測繪程序設(shè)計課程教學改革研究

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［關(guān)鍵詞］測繪；教學改革；課程設(shè)計；程序設(shè)計

新形勢下傳統(tǒng)測繪工作的“測、算、繪”中的算和繪所占比重越來越大，原因一方面在于野外測繪技術(shù)的進步，降低勞動強度的同時提高了野外測量效率；另一方面在于獲取的數(shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)類型也更加復雜，海量數(shù)據(jù)的處理和繪制需要依賴于計算機才能順利完成。在此背景下，社會對高校培養(yǎng)的測繪專業(yè)學生的測繪編程能力提出了更高的要求[1-2]。許多高校的測繪工程專業(yè)都開設(shè)了測繪程序設(shè)計這一專業(yè)課程，測繪技能大賽新增了測繪程序設(shè)計的項目，這些都體現(xiàn)了社會、高校對于測繪專業(yè)學生測繪程序設(shè)計能力的重視。總之，在新形勢下，學生數(shù)據(jù)處理的能力需要被重視，其核心是重視培養(yǎng)學生的編程能力，讓學生掌握測繪數(shù)據(jù)處理的強有力的工具。測繪程序設(shè)計這門課即是解決這個問題的一把關(guān)鍵鑰匙。測繪程序設(shè)計是一門將編程技術(shù)與測繪專業(yè)知識結(jié)合起來的課程，學習者既要掌握測繪專業(yè)的知識，又需通過編程能力將其實現(xiàn)。本課程涉及測量學、測量平差、大地測量學、工程測量學等眾多測繪專業(yè)課，還涉及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法等多方面計算機專業(yè)的知識[3-6]，課程總體難度偏高，實踐性強，對于廣大學生來說難以掌握與精通。本文以測繪工程本科專業(yè)為例，結(jié)合筆者多年的教學經(jīng)驗，提出課程教學存在的問題，給出可行的課程改革方法，以期更好地達成培養(yǎng)高素質(zhì)測繪工程師的要求目標。

一、課程教學存在的問題及原因分析

我校測繪程序設(shè)計課程已開設(shè)多年，授課時間安排在大三下半學期，是測繪本科必修課程。我校測繪程序設(shè)計的課程培養(yǎng)方案隨著時間修訂了多次，課程大綱也相應(yīng)進行了多次修改。從當前結(jié)果來看，雖然課程在一定程度上提升了測繪工程專業(yè)學生的程序設(shè)計能力，但還是存在一些問題，具體問題總結(jié)如下。

（一）內(nèi)容多學時少內(nèi)容多學時少，開課時間需調(diào)整測繪程序設(shè)計課程的內(nèi)容多且涉及面廣，現(xiàn)階段該課程理論和實驗都為32學時，與教學內(nèi)容相比還是略少。因前置課程眾多，該課程安排的時間比較靠后，但矛盾的是大部分高校的編程基礎(chǔ)課程都安排在大一學期[7]。因此，當課程開始的時候，除少數(shù)能堅持課外學習編程的學生，其余學生普遍存在基礎(chǔ)不牢固、編程知識已遺忘等問題。

（二）課程系統(tǒng)性差課程系統(tǒng)性差，課程內(nèi)容不均衡多數(shù)教師都是使用自己整理的教案來進行教學，課程暫時沒有權(quán)威固定教材[8]。教案也因個人的專業(yè)背景，或偏理論，或偏實踐，方向上也是測量、地信和遙感各有側(cè)重，導致課程存在內(nèi)容質(zhì)量參差不齊、講授順序不合理等系統(tǒng)性問題。在課程內(nèi)容上大多遵從前半部分講編程基礎(chǔ)，后半部分講測繪程序的模式。這種模式比較單一，是否是最佳模式有待進一步討論。

