“金課”理念下的《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

宇超群，王同合*，魏 田，張 靜，鄧 勇

（1.中國(guó)人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)，河南 鄭州 450002）

2018年6月21日教育部陳寶生部長(zhǎng)在新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上第一次提出，對(duì)大學(xué)生要有效“增負(fù)”，要提升大學(xué)生的學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，合理增加課程難度，拓展課程深度，擴(kuò)大課程的可選擇性，真正把“水課”轉(zhuǎn)變成有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”。金課具有“兩性一度”的標(biāo)準(zhǔn)[1]，即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，其中創(chuàng)新性就包含了教學(xué)形式的先進(jìn)性和互動(dòng)性。所謂混合式教學(xué)就是要把傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)勢(shì)與線上自主學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，既要發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性[2]。而線上線下混合式“金課”也是五大“金課”類型之一。

《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》是一門面向測(cè)繪類專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，也是專業(yè)入門課。與之類似的課程包括《測(cè)量學(xué)》《測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)》等，在測(cè)繪類高校中廣泛開設(shè)?！冬F(xiàn)代測(cè)量學(xué)》不僅擁有豐富的理論知識(shí)，而且包括大量的實(shí)踐內(nèi)容。因此，在學(xué)時(shí)數(shù)有限的情況下，討論如何借助線上資源、虛擬仿真資源開展混合式教學(xué)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維能力，具有十分重要的意義。

1 傳統(tǒng)《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》課程特點(diǎn)分析

《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》能幫助學(xué)生建立測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)的整體概念、了解測(cè)繪學(xué)科的總貌，培養(yǎng)學(xué)生良好的業(yè)務(wù)作風(fēng)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他專業(yè)課打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，具有不可替代的重要作用和意義。

1.1 課程特點(diǎn)

《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》包括理論和實(shí)踐兩個(gè)部分的內(nèi)容，90學(xué)時(shí)的課程分為校內(nèi)授課50學(xué)時(shí)（含課間實(shí)習(xí)16學(xué)時(shí)）和野外綜合實(shí)習(xí)40學(xué)時(shí)?？偟膩碚f，該課程具有概念多、內(nèi)容多、計(jì)算多、實(shí)踐多、交叉多的“五多”特性。課程組基于OBE教育理念[3]，對(duì)標(biāo)學(xué)生綜合素養(yǎng)要求，反向設(shè)計(jì)確定了該課程的教學(xué)目標(biāo)：

1）知識(shí)目標(biāo)。通過該課程的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生了解測(cè)繪學(xué)科的總貌，建立測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)的整體概念；在具備現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)基本知識(shí)、基本理論和基本方法的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生大比例尺數(shù)字地形圖測(cè)繪的基本實(shí)踐技能。

2）能力目標(biāo)。通過該課程的學(xué)習(xí)，鍛煉和提高學(xué)生實(shí)際操作儀器的能力以及解決實(shí)際問題的能力；使學(xué)生能靈活運(yùn)用控制網(wǎng)的布設(shè)和觀測(cè)方法、碎部點(diǎn)測(cè)量方法，掌握控制測(cè)量的計(jì)算方法、數(shù)字地形圖的數(shù)據(jù)采集與編輯成圖的基本技能。

3）素質(zhì)目標(biāo)。通過該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生“真實(shí)、準(zhǔn)確、細(xì)致、及時(shí)”的測(cè)繪業(yè)務(wù)作風(fēng)，提升他們對(duì)軍事測(cè)繪事業(yè)的職業(yè)認(rèn)同感、責(zé)任感和自豪感，樹立不怕吃苦、勇于克服困難的專業(yè)精神，具有良好的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

由于實(shí)踐課學(xué)時(shí)有限，為了更好地幫助學(xué)生打牢基礎(chǔ)、掌握操作技能，課程團(tuán)隊(duì)建立了多樣化、形象化、趣味化、精煉化的課程網(wǎng)絡(luò)資源、虛擬仿真實(shí)習(xí)軟件以及基于人工智能技術(shù)的半實(shí)物仿真地形測(cè)量模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。上述資源為混合式教學(xué)的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 擬解決的主要問題

