“金课”理念下的《现代测量学》混合式教学设计

宇超群，王同合*，魏 田，张 静，邓 勇

（1.中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，河南 郑州 450002）

2018年6月21日教育部陈宝生部长在新时代全国高等学校本科教育工作会议上第一次提出，对大学生要有效“增负”，要提升大学生的学业挑战度，合理增加课程难度，拓展课程深度，扩大课程的可选择性，真正把“水课”转变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”。金课具有“两性一度”的标准[1]，即高阶性、创新性和挑战度，其中创新性就包含了教学形式的先进性和互动性。所谓混合式教学就是要把传统教学方式的优势与线上自主学习的优势结合起来，既要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性[2]。而线上线下混合式“金课”也是五大“金课”类型之一。

《现代测量学》是一门面向测绘类专业本科学生的专业基础必修课，也是专业入门课。与之类似的课程包括《测量学》《测量学基础》等，在测绘类高校中广泛开设。《现代测量学》不仅拥有丰富的理论知识，而且包括大量的实践内容。因此，在学时数有限的情况下，讨论如何借助线上资源、虚拟仿真资源开展混合式教学，提高学生自主学习能力和创新思维能力，具有十分重要的意义。

1 传统《现代测量学》课程特点分析

《现代测量学》能帮助学生建立测绘科学与技术的整体概念、了解测绘学科的总貌，培养学生良好的业务作风，为进一步学习其他专业课打下坚实基础，具有不可替代的重要作用和意义。

1.1 课程特点

《现代测量学》包括理论和实践两个部分的内容，90学时的课程分为校内授课50学时（含课间实习16学时）和野外综合实习40学时。总的来说，该课程具有概念多、内容多、计算多、实践多、交叉多的“五多”特性。课程组基于OBE教育理念[3]，对标学生综合素养要求，反向设计确定了该课程的教学目标：

1）知识目标。通过该课程的学习，帮助学生了解测绘学科的总貌，建立测绘科学与技术的整体概念；在具备现代测量技术基本知识、基本理论和基本方法的基础上，培养学生大比例尺数字地形图测绘的基本实践技能。

2）能力目标。通过该课程的学习，锻炼和提高学生实际操作仪器的能力以及解决实际问题的能力；使学生能灵活运用控制网的布设和观测方法、碎部点测量方法，掌握控制测量的计算方法、数字地形图的数据采集与编辑成图的基本技能。

3）素质目标。通过该课程的学习，培养学生“真实、准确、细致、及时”的测绘业务作风，提升他们对军事测绘事业的职业认同感、责任感和自豪感，树立不怕吃苦、勇于克服困难的专业精神，具有良好的团队意识。

由于实践课学时有限，为了更好地帮助学生打牢基础、掌握操作技能，课程团队建立了多样化、形象化、趣味化、精炼化的课程网络资源、虚拟仿真实习软件以及基于人工智能技术的半实物仿真地形测量模拟训练系统。上述资源为混合式教学的实施奠定了坚实基础。

1.2 拟解决的主要问题

针对传统教学的不足，采用混合式教学的方式拟解决的主要问题包括：①解决师生交互少、教学方法灵活性差，教师对学生了解不足等传统课堂中存在的教学方法问题；②解决学生自主学习动机不足、独立思考能力和创新能力缺乏的问题，实现“课前、课中、课后”知识体系连贯融合，打通从现代测绘的基础知识传授到测绘工程技术与应用培养的通道；③解决学生动手实践能力偏弱的问题。《现代测量学》包括大量的课内实践课，但时间有限、动手能力培养不足，这是实践环节的瓶颈。

2 教学内容重塑与资源配套

为帮助学生深刻理解教学内容，课程组对课本内容进行了重塑，即将内容梳理为“一个核心、四大模块”。课程教学内容围绕大比例尺数字地形图测绘方法这个核心展开，主要分为基础知识、角度与距离测量、控制测量和地形测图4个模块，各模块内容相对独立又紧密联系。基础知识模块从概念上阐述了测量学的基本理论知识；角度与距离测量模块的内容是实地测图的基本手段；后面两个模块即为大比例尺数字地形图测绘的核心流程，先控制测量再地形测图，如图1所示。

