的问题。教材更新不及时导致学生对最新技术和理论了解不足；同时，现代技术在教学中的应用不足，限制了学生对复杂概念和技术的理解和掌握。大多数教师仍然沿用传统教学方法，缺乏灵活性和互动性，难以激发学生的学习兴趣，同时缺乏实际案例和实验性学习。此外，实验室设备陈旧，无法满足当前测量和影像处理的需求[2]。

1.3 实践教学模式落后

经过对江苏海洋大学“摄影测量学”课程的实践教学模式进行深入研究后，我们发现存在不少问题。主要表现在实践教学内容陈旧、形式单一、缺乏层次性等方面，导致知识与实际操作明显脱节。首先，课程依赖传统工具，未整合现代技术如无人机和激光扫描。其次，实践教学缺乏足够的实践机会，限制了学生在真实场景中应用知识的能力[3]。

2 虚拟仿真教学模式

简介

为了解决当前部分高校“摄影测量学”课程教学中存在的问题，本文结合已有的虚实结合遥感仿真实验室，提出了虚拟仿真教学模式。该模式可以逼真再现作业场景，包括地形、建筑物、植被等，降低摄影测量实验室的建设成本。同时，为学生提供了在安全环境中进行实践操作的机会[4]。这有助于规避摄影测量实验中潜在危险，减少实验操作过程中的事故风险，确保学生的人身安全。学生在虚拟场景中进行实践操作，有助于加深对理论知识的理解，并提高应用能力。虚拟仿真技术实现了教学内容、学习过程和实际操作的一体化，学生通过在虚拟现实环境中感知和实践，可更好地将理论知识转化为实操技能，大大提升了学习效果[5]。

3 具体教改措施

结合笔者教学经验以及对“摄影测量学”课程教学状况的理解，高等院校的“摄影测量学”课程教学改革可以从以下方面展开：一是优化教学内容和体系，充分应用虚拟仿真技术；二是丰富教学手段，采用线上线下混合式教学方法；三是改进实践教学，采用分组形式进行相关专题内容讨论和团队协作方式解决问题。

3.1 优化教学内容和体系

为了更好地满足摄影测量学专业学生的培养需求，亟须优化教学内容与体系。这一过程首先依赖于对各类教学资源的深入调研与细致梳理，确保课程内容紧贴行业最新动态与发展趋势。在此基础上，明确一条贯穿始终的主线，可帮助学生系统而深刻地理解摄影测量学的基本原理及其产业应用。为进一步提升教学效果，可引入虚拟仿真技术，这一创新手段能够高度还原真实物体信息，为教学注入形象、生动、直观且高效的元素，解决以往实践中遇到的难题，同时极大地丰富和扩充专业课程的信息量，使课程内容更加直观全面、引人入胜。此举不仅激发学生的学习兴趣，更有助于深化他们对专业知识的理解，从而培养出具备过硬实践能力和创新精神的摄影测量学专业人才。从长远来看，这将有助于摄影测量学教育紧跟科技发展的步伐，为学生构建出更加全面、实用且与时俱进的知识体系，为行业输送更多高素质的专业人才。

3.2 改进实践教学

“摄影测量学”这门课程高度重视实践应用，因此在理论讲授之后，通过引入当前主流的航测平台——无人机，开展一系列全面而深入的实践教学活动。这一环节精心设计了从方案设计、外业作业、内业数据处理到最终产品生成的完整流程，旨在让学生全方位地掌握摄影测量学的实际应用技能。为了提升学生的实际操作能力和解决实际问题的能力，笔者创新性地采用了“探究式”教学方法。此方法以学生为中心，鼓励他们主动探索、积极查阅资料，并自主设计实践方案。在这一过程中，教师扮演着引导者的角色，协助学生发现问题、分析问题根源，指出设计中的不足之处，并共同完善方案。这种教学模式极大地激发了学生的学习兴趣，培养了他们的独立思考、批判性思维以及解决问题的能力。在具体实施实践教学时，无人机技术作为核心工具被广泛应用，为学生提供了前所未有的实践机会[6]。

4 教学改革效果

4.1 内容体系双重提升

首先在课程的革新中融入了虚拟仿真等前沿技术手段，其最大成效在于极大地提升了学生的学习热情与兴趣，虚拟仿真技术的引入使得课程内容变得直观且富有趣味性。学生们通过亲手操作这一仿真系统，能够深入浅出地理解摄影测量学中的抽象理论，进而激发出浓厚的学习兴趣。

