徐涛 韩月娇 马洋洋 王亚军 李涛
摘 要：随着我国经济快速发展，各类工程对测绘人才的需求正在不断扩大。在新工科背景下，应当进一步加快测绘工程专业教学改革，提升测绘工程教学质量，培养社会所需的优秀测绘工程人才。本文在简要介绍虚拟仿真技术的基础上，阐述将虚拟仿真技术引入测绘工程教学的必要性，侧重探讨了新工科背景下虚拟仿真技术在测绘工程教学中的具体应用。
关键词：新工科 虚拟仿真技术 测绘工程 应用
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）09（a）-0028-02
新工科 （Emerging Engineering Education） 是为了适应新一轮的科技革命，立足国家战略发展需求以及国际竞争新形势，提出的一种工程类的新的教育改革方向。2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。新工科理念的提出对实现我国“中国制造2025”等战略， 为我国的服务创新、产业升级提供重要的驱动力。本文中以测绘工程专业为例，提出将虚拟仿真技术引入测绘工程专业教学当中，顺应新工科理念的要求。
1 虚拟仿真技术的简介
虚拟仿真技术 （virtual reality） 是借助现代计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等技术，通过运用先进的软件系统和设备建立起模仿现实世界的虚拟的三维环境，使人们在其中会形成身临其境的交互体验。虚拟仿真技术的特征主要体现在沉浸性、交互性、虚幻性、逼真性等方面。目前，虚拟仿真技术被广泛地运用于诸多领域，包括环境设计、商业地产、工业等，发挥着独特的作用。近年来，国内高校积极引进虚拟仿真技术，推进本校虚拟仿真实验室建设，虚拟仿真实习基地建设等。虚拟仿真技术的在教学中的具体应用，使学生如同亲临现场，深化对理论知识的理解， 且能通过与虚拟系统的互动强化对操作技能的掌握。
2 新工科背景下虚拟仿真技术在测绘工程专业教学的应用的必要性
2.1 增进学生对测绘工程专业知识体系的理解
测绘工程专业是一门实践性较强的专业学科。测绘工程专业培养的人才，应用领域十分广泛，包括房屋建筑、矿产勘查、交通运输、海洋工程等行业等。同时，这也对测绘工程专业学生的知识体系提出了较高的要求，即要求其可以熟悉包括绘学的理论、工程建设、项目管理等在内的各类知识。其中，有一些知识对学生而言，从理解层面是有难度的。在教学中，将虚拟仿真技术引入教学中，可以促进学生对一些相对较难知识点的理解，将抽象的知识具象化， 给学生制造出逼真的学习情境，可以使学生在相对真实的情景中理解和把握知识，降低学习的阻碍，增进学习的效率和质量，并可以使学生保持对知识获取的兴趣，对学生完整知识体系的建构大有益处。
2.2 解决学生的测绘工程专业实践薄弱的问题
测绘工程专业学生，在理论知识学习基础上上，应当具备地面测量、工程测量、海洋测量、航空测量等方面的实践技能与实操经验。因此，可以在测绘工程专业中引入虚拟仿真技术，可以弥补现有课程教学中存在的实践教学比重较少的问题，借助虚拟仿真技术创造出虚拟真实的情景，增加学生参与实践的机会，对增强学生的实践能力有显著的效果。同时，包括将一些包括虚拟测绘仪器设计、虚拟模型制作、整个测量过程的三维模拟等一系列虚拟仿真实验教学系统的开发等合理地引入到实践教学当中，也在一定程度上增进了测绘工程专业学生实践教学的效果。
3 虚拟仿真技术在测绘工程专业教学中的应用探讨
3.1 注重先进的虚拟仿真技术的引入
高校应高度重视虚拟仿真技术的引入以及包括虚拟测绘仪器设计、虚拟模型制作、整个测量过程的三维模拟等一系列虚拟仿真实验教学系统的开发，为测绘工程专业教学的开展奠定良好的基础。同时，也可以利用现代的各类技术和硬件，构建起教与学为一体的测绘工程专业线上实践教学平台。
3.2 开发虚拟仿真技术的实验项目
契合测绘工程专业特色，开发虚拟仿真技术的实验项目。在测绘工程专业教学中，高校应当在引进虚拟仿真技术，开发相关的教学系统基础上，合理地从测绘工程专业特色出发，上线一批涵盖钻探、航空、建筑、矿藏等领域实验项目，实验项目中涉及的技术应当全面地包括测绘应用领域可能涉及到的各类技术，例如三维视景技术、数值仿真技术、虚拟仪表技术、激光测量技术等等。通过参与这些项目，使学生可以地融合更多的知识和技能，成为一专多能的应用型人才。
3.3 运用虚拟仿真技术开展测绘工程教学
在测绘工程专业教学中，通过虚拟仿真技术的在测绘工程专业的运用，以虚拟仿真实验室为载体开展测绘类专业的虚拟仿真实验教学，为学生进行实现理论知识和实践操作的学习提供重要平台，实现对测绘工程专业课堂教学的有效补充。对学生而言，一方面可以在虚拟仿真实验室中结合老师布置的实践项目进行自主实践，增进对项目相关知识的理解和掌握。另一方面，学生也可以不用走出室外，通过基于过Web技术来实现开放式虚拟仿真平台，完成一些测量仿真操作。例如，可以通过VRML编程语言以及3ds Max来实现场景建模等。此外，基于虚拟仿真技术的实践平台可以为测绘工程专业提供可视化、形象的虚拟环境。在这样的情景中，无论教师，还是学生，都可以直观、清晰、具象化地了解测绘工程专业的涉及到的实验环节，高度还原实验场景和步骤，形成较好的实践教学效果。
3.4 注重测绘工程课程的延伸和拓展
在测绘工程专业中，教师及科研人员应充分以虚拟仿真技术的引入和推广应用为契机，充分发挥自身在专业性层面的优势，将最新的测绘工程学科最新的前言技術合理地借助虚拟仿真技术融入到课程教学当中，并通过行业前言知识与教学内容有效结合，开发和制作一批契合测绘工程专业人才培养需求的线上课程，例如包括工程测量学等。同时，也可以制作洞穴激光测量、航空测绘、雷达仿真实验等微课程视频，既可以激发学生的学习兴趣，也可以实现对课程教学内容的有效延伸。同时，在对测绘工程课程予以进一步延伸和拓展时，应当突出重点，明确关键点，重视难点，以增进学生理解，拓展学生思路为目的，借助虚拟仿真技术，网络平台等，为培养卓越工程人才创造有利条件。
4 结语
总之，虚拟仿真技术目前已经在高校众多专业的教学领域得到了实践应用和推广，在推动相关领域发展方面发挥着重要作用。虚拟仿真技术在测绘工程专业教学理论教学与实践教学部分的运用，弥补了传统教学模式存在的不足，以其高效率、低成本、内容丰富的特点，更为直观、形象的展现了课堂内容，辅助学生进行有效地学习，在一定程度上突破了设备或场地限制，可以促进学生创新实践能力的培养，符合到新工科视野下测绘工程专业人才培养的要求。
参考文献
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