摘 要: 数字地形测量学在分析课程知识点的基础上，设计案例教学，以问题为驱动，以学生为主体、教师为引导，鼓励学生独立思考，加强师生之间交流，全面促进学生职业素养与能力的提高，并通过实际教学检验实施过程中取得的效果。
关键词: 案例教学; 教学特征; 数字地形测量学; 卓越工程师
0 引 言
案例教学是由美国哈佛大学法学院前院长克里斯托弗·哥伦布·朗代尔于 1870 年首创，迅速风靡到世界各地，一直以来被认为是未来教育行业的先行概念与先驱方法，并在上世纪末作为一种教育改革手段引入我国[1]。本文结合同济大学卓越工程师培养计划所进行的课程改革，探讨数字地形测量学进行案例教学的特点并组织实施，针对案例课堂教学与实践操作过程中遇到的具体问题开展针对性讨论，以期在数字地形测量学教学中引入案例教学方法，更好地培养学生的实践能力与应用能力。
哈佛大学创造的 “案例教学法”，核心是提出一种基于情景的互动研习教学模式，在教学中把真实案例典型化，抽象为可供学生分析讨论和判断的通俗形式，先分析研究，后交互讨论，解决学生实际应用中分析与解决问题的需求。这种教学方法突出实践性，打破传统单调的理论教学模式，在案例中巩固知识点，在知识点中挖掘案例，熟练掌握发现知识点与快速应用知识点的能力，以期融会贯通; 根据课程教学目的选择合适的案例，有针对性、代表性、启发性地实现对重要知识点的全面覆盖; 以具体案例为导向，教师讲授案例背景为前提，鼓励学生独立思考，启发学生对案例进行消化与理解，层层递进，最终达到解决实际问题的目的。可见案例教学法是一种将知识点隐含在典型案例中，以案例引导学生自主学习、独立思考的互动式教学方法。
1、 数字地形测量学案例教学特征
1. 1 设计案例教学内容
数字地形测量学是测绘工程专业必修的一门基础课程，使学生系统全面地掌握大比例尺地面数字测图的原理与方法，培养学生从事数字测图的基本技能。为实现课程的教学目标，本文共设计了如表 1 所示的 8 个案例，每个案例之间既独立也相互关联，采用以问题为驱动的方式涵盖课程所有知识点。
1. 2 师生双向交流
传统的教学方法是单向的，学生只是被动接受知识，教师没有反馈，学生学习的效果只能通过单一的考试方式才能知晓，很多学生考试前 “临时抱佛脚”方能侥幸过关，这种情况与培养学生掌握知识与分析解决问题能力的教学目标不一致。而在数字地形测量学课程案例教学中，学生得到案例后，查阅相应的理论知识和规范，熟悉与消化材料，作好各项准备，课堂上不再是一个简单的知识传递过程，学习小组充分分享对于案例的思考，对问题开放式的讨论及对其它小组意见的尊重，都是主动学习的体现。在此基础上，教师积极引导，在充分的对话与协商中形成综合意见，发现每位学生的优势与强项，学生也能在教师的引导下加深对知识系统的理解，双向交流更加有利于提升课堂效果，使学生与教师共同成为知识学习的创造者。
1. 3 学生独立思考
数字地形测量学是一门实践性非常强的课程，学生在掌握如何操作电子全站仪进行野外数据采集时，如果只限于接受课堂原理讲解，课后进行实践练习，那么在仪器操作与数据采集过程可能会遇到各种问题; 如果事先告诉他们可能会出现的问题，会对学生提出问题的主动性和分析问题能力的积极性产生影响，导致学习效果下降。而采用案例教学，教师在设定好案例的前提下，提出需求并进行简单引导，不是直接把问题的答案告诉学生，而是发挥学生的自主学习能力，去思考分析案例的要求，提出解决方法，使学生成为课堂的真正主角。随之变化的还有教师的职责从单纯的传递知识转向激励思考。例如在讲授电子全站仪进行野外数据采集时，教师只给出已有的资料和最终的要求，学生需要设计控制测量、所用仪器设备、编码系统、数据采集精度和采集步骤等一系列的处理方案。在案例教学的实践过程中，学生们需要开展经验与教训交流，发表自己的见解并对他人的方案提出看法，这样可以促进学生的交流能力，也可以使学生的思维更加缜密，大大提高理论联系实际的能力。
1. 4 促进知识向能力的转化
学生在数字地形测量学课程学习中，所获取的知识并不等于能力，学会如何运用知识才是能力的体现。为此，教师在知识转化为能力的过程中发挥着重要的作用，如只注重课堂上传授知识而忽视对学生实际应用能力的培养，会对他们未来职业规划产生影响，他们不能很好地适应未来就业单位对于卓越测绘人才的需求。基于数字地形测量学课程的教学特点，教师要更加注重对掌握应用知识能力的培养，通过科学选取合适的典型案例，在实际分析中紧扣知识点，让学生做到熟练运用。例如对于四等水准测量的案例，学生除需要掌握水准测量原理、水准测量方法、水准测量成果处理等知识点之外，还要根据现行测量规范对四等水准的技术指标要求，设计水准路线、所用仪器、观测方案与平差方法等，并通过实践环节进行验证，切实提高了开展四等水准测量的实际能力[2]。
