后疫情时代基于虚拟仿真技术的地方高校《测量学》实践教学改革研究
李倩如1，京舒婷2，刘峤*
（1湘南学院 公共卫生学院，湖南 郴州423043；2 郴州市食品药品检验检测中心，湖南 郴州 423000）
摘要：后疫情时代，“线上+线下”教学模式已成为高校教学的基本模式，然而《测量学》涉及多类实践操作，要求学生有较强的实践能力，其教学质量和教学效果面临疫情的常态化发展带来了巨大的挑战。通过在课堂上应用虚拟仿真技术，可有效保障教学质量，为地方高校培养应用型人才提供技术支持。
关键词：后疫情时代；测量学；虚拟仿真技术
中图分类号: G4
Research on the practical teaching reform of "Surveying" in local colleges and universities based on virtual simulation technology in the post epidemic era
Li Qianru 1, Jing Shuting 2, Liu Qiao
(1 School of Public Health,Xiangnan University,Chenzhou 423043，China;
2 Chenzhou Municipal Center for Food and Drug Control, Chenzhou 423000，China)
Abstract：in the post epidemic era, "Online + offline" teaching mode has become the basic mode of teaching in Colleges and universities. However, "Surveying" involves many types of experimental operations and requires students to have strong practical ability. The normalized development of the epidemic has brought huge challenges to its teaching quality and teaching effect. The application of virtual simulation technology in the classroom can effectively guarantee the quality of teaching and provide technical support for the cultivation of applied talents in local colleges and universities.
Keywords：Post epidemic era; Surveying; Virtual simulation technology
引言
虚拟仿真技术（virtual reality technology），是以计算机技术为基础对现实环境或虚拟环境进行模拟的技术，涉及视觉心理学、仿真技术、软件工程、计算机图形学等多个学科知识，广泛运用于影视艺术、城市规划、工业管理等多个领域。《教育部办公厅关于2017-2020年开展示范化虚拟仿真实践教学项目建设的通知》明确指明在高校实践教学改革和实践按教学项目信息化的基础上，开展虚拟方针实践教学项目建设工作[1]。
地方高校是我国高等教育的主要构成部分和重要组织力量[2]，为地方政治经济文化的发展承担着培养人才、促进产业发展等职责。近年来，随着我国经济的发展，地方产业结构在不断的调整与优化，地方高校延续传统本科大学的办学模式进行人才培养的方式已逐渐无法适应地方经济和社会发展的需要。受新冠肺炎疫情的影响，我国已进入“后疫情时代”，随之而来的是就业市场需求的缩减[3]及人才质量要求的提高，地方高校的毕业生面临的就业形式十分严峻，因此，地方高校转型应用型人才培养势在必行。
《测量学》是研究地理空间信息的测量、分析及应用的科学[4]，作为环境科学与工程专业的必修核心课程，同时也是土木工程、环境生态工程等工程大类专业的必修课，在工科课程体系中占举足轻重的地位。《测量学》集理论教学与实践研究于一体，既要求学生有扎实的理论基础，更强调学生熟练掌握勘察、规划设计、施工建设、地形监测、运营维护的全过程测量方法及相关实践设备的实践操作。目前疫情防控进入常态化，《测量学》的课程教育面临线下实践教学无法大规模聚集性开展的情况，存在教育时间、地点的限制，采用虚拟方式开展实训内容，突破时空场景的限制，是线下实践教学方式的有效补充，为疫情期间高效开展实践教学提供可能性，为地方高校培养应用型人才提供技术支持。
1.《测量学》课程存在的主要问题
《测量学》作为工科大类专业的必修课之一，直接影响地方高校相关专业和学科的发展，对工科人才培养的质量和效果起到至关重要的作用。但随着疫情常态化下的课程教学推进，其实践教学存在的问题日渐凸显，主要表现在：
1.1教学重点侧重理论