針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，采用混合式教學(xué)的方式擬解決的主要問題包括：①解決師生交互少、教學(xué)方法靈活性差，教師對(duì)學(xué)生了解不足等傳統(tǒng)課堂中存在的教學(xué)方法問題；②解決學(xué)生自主學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不足、獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力缺乏的問題，實(shí)現(xiàn)“課前、課中、課后”知識(shí)體系連貫融合，打通從現(xiàn)代測(cè)繪的基礎(chǔ)知識(shí)傳授到測(cè)繪工程技術(shù)與應(yīng)用培養(yǎng)的通道；③解決學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力偏弱的問題?！冬F(xiàn)代測(cè)量學(xué)》包括大量的課內(nèi)實(shí)踐課，但時(shí)間有限、動(dòng)手能力培養(yǎng)不足，這是實(shí)踐環(huán)節(jié)的瓶頸。

2 教學(xué)內(nèi)容重塑與資源配套

為幫助學(xué)生深刻理解教學(xué)內(nèi)容，課程組對(duì)課本內(nèi)容進(jìn)行了重塑，即將內(nèi)容梳理為“一個(gè)核心、四大模塊”。課程教學(xué)內(nèi)容圍繞大比例尺數(shù)字地形圖測(cè)繪方法這個(gè)核心展開，主要分為基礎(chǔ)知識(shí)、角度與距離測(cè)量、控制測(cè)量和地形測(cè)圖4個(gè)模塊，各模塊內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立又緊密聯(lián)系。基礎(chǔ)知識(shí)模塊從概念上闡述了測(cè)量學(xué)的基本理論知識(shí)；角度與距離測(cè)量模塊的內(nèi)容是實(shí)地測(cè)圖的基本手段；后面兩個(gè)模塊即為大比例尺數(shù)字地形圖測(cè)繪的核心流程，先控制測(cè)量再地形測(cè)圖，如圖1所示。

圖1 課程內(nèi)容關(guān)系

課程內(nèi)容主線清晰，但實(shí)際教學(xué)過程中，不時(shí)穿插的實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)理論課程的連貫性存在一定的沖擊。為了避免學(xué)生“只見樹木不見森林”，在混合式教學(xué)過程中，課程組借助豐富的線上資源，對(duì)不同單元的教學(xué)內(nèi)容配套了不同的線上資源。

1）對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)模塊，關(guān)鍵在于幫助學(xué)生奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。由于知識(shí)點(diǎn)瑣碎、內(nèi)容多，主要借助愛課程線上資源進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)，充分利用雨課堂、問卷星等教學(xué)工具調(diào)動(dòng)課堂情緒。對(duì)于學(xué)生已有先驗(yàn)知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容，通常采取翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)手段。

2）對(duì)于角度與距離測(cè)量模塊，關(guān)鍵在于熟練基本測(cè)量操作。借助微課程等線上短視頻資源以及半實(shí)物仿真地形測(cè)量模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，幫助學(xué)生詳細(xì)了解測(cè)量過程，反復(fù)記憶、模仿操作，并最終順利付諸實(shí)踐。

3）對(duì)于地形測(cè)圖核心流程等內(nèi)容，關(guān)鍵在于幫助學(xué)生領(lǐng)會(huì)測(cè)圖思想、掌握測(cè)圖流程。借助在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行知識(shí)串聯(lián)和操作練習(xí)，并采用競(jìng)賽的形式檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。

4）對(duì)于綜合實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，課程組專門編寫了《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)實(shí)習(xí)指導(dǎo)》，并在軍事職業(yè)教育平臺(tái)錄制了《數(shù)字測(cè)圖原理與方法》相關(guān)課程。

3 混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和課程特點(diǎn)，該課程教學(xué)以建設(shè)“金課”為目標(biāo)，構(gòu)建的教學(xué)理念為：①教書不忘育人，素質(zhì)提升比知識(shí)傳授更重要；②理論實(shí)踐并重，通過實(shí)踐強(qiáng)化理論學(xué)習(xí)；③以學(xué)為中心，突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位；④教學(xué)有方、教無定法，強(qiáng)調(diào)教師組織課堂教學(xué)、駕馭課堂的能力[4]。

3.1 整體思路

課程實(shí)施過程中，主要以大比例尺數(shù)字地形圖測(cè)繪方法為主線，將教學(xué)過程分為3大任務(wù)：①建立基準(zhǔn)面和坐標(biāo)系，該任務(wù)對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)模塊；②精確測(cè)定點(diǎn)的空間位置，該任務(wù)對(duì)應(yīng)角度與距離測(cè)量、控制測(cè)量模塊；③根據(jù)地形信息、控制點(diǎn)信息測(cè)制地形圖，該任務(wù)對(duì)應(yīng)地形測(cè)圖模塊。3大任務(wù)將課程內(nèi)容連貫成一個(gè)邏輯緊密的體系，如圖2所示。

