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应用型高校摄影测量学教学改革

2023-09-05 87 上传者：管理员

摘要：文章以山西能源学院为例，首先分析了应用型高校摄影测量学教学现状，然后论述了应用型高校摄影测量学教学改革，包括企业调研，明确教学目标；优化理论教学内容，满足教学要求；优化实践教学环节，适应行业发展；等等。

关键词：
实践教学
应用型高校
摄影测量学教学
教学改革
测绘学
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摄影测量学是测绘学科的重要组成部分，它是利用摄影机或其他传感器采集被测对象的图像信息，经过加工处理和分析，获取有价值的可靠信息的理论和技术。经过一百多年的发展，已经从模拟摄影测量发展到数字摄影测量阶段，并得到了广泛的应用。

近年来，随着无人机、大数据、人工智能等技术的发展，快速、高精度的空间大数据处理模式已被广泛应用。摄影测量作为空间大数据的重要采集方式自然存在大量社会需求，同时这对摄影测量人才的数量和技术也提出了更高的要求。基于此，高校对于摄影测量人才的培养也必须顺应社会需求发展，即在摄影测量学课程设计方面需要进行改革和创新。理论和实践的深度结合是摄影测量学课程改革和创新的关键，故高校在开设传统摄影测量课程以促使学生理解和掌握复杂抽象理论的同时，还要开设如三维模型构建、无人机航测应用和近景摄影测量等实践性较强的课程，并采取即时更新教学内容、丰富教学方式、细化教学考核等措施，这样能更好地提高学生对于摄影测量学知识的理解，进而能够培养出兼具理论与实践能力，且具备创新思维的高质量摄影测量人才[1,2,3,4,5]。

经调研，山西省内应用型高校一般只开设摄影测量学一门课程，与此相关的课程开设较少，且起步晚、师资力量与配套软硬件比较欠缺，导致学生难以将摄影测量学理论和实际相结合，从而影响了山西省高质量摄影测量人才的培养。对此，本文以山西能源学院（以下简称“学院”）为研究对象，分析摄影测量教学中存在的问题，并有针对性地提出了教学改革措施，以期为相关院校优化应用型技术人才培养模式提供参考及借鉴。

一、应用型高校摄影测量学教学现状

（一）知识抽象且学时有限，导致学生理解不深

摄影测量学主要包括以下内容：影像信息科学的组成及影像信息的获取方法；摄影测量的基本原理和方法（单像解析、双像解析、解析空三、数字摄影测量基础、像片纠正与正射影像图等）[6,7,8]，涉及内容较广。目前，摄影测量学课堂教学方式一般以教师现场讲授为主，内容涉及不同坐标系的转换、大量公式推导等，知识点多且极为抽象[9,10]，尤其在透视变换的教学过程中，这种单一的教学方式往往使教师疲于应付，进而导致学生难以理解该知识点。

学院测绘工程2017级本科专业开设了摄影测量学课程，并且后续开设了数字摄影测量学、工业测量（其中8学时涉及近景摄影测量内容）两门相关课程，共计80学时，但从学生反映的情况和期末考核结果可以发现，学生很难系统地掌握课程理论知识。在通识教育背景下，为了与其他专业课程相协调，2018级以后，本课程课时被进一步压缩，仅安排48学时（理论40学时、实验8学时），且无其他相关课程安排。

对于一门对数学功底和空间变换思维能力有较高要求的课程来说，单一的教学方式、有限的学时是制约课程教学质量提升的关键因素[11]。

（二）实践教学与生产脱节

对于摄影测量学教学，除基础理论知识的讲授，学院还安排了包括摄影像片内定向实验、相对定向与绝对定向实验、立体匹配及编辑实验、空中三角测量实验、4D数据产品生产实验等在内的实践教学。但是，在实践教学过程中存在实践和生产脱节的问题。

内业实践教学主要将数字摄影测量软件作为教学工具，大部分学生只使用系统自带数据，按照软件系统的作业流程来完成实验课程学习，这种不处理实际外业航拍数据的“纸上谈兵”式实验，会让学生日后在遇到意外情况或特殊问题时，觉得“心有余而力不足”，难以满足测绘行业用人单位的需求。

外业实践教学包括像片控制点的布设、野外像片控制点的选刺、整饰及像片联测、像片的解译与调绘。实践教学活动旨在加深学生对摄影测量学基础理论知识的理解与掌握，培养学生的摄影测量学基本作业技能和实践动手能力。但一般只安排1周的实践教学活动，实验学时偏少且教学内容的设置仅限于航摄内容，不涉及用人单位常用的无人机摄影测量、三维建模等内容，缺乏创新性，不利于学生对摄影测量学基本理论知识和整个作业流程的全面理解，达不到外业实践教学目的。

