摘 要
随着国内建筑行业信息化的发展不发展，测绘教学为了适应建筑地理行业的变化，教学方法也应该向着多样化发展，虚拟仿真技术是在测绘教学中一种实用性强，教学效果优良的教学方式。运用虚拟仿真技术在测绘教学中可以模拟
除此以外，随着科技的不断发展，当前的测绘仪器的更新换代的周期越来越短，但大部分学校在教学中使用的仍然是旧的测量仪器，无论是精度或是测量速度都已经难以满足社会上的需求。并且，在教学中，会有一部分学生在使用仪器时操作不当，导致仪器经常损坏。通过广州城市职业学院3S测量实训项目的建造，学生的教学情况进行分析，从中对比虚拟仿真实训和线下教学的优势与不足，如何优化虚拟仿真实训教学质量，总结了虚拟仿真实训教学的优势和不足，以及对虚拟仿真实训教学未来的展望。
关键词：虚拟仿真，工程测量，实践教学，虚实结合。
致富Abstract
With the development of information technology in domestic construction industry, surveying and mapping teaching should also develop towards diversification in order to adapt to the changes of building geography industry. Virtual simulation technology is a practical teaching method with good teaching effect in surveying and mapping teaching. Virtual Simulation Technology can be used in surveying and Mapping Teaching
In addition, with the continuous development of science and technology, the current cycle of updating surveying and mapping instruments is getting shorter and shorter, but most schools still use old measuring instruments in teaching, whether accuracy or measurement speed has been difficult to meet the needs of society. Moreover, in teaching, some students will operate improperly when using the instrument, resulting in frequent damage to the instrument. Through the construction of 3s measurement training project in Guangzhou City Vocational College and the analysis of students' teaching situation, this paper compares the advantages and disadvantages of virtual simulation training and offline teaching, how to optimize the teaching quality of virtual simulation training, summarizes the advantages and disadvantages of virtual simulation training teaching, and looks forward to the future of virtual simulation training teaching.
