數字地形測量學案例教學的組織與實施

發布時間：2019-11-16所屬分類：教育論文瀏覽：1次

摘 要： 摘 要: 數字地形測量學在分析課程知識點的基礎上，設計案例教學，以問題為驅動，以學生為主體、教師為引導，鼓勵學生獨立思考，加強師生之間交流，全面促進學生職業素養與能力的提高，并通過實際教學檢驗實施過程中取得的效果。 關鍵詞: 案例教學; 教學特征;

　　摘 要: 數字地形測量學在分析課程知識點的基礎上，設計案例教學，以問題為驅動，以學生為主體、教師為引導，鼓勵學生獨立思考，加強師生之間交流，全面促進學生職業素養與能力的提高，并通過實際教學檢驗實施過程中取得的效果。

　　關鍵詞: 案例教學; 教學特征; 數字地形測量學; 卓越工程師

　　0 引 言

　　案例教學是由美國哈佛大學法學院前院長克里斯托弗·哥倫布·朗代爾于 1870 年首創，迅速風靡到世界各地，一直以來被認為是未來教育行業的先行概念與先驅方法，并在上世紀末作為一種教育改革手段引入我國[1]。本文結合同濟大學卓越工程師培養計劃所進行的課程改革，探討數字地形測量學進行案例教學的特點并組織實施，針對案例課堂教學與實踐操作過程中遇到的具體問題開展針對性討論，以期在數字地形測量學教學中引入案例教學方法，更好地培養學生的實踐能力與應用能力。

　　哈佛大學創造的 “案例教學法”，核心是提出一種基于情景的互動研習教學模式，在教學中把真實案例典型化，抽象為可供學生分析討論和判斷的通俗形式，先分析研究，后交互討論，解決學生實際應用中分析與解決問題的需求。這種教學方法突出實踐性，打破傳統單調的理論教學模式，在案例中鞏固知識點，在知識點中挖掘案例，熟練掌握發現知識點與快速應用知識點的能力，以期融會貫通; 根據課程教學目的選擇合適的案例，有針對性、代表性、啟發性地實現對重要知識點的全面覆蓋; 以具體案例為導向，教師講授案例背景為前提，鼓勵學生獨立思考，啟發學生對案例進行消化與理解，層層遞進，最終達到解決實際問題的目的。可見案例教學法是一種將知識點隱含在典型案例中，以案例引導學生自主學習、獨立思考的互動式教學方法。

　　1、 數字地形測量學案例教學特征

　　1. 1 設計案例教學內容

　　數字地形測量學是測繪工程專業必修的一門基礎課程，使學生系統全面地掌握大比例尺地面數字測圖的原理與方法，培養學生從事數字測圖的基本技能。為實現課程的教學目標，本文共設計了如表 1 所示的 8 個案例，每個案例之間既獨立也相互關聯，采用以問題為驅動的方式涵蓋課程所有知識點。

　　1. 2 師生雙向交流

　　傳統的教學方法是單向的，學生只是被動接受知識，教師沒有反饋，學生學習的效果只能通過單一的考試方式才能知曉，很多學生考試前 “臨時抱佛腳”方能僥幸過關，這種情況與培養學生掌握知識與分析解決問題能力的教學目標不一致。而在數字地形測量學課程案例教學中，學生得到案例后，查閱相應的理論知識和規范，熟悉與消化材料，作好各項準備，課堂上不再是一個簡單的知識傳遞過程，學習小組充分分享對于案例的思考，對問題開放式的討論及對其它小組意見的尊重，都是主動學習的體現。在此基礎上，教師積極引導，在充分的對話與協商中形成綜合意見，發現每位學生的優勢與強項，學生也能在教師的引導下加深對知識系統的理解，雙向交流更加有利于提升課堂效果，使學生與教師共同成為知識學習的創造者。

　　1. 3 學生獨立思考

　　數字地形測量學是一門實踐性非常強的課程，學生在掌握如何操作電子全站儀進行野外數據采集時，如果只限于接受課堂原理講解，課后進行實踐練習，那么在儀器操作與數據采集過程可能會遇到各種問題; 如果事先告訴他們可能會出現的問題，會對學生提出問題的主動性和分析問題能力的積極性產生影響，導致學習效果下降。而采用案例教學，教師在設定好案例的前提下，提出需求并進行簡單引導，不是直接把問題的答案告訴學生，而是發揮學生的自主學習能力，去思考分析案例的要求，提出解決方法，使學生成為課堂的真正主角。隨之變化的還有教師的職責從單純的傳遞知識轉向激勵思考。例如在講授電子全站儀進行野外數據采集時，教師只給出已有的資料和最終的要求，學生需要設計控制測量、所用儀器設備、編碼系統、數據采集精度和采集步驟等一系列的處理方案。在案例教學的實踐過程中，學生們需要開展經驗與教訓交流，發表自己的見解并對他人的方案提出看法，這樣可以促進學生的交流能力，也可以使學生的思維更加縝密，大大提高理論聯系實際的能力。

　　1. 4 促進知識向能力的轉化

　　學生在數字地形測量學課程學習中，所獲取的知識并不等于能力，學會如何運用知識才是能力的體現。為此，教師在知識轉化為能力的過程中發揮著重要的作用，如只注重課堂上傳授知識而忽視對學生實際應用能力的培養，會對他們未來職業規劃產生影響，他們不能很好地適應未來就業單位對于卓越測繪人才的需求�；�于數字地形測量學課程的教學特點，教師要更加注重對掌握應用知識能力的培養，通過科學選取合適的典型案例，在實際分析中緊扣知識點，讓學生做到熟練運用。例如對于四等水準測量的案例，學生除需要掌握水準測量原理、水準測量方法、水準測量成果處理等知識點之外，還要根據現行測量規范對四等水準的技術指標要求，設計水準路線、所用儀器、觀測方案與平差方法等，并通過實踐環節進行驗證，切實提高了開展四等水準測量的實際能力[2]。

