秦 永,曹俊茹,郭豐倫,姚吉利,孔維華
(1.山東理工大學 建筑工程學院,山東 淄博 255000)
《Matlab測量程序設計》課程教學內容研究
秦 永1,曹俊茹1,郭豐倫1,姚吉利1,孔維華1
(1.山東理工大學 建筑工程學院,山東 淄博 255000)
介紹《Matlab測量程序設計》課程的教學內容、課時安排和授課形式。授課時,以理論教學和上機操作相結合,再根據實際情況給出詳細的教學案例及課后思考題。這種模式既能提高學生的學習興趣,又能培養(yǎng)學生獨立思考和動力設計的能力。
Matlab;測量程序設計;案例教學
測量數(shù)據處理離不開程序設計,Matlab在測繪中的應用也越來越廣泛[1-4]。我校測繪學科作為山東省省級試點改革專業(yè),自2010年起在第5學期開設該課程[5-7],目前已進行了3個循環(huán),學生普遍反映良好。
《Matlab測量程序設計》作為我校省級試點改革專業(yè)的一項新成果,2010年開設該課程時,安排在第3學期授課,總計64學時,其中理論課、上機課各32學時。在開設初期并沒有達到預期目標。一是由于在前2個學期僅開設《測量學》課程,許多測量程序的原理學生無法理解;二是沒有相對集中的程序設計時間,無論是課堂授課還是上機操作,每次僅2個學時難以給學生提供獨立思考、獨立設計的機會。第三個缺點是沒有合適的教材,教師和學生都要花額外的時間進行備課或記筆記。
從2011年開始,課程安排在第5學期,學時數(shù)改為48學時,每周上一次課,前2個學時上理論課,后2個學時安排上機。學期末安排一周的課程設計,給學生提供獨立思考和設計的機會。針對教材不合適問題,相關主講教師編寫了講義與實驗指導書。
課程主要分為2個部分:一部分是Matlab語言及函數(shù)介紹;另一部分是基于Matlab的測量數(shù)據分析處理,包括角度轉換、坐標正算和反算、平面坐標變換、閉合導線、三角網、GPS高程網平差、遙感圖像讀取與處理等。課程學完后學生應掌握Matlab中的基本函數(shù)和M函數(shù)的編寫方法,并能運用Matlab解決測繪數(shù)據處理中的實際問題。表1是本課程的學時分配表。
在前2個教學循環(huán)中,先學習Matlab語言,后集中學習測量程序。這種授課形式弊端明顯,學生學習前半部分內容時興趣低,曠課率高,而在學習后半部分內容時又出現(xiàn)僅明白算法原理,不會使用函數(shù)的情況。總結前面經驗教訓,從第3個教學循環(huán)開始采用表1中的課時分配形式,即將Matlab語言學習和測量數(shù)據處理結合在一起講授,這樣安排的好處是:①能提高學習語言的針對性,將某些函數(shù)放在特定算例中講授;②有助于實現(xiàn)互動式教學,增強課堂氣氛;③容易安排課后思考題,思考題的完成情況較前2個循環(huán)明顯提高。
課堂案例選擇十分關鍵,應滿足如下要求:①與測繪專業(yè)緊密聯(lián)系;②與本課程的授課內容大體一致,達到訓練的目的;③所選算例難度適中,既方便教師在規(guī)定時間內完成,又要保證大多數(shù)學生能夠理解。經過多次教學實踐,本課程選用的案例如表2所示。從表中可以看出,課堂案例密切聯(lián)系本課知識點,算法原理簡單,容易實現(xiàn)。以第4次課計算坐標方位角為例,該內容是測量學中基本知識點,學生通過該算例既深入理解了“if-else-end”控制結構,也復習了基本測繪知識,同時還提高了學習興趣,因此該內容也成為測量程序設計的經典算例。
課后思考題的設置也很重要。表2給出了每次學生上機后需完成的對應思考題。思考題的選擇要考慮以下因素:①和本次授課內容一致,起到復習知識點的作用;②和課堂案例相關或接近,引導學生深入研究問題;③思考題難度適中,既要高于課堂案例的難度,又要保證多數(shù)學生能夠完成,培養(yǎng)學生的成就感;④ 思考題應具有一定的趣味性。以第6次課為例,本課主要掌握“plot”函數(shù)的使用,在課堂上給出繪制圓形的算例之后,隨即安排一個“閉合導線計算與結果輸出”的課后思考題。該問題可看成課堂案例的拓展,學生只要會手工計算就很容易編寫出來,事實上,這個思考題90%以上的同學都能完成。
表2 課堂案例選用表
在《Matlab測量程序設計》授課過程中,筆者以案例式教學為主,首先提出一個測繪實際問題,然后引導學生回答算法原理(因案例較為簡單,一般學生均能回答),最后逐行演示程序代碼。為督促學生完成課后思考題,一般每次課前20 min均要求學生上講臺演示個人程序,并根據其完成情況記入平時成績。
為提高互動效果,本課程還安排1~2次討論課,要求學生通過討論回答算法原理,并解決在編程環(huán)節(jié)中存在的問題?!禡atlab測量程序設計》已建設成校級網絡課程,學生可方便地下載授課計劃、課件及教學案例原程序。利用網絡平臺學生還可與教師交流,實現(xiàn)課后個別指導。
對計算機語言類課程來說,單純的筆試或上機考試成績難以反映出學生的真實水平。本課程采用“總成績=平時成績(20%)+筆試成績(40%)+上機考試成績(40%)”的形式對學生綜合考評。對課后思考題完成較好的學生,還可免于上機考試。課程設計成績以小組為單位,通過答辯的方式評定。
《Matlab測量程序設計》作為一門新開課程,目前在國內還難以找到合適的教材[8],課題組目前雖然已編寫相關講義,但教學案例的選擇仍不夠完善。另外,合堂授課也存在弊端:課堂提問難以保證一定的覆蓋面,教師上機指導精力有限,存在指導不及時、學生和老師之間關系疏遠等問題。這些都有待進一步解決。
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P20
B
1672-4623(2015)02-0181-02
10.3969/j.issn.1672-4623.2015.02.064
秦永,副教授,主要從事遙感圖像處理的科研與教學工作。
2013-12-11。
項目來源:山東省教育廳試點專業(yè)改革“測繪工程”基金資助項目(100012);山東理工大學自主科研基金資助項目(103282)。