（三）教學模式單一教學模式單一，學生主動性較差課程教學安排通常是理論+實驗的模式，此形式缺乏靈活性，容易產(chǎn)生斷裂感，讓學生產(chǎn)生不良的情緒。另外，一個班級只有部分學生對編程懷有興趣，且能不斷實踐掌握測繪編程技術(shù)。而大部分學生編程基礎(chǔ)較差，對編程有抵觸心理，在課程學習中極易產(chǎn)生消極的情緒，影響學習效果。通過對已經(jīng)完成課程學習的學生的調(diào)研，可知學生抵觸心理產(chǎn)生的原因主要有兩個方面：一方面是在編程初期容易出現(xiàn)類似錯用符號、誤解參數(shù)含義等不易發(fā)覺的小錯誤，使得程序編譯報錯或結(jié)果出錯，大部分學生因此喪失學習編程的信心；另一方面是認為程序設(shè)計與己無關(guān)，在以后的工作生活中一定不會用到，這往往是部分學生在學習信心喪失后產(chǎn)生的自我心理安慰，但也有部分學生在課程開始前就有這種錯誤的認知。以上兩方面問題產(chǎn)生的原因分別是編程基礎(chǔ)不牢固和思想認識不到位。

二、課程教學改革方案

為了更好地培養(yǎng)新形勢下測繪專業(yè)學生的能力，筆者通過對課程教學問題及原因進行梳理總結(jié)，找出制約課程建設(shè)的癥結(jié)所在，并針對癥結(jié)提出以下教學改革的方案，以期達到以改促教、以教提質(zhì)的目的。

（一）調(diào)整培養(yǎng)計劃調(diào)整培養(yǎng)計劃，協(xié)調(diào)課程關(guān)系專業(yè)培養(yǎng)計劃設(shè)置的課程間有較大關(guān)聯(lián)性，為了解決測繪程序設(shè)計課程內(nèi)容多、學時少、開課時間不合適的問題，教師不應(yīng)孤立地對測繪程序課程教學進行改革，而應(yīng)列出相關(guān)課程，整體協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌安排。改革方案如下。1.將測繪程序設(shè)計課程與編程課程統(tǒng)一，既可壓縮測繪程序課程編程基礎(chǔ)知識的教學內(nèi)容，又能通過測繪程序真正拓展學生實現(xiàn)程序的能力。修改培養(yǎng)計劃中的課程設(shè)置，就必定要對課程大綱重新進行制訂。在新的教學大綱中，應(yīng)適當精簡教學內(nèi)容，以鍛煉學生測繪編程思路以及處理問題的能力為主。例如各種坐標轉(zhuǎn)換程序主要為文件讀寫、函數(shù)使用（參數(shù)傳遞）與復雜表達式的編寫，只要將其知識點通過一個題目表現(xiàn)出來，并將這個題目的各個知識點展開進行詳細講解，使學生有獨立完成這個題目的能力即可，其他類似程序只要掌握相關(guān)專業(yè)知識，自然可以獨立完成。2.統(tǒng)一后的測繪程序設(shè)計課程上課時間必定前移，可安排和大地測量、平差課程同學期，與這些課程的課程設(shè)計聯(lián)動，共同完成程序大作業(yè)。因為這些課程設(shè)計中本來就有通過電算完成的題目，如能一起完成，既節(jié)省了時間，提高了效率，又因測繪程序設(shè)計課程的學習，讓課程設(shè)計完成質(zhì)量得到保證。

（二）綜合系統(tǒng)統(tǒng)籌綜合系統(tǒng)統(tǒng)籌，梳理教學內(nèi)容教學大綱是規(guī)范課程系統(tǒng)性，梳理教學內(nèi)容的重要工具。教學大綱制訂不需要太具體，但應(yīng)統(tǒng)籌全局，具有前瞻性和指導性。改革方案如下。1.教學大綱應(yīng)參考現(xiàn)有課程材料，以編程基礎(chǔ)知識為輔、測繪程序為主，兩者要有機融合，如編程基礎(chǔ)中控制語句學習可以方位角計算為例，既貼合主題，又形象生動。2.在大綱的指導性要體現(xiàn)以鍛煉編程思想為主，通過測繪程序大作業(yè)的形式串聯(lián)編程基礎(chǔ)知識，讓學生觸類旁通，舉一反三。另外，教學大綱的梳理修改需要有相應(yīng)的教材相配合，但現(xiàn)在市面上計算機編程的教材很多，與測繪程序設(shè)計相關(guān)的教材卻非常缺少，能夠做到編程與測繪知識有機結(jié)合的更少，這一方面需要相關(guān)人員共同努力來完善。

