测绘程序设计课程教学改革研究

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［关键词］测绘；教学改革；课程设计；程序设计

新形势下传统测绘工作的“测、算、绘”中的算和绘所占比重越来越大，原因一方面在于野外测绘技术的进步，降低劳动强度的同时提高了野外测量效率；另一方面在于获取的数据量越来越大，数据类型也更加复杂，海量数据的处理和绘制需要依赖于计算机才能顺利完成。在此背景下，社会对高校培养的测绘专业学生的测绘编程能力提出了更高的要求[1-2]。许多高校的测绘工程专业都开设了测绘程序设计这一专业课程，测绘技能大赛新增了测绘程序设计的项目，这些都体现了社会、高校对于测绘专业学生测绘程序设计能力的重视。总之，在新形势下，学生数据处理的能力需要被重视，其核心是重视培养学生的编程能力，让学生掌握测绘数据处理的强有力的工具。测绘程序设计这门课即是解决这个问题的一把关键钥匙。测绘程序设计是一门将编程技术与测绘专业知识结合起来的课程，学习者既要掌握测绘专业的知识，又需通过编程能力将其实现。本课程涉及测量学、测量平差、大地测量学、工程测量学等众多测绘专业课，还涉及数据结构、算法等多方面计算机专业的知识[3-6]，课程总体难度偏高，实践性强，对于广大学生来说难以掌握与精通。本文以测绘工程本科专业为例，结合笔者多年的教学经验，提出课程教学存在的问题，给出可行的课程改革方法，以期更好地达成培养高素质测绘工程师的要求目标。

一、课程教学存在的问题及原因分析

我校测绘程序设计课程已开设多年，授课时间安排在大三下半学期，是测绘本科必修课程。我校测绘程序设计的课程培养方案随着时间修订了多次，课程大纲也相应进行了多次修改。从当前结果来看，虽然课程在一定程度上提升了测绘工程专业学生的程序设计能力，但还是存在一些问题，具体问题总结如下。

（一）内容多学时少内容多学时少，开课时间需调整测绘程序设计课程的内容多且涉及面广，现阶段该课程理论和实验都为32学时，与教学内容相比还是略少。因前置课程众多，该课程安排的时间比较靠后，但矛盾的是大部分高校的编程基础课程都安排在大一学期[7]。因此，当课程开始的时候，除少数能坚持课外学习编程的学生，其余学生普遍存在基础不牢固、编程知识已遗忘等问题。

（二）课程系统性差课程系统性差，课程内容不均衡多数教师都是使用自己整理的教案来进行教学，课程暂时没有权威固定教材[8]。教案也因个人的专业背景，或偏理论，或偏实践，方向上也是测量、地信和遥感各有侧重，导致课程存在内容质量参差不齐、讲授顺序不合理等系统性问题。在课程内容上大多遵从前半部分讲编程基础，后半部分讲测绘程序的模式。这种模式比较单一，是否是最佳模式有待进一步讨论。

（三）教学模式单一教学模式单一，学生主动性较差课程教学安排通常是理论+实验的模式，此形式缺乏灵活性，容易产生断裂感，让学生产生不良的情绪。另外，一个班级只有部分学生对编程怀有兴趣，且能不断实践掌握测绘编程技术。而大部分学生编程基础较差，对编程有抵触心理，在课程学习中极易产生消极的情绪，影响学习效果。通过对已经完成课程学习的学生的调研，可知学生抵触心理产生的原因主要有两个方面：一方面是在编程初期容易出现类似错用符号、误解参数含义等不易发觉的小错误，使得程序编译报错或结果出错，大部分学生因此丧失学习编程的信心；另一方面是认为程序设计与己无关，在以后的工作生活中一定不会用到，这往往是部分学生在学习信心丧失后产生的自我心理安慰，但也有部分学生在课程开始前就有这种错误的认知。以上两方面问题产生的原因分别是编程基础不牢固和思想认识不到位。

二、课程教学改革方案

为了更好地培养新形势下测绘专业学生的能力，笔者通过对课程教学问题及原因进行梳理总结，找出制约课程建设的症结所在，并针对症结提出以下教学改革的方案，以期达到以改促教、以教提质的目的。