（三）考核形式单一，学习过程考核不足

目前，摄影测量学的学习过程考核主要从到课率、课后作业及课堂实验三方面考虑。到课率方面，由于课程教学内容多、教学时间有限，且课堂提问等课堂活动次数较少，不能客观反映学生课堂学习质量；课后作业方面，部分学生完成课后作业时不自主思考，存在抄袭情况，不能真实反映其课后学习情况；课堂实验方面，实验过程及结果基本不做考核，实验成绩以实验报告为主，不能对学生的动手能力进行有效评价。这种流于形式的考核方式难以反映学生在整个教学过程中的综合表现及学生的真实能力[12,13]，导致学生平时学习动力不足。

二、应用型高校摄影测量学教学改革

针对上述提到的摄影测量学课程教学中存在的不足，结合省内应用型本科院校摄影测量学课程教学的实际情况及生产单位对摄影测量人才的实际需求，本文以学院为例，从优化教学内容、丰富教学方式，以及改进考核方式等方面逐步探索、实现摄影测量学课程的教学改革。

（一）企业调研，明确教学目标

教学目标是统领教学全过程的基本依托。在摄影测量学教学改革过程中，明确教学目标是保证教学改革成效的前提。因此，首先教师需要通过座谈、单位实地调查、电话及网络等形式，调研国土、能源、煤炭、水利、电力、建筑、交通等多个行业单位对摄影测量人才的需求情况，并分析某一段发展时期内的人才需求变化趋势。然后将调研结果整理成报告，并邀请相关领域实践经验丰富的专家、单位管理层、各生产一线部门技术人员进行多次研讨，以厘清各领域对相关专业毕业生的专业素质要求，从而明确具体的人才培养目标及课程教学目标。最后，根据学校实际情况，提炼总结出如下摄影测量学课程教学目标。①掌握摄影测量的基本原理、方法和内涵；掌握地学信息调查的重要载体和手段涉及的基本原理。②具备影像信息获取、识别、处理、提取和表达的知识和技能。③掌握数字摄影测量的基本知识，了解从影像获取到最终成图的全过程。教师只有明确摄影测量学课程教学目标，才能为后续教学把好航向，提升摄影测量学课程教学的质量，保证摄影测量学课程教学的成效[14,15]。

（二）优化理论教学内容，满足教学要求

无论是传统的摄影测量还是无人机倾斜摄影测量、近景摄影测量等，基本原理都是基于共线条件、共面条件来解求被摄物体的几何信息。因此，传统摄影测量方面的基础理论仍需受到重视，如方坐标系与物方坐标系的定义及它们之间的关系，摄站、像点及对应地面点之间的共线关系，解析空中三角测量等[16,17,18]。同时，在不更改学时的基础上，依据应用型高校培养要求，要增加摄影测量的外业工作内容，构建以从影像获取、外业控制到影像信息加工处理的生产流程为主线的课程框架。

在信息时代背景下，学生获取知识的途径非常丰富，故课后自主学习的重要性便突显出来。基于此，可利用学院搭建的网络教学平台建设网络资源，增加无人机倾斜摄影测量等当前行业应用的热点内容，在不占用课堂学时的基础上引导学生自主学习当前的热门前沿技术，以此培养能够紧跟行业发展需求的摄影测量人才[19]。

基于以上内容框架，结合能源、交通等行业专家的意见，根据学院实际，对摄影测量学教学大纲进行修订，确定了相关内容的学时分配，如表1所示。根据实际情况，部分内容要让行业专家参与讲授，以保证与实际生产项目同步。

（三）优化实践教学环节，适应行业发展

依据企业调研结果，经专家指导，调整、确定本专业人才培养目标框架下的课程结构设置和实践教学环节，合理进行专业课程实验教学内容设计，调整实验项目、实验内容。实践教学为课内8学时加一周课程实习，实践内容如表2所示。课内实验以样例数据为主，如依据课程内容可安排影像定向及解析空中三角测量等项目，以帮助学生理解课堂基础理论内容。

表1理论教学内容

表2实践教学内容

为期一周的集中实习分为野外数据采集和室内生产作业两部分。为贴近实际生产项目，该环节引入了无人机航摄系统。目前，学院已购置多台无人机，且配备主流数字摄影测量系统，能够让学生真正接触到内外业一体化的实践环节。实践过程中以小组为实习单位，在从资料的收集查阅、方案设计、航飞数据获取、像片控制测量到室内产品制作等各个环节中，均采用学生主导设计，指导教师查缺补漏并帮助学生分析完善每一步方案流程的教学方式。通过该环节的训练，提高了学生解决实际问题的能力。对比2017级学生以样例数据为主的集中实习，2018级、2019级两届学生通过该实践环节的训练，在分析、解决问题能力方面得到较大提高。2018级学生毕业设计内容涉及“基于无人机进行大比例尺测图”，较2017级学生在整体质量上有了较大的提升。学生毕业设计从方案设计到最后答辩环节的表现均受到参与答辩的行业专家的好评。