（三）提升教學條件提升教學條件，改進教學模式事實證明，編程的學習是邊學邊練效果最好。應(yīng)改造學校機房以滿足計算機實驗室全程教學的要求，使學生能及時實踐教師講授的課程知識點。測繪編程這類課程，只有學生講了、練了、錯了、改了，才能真正理解、明白、掌握。課程可采用更靈活的教學模式，學習時以組為單位，以項目為導向，引入競爭機制，讓學生從被動變?yōu)橹鲃?，激發(fā)學習興趣。對于測繪程序設(shè)計這類特殊課程，在前期的預(yù)備課程完成后，剩下的課程最好能夠全程在可使用計算機的機房進行。因為后期的知識有些分散簡單，有些復雜集中，這兩種情況都不適合在一節(jié)大課的時間內(nèi)不停講授。絕大多數(shù)的學生難以在一節(jié)課的時間內(nèi)接受過多簡單或者過于復雜的知識，教師長時間的單方面知識輸出會導致部分學生產(chǎn)生厭煩心理或進一步喪失學習信心。程序設(shè)計注重細節(jié)，理解程序往往也需要以各個細節(jié)為切入點，連續(xù)的理論教學往往會讓學生難以顧及大量的細節(jié)，進而產(chǎn)生教師越講越多、學生越聽越跟不上的惡性循環(huán)。據(jù)很多學生反映，在后期的課程中，雖然知道教師在課堂上講的知識點都很重要，自己也會去聽，但實際上大部分內(nèi)容都未吸收，而且極易因短時間的走神而錯失后面的大部分內(nèi)容，極大影響了學生對程序設(shè)計和課程的學習興趣。而如果是在機房授課，在講完簡單知識點后，學生就能及時使用電腦進行實踐，提升學習信心。復雜的知識點則可以拆開來講，每講完一個過程，可留一定的時間給學生來編程實現(xiàn)，以此促進學生對新知識的吸收。（四）改變評價體系改變評價體系，鼓勵個性發(fā)展評價體系是課程改革的重要保障，要讓其成為促進學生學習的動力，而不是束縛。根據(jù)對學生的調(diào)研反映，在以往的傳統(tǒng)考核中，很多學生的應(yīng)對方式不是認真聽講和練習，而是寄希望于背誦其他學生總結(jié)的“?？即a”。但背誦代碼完全無法提高編程能力。為了保證良好的教學效果，必須使用新的考核方式。為激發(fā)學生興趣且讓考核更加有彈性，學生課程成績考核可改為“積分制”，讓學生自己選擇成長方式，最終滿足積分要求即可通過課程考核。積分分為基本分、核心分和拓展分，見表1。表1中每項設(shè)置最低完成標準，對考核最低要求不放松，釋放高水平學生潛力。拓展分可通過參加測繪編程相關(guān)比賽，如全國測繪大賽、藍橋杯等獲得，也可通過參加SRT項目等獨立完成感興趣的測繪程序獲得。該措施可能存在實行起來較為煩瑣的問題，可結(jié)合前面的分組策略，以小組為對象進行管理?？偟膩碚f，可以沿襲外業(yè)實習分組方式，多數(shù)測繪專業(yè)的學生經(jīng)過前置課程的教學實習后，已經(jīng)擁有較強的團隊合作能力，且成員之間互相了解。外業(yè)實習小組結(jié)合外業(yè)計算工作的經(jīng)驗，利用小組全體成員的知識儲備來解決實驗中碰到的問題，可從被動變?yōu)橹鲃訉W習。小組之間互相激勵互相幫助，可以激發(fā)學習興趣。小組成員共享積分，既減少管理的壓力，又能帶來以上好處。