致富Key words: Virtual simulation, engineering survey, practice teaching, virtual and real combination.
目 录
1.绪论致富
1.1.研究背景分析致富
1.2.虚拟仿真的概念及发展致富
1.2.1.虚拟仿真的概念致富
1.2.2虚拟仿真技术的发展致富
1.3.目前工程测量教学的主要存在的问题致富
1.4.测绘工程专业虚拟仿真实训室设的可行性分析致富
1.5.应用虚拟仿真的意义
1.5.1.职业发展意义致富
1.5.2.测绘实训意义致富
1.6.研究测绘教学应用的内容和思维线路致富
2.虚拟仿真如何改变传统模式下的测绘教学
2.1教法方面致富
2.2.教材方面致富
2.3.教师方面致富
3.虚拟仿真技术在推行中遇到的阻碍致富
3.1.虚拟仿真教学资源的缺乏致富
3.2.院校资金方面的缺乏致富
3.3.教师在使用虚拟仿真教学软件上的阻碍致富
4.虚拟仿真技术在测绘教学中的应用致富
4.1.项目介绍致富
4.2.项目使用的虚拟仿真技术致富
4.2.1.测绘信息化虚拟仿真系统致富
4.2.2．无人机测绘虚拟仿真系统致富
4.3.虚拟仿真实训室存在的问题致富
4.3.1.学生学习兴趣不持久致富
4.3.2.仿真实训操作理想化致富
4.3.3.考核评价较为简单致富
4.4.改进存在的问题的对策致富
4.4.1.校企合作，共同协商改进仿真实训软件致富
4.4.2.虚拟仿真与线下实操交替进行致富
4.4.3.同时开展虚拟仿真与线下实训考核致富
4.5.虚拟仿真实训室的优势致富
4.5.1.通过虚拟演示讲解基本原理致富
4.5.2.通过仿真操作熟悉测绘仪器致富
4.5.3.突破环境限制致富
4.5.4.薄弱知识点的针对性更强致富
4.6.虚拟仿真实训室的预期效果致富
4.6.1实现了教学模式的创新，促进了信息化教学致富
4.6.2.更加以学生为主体开展教学致富
4.6.3.降低了教学成本致富
4.6.4.解决了测绘实训中的难题致富
4.6.5.提高了学生的技能竞赛和就业能力致富
4.6.6.提高了教师的教学能力和拓展了教学范围致富
5.结论与展望致富
5.1.结论致富
5.2.展望致富
参考文献致富
致 谢致富
1.绪论
1.1研究背景分析
随着信息化的影响，虚拟仿真技术在农业、建造业与制造业等领域的应用已经越来越广泛，对于教育行业的影响也特别重大影响。从国际社会看，虚拟仿真技术融入课程的方式是多种多样的。以荷兰为例，2018年荷兰发布了《荷兰数字化战略：为荷兰的数字化未来做好准备》，提出学校教育数字化的战略发展目标是让年轻一代掌握基本的信息通信技术知识与技能、计算思维、信息素养、媒体素养。为此，荷兰将数字素养的培养贯穿从中小学到大学的各个学段，教学内容由低阶到高阶、由简单到综合，前后衔接贯穿各学段完整的学习过程。在中小学阶段，数字素养的培养既可以通过与现有课程整合的方式实施，也可以通过为学生定制个性化数字素养课程的方式进行。在大学阶段开设虚拟仿真课程，用高度仿真的虚拟设备模拟现实物理空间的设备，满足不同专业学生的实训需求。
从现有的课程体系看，我国义务教育阶段主要通过“信息科技”课程，高中阶段主要通过“信息技术”课程培养学生的数字素养，高职院校开设“信息技术”课程，本科院校则开设“大学计算机”或类似课程。当前，数字素养已经超越了信息技术或计算机课程的范围开始走向虚拟仿真技术范围。
虚拟仿真技术赋能教与学是将课程内容转化成学生素养的桥梁。传统的教师主导的讲授式、单一化教学方式已不能适应数字化时代的要求，但是虚拟仿真技术赋能到教学并不意味着虚拟仿真技术和传统教学方法的普通相加，而是通过以学生为中心，虚拟仿真教法为辅助的多层次创新。