以环境科学与工程专业为例，《测量学》的教学大纲中要求学生掌握勘察、规划设计、施工建设、地形监测、运营维护的全过程测量方法和测量技能，并能准确解决工程实践中与测量相关的问题，为工程管理和工程建设做服务。学生的理论知识运用能力和实践动手能力的培养才是测量学教学的首要任务和最终目的。但由于地方高校的《测量学》的理论教学存在师资力量不均、课时安排不够等情况，在教学的过程中，教师更侧重于理论知识的讲述和考察，这必然会导致学生更加重视理论知识的学习，而轻视实践教学的学习。除此之外，地方高校《测量学》的实践教学普遍存在授课场地的限制、仪器设备配置不足等情况，因此在实践教学进行课程考核的时候，教师更倾向于以实践报告或随机考核的形式[5]，而这种考核方法是基于实践教材为基础，给了学生参考实践教材和参考同学作答的机会，过于容易的通过考核，影响了实践教学的质量和效果，从而与《测量学》的教学课程目标和地方高校应用型人才培养目标相悖。
1.2教学条件受限，实践不充分
虽然工科大类的很多专业都开设了《测量学》课程，但由于地方高校的教学条件受限，很难根据不同专业对学生进行区别教育，更难对不同基础的学生进行区分教育，部分高校《测量学》的理论课与实践课一共仅30个课时，前期理论知识需要大量的课时进行讲解和铺垫，实践课时数则更为压缩，难以满足应用型人才培养的需求。地方高校多为综合性学校，学科和专业开设较多，存在学科发展不均衡的情况，难以满足应用型专业人才培养的实践教学需求。实践课以小组教学为优，按照4人一组进行分组，一个班40人则需要10套测量相关的设备，存在实践设备配备不齐、器材缺乏专人管理与维护等情况。实践课时减少加之硬件设施配备不足，导致实践内容多为仪器的操作和观测，综合性的实践项目开设数量较少。加之地方高校一般很少配备专职实训老师来管理仪器，同时，担任《测量学》的老师也大多是兼职老师，给《测量学》实践教学带来了一定难度。另外，传统实践教学易受气候及公共卫生大环境等外界因素的影响，加之实践场地的面积限制，地方高校未开设测量专业的高校，一般不会专门给予测量学实训场地，一般只能布设部分水准测量实训，很难布设出多套导线点，难以保证学生掌握测量外业作业的方法，更难以开展测量实际问题解决的专题训练，从而限制了实践教学工作的开展，影响了实践教学的效果和质量。
1.3教学内容与社会需求存在脱节现象
随着社会的进步和科技的发展，测绘技术在工程方面得到广泛的运用，其技术手段在不断地提升，所用到的测绘工具及设备也在不断地更新。就目前地方高校的教学情况来看，实践教学内容与社会实际运用的融合存在一定问题。从教学层面来看，高校的《测量学》教学以教材为主，但教材更新换代的速度较慢，无法体现测绘理论的发展和测绘技术的更替。地方高校存在资金受限及仪器设备购置流程复杂等特点[6]，测量的工具和设备较为老旧，学生在课堂学到的仪器操作并不一定满足工作的实际需求。教师多为研究生和博士生，脱离企业实践较久，对新技术和新设备的掌握及使用不甚清晰，难以传述学生最新的知识。从实习的层面来说，高校安排的实习工作较少深入一线，有着学校的“保护伞”，学生容易出现“眼高手低”的问题。地方高校存在“考研热”，而实习的时间与考研的时间存在冲突，学生不重视实习。另外，由于师资力量较少，而学生实习的地点较多，分布的范围较广，遇到实际问题时，高校教师难以跟踪定位进行针对性的指导。
1.4疫情常态化，线上教学模式无法保证实践教学质量
受新冠疫情的影响，学生的特定学习时间、学习地点及实践教学场地无法得到有效保证，《测量学》课程的线下实践教学无法大规模的聚集性开展，实践教学效果大打折扣。目前，疫情正朝着常态化发展，虽然我国坚持动态化清零政策，但偶发的疫情时有发生，这造成了很多高校慢慢适应线上教学。线上教学可供选择的平台较多，网络教学资源丰富，并且可供学生通过录像回放进行自主学习，但网络诱惑较多，若想达到较好的教学效果，需要学生有较强的自律意识。低风险地区的高校多采用线下教学或线上教学、线下教学相融合的形式进行教学，教师在线上进行理论知识教学，布置开放实践任务，在线下进行实践检验。线上教学与线下教学的相互融合，可以使学生由浅入深地获取所学的知识，一定程度上削减线上教学的弊端并减少人员的聚集，但学习氛围减弱且不能保证师生有较好的互动性，线上教学的过程中教师难以掌握每个学生对于专业知识的了解程度，在线下教学时需要花大量时间进行知识回顾，在一定程度上会影响线下教学的效果，面对面教学时间的缺失，也影响教师对教学内容和教学效果的自我评价和反馈调整，而且学生的动手能力没有得到培养。
2.地方高校培养应用型《测量学》人才的实践教学改革途径
针对《测量学》实践教学中存在的上述问题，利用现代信息技术优势和信息资源丰富的特点，积极探索现代虚拟仿真技术在实践教学中的有效运用成为问题解决的突破口。利用虚拟仿真平台，提供网络资源自主学习，是可以发展的方向，为保障疫情期间的实践教学效果和质量提供可能性。
2.1整合课程资源，优化课程设计