三、課程改革的討論

雖然高校開設(shè)的課程會存在一些共性的教學規(guī)律，但同時每門課程也具有其特點。測繪程序設(shè)計課程與其他課程不同的地方在于，其既要求學生具備專業(yè)的測繪知識基礎(chǔ)，又要求學生具有扎實的編程能力。這就要求其開設(shè)時間要靠后，讓學生在掌握了這些基礎(chǔ)課程之后再學習該課程。但前文分析了測繪程序設(shè)計課程不宜開設(shè)過晚，因為該課程的編程工具在大一就學習了。眾所周知，編程工具不是一個簡單的一學即會的工具，需要通過大量的理論加實踐才能掌握，這樣就導致了開設(shè)時間上不可調(diào)和的矛盾。對于該矛盾，筆者給出了在現(xiàn)有框架下可能解決的最好的方法，但能否有更好的方法需要對該課程改革做出更加深入的思考。測繪程序設(shè)計是屬于編程類的課程，編程類課程的學習不同于一般的課程。筆者認為這類課程不是教師教，學生跟著學就能簡單完成的。另外，編程語言是一個系統(tǒng)的工具，學生需要對核心內(nèi)容完全系統(tǒng)掌握，才有可能寫出程序。這一點與很多知識點比較零散的課程區(qū)別很大，如可能一個變量的定義位置就導致程序不能正確運行，或者一個數(shù)據(jù)類型設(shè)置不合適就導致結(jié)果錯誤等問題，使得學生如果不完全掌握編程的基礎(chǔ)，就不能寫出能運行的程序。另外，編程除了是基礎(chǔ)，還是一種能力，且這種能力很容易檢驗，學生能不能掌握編程技術(shù)一測便知。這些特殊的點決定了測繪程序設(shè)計課程不是一門可以簡單上好的課，需要更多的教師參與進來，通過與學生交流溝通，對課題進行思考，找出行之有效的方法。目前，筆者認為這門課還是偏重于編程技術(shù)多一點，因此，應(yīng)從編程課的改革中多找經(jīng)驗。比較好的經(jīng)驗如項目驅(qū)動，是將編程看成能力，學生能獨立編寫出完整的項目程序，即認可這種能力。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問題，如不好操作、暫時難以提供適合這種模式的學習環(huán)境等。教學改革總是實驗性質(zhì)的，像測繪程序設(shè)計這種交叉的、小眾的課程科目，雖然關(guān)注的人不多，但是意義重大，其是我們能否引導測繪工程專業(yè)學生意識到新形勢下測繪關(guān)注的重點的偏移，能夠完善提高自身專業(yè)素質(zhì)的引航員。據(jù)筆者經(jīng)驗，對于測繪程序設(shè)計課學習較好的學生，在畢業(yè)后的工作中，都能較好地使用編程工具，解決自己在測繪工作中的問題，為自己提供方便，為公司創(chuàng)造效益。

四、結(jié)束語

測繪程序設(shè)計課的教學目的是培養(yǎng)測繪專業(yè)學生使用計算機解決其專業(yè)問題的能力。測繪程序設(shè)計的基礎(chǔ)是計算機編程，據(jù)筆者經(jīng)驗，編程難以人人精通，因此教學要結(jié)合積分制設(shè)立最高目標和最低目標。最高目標不做贅述，最低目標應(yīng)是測繪專業(yè)學生掌握基本測繪編程的思想，為以后科研或工作中的編程工作打下基礎(chǔ)。

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作者：董超 叢康林 彭勃 單位：山東農(nóng)業(yè)大學信息科學與工程學院