从国际社会看，世界各国普遍采用了游戏化学习、翻转课堂、基于问题学习、项目式学习、人机协同课堂教学等新的教学模式，试图为学生提供一种全新的可以让学生学习投入度更高，实践性更强，和教师互动性更好的教学体验。而我们的教学也可以由传统的黑板教学转变为教师与虚拟仿真系统共同完成的教学模式，实现教师智能化教学以及学生智能化和个性化学习，构建人机协同教学的新模式。美国高等教育信息化协会2022年发布的《2022地平线报告（教与学版）》，明确指出了高校正在构建新的教学模式，如混合弹性学习、混合式学习、翻转学习、同步学习、混合在线学习和虚拟学习等。即使在后疫情时代线下教学逐步恢复的背景下，这种教学模式的新发展也在时刻提醒着我们千万不能在教学上“穿新鞋走老路”。
《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高〔2012〕4号）［１］提出我们应该加强实验室、实习实践基地和实践教学共享平台的建设，重点建设一批国家级虚拟仿真实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地和高校实践基地，以提升学生的实践能力和创新精神。明确提出了要大力推动大数据、虚拟现实、人工智能等新技术在教育教学中的深入应用。测绘工程专业作为一门实践性极强的工科类专业，以培养测绘专业技术人才为目标［２］。根据《职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南》［３］，按照测绘地理信息技术职业教育示范性虚拟仿真实训基地“一库、一平台、N仿真、两体系”的建设框架，建立虚拟仿真实训教学课程体系。
1.2.虚拟仿真技术的概念和发展
1.2.1.虚拟仿真的概念
虚拟仿真又称模拟技术或虚拟现实技术,其本质就是用一个虚拟的系统来模仿另一个真实系统的技术[2]作为21世纪才步入社会的新技术,虚拟仿真技术主要利用三维图形构造技术、多传感交互技术以及可视化技术,生成三维的虚拟现实环境,使用者利用键盘、鼠标头盔、数据手套等传感设备作为输入设备,进入虚拟环境,在虚拟环境中进行实时交互,同时能够感知和操作三维虚拟现实环境中的各种对象,获得身临其境的体验和感受。[3]
1.2.2.虚拟仿真技术的发展
这几年来虚拟仿真技术主要向两个方向发展:(1)高校实训教室建设:为提高信息化背景下高等学校的实验教学质量和实践培养人才的水平，教育部从2017年起开展示规范性虚拟仿真实验教学项目建设工作，以推动高等院校积极探索线上线下相结合的个性化、智能化实验教学的新模式,形成专业布局合理、专业突出、开放共享的高等教育信息化实验教学项目示范新体系。(2)工程训练项目:虚拟仿真技术实际上是计算机技术领域的一个分支，随后在计算机技术的发展中,虚拟仿真技术逐渐形成了一套独有的体系，为人类的科技发展进步开辟出了一条新的发展路线，如在工程测量、施工设计以及施工人员的培训上都有越来越深的的应用，在国内国外、测绘行业中使用虚拟仿真技术的例子屡见不鲜，如广州塔的修建，就是通过虚拟仿真技术建立起三维模型，这样子就可以对建筑施工测量的数据进行可视化的模拟，虚拟仿真技术在国内目前处于高速发展的阶段。
1.3.目前测绘教学的主要存在的问题
测绘教学是一个以应用为基础的工程学科，这里面包括基础的工程测量课程，房地产测绘课程，无人机测绘课程等测量领域的学科。课程的培养目的是使学生对测绘知识有个全面的了解，能够熟练的掌握测绘技能并且在社会实际工程建设中可以有担任从事工作的能力。像是基础的测绘数据采集，或者是大型的工程建设中需要的工程施工测量，这都要求从业这行工作的工人要拥有完善的测绘数据采集和处理的能力。随着这几年来我国信息技术的不断更新发展，我国测绘领域也进入了信息化发展阶段，产业升级不断加快，对测绘人才的需求越来越大也更加紧迫，由此，提高测绘技能人才的培养质量尤为重要。
测绘教学涉及的仪器设备种类现在已经非常的丰富、而工程要建设的环境也更加复杂，很多地区因为环境太多复杂在以往的技术条件下无法完成的工程建设如今也是提上日程的准备开发，而现在学校如何通过有限的人力，物力去合理的安排教学资源，并且通过合理、有效的教学培训来培养学生的理论基础和实践能力，是当前测绘教学面临的挑战。目前测绘教学的主要存在以下问题：
