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“误差理论与测量平差基础”课程教学改革研究
信息来源:《教育科学》杂志社唯一官方网站 发表时间: 2022/2/24 阅读数:322

“误差理论与测量平差基础”课程教学改革研究

摘要误差理论与测量平差基础是测绘工程专业重要的专业基础课之一,课程的概念模型复杂繁多,理论性强,学生对于知识的理解与应用难度大。针对这一问题,本文结合测量平差教学实践,在教学手段及教学内容等方面提出相关改革措施,通过构建实用的学习平台,丰富课堂教学实例内容、增加课程设计等,提高学生学习的主动性,增强学生解决实际工程问题的能力,提高教学质量。

关键词测量平差;课程建设;教学改革

1引言

经济发展,测绘先行,我国目前大量的测绘项目正在如火如茶的进行中,新技术的广泛应用使得测绘科学的内涵不断扩展,测绘行业已进入了跨越式发展的时代,精准、快速、实时成为测绘新的目标[fll。行业的应用发展与需求促使测绘工程专业教育教学必须跟上时代的步伐,特别是伴随着各大高校“新工科”研究实践活动的开展,测绘工程专业更要抓住机遇,深化工程教育改革,实现培养满足测绘工程行业专业人才需要的目标。误差理论与测量平差基础是测绘工程专业重要的专业基础课,它是一门以大规模的测绘数据为研究对象,进行数据分析、处理及应用的学科,是测绘工作“测、算、绘”三大模块中“算”的基础,是连接测绘最终产品的纽带。课程在培养方案中起到承上启下的作用,对后续专业课,如大地测量学、摄影测量、GNSS等课程的学习,以及学生解决实际工程问题能力的培养都有着直接的影响,关乎到测绘专业人才培养的质量

然而,该课程目前多数的教学活动仍以教师课堂讲授为主。在这种教学模式中,教师主导和支配整个教学过程,学生被动参与,学习积极性不高,对于知识的掌握与应用效果不好,同时这种教学模式往往忽视了学生的差异性及个性化需求,学生缺乏自主性,在一定程度上限制了学生探究和创新能力的发展。因此,结合传统课堂教学和现代信息技术的优势,寻找一种灵活多样的教学模式,更好的实现教学目标,对于误差理论与测量平差基础课堂教学而言势在必行。

2课程现状

误差理论与测量平差基础是一门理论性很强的课程,其主要任务是求取观测值或参数的最佳估值及评定精度。课程在重点介绍了测绘数据中偶然误差的基本规律及包含偶然误差的数据处理理论与方法的基础上,详细介绍了四种经典平差模型,即条件平差、附有参数的条件平差、间接平差和附有限制条件的间接平差,为学生后续课程的学习及进一步研究近代平差理论奠定基础。

课程讲授过程中由于涉及复杂繁多的公式、符号及推导,需要学生具有较好数学基础,学习过程往往既乏味又难于理解和应用。虽然已有一些教师学者针对课程体系、教学方法与手段等方面进行了教学改革研究,但由于该课程具有较高的理论性和实践性,笔者结合实际教学经验与相关研究,总结误差理论与测量平差基础教学过程中仍然存在以下问题:

(1)概念、模型复杂繁多。误差理论与测量平差基础是测绘工程专业难度较大的专业课程之一,涉及较多的概念、公式和模型推导,理论性强,内容抽象枯燥,对学生数学和测量学相关专业基础要求较高。但很大一部分学生存在数学基础薄弱或是与前期数学理论学习脱节的现象,面对课程教材中的大量公式推导及罗列,在学习伊始就产生畏惧心理,对课程学习产生抵触情绪。

(2)理论与实践结合薄弱。经过多年的教学探索,误差理论与测量平差基础的理论教学模式已相对比较成熟,其前导课程安排较为合理,能够满足课程相应的理论教学。然而,仅通过课堂上的理论讲解与公式推导,内容空乏,学生难以理解和灵活运用;另外,课后作业习题是学生进行知识巩固的唯一途径,同时目前教学过程及课外作业中涉及的算例大都以常规测量控制网为例,这对测量手段日益多样化的今天是有缺陷的,难以满足理论结合实践的要求,使得理论与实践相脱节,达不到相辅相成的效果,学生对于课程知识的具体应用不甚了了。由于欠缺与当代具体工程实践的结合,学生往往在具体实践过程中对于测量数据缺乏平差意识,对测量外业观测、数据处理过程、限差要求、精度评价等这一完整的测量过程认识不够深刻。