《测量学》是多种工科专业的必修课或通识课，疫情常态化的背景下，采用“线上+线下”教学模式已成为主要的高校教学的主要模式[7]，为了提升教学效果，需要找出不同专业教学要求之间的差异，多元化进行课程资源的设计。在制定教学计划时，也需找到各个专业的人才培养方案以及教学大纲的差异，进行科学、合理的规划。在教学时，可创设不同的教学情景，对教学内容和教学资源进行优化设计，由浅入深，由简入繁进行教学内容设计，让学生轻松理解包括课程教学框架中的概念、原理和方法等内容的知识要点，并能从经典案例、专题设计中掌握测绘技术的应用以及测量仪器设备的使用。在课程资源的重构优化的基础上，构建虚拟仿真平台，模拟工程建设的各个环节，对实际工作中遇到的测量问题进行模拟，同时加强视频资源建设、通关考核题库、前沿文献等网络资源的结合，锻炼学生的学习专注度，提高学生自主创新的设计能力、自主学习能力以及前沿信息挖掘能力，培养适用于社会发展的应用型人才。
2.2构建“实践教学+虚拟仿真平台教学”混合的实践教学模式
首先通过虚拟仿真平台等网络线上教学构建线上教学模式，搭建课程框架，设置相关任务点，将《测量学》的实践考核要点设置为通关卡点，引导学生在平台上自主学习，学生每完成一个知识点的学习任务即通过相应关卡，让学生沉浸式学习。对复杂的实践要点和测绘先进技术进行模拟，设置不同操作的选项，通过选择，学生可充分了解测量操作不当或仪器使用不当将导致的结果，进而更深刻的理解理论知识和掌握测量技术。在虚拟仿真平台设置回放功能，通过回放，学生可以对不理解的知识点进行回顾学习，可有效减少高校教师重复性、低效率的授课，提高教学效率。在虚拟仿真平台设置数据收集功能，根据线上教学收集到的数据，不同学生会反映出的不同的理解难点，针对学生的疑点困惑，有层次地安排线下课堂教学，有的放矢，解答学生的疑惑，这样可以在一定程度上避免照本宣科的现象，充分发挥学生学习的主体性。通过个性化的教育教学，实现以传统实践教学为基础，有机结合虚拟仿真平台的多元融合形式下的较为完善的面向环境生态工程专业学生的全新教学模式，为打造“金课”奠定基础。
2.3建立教学效果反馈与应用型评价系统
教师对学生进行学习效果评价时，除了传统理论考试和实践报告的成绩之外，还可以综合考量学生从线上虚拟仿真平台的参与度，包括观看视频次数、通关时间和实践练习水平等，同时也可以结合课堂出勤情况、课堂活动参与情况、课堂作业完成情况等方面的综合考量得出学生最终成绩。同时，可在虚拟仿真平台或在线下教学时，设计《测量学》的实践教学模式问卷调查表，通过调查师生对新教学模式的满意度及适应性，客观公正的评价是虚拟仿真技术在《测量学》实践教学中的优缺点。从教学资源、教学平台、教学实施等方面进行评价，再根据教学效果进行评估，持续完善虚拟仿真模块，提升平台的可操作性。通过“线上+线下”教学模式，教师可以对学生的接受教育情况有着充分的了解，并进行形成性评价、发展性评价和总结性评价相结合的全面考核评价模式，从而进行自我反馈和改进，提高实践教学质量。
3.结语
新型冠状病毒疫情防控已进入常态化阶段，如何在教学时间和教学条件受限的情况下，根据社会对人才的需求改进人才培养方案，并保证较好的教学效果和较高的教学质量，是地方高校一线教师该思考和探索的方向。而采用虚拟仿真的方式开展实践教学内容，可有效突破时间和空间的限制，在较少投入情况下，获得较好的教学效果，是线下实践教学方式和传统教学模式的有效补充。通过虚拟仿真技术在《测量学》课程中的应用，可引导学生独立思考，更有课堂参与感并锻炼学生动手能力，使各个层面的学生都能学有所得、学有所用，深刻理解学习测量学课程的重要性。同时，通过虚拟仿真，可以克服地方高校仪器不足、场地受限等不利因素，让学生进行“沉浸式”的学习，确保教学质量的提高，使学生能适应社会不同需求，让《测量学》课程实现为其他专业课程的学习服务，为应用型人才培养服务，达到人才培养方案设定的目标。
参考文献：
[1] 教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实践教学项目建设的通知[J].实践室科学,2017,20(04):190+196+193+30+216+3+59+106+206+220+80+231.
[2] 龚发云,王德发,吕栋,张高文.新工科背景下地方工科高校教学模式改革探索[J].高教学刊,2021(06):156-159.
[3] 徐闩锁.后疫情时代大学生就业问题及对策研究[J].大众标准化,2021(05):142-144.
[4] 王亚妮.应用型人才培养模式下的测量学教改问题研究[J].创新创业理论研究与实践,2022,5(04):45-47.
[5] 臧亚君.测量学实践教学过程管理与效果评价研究[J].科技风,2021(33):16-18.
[6] 郭金梅,任宗仪,兰世超,聂冬梅,张奎.新建地方本科院校化工实践室仪器安全管理现状及应对措施——以贵州师范学院为例[J].当代化工研究,2022(03):114-116.
[7] 赵佳伟.基于OBE的混合教学模式重构研究[J].江苏科技信息,2021,38(24):78-80.
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