（1）教学受学校现有设备限制
测绘教学的设备拥有单价高，易损坏等特点，所以很多学校在购买教学器材的时候不会优先考虑购买测绘仪器，这也就导致了测绘教学设备的数量少，不能提供充足的设备资源给到学生的问题，导致学生在上课过程中，能够亲自操作仪器来实践的群体面小，无法普及到每个学生的个体学习上。并且由于测绘仪器易损坏的特点，测绘仪器不适合让学生在初次使用时就直接上手操作，这样容易导致仪器因为操作不当受到损坏。而且有很大一部分学校的测绘仪器是在很久之前就购买回来，但是经过十几年过去以后也仍然没有更换，导致学校的测绘教学跟不上现如今的测绘技术发展，学生使用老旧的测绘仪器在毕业以后进入社会就业也不会操作新的测绘仪器。
（2）学校教学场地单一
测绘工作在社会实践中会遇到应对因不同工程领域的场景变化而产生不同的需求，而学校内的场地无法满足成为这种不同工程场景的实训场地；除此以外，测绘教学场地会受到交通、气象等因素影响，并且如在疫情时，学校安排线上授课，像导线测量这些外业实操课程无法在学校内进行，这也是在疫情期间测绘教学的难题所在。
（3）缺乏有效的个体教学手段
主要表现为：学生的个体能力是不一样的，而统一的实践教学模式没有办法兼顾到每个学生不同的学习能力，会存在学生在一起学习知识却无法一起都领悟到知识点的问题；传统教学存在理论与实践距离较大，学习到理论知识然后操作起来就不会，理论知识到动手实践的过程存在问题；教师在培训指导学生时，是一对几十的情况，而对于测绘仪器这种需要精细操作的流程难以让学生看的面面俱到，会出现一个老师站在一台测绘仪器面前讲解，几十个学生围成一圈来看的现象，这样子的教学其实很大一部分学生是无法有效的听到老师的授课内容的，并且由于是现场讲解教学，现场听的时候可能记住了，但是等到下课了或者是下次使用仪器时又忘记操作流程，这样子只能单独再去询问老师，老师又得重新讲解一般，使得教学效率不高。。
（4）教学模式过于传统。
目前的测绘教学还是侧重于理论知识和技能教学，缺少针对性的实训，导致学校的教学与实际到了工作中的测绘存在一定的出入。
（5）学生难以获得实训机会
由于工程测量的专业特殊性，社会上的企业一般不愿意接受学生来进行外业实习，因此学生的实训实习会存在这种难实施的问题，同时安全问题对于学校和企业来说也是一个高风险的难题，工程测量是具有一定危险性的工作，学生在实习过程中出现的安全问题也是企业不愿意让刚参加测量工作的学生来进行外业实习的原因。但是工程测量专业又必须要学生经过真正的实践检验特点，所以学生在学习过程中必须参与实习实训，这样能够保证学生能够将在课堂学习到的知识运用在工作中，这样才能真正把技能掌握。因此如果能够通过虚拟仿真实训软件来给学生在线上熟悉实训的流程，将可以提高教学质量并且有利于培养学生的综合素质。
1.4. 测绘工程专业虚拟仿真实训室设的可行性及必要性分析
实践教学平台是培养信息化测绘创新型专业技能人才的重要组成部分，但测绘工程专业原有实践教学培养模式还未完全转变［６］，需要结合目前存在的问题，有针对性地提出实践教学改革方案。通过“虚实结合”的方式建立基于互联网的虚拟仿真实践教学平台，使现代测绘信息技术融入实践教学之中，扩展了实践教学时间和空间，提升了实践教学的质量和水平［7］。
测绘教学中包含了多种测量仪器的教学，并且操作方式各有不同，这样子在教学中就存在教学环节过多，教学效率低下的问题，而虚拟仿真实训中的不同模块可以让学生对不同的教学内容中做选择，可以有针对性的学习薄弱知识模块，学生想要练习哪个模块就能练习哪个模块，这样一来实训结合教学的结合度更高，更加利于达成教学和实训的目的。限制测绘教学主要有以下几个主要原因，如果可以通过虚拟仿真技术来开展教学辅助，就可以有效的处理这些问题，提高教学质量。
(1)仪器设备原因