（四）丰富教学方式，提高学生学习兴趣

随着“互联网+”技术的推广，线上线下混合式教学在高校教学中越来越普及。利用学院搭建的网络教学平台，建设网络资源，可方便学生进行自主学习[20,21,22,23]。目前，学院已将摄影测量学讲授视频、多媒体课件、教学大纲、实验指导书，以及课外延伸学习资料上传至平台，另外平台中还设置了作业、互动讨论区等，以便加强师生在课后的交流互动。线下课堂讲授过程中，教师积极利用线上教学平台中的抢答、选人等功能，可提高学生的注意力及学习兴趣。

针对个别重难点问题，如双像解析三种方法（后交—前交法、相对定向—绝对定向法、光束法）的比较，教师可设置合适的讨论题目，让学生以小组为单位进行讨论，首先在组内交流，然后各组之间进行辩论，如此通过课堂讨论，学生可深入理解三种方法的基本原理、解算步骤、解算进度，以及应用场景。这样的讨论过程既实现了教学目标且课堂氛围较好，学生也都表示对该部分内容的理解较为透彻，受益匪浅。

对于学习成绩优异的学生，教师要引导其参加“互联网+”大学生创新创业大赛、测绘论文大赛等比赛，参与教师的科研项目，申请大学生创新创业训练计划，从而让学生深化学习，做到学有所用。自进行教学方式改革后，课题组教师指导学生运用所学摄影测量学知识获批国家级、省级大学生创新创业训练计划各1项，申请实用新型专利1项，获得“互联网+”大学生创新创业大赛省级银奖1项、山西省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛三等奖1项。通过这样的形式增加了学生的获得感、荣誉感。

（五）细化考核标准，体现学生真实学习情况

利用网络平台进行过程考核，引导学生注重平时的表现。平时成绩的考核在以往单一的上课考勤的基础上，加入其他考核元素，包括作业提交、课堂讨论（线上、线下的讨论）参与度等。同时根据学生实际情况调整各项考核元素的占比，上课考勤仅占10%，作业提交占20%，课堂讨论占30%，实习成绩占40%[由实习出勤（20%）、实习成果（45%）、实习报告（35%）组成]。这种过程化考核的形式更加重视学生的学习过程、学习态度，以及动手能力，可提高学生对所学知识的运用能力。过程考核标准如表3所示。

表3过程考核标准

三、结语

本文以提高摄影测量学课程与测绘新理论、新技术和工程建设的适应性为目标，以学院为例，调研了该课程的教学现状，并从优化教学内容、丰富教学手段、改进考核方式等方面入手提出了相应的教学改革方案。分析该课程改革方案的实施应用情况，可以发现取得了较好的教学效果，既使学生掌握了理论知识，又可保证其具备开展实际项目的操作能力，能够满足当前的行业需求，同时对促进学生的科研积极性、培养科研兴趣都有积极的意义，可以为相关院校优化应用型技术人才培养模式提供参考及借鉴。

参考文献:

[1]张永军,张祖勋,龚健雅.天空地多源遥感数据的广义摄影测量学[J].测绘学报,2021,50(1):1-11.

[2]张卡,盛业华,韦玉春,等.新时代测绘工程专业摄影测量学课程实践教学模式改革研究[J.高教学刊,2021,7(30):121-125,129.

[3]卞玉霞,宋宏权,王永前,等.新形势下摄影测量学课程教学改革探讨[J].测绘通报,2019(12):152-155.

[4]段平,李佳,周京春,等.无人机背景下摄影测量学课程的实践教学探讨[J].测绘通报,2020(3):150-153.

[5]张亚利,杨荣华,陈金云.面向自主性学习的摄影测量学教学改革与实践[J.测绘与空间地理信息,2019,42(12):15-16,21.

[6]张荣春,衣雪峰,李浩,等.《摄影测量学》教学课程新思路研究与设计[J].现代测绘,2019,42(5):61-64.

[7]刘舒;付博.基于CQI理念的《摄影测量学》教学改革策略研究[J].高教研究与实践,2019,38(3):44-48.

基金资助:2022年山西省高等学校教学改革创新项目(编号:J20221265,J20221256);山西能源学院教学改革创新项目(编号:NJ202018);

文章来源:付红云,王小美,张明媚.应用型高校摄影测量学教学改革[J].西部素质教育,2023,9(17):161-164.