图1 课程内容关系

课程内容主线清晰，但实际教学过程中，不时穿插的实践环节对理论课程的连贯性存在一定的冲击。为了避免学生“只见树木不见森林”，在混合式教学过程中，课程组借助丰富的线上资源，对不同单元的教学内容配套了不同的线上资源。

1）对于基础知识模块，关键在于帮助学生奠定扎实的理论基础。由于知识点琐碎、内容多，主要借助爱课程线上资源进行预习、复习，充分利用雨课堂、问卷星等教学工具调动课堂情绪。对于学生已有先验知识的教学内容，通常采取翻转课堂等教学手段。

2）对于角度与距离测量模块，关键在于熟练基本测量操作。借助微课程等线上短视频资源以及半实物仿真地形测量模拟训练系统，帮助学生详细了解测量过程，反复记忆、模仿操作，并最终顺利付诸实践。

3）对于地形测图核心流程等内容，关键在于帮助学生领会测图思想、掌握测图流程。借助在线虚拟仿真实验环境进行知识串联和操作练习，并采用竞赛的形式检验学习成果。

4）对于综合实习环节，课程组专门编写了《现代测量学实习指导》，并在军事职业教育平台录制了《数字测图原理与方法》相关课程。

3 混合式教学设计

根据教学目标和课程特点，该课程教学以建设“金课”为目标，构建的教学理念为：①教书不忘育人，素质提升比知识传授更重要；②理论实践并重，通过实践强化理论学习；③以学为中心，突出学生的学习主体地位；④教学有方、教无定法，强调教师组织课堂教学、驾驭课堂的能力[4]。

3.1 整体思路

课程实施过程中，主要以大比例尺数字地形图测绘方法为主线，将教学过程分为3大任务：①建立基准面和坐标系，该任务对应基础知识模块；②精确测定点的空间位置，该任务对应角度与距离测量、控制测量模块；③根据地形信息、控制点信息测制地形图，该任务对应地形测图模块。3大任务将课程内容连贯成一个逻辑紧密的体系，如图2所示。

图2 以任务解决为驱动的教学知识体系

3.2 教学设计

课程组提出了“积木式”课堂活动构建方法，将教学活动分为以基本知识讲解为主的线上学习、以虚拟仿真技术为支撑的在线技能训练营、以重难点知识释疑为主的线下学习、以实地实践为主的线下学习、以学生研讨为主的线下学习等形式（图3）。除此之外，课程组充分利用答疑时间，组织“走进军事测绘”专业思政系列主题活动，将其作为该课程的重要补充和延展。

图3 “积木式”课堂活动构建方法

《现代测量学》课程理论内容与实践内容紧密相依、穿插进行，实践环节可加深学生对理论内容的理解，但不时穿插的实践环节又将影响理论学习的连续性。因此，该课程混合式教学设计的主要思路为线下突出骨架、线上丰满细节。在面对面的线下环节，教师帮助学生梳理内容，突出主线和上下节关系、解释重难点；而在学生自主学习的线上环节，由学员自由思考并自主掌握学习进度。教无定法，在实际教学过程中，根据不同的内容和课程目标，将“积木”灵活组合、搭建，采取线上+线下混合、虚实混合等不同的混合方式。

3.3 教学实施案例

本文以GNSS RTK碎部点测量这一知识点为例，进行混合式教学设计，教学实施过程中将教学活动划分为课前、课中、课后3个基本教学阶段，课前主要完成知识理解和学情分析，课中通过创设意境实现生生之间和师生之间的质疑反思、探究体验，进而巩固提高，课后则实现个性化学习，从而达到知识迁移[5]。该知识点的实施过程为（图4）：