测绘教学中，包括水准仪、全站仪、GNSS接收机、无人机等测量仪器，在大部分学校中都会存在仪器有限的问题，学生在上课时需分组分时使用，这样子就会导致每个学生动手操作的时间比较短，而如果学生通过虚拟仿真软件来进行学习，则可以充分的学习操作步骤，熟悉每一个步骤的流程，提高学生的操作理论水平。除此之外，随着信息化的不断发展，测绘仪器的发展也更加的智能化，测绘仪器的品种也更加多样，而学校给学生提供的只是少数的几种设备进行练习，通过虚拟仿真软件，可以选择各种各类的仪器类型，除了原本课程要学习的仪器内容以外，还可以拓展学生对测绘行业内的其他仪器的认识。
(2)场地原因
测绘教学、练习及考核是需要大范围场地来进行的，有一些学校并没有那么多的场地来给学生进行测绘练习，有些测绘的场地受到的影响也比较多，如车辆来往，学校上下课时前往教室上课的学生都会影响到测绘练习的进行。在这些场地上进行测绘工作是具有一定的危险的，并且大量的学生在同一个的区域进行测绘也会导致现场混乱，这样学生也难以在现场进行测获取数据。而通过虚拟仿真软件来进行测量练习，则可以减少学生因为需要熟悉仪器而去线下进行测量的频率，可以在虚拟仿真软件上先熟悉练熟了仪器再去现场进行实操练习，这样子可以达到事半功倍的效果，很好的保证了学生测绘教学时的安全，以及得到更好的教学效果。
(3)工程条件原因
在学校测绘教学中，校内难以提供各种类型的工程建设环境，而测绘相关专业的学生是非常需要观摩实际的测绘实践的，如果缺少这个环节的学习，可能导致学生在毕业以后没有办法适应实践的工程项目建设。另一方面，没有足够的工程建设项目可以让学生实地的参观观摩，而通过虚拟仿真技术可以来解决很大一部分这样的问题。
因此，采用虚拟仿真技术在测绘教学上是完全可行的。
1.5.虚拟仿真应用的意义
1.5.1.职业发展意义
测绘类专业，对于学生动手操作仪器的能力是有比较高的要求的。但目前的教学模式还是以理论教学为主，在测绘课程中学生能够进行外业测绘实操的课程占比不高，学生对仪器的熟悉程度得不到锻炼，而测绘领域内的技术发展十分迅速，以理论教学为主来教导学生的话难以适应当今测绘行业的需求，建设测绘虚拟仿真资源可以使教学密切结合社会的发展和需求，服务于企业的实际生产需要，学生在学校通过虚拟仿真软件的学习可以更好的适应企业的需求，提高自己的职业竞争力。
1.5.2.测绘实训意义
测绘虚拟仿真课程资源建设，以虚实结合教学实训一体化的方式极大程度上解决学校测绘相关专业学生的实习实训，课堂教学与实际工程建设相互衔接，促进学生的基础知识与专业技能的融会贯通。并且通过梳理测绘专业群内实训课程体系，筛选出在教学中难以观摩、难以动手操作、成本高、危险性大等实行困难的实训课程，建设以基础理论认识、测绘操作技能、测绘数据处理三个类型的虚拟仿真实训课程。学生自己在观察内置碎片化知识内容后，自己将知识内容交易理解、掌握、分析，在已经有了一定知识储备的基础上，在进行知识点内容的思考，思索只是更深层次的包含内容，在这样一个循序渐进、举一反三的主动学习过程中，老师作为答疑解惑的角色参与其中，更多的是学生自己的学习和思考，从而更高效的让学生汲取知识。
1.6.研究测绘教学应用的内容和思维线路
本论文通过文献总结，运用国内外相关测绘专业、工程测量等相关知识与理论，并结合实际工程应用分析虚拟仿真技术在教学中的应用：通过虚拟仿真实训室建设以及虚拟仿真教法结合进行分析，总结虚拟仿真技术应用在测绘教学中的不足与对虚拟仿真技术应用在测绘教学中未来的展望。
本文主要分为六个部分：
第一部分：绪论。通过网上查阅资料和浏览相关书籍，阐述本文的研究背景，将虚拟仿真技术应用在教学的现状进行介绍。
第二部分：虚拟仿真技术如何改变传统模式下的测绘教学。
第三部分：虚拟仿真技术教学在国内推行所遇到的阻碍的原因
第四部分：基于虚拟仿真技术在测绘教学中的应用，包括工程测量教学、无人机测绘教学。
第五部分：总结虚拟仿真技术在测绘教学中的应用及启示；对虚拟仿真技术在测绘教学应用未来的展望。
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