（一）调整培养计划调整培养计划，协调课程关系专业培养计划设置的课程间有较大关联性，为了解决测绘程序设计课程内容多、学时少、开课时间不合适的问题，教师不应孤立地对测绘程序课程教学进行改革，而应列出相关课程，整体协调，统筹安排。改革方案如下。1.将测绘程序设计课程与编程课程统一，既可压缩测绘程序课程编程基础知识的教学内容，又能通过测绘程序真正拓展学生实现程序的能力。修改培养计划中的课程设置，就必定要对课程大纲重新进行制订。在新的教学大纲中，应适当精简教学内容，以锻炼学生测绘编程思路以及处理问题的能力为主。例如各种坐标转换程序主要为文件读写、函数使用（参数传递）与复杂表达式的编写，只要将其知识点通过一个题目表现出来，并将这个题目的各个知识点展开进行详细讲解，使学生有独立完成这个题目的能力即可，其他类似程序只要掌握相关专业知识，自然可以独立完成。2.统一后的测绘程序设计课程上课时间必定前移，可安排和大地测量、平差课程同学期，与这些课程的课程设计联动，共同完成程序大作业。因为这些课程设计中本来就有通过电算完成的题目，如能一起完成，既节省了时间，提高了效率，又因测绘程序设计课程的学习，让课程设计完成质量得到保证。

（二）综合系统统筹综合系统统筹，梳理教学内容教学大纲是规范课程系统性，梳理教学内容的重要工具。教学大纲制订不需要太具体，但应统筹全局，具有前瞻性和指导性。改革方案如下。1.教学大纲应参考现有课程材料，以编程基础知识为辅、测绘程序为主，两者要有机融合，如编程基础中控制语句学习可以方位角计算为例，既贴合主题，又形象生动。2.在大纲的指导性要体现以锻炼编程思想为主，通过测绘程序大作业的形式串联编程基础知识，让学生触类旁通，举一反三。另外，教学大纲的梳理修改需要有相应的教材相配合，但现在市面上计算机编程的教材很多，与测绘程序设计相关的教材却非常缺少，能够做到编程与测绘知识有机结合的更少，这一方面需要相关人员共同努力来完善。

（三）提升教学条件提升教学条件，改进教学模式事实证明，编程的学习是边学边练效果最好。应改造学校机房以满足计算机实验室全程教学的要求，使学生能及时实践教师讲授的课程知识点。测绘编程这类课程，只有学生讲了、练了、错了、改了，才能真正理解、明白、掌握。课程可采用更灵活的教学模式，学习时以组为单位，以项目为导向，引入竞争机制，让学生从被动变为主动，激发学习兴趣。对于测绘程序设计这类特殊课程，在前期的预备课程完成后，剩下的课程最好能够全程在可使用计算机的机房进行。因为后期的知识有些分散简单，有些复杂集中，这两种情况都不适合在一节大课的时间内不停讲授。绝大多数的学生难以在一节课的时间内接受过多简单或者过于复杂的知识，教师长时间的单方面知识输出会导致部分学生产生厌烦心理或进一步丧失学习信心。程序设计注重细节，理解程序往往也需要以各个细节为切入点，连续的理论教学往往会让学生难以顾及大量的细节，进而产生教师越讲越多、学生越听越跟不上的恶性循环。据很多学生反映，在后期的课程中，虽然知道教师在课堂上讲的知识点都很重要，自己也会去听，但实际上大部分内容都未吸收，而且极易因短时间的走神而错失后面的大部分内容，极大影响了学生对程序设计和课程的学习兴趣。而如果是在机房授课，在讲完简单知识点后，学生就能及时使用电脑进行实践，提升学习信心。复杂的知识点则可以拆开来讲，每讲完一个过程，可留一定的时间给学生来编程实现，以此促进学生对新知识的吸收。（四）改变评价体系改变评价体系，鼓励个性发展评价体系是课程改革的重要保障，要让其成为促进学生学习的动力，而不是束缚。根据对学生的调研反映，在以往的传统考核中，很多学生的应对方式不是认真听讲和练习，而是寄希望于背诵其他学生总结的“常考代码”。但背诵代码完全无法提高编程能力。为了保证良好的教学效果，必须使用新的考核方式。为激发学生兴趣且让考核更加有弹性，学生课程成绩考核可改为“积分制”，让学生自己选择成长方式，最终满足积分要求即可通过课程考核。积分分为基本分、核心分和拓展分，见表1。表1中每项设置最低完成标准，对考核最低要求不放松，释放高水平学生潜力。拓展分可通过参加测绘编程相关比赛，如全国测绘大赛、蓝桥杯等获得，也可通过参加SRT项目等独立完成感兴趣的测绘程序获得。该措施可能存在实行起来较为烦琐的问题，可结合前面的分组策略，以小组为对象进行管理。总的来说，可以沿袭外业实习分组方式，多数测绘专业的学生经过前置课程的教学实习后，已经拥有较强的团队合作能力，且成员之间互相了解。外业实习小组结合外业计算工作的经验，利用小组全体成员的知识储备来解决实验中碰到的问题，可从被动变为主动学习。小组之间互相激励互相帮助，可以激发学习兴趣。小组成员共享积分，既减少管理的压力，又能带来以上好处。