2 案例教学法的实施
2. 1 设计 “双基结合”的课程内容
数字地形测量学的案例教学法需要实现基本概念和基本操作同步的 “双基结合”。完整的教学设计依赖于具体案例将基本概念和基本操作有机结合，并形成完整实用的案例库。案例选取有多种办法: 可以整合课堂上涉及的知识点，也可以模拟实际情况，还可以根据实际工程项目的任务来确定。例如数字测图系统设计案例中，结合各步骤涉及的知识点包括以下方面: 地形编码与连线，AutoLISP 编程基础，线型、符号库、菜单定制，LISP 程序的对话框设计，等高线自动绘制等[3]。
2. 2 问题驱动为主线的方案实施
以学生为主体，教师为主导，以问题驱动为主线，实施教学过程。
1) 引出案例，提出问题。教师要以案例为引导，发现问题，在介绍案例应用背景的同时，启发学生思维以建立对案例完整系统的认识，通过引导学生提出问题，激发他们的学习兴趣。例如在面积量算的案例中，教师可以通过介绍上海的房地产价格情况，引出面积量算的重要性，再进一步讲解面积量算的方法与精度分析。
2) 分析案例，解决问题。学生们要对信息建立感性认识，就需要通过分析问题与介绍案例背景来实现。将具体的案例分解为多个子任务，在完成各个子任务的基础上逐步制定出整个方案，这样做的好处在于使学生能够逐渐掌握分析问题的基本技巧在完成任务期间，学生们可以不断发现问题、提出问题，通过这种循序渐进的方式可以更好地学习理论知识和实践技能。例如，教师可以将数字平面图测绘的案例分解成图根控制测量、野外数据采集、数据通讯、地物特征点自动分层与连线、地形图整饰等多个子任务，启发学生逐步去完成各个子任务。
3) 总结案例，加深印象。课程结束前的首要任务是对学生学习过程中存在的一系列问题以及针对问题所采用的解决方法进行归纳，目的在于使学生对此加深印象，此时教师的职责在于引导而非讲授。
2. 3 多层次互动教学
为了满足不同基础及学习能力的学生的不同需求，将案例教学的内容分为基本需求与高级需求很有很必要。与此同时必须相应划分考试内容为必做和选做部分，从而使不同层次的学生都能在原有基础上得到提高。在案例教学中，教师要重点关注学生的反应，以学生的学习效果为目的，随时捕捉课堂上出现的各种问题并作出准确判断和有效处理。数字地形测量学实践性非常强，每个案例都应设置相应的课堂实验、集中实习等环节予以支撑[4]，相应的案例解决相应的实际工程问题，完成全部案例教学，便可实现课程的教学目标，从而使学生具备测绘大比例尺地形图的综合能力。
2. 4 核心技能的培养
2. 4. 1 数学技能的培养
测绘工程卓越工程师应能将数学和专业知识应用于解决复杂的测绘工程问题。在数字地形测量学综合实验中，各小组应布设独立坐标系下的导线，在此基础上进行 100 m × 100 m 数字地形图的测绘，测图结束后，将所测图中的 2 个控制点与城市坐标系进行联测，以该 2 个控制点作为公共点，求得独立坐标系转换到城市坐标系的平移和旋转参数，将独立坐标系下的地形图转变成城市坐标系的地形图。
2. 4. 2 团队协作精神的培养
测绘工程卓越工程师应能在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及责任人的角色。在数字测图系统设计教学过程中学生要以小组为单位完成数字测图所用的符号库 (超过 30 个符号)、线型 (超过 20 种，含 6 种复杂线型)、AutoLISP 程序 (超过 30 个程序)、填充符号 (超过 20 个) 等汇总形成数字测图系统，需要充分发挥团队协作精神。以符号库 (超过 30 个符号) 为例，若小组成员有 4 人，则每位组员完成七八个符号即可，从而以小组之力完成整个数字测图系统也非难事。
3 结 语
本文所讨论的数字地形测量学课程的案例教学改革，已在实际教学中得到应用，课程所涉及的案例，都经过了精心挑选、仔细推敲，并且为案例教学的开展准备了大量的辅助资料，以便于学生随时参考和应用。通过在实际课程教学中的组织实施，验证其不失为目前测绘工程专业教育中一种行之有效的教学模式。一方面，通过案例教学把理论知识与实际仪器操作结合起来，有利于帮助学生从感性认识上升到理性认识; 另一方面，在案例教学中充分调动学生的学习积极性，学生通过观点的自由表达和接近实际工程场景的仿真训练，使课堂内外成为师生之间思想交流与火花碰撞的平台，对提升学生的综合能力具有很强的实际意义。
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