(3)现代测量信息技术影响深刻。现代测量技术的信息化及计算机技术的发展促使测绘工程行业涌现出大量的商用软件;这些软件能够将平差计算从繁琐、枯燥中解放出来,提高解算效率,保证计算准确性。但目前大多的课程讲授仅包含理论知识,对于软件的应用及相关编程开发涉及甚少,这往往导致学生在面临实际工作时,缺乏软件的实践操作及借助相关软件编程开发解决问题的经验,难以满足应用型大学培养的目标。

3课程教学改革建设

3.1教学平台信息化

误差理论与测量平差基础课程不仅涉及测绘专业知识,同时涉及较多的数学基础知识,学生在课堂学习过程中往往难以快速深刻理解,这就需要进行课后复习与习题练习。为满足学生复习与练习的需求,课程构建了误差理论与测量平差基础网络学习平台系统,辅助学生进行复习与自测,从而查缺补漏。该系统具有学习辅导、章节练习、试题自测等功能。教师将课程的教学重点知识以视频、PPT等形式存放于辅导练习子系统中,同时也为学生提供其他高校或网络上的优质的教学资源,方便学生课后观看。网络学习平台系统同时具有课程题库,能够满足学生进行章节练习与模拟考试,满足学生练习与自测的需求。课程结合理论教学及信息平台,统合了线上教学与线下辅导的优势,既强化了传统教学中讲授的优势,又解决了学生课后自学复习中存在的“学什么”、“如何学”及“何处学”的问题,也在一定程度上改变了重“教”轻“学”的问题

3.2课程教学实战化

随着测绘新技术在各行各业的应用,测量数据的形式与规模日益复杂和庞大,这就给课程的教学与培养目标提出了新的要求。学生通过课程的学习应该更深刻的理解测量平差基本原理,从而能够将所学理论与数据处理方法在各个领域灵活运用。因此,误差理论与测量平差基础课程体系改革的另一个重点方向就是实践教学。通过开展课程设计,在工程测量、变形监测、大地测量、3S等方面引入案例设计,模拟真实测绘生产项目进行数据平差模型设计与求解。在设计开展过程中,学生选择感兴趣的或者是在实践中遇到的问题案例进行平差方案设计与实施,并鼓励学生使用商用软件或者结合已有编程基础自主编程实现,引导学生在设计计算过程中至少掌握一种软件的使用。测量平差课程设计,在选题内容上,课题包含但不仅限于课堂教学过程中的教师引导学生学习使用的案例,也包含了学生在其他课程实验、实习过程中发现的议题,这在一定程度上能够培养学生自主思考、善于发现的能力在实施流程中,通过结合实际工程项目缩短了理论教学与实践应用的差距,使得晦涩、难以理解的数学推导变成详细的测绘项目问题,拓宽学生对测量数据平差过程的认知,将项目的实际问题归结到测绘数据的解算问题中来,实现理论学习与应用实践相藕合,满足在“新工科”背景下应用型大学的培养目标。

4结语

误差理论与测量平差基础课程是测绘工程专业的一门核心课程,具有理论性、基础性、综合性、及实践性的特点,在测绘工程专业培养中占有重要地位。学生通过课程的学习,掌握平差的基本理论与模型方法,对于测绘项目的实施及数据处理具备平差意识与平差理念。为了实现综合型、应用型的人才培养目标,教学必须推陈出新,不断探索。本文以当前测量平差课程的教学现状为切入点,对课程的改革进行了探讨与建设。通过构建辅助教学系统及增加实践教学环节,以期增加学生自我学习的途径,促进学生的学习兴趣,加强对所学知识的掌握,提高学生解决实际问题的能力,充分发挥学生自身的主观能动性。同时,我们也必须清楚地认识到学科是发展的,教学的改革探索是无止境的,还有待于在后续的教学实践中创造出更先进、更有效的教学模式,提高教学质量。

参考文献

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