其次，这一变革拓宽了教学的广度与深度，使课程内容更加贴近科技发展的脉搏。通过将新技术与传统技术相融合并进行对比分析，不仅巩固了学生的基础知识，还让他们洞悉了摄影测量学领域的前沿技术，尤其是虚拟仿真技术的最新应用。这种教学模式培养了学生对相关技术的理解能力与灵活应用能力，为他们紧跟科技进步的步伐奠定了坚实基础。

最后，虚拟仿真技术还显著提高了任务执行的效率与精确度。学生可在仿真环境中模拟各类测量场景，不仅能够提前预见并熟悉实际应用中可能遭遇的挑战，还能在模拟过程中学会有效应对与解决这些问题的方法，从而在实际操作中展现出更高的专业素养与技能水平。

4.2 建立线上线下混合教学模式

自采用线上线下相融合的教学模式以来，“摄影测量学”课程成功地激发了学生们日益增长的浓厚兴趣。课前阶段，通过预先发布学习任务，学生获得了更多自主学习的空间，得以深入探索并理解课程中的抽象概念，提升了对学科理解的深度与广度。

云课堂平台还显著增强了师生之间的互动。课前测试、课中讨论等环节的设计，有效提升了学生的参与积极性，_{/6yO26/apalR1OfjZI0zKzTlm1Ou+VBedL/qVIX79n4=}使他们更加主动地投入到学习之中。同时，教师能够基于学生的表现给予及时的指导和反馈，构建了一个高效、互动的教与学环境，形成了良性循环的师生互动机制。

4.3 建立无人机航测平台

目前，实验室已配备多台无人机，并创新性地融入了无人机操作实训与航飞培训环节。这些wyihvmhNdXdRdGyXaYZH+h6rGSMjfyhJ3RseYl1hOC0=实践环节使学生有机会亲自动手操作无人机，深入掌握航测平台的应用技巧与操作技能。通过以小组形式展开的实践活动，学生们从野外数据采集到室内数据处理，全程参与了摄影测量的各个环节，显著提升了他们的实操能力与团队协作能力。此实践教学模式不仅注重学生实际技能的培养，更核心的是，它着重提高学生分析问题、解决问题的能力以及创新思维能力。学生在独立完成实践任务的过程中，将理论知识灵活应用于真实作业场景，深刻体会到理论与实践之间的紧密联系。这一全面而深入的教学过程极大地促进了学生综合素养的提升，使他们在摄影测量领域面对复杂多变的挑战时，能展现出卓越的应对能力。

5 结束语

通过分析目前“摄影测量学”课程教学中存在的问题，本文提出了一种全新的教学模式，将虚拟现实技术与“摄影测量学”课程教学相结合，以弥补传统培养方式的缺陷。这种教学模式在很大程度上能够满足学生的学习需求。此外，教学改革和创新还能够激发学生主动分析问题的能力。相对于传统的教学模式，新的教学模式更加注重激发学生的自主意识，使其能够更灵活地运用所学知识。这不仅增强了学生学习“摄影测量学”课程的成就感，而且培养了他们独立思考和解决问题的能力。通过教改和创新，能够更好地培养适应未来社会需求的复合型专业人才，为摄影测量学科的繁荣和社会的进步做出积极贡献。

参考文献

[1] 郑荃心．基于倾斜摄影测量的室内三维实景模型重建及精度分析[J]．北京测绘，2019，33（3）：333-336．

[2] 李欢．低空无人机倾斜摄影测量成果精度研究[J]．甘肃科学学报，2020，32（2）：27-33．

[3] 唐明军，陈陈．基于无人机倾斜摄影的高精度地理信息获取技术应用[J]．信息技术与信息化，2021（12）：192-194．

[4] 谢阳，史有群，陶然，等．基于虚拟化技术的教学云平台构建与管理[J]．计算机与现代化，2013（8）：218-221．

[5] 曾涛，杨武年，余代俊，等．新时期测绘工程专业《摄影测量学》课程教学改革实践[J]．测绘科学，2009，34（3）：237-238，48．

[6] 罗艳，刘荣，肖根如，等．教育信息化背景下的"摄影测量学"课程教学改革与实践[J]．测绘工程，2022，31（5）：75-80．