图4 碎部点测量混合式教学活动构建框架

1）预习阶段。该阶段以线上精品课程学习为主，通过学生自主学习的方式完成，解决学生的基本概念构建问题。

2）课堂教学阶段。该阶段为面对面线下学习，首先帮助学生梳理RTK碎部点测量的关键流程，并结合学生预习时提出的重难点问题进行系统解答，侧重分析与综合；再引入战场测绘保障案例，强调八字业务作风，进行课程思政。

3）课堂练习阶段。学生全员参与虚拟仿真在线技能训练营，教师为不同学生设置不同的训练内容，分层作业，促使学生独立完成；训练营成绩良好的学生可按组申领仪器，实地测量。

4）课后研讨阶段。通过智慧教室在线集中展示学生的测图成果，并互评实习成果；敦促学生思考最优解决方案，并畅想新的技术方法；教师最后进行点评，并强调测绘工作中的工程伦理等思政问题。

4 《现代测量学》混合式教学改革创新与特色

在《现代测量学》混合式教改过程中，整个“教”和“学”活动以促进学生深度学习行为发生为出发点，过程性评价为着眼点，学生思维进阶为落脚点，将互联网自主学习贯穿始终，构建了基于任务驱动的“线上+线下+虚拟”混合式教学模式。其创新与特色主要表现在：

1）任务驱动式的混合式教学方法。通过具体任务激发学生学习的动力，并通过线上线下混合式教学方式达到随时学习、闯关进阶的效果。

2）“积木式”课堂模式构建。将教学活动进行“积木式”分解，根据不同的内容和课程目标，将“积木”灵活组合、搭建，采取线上+线下混合、虚实混合等不同的混合方式。

3）基于虚拟现实技术的线上训练营。通过在线虚拟仿真环境，实现人机交互教学和漫游体验，并可进行线上实时互动、分组竞赛等。

4）基于“互联网+智慧教育”的师生合作关系。在虚拟现实技术和智慧教室等的支持下，实现更好的师生互动、生生互动以及学习研讨。

课程组的混合式教改经验，在实践类课程中具有很好的推广价值。

5 《现代测量学》混合式教学改革反思

混合式教改的路途十分艰难。《现代测量学》作为测绘类专业领域历史最悠久的课程，身负启迪学生、引领入门的重任。深厚的积淀给这门课程带来过无数的光环，但这种“完美”也给课程体系的改进、发展带来了一定的阻力。

1）积极意义。在混合式教改的推动下，课程努力靠近“两性一度”的标准：在任务驱动的教学过程中，学生主动设计实践方案，接近学习目标；通过教师的自主性障碍设置和随机性任务布置，加大学生完成任务时的难度，有效激发学生独立思考的能力。

2）主要困难。①学生自主学习时间有限，军校管理的特殊性使得学生缺乏独立、大块的自主学习时间，这是混合式教改最大的困难，很多课程同时要求观看慕课，导致学生在混合式教改中也很疲累；②不同性格的学生对混合式教改的接受程度不同，课堂研讨环节出现“高频”回答问题的学生，少数学生并不积极主动；③课程设计、重塑力度不够，课程团队还需摆脱传统束缚，开阔视野、大胆创新。

3）改进计划[6-7]。①加速推动《现代测量学》慕课上线，并注重慕课课程体系的科学性和高阶性；②继续完善混合式教改过程中教学资源的整合，形成资源库，并升级、重塑课堂PPT；③延续灵活搭建混合式教学课堂的理念，不拘泥于特定的教学模式，深挖学情动态，并据此调整教学步骤。

6 结语

混合式教学已成为高校课堂中的“家常菜”，《现代测量学》课程团队从课程实际出发，以打造混合式教学“金课”为目标，对课程内容进行了重构，设计了线上线下混合、虚实混合等混合式教学模式，并提出了“积木式”课堂教学活动构建方法，努力将课程建设靠近“金课”标准。《现代测量学》混合式教学设计案例在2020年荣获第二届全国混合式教学创新设计大赛一等奖。