　　2 案例教學法的實施

　　2. 1 設計 “雙基結合”的課程內容

　　數字地形測量學的案例教學法需要實現基本概念和基本操作同步的 “雙基結合”。完整的教學設計依賴于具體案例將基本概念和基本操作有機結合，并形成完整實用的案例庫。案例選取有多種辦法: 可以整合課堂上涉及的知識點，也可以模擬實際情況，還可以根據實際工程項目的任務來確定。例如數字測圖系統設計案例中，結合各步驟涉及的知識點包括以下方面: 地形編碼與連線，AutoLISP 編程基礎，線型、符號庫、菜單定制，LISP 程序的對話框設計，等高線自動繪制等[3]。

　　2. 2 問題驅動為主線的方案實施

　　以學生為主體，教師為主導，以問題驅動為主線，實施教學過程。

　　1) 引出案例，提出問題。教師要以案例為引導，發現問題，在介紹案例應用背景的同時，啟發學生思維以建立對案例完整系統的認識，通過引導學生提出問題，激發他們的學習興趣。例如在面積量算的案例中，教師可以通過介紹上海的房地產價格情況，引出面積量算的重要性，再進一步講解面積量算的方法與精度分析。

　　2) 分析案例，解決問題。學生們要對信息建立感性認識，就需要通過分析問題與介紹案例背景來實現。將具體的案例分解為多個子任務，在完成各個子任務的基礎上逐步制定出整個方案，這樣做的好處在于使學生能夠逐漸掌握分析問題的基本技巧在完成任務期間，學生們可以不斷發現問題、提出問題，通過這種循序漸進的方式可以更好地學習理論知識和實踐技能。例如，教師可以將數字平面圖測繪的案例分解成圖根控制測量、野外數據采集、數據通訊、地物特征點自動分層與連線、地形圖整飾等多個子任務，啟發學生逐步去完成各個子任務。

　　3) 總結案例，加深印象。課程結束前的首要任務是對學生學習過程中存在的一系列問題以及針對問題所采用的解決方法進行歸納，目的在于使學生對此加深印象，此時教師的職責在于引導而非講授。

　　2. 3 多層次互動教學

　　為了滿足不同基礎及學習能力的學生的不同需求，將案例教學的內容分為基本需求與高級需求很有很必要。與此同時必須相應劃分考試內容為必做和選做部分，從而使不同層次的學生都能在原有基礎上得到提高。在案例教學中，教師要重點關注學生的反應，以學生的學習效果為目的，隨時捕捉課堂上出現的各種問題并作出準確判斷和有效處理。數字地形測量學實踐性非常強，每個案例都應設置相應的課堂實驗、集中實習等環節予以支撐[4]，相應的案例解決相應的實際工程問題，完成全部案例教學，便可實現課程的教學目標，從而使學生具備測繪大比例尺地形圖的綜合能力。

　　2. 4 核心技能的培養

　　2. 4. 1 數學技能的培養

　　測繪工程卓越工程師應能將數學和專業知識應用于解決復雜的測繪工程問題。在數字地形測量學綜合實驗中，各小組應布設獨立坐標系下的導線，在此基礎上進行 100 m × 100 m 數字地形圖的測繪，測圖結束后，將所測圖中的 2 個控制點與城市坐標系進行聯測，以該 2 個控制點作為公共點，求得獨立坐標系轉換到城市坐標系的平移和旋轉參數，將獨立坐標系下的地形圖轉變成城市坐標系的地形圖。

　　2. 4. 2 團隊協作精神的培養

　　測繪工程卓越工程師應能在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及責任人的角色。在數字測圖系統設計教學過程中學生要以小組為單位完成數字測圖所用的符號庫 (超過 30 個符號)、線型 (超過 20 種，含 6 種復雜線型)、AutoLISP 程序 (超過 30 個程序)、填充符號 (超過 20 個) 等匯總形成數字測圖系統，需要充分發揮團隊協作精神。以符號庫 (超過 30 個符號) 為例，若小組成員有 4 人，則每位組員完成七八個符號即可，從而以小組之力完成整個數字測圖系統也非難事。

　　3 結 語

　　本文所討論的數字地形測量學課程的案例教學改革，已在實際教學中得到應用，課程所涉及的案例，都經過了精心挑選、仔細推敲，并且為案例教學的開展準備了大量的輔助資料，以便于學生隨時參考和應用。通過在實際課程教學中的組織實施，驗證其不失為目前測繪工程專業教育中一種行之有效的教學模式。一方面，通過案例教學把理論知識與實際儀器操作結合起來，有利于幫助學生從感性認識上升到理性認識; 另一方面，在案例教學中充分調動學生的學習積極性，學生通過觀點的自由表達和接近實際工程場景的仿真訓練，使課堂內外成為師生之間思想交流與火花碰撞的平臺，對提升學生的綜合能力具有很強的實際意義。

　　相關期刊推薦：《昆明冶金高等�？茖W校學報》(雙月刊)1985年創刊，是以自然科學和工程技術研究為主，兼有社會科學研究及教育教學研究的綜合性學術期刊。主要刊載測繪與冶金、機械與電氣工程、環境與市政工程、建筑、建材、經濟與工商管理、計算機與信息技術等方面的科技研究及應有性論文和高職教育、課程體系建設、教學改革等研究性論文。有投稿需求的作者，可以直接與期刊天空在線編輯聯系。