三、课程改革的讨论

虽然高校开设的课程会存在一些共性的教学规律，但同时每门课程也具有其特点。测绘程序设计课程与其他课程不同的地方在于，其既要求学生具备专业的测绘知识基础，又要求学生具有扎实的编程能力。这就要求其开设时间要靠后，让学生在掌握了这些基础课程之后再学习该课程。但前文分析了测绘程序设计课程不宜开设过晚，因为该课程的编程工具在大一就学习了。众所周知，编程工具不是一个简单的一学即会的工具，需要通过大量的理论加实践才能掌握，这样就导致了开设时间上不可调和的矛盾。对于该矛盾，笔者给出了在现有框架下可能解决的最好的方法，但能否有更好的方法需要对该课程改革做出更加深入的思考。测绘程序设计是属于编程类的课程，编程类课程的学习不同于一般的课程。笔者认为这类课程不是教师教，学生跟着学就能简单完成的。另外，编程语言是一个系统的工具，学生需要对核心内容完全系统掌握，才有可能写出程序。这一点与很多知识点比较零散的课程区别很大，如可能一个变量的定义位置就导致程序不能正确运行，或者一个数据类型设置不合适就导致结果错误等问题，使得学生如果不完全掌握编程的基础，就不能写出能运行的程序。另外，编程除了是基础，还是一种能力，且这种能力很容易检验，学生能不能掌握编程技术一测便知。这些特殊的点决定了测绘程序设计课程不是一门可以简单上好的课，需要更多的教师参与进来，通过与学生交流沟通，对课题进行思考，找出行之有效的方法。目前，笔者认为这门课还是偏重于编程技术多一点，因此，应从编程课的改革中多找经验。比较好的经验如项目驱动，是将编程看成能力，学生能独立编写出完整的项目程序，即认可这种能力。本文最后的考核改革也是基于此，但其中不可避免存在很多问题，如不好操作、暂时难以提供适合这种模式的学习环境等。教学改革总是实验性质的，像测绘程序设计这种交叉的、小众的课程科目，虽然关注的人不多，但是意义重大，其是我们能否引导测绘工程专业学生意识到新形势下测绘关注的重点的偏移，能够完善提高自身专业素质的引航员。据笔者经验，对于测绘程序设计课学习较好的学生，在毕业后的工作中，都能较好地使用编程工具，解决自己在测绘工作中的问题，为自己提供方便，为公司创造效益。

四、结束语

测绘程序设计课的教学目的是培养测绘专业学生使用计算机解决其专业问题的能力。测绘程序设计的基础是计算机编程，据笔者经验，编程难以人人精通，因此教学要结合积分制设立最高目标和最低目标。最高目标不做赘述，最低目标应是测绘专业学生掌握基本测绘编程的思想，为以后科研或工作中的编程工作打下基础。

［参考文献］

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［7］周家香，戴吾蛟，左廷英.信息化测绘体系下测绘工程专业课程体系探讨［J］.测绘与空间地理信息，2016（6）：6-7+11.

［8］白君芬.VB测绘程序设计课程教学研究［J］.矿山测量，2014（1）：106-108.

作者：董超 丛康林 彭勃 单位：山东农业大学信息科学与工程学院