圖2 以任務(wù)解決為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)知識(shí)體系

3.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

課程組提出了“積木式”課堂活動(dòng)構(gòu)建方法，將教學(xué)活動(dòng)分為以基本知識(shí)講解為主的線上學(xué)習(xí)、以虛擬仿真技術(shù)為支撐的在線技能訓(xùn)練營(yíng)、以重難點(diǎn)知識(shí)釋疑為主的線下學(xué)習(xí)、以實(shí)地實(shí)踐為主的線下學(xué)習(xí)、以學(xué)生研討為主的線下學(xué)習(xí)等形式（圖3）。除此之外，課程組充分利用答疑時(shí)間，組織“走進(jìn)軍事測(cè)繪”專業(yè)思政系列主題活動(dòng)，將其作為該課程的重要補(bǔ)充和延展。

圖3 “積木式”課堂活動(dòng)構(gòu)建方法

《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》課程理論內(nèi)容與實(shí)踐內(nèi)容緊密相依、穿插進(jìn)行，實(shí)踐環(huán)節(jié)可加深學(xué)生對(duì)理論內(nèi)容的理解，但不時(shí)穿插的實(shí)踐環(huán)節(jié)又將影響理論學(xué)習(xí)的連續(xù)性。因此，該課程混合式教學(xué)設(shè)計(jì)的主要思路為線下突出骨架、線上豐滿細(xì)節(jié)。在面對(duì)面的線下環(huán)節(jié)，教師幫助學(xué)生梳理內(nèi)容，突出主線和上下節(jié)關(guān)系、解釋重難點(diǎn)；而在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的線上環(huán)節(jié)，由學(xué)員自由思考并自主掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度。教無定法，在實(shí)際教學(xué)過程中，根據(jù)不同的內(nèi)容和課程目標(biāo)，將“積木”靈活組合、搭建，采取線上+線下混合、虛實(shí)混合等不同的混合方式。

3.3 教學(xué)實(shí)施案例

本文以GNSS RTK碎部點(diǎn)測(cè)量這一知識(shí)點(diǎn)為例，進(jìn)行混合式教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)實(shí)施過程中將教學(xué)活動(dòng)劃分為課前、課中、課后3個(gè)基本教學(xué)階段，課前主要完成知識(shí)理解和學(xué)情分析，課中通過創(chuàng)設(shè)意境實(shí)現(xiàn)生生之間和師生之間的質(zhì)疑反思、探究體驗(yàn)，進(jìn)而鞏固提高，課后則實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，從而達(dá)到知識(shí)遷移[5]。該知識(shí)點(diǎn)的實(shí)施過程為（圖4）：

圖4 碎部點(diǎn)測(cè)量混合式教學(xué)活動(dòng)構(gòu)建框架

1）預(yù)習(xí)階段。該階段以線上精品課程學(xué)習(xí)為主，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方式完成，解決學(xué)生的基本概念構(gòu)建問題。

2）課堂教學(xué)階段。該階段為面對(duì)面線下學(xué)習(xí)，首先幫助學(xué)生梳理RTK碎部點(diǎn)測(cè)量的關(guān)鍵流程，并結(jié)合學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)提出的重難點(diǎn)問題進(jìn)行系統(tǒng)解答，側(cè)重分析與綜合；再引入戰(zhàn)場(chǎng)測(cè)繪保障案例，強(qiáng)調(diào)八字業(yè)務(wù)作風(fēng)，進(jìn)行課程思政。

3）課堂練習(xí)階段。學(xué)生全員參與虛擬仿真在線技能訓(xùn)練營(yíng)，教師為不同學(xué)生設(shè)置不同的訓(xùn)練內(nèi)容，分層作業(yè)，促使學(xué)生獨(dú)立完成；訓(xùn)練營(yíng)成績(jī)良好的學(xué)生可按組申領(lǐng)儀器，實(shí)地測(cè)量。

4）課后研討階段。通過智慧教室在線集中展示學(xué)生的測(cè)圖成果，并互評(píng)實(shí)習(xí)成果；敦促學(xué)生思考最優(yōu)解決方案，并暢想新的技術(shù)方法；教師最后進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并強(qiáng)調(diào)測(cè)繪工作中的工程倫理等思政問題。

4 《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》混合式教學(xué)改革創(chuàng)新與特色

在《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》混合式教改過程中，整個(gè)“教”和“學(xué)”活動(dòng)以促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)行為發(fā)生為出發(fā)點(diǎn)，過程性評(píng)價(jià)為著眼點(diǎn)，學(xué)生思維進(jìn)階為落腳點(diǎn)，將互聯(lián)網(wǎng)自主學(xué)習(xí)貫穿始終，構(gòu)建了基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的“線上+線下+虛擬”混合式教學(xué)模式。其創(chuàng)新與特色主要表現(xiàn)在：

1）任務(wù)驅(qū)動(dòng)式的混合式教學(xué)方法。通過具體任務(wù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力，并通過線上線下混合式教學(xué)方式達(dá)到隨時(shí)學(xué)習(xí)、闖關(guān)進(jìn)階的效果。

2）“積木式”課堂模式構(gòu)建。將教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行“積木式”分解，根據(jù)不同的內(nèi)容和課程目標(biāo)，將“積木”靈活組合、搭建，采取線上+線下混合、虛實(shí)混合等不同的混合方式。

3）基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的線上訓(xùn)練營(yíng)。通過在線虛擬仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互教學(xué)和漫游體驗(yàn)，并可進(jìn)行線上實(shí)時(shí)互動(dòng)、分組競(jìng)賽等。

4）基于“互聯(lián)網(wǎng)+智慧教育”的師生合作關(guān)系。在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和智慧教室等的支持下，實(shí)現(xiàn)更好的師生互動(dòng)、生生互動(dòng)以及學(xué)習(xí)研討。

課程組的混合式教改經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)踐類課程中具有很好的推廣價(jià)值。

5 《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》混合式教學(xué)改革反思

混合式教改的路途十分艱難?！冬F(xiàn)代測(cè)量學(xué)》作為測(cè)繪類專業(yè)領(lǐng)域歷史最悠久的課程，身負(fù)啟迪學(xué)生、引領(lǐng)入門的重任。深厚的積淀給這門課程帶來過無數(shù)的光環(huán)，但這種“完美”也給課程體系的改進(jìn)、發(fā)展帶來了一定的阻力。

1）積極意義。在混合式教改的推動(dòng)下，課程努力靠近“兩性一度”的標(biāo)準(zhǔn)：在任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)過程中，學(xué)生主動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)踐方案，接近學(xué)習(xí)目標(biāo)；通過教師的自主性障礙設(shè)置和隨機(jī)性任務(wù)布置，加大學(xué)生完成任務(wù)時(shí)的難度，有效激發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。

2）主要困難。①學(xué)生自主學(xué)習(xí)時(shí)間有限，軍校管理的特殊性使得學(xué)生缺乏獨(dú)立、大塊的自主學(xué)習(xí)時(shí)間，這是混合式教改最大的困難，很多課程同時(shí)要求觀看慕課，導(dǎo)致學(xué)生在混合式教改中也很疲累；②不同性格的學(xué)生對(duì)混合式教改的接受程度不同，課堂研討環(huán)節(jié)出現(xiàn)“高頻”回答問題的學(xué)生，少數(shù)學(xué)生并不積極主動(dòng)；③課程設(shè)計(jì)、重塑力度不夠，課程團(tuán)隊(duì)還需擺脫傳統(tǒng)束縛，開闊視野、大膽創(chuàng)新。

3）改進(jìn)計(jì)劃[6-7]。①加速推動(dòng)《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》慕課上線，并注重慕課課程體系的科學(xué)性和高階性；②繼續(xù)完善混合式教改過程中教學(xué)資源的整合，形成資源庫(kù)，并升級(jí)、重塑課堂PPT；③延續(xù)靈活搭建混合式教學(xué)課堂的理念，不拘泥于特定的教學(xué)模式，深挖學(xué)情動(dòng)態(tài)，并據(jù)此調(diào)整教學(xué)步驟。

6 結(jié)語(yǔ)

混合式教學(xué)已成為高校課堂中的“家常菜”，《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》課程團(tuán)隊(duì)從課程實(shí)際出發(fā)，以打造混合式教學(xué)“金課”為目標(biāo)，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu)，設(shè)計(jì)了線上線下混合、虛實(shí)混合等混合式教學(xué)模式，并提出了“積木式”課堂教學(xué)活動(dòng)構(gòu)建方法，努力將課程建設(shè)靠近“金課”標(biāo)準(zhǔn)。《現(xiàn)代測(cè)量學(xué)》混合式教學(xué)設(shè)計(jì)案例在2020年榮獲第二屆全國(guó)混合式教學(xué)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)。