“近景摄影测量”是我国各高等院校摄影测量及相关专业开设的一门专业必修课程, 该课程的理论知识将为学生从事近景目标测量工作或相关科研和教学工作打下坚实基础。随着普通数码相机的普及，计算机技术和空间信息技术的发展，近景摄影测量技术的应用越来越广泛^{[1, 2]}，极大地推动社会的发展和科技的进步。

“近景摄影测量”是一门极具抽象性和严密逻辑性，且实践性强的课程，学生在接受该课程的基本原理、基本方法时难度较大；实验教学条件的限制使得学生的动手操作能力较差，进而难以将课堂知识应用到生产实践中去。及时地发现、总结本课程在授课过程和学生学习过程中存在的问题，制定合理的解决方案，最终使学生能运用所学课程的内容去解决实际问题，才是本门课程的最终目标^[3]。

1 传统教学过程中普遍存在的问题 1.1 教材相对陈旧，滞后于社会发展现状

目前市面上关于“近景摄影测量”的教材仅有冯文灏的《近景摄影测量》(2002年版)^[4]。该教材理论体系较为完整而系统，是一本经典的著作。然而，该教材出版至今已有十余年，在科技飞速发展的今天，新理论、新方法如雨后春笋，著作里的一些内容已经不能满足现在社会发展的需求。例如，该教材以胶片影像为主要研究对象，然而现今近景摄影测量的主流已经发展为摄影机了。

1.2 涉猎面较广，抓不住课程主线

近景摄影测量工作的组织者面对不同的测量对象，要担负贯穿摄影测量全过程的各个阶段、各个流程、各个工序的设计和实施的各项责任，与航空摄影测量工作者一般只肩负生产流程一个阶段的工作不尽相同^[5]。不同近景摄影测量的方法和流程等内容在教学中都需要涉及，内容多、课时少，学生学习任务重；有些老师不能很好地把握本课程的主线和重点，讲课时逻辑性不强、重点不突出，容易造成学生“囫囵吞枣”，知识堆积过多、理解不透，导致教学效果不佳。

1.3 教学方法传统，教学手段单调

传统的教学方法以教师为中心，以板书或多媒体为手段，营造较为庄严的课堂氛围，向学生“灌输”知识。近景摄影测量数学公式推导多，需要综合运用摄影测量学、高等数学、线性代数等知识，相对枯燥晦涩，难以激发学生的学习兴趣。

1.4 实践操作能力差，难以解决实际问题

近景摄影测量从相机选择到摄影方案制定，从控制布设到精度控制，甚至到数据处理和产品生产的各个阶段，不同的测量对象可能完全不同^[5]，对学生理论联系实践的要求很高。不少高校实践环节学时少、教学不到位，导致学生的动手能力差，不能学以致用解决实际工程问题。

1.5 创新意识薄弱，创新能力低下

调研发现，大多数高校的教学还停留在基础理论和基本技能的掌握上，对学生的创新性引导不够，导致学生的观察力不够敏锐，创新意识淡薄，造成创新能力低下。然而，在当今社会，创新是最具竞争力的技能和素养，需要加大引导力度，大力培养学生的科学素养和创新能力。

2 本科教学与实践改革探讨 2.1 “引经据典”、“当前主流”与“学科前沿”三结合，提升教学素材的系统性、实用性和新颖性

1) 以经典教材理论、方法为基础，夯实基础知识

根据经典的近景摄影测量理论体系，本课程的主要内容是：通过摄影手段获取被测目标的二维影像，进而测定目标的形状、大小及运动状态，其测量成果可能包括影像外方位元素、数码相机检校参数以及基于物方坐标系统的三维点云等。近景摄影测量课程的基本内容可以划分为4大部分：摄影技术的实施、控制系统的布设、影像处理方法的实现、相机检校参数的确定。近景摄影测量只有仅仅把握这条主线，才能让学生形成完整的知识体系，集中精力突破重点内容，真正理解近景摄影测量的精髓。本课程的整体理论框架如图 1所示。

2) 以当前主流理论与方法为教学重点，强化主流知识

当今社会近景摄影测量的主流设备为数码相机，在课程讲授时要重点突出数码相机在近景摄影测量中的应用现状与发展前景，如重点讲解当今流行的近景摄影测量相机Canon EOS 450D、Canon 5D Mark Ⅱ型数码相机等等。在影像处理方法中，在讲授基础理论的基础上，大力弱化胶片影响，结合数字摄影测量知识重点讲解数码相机的各种处理方法精度分析；在相机检校内容中，着重讲解普通数码相机的构像特征与畸变差表示方法、现有的数码相机检校方法，如三维控制场PTR (perspective transform and resection) 方法、平面控制场的SSC (step-by-step calibration) 和LBC (linear-restrained bundle calibration) 方法、基于数字畸变模型的摄影机检校法等^[6]。

3) 以当前的学科前沿理论与方法引导学生，拓展前沿知识

在课堂基本知识的讲授中，穿插补充一些国际前沿知识，开阔学生的眼界，让学生掌握最新的知识信息，了解近景摄影测量的最新发展动态。如最新的近景摄影测量系统的介绍：美国的Visual SFM近景摄影测量系统，通过获取被测目标的视频数据，可快速进行三维点云生成和纹理提取，其中特征提取算法和匹配算法是技术核心^[7]；美国GSI公司研制的数字近景摄影三坐标测量系统V-STARS，是目前国际上最成熟的商业化工业数字摄影测量产品^{[8, 9]}，介绍该系统的最新技术特点和应用情况；国内最新近景摄影测量软件LensPhoto, 由普通数码相机拍摄的照片组，自动化快速生成高精度可量测的区域三维数字表面模型, 其技术核心是采用张祖勋院士提出的短基线匹配算法^{[10, 11]}。

2.2 大力强化课堂教学与实践教学的密切结合

1) 提高课堂的教学效果

教学效果是一门课程是否成功的关键。精心的备课、丰富的多媒体教学是上好本门课程最基本的要求。此外，以学生为中心的教学理念、多元化的教学方法、活跃的课堂气氛、有效的课堂互动，可以有效地引导学生变被动学习为主动学习，大大提高教学效果。此外，授课过程中不时播放一些相关的视频进行动态可视化教学，如V-SARTS作业视频、photomodeler作业视频、iPhone Video to Point Cloud with Visual SFM视频等，可以在很大程度上将枯燥的授课变成生动、直观的视觉享受，利于学生接受知识，提高学习效率。但是，对于课程的主线或重点要进行简要的板书，有利于学生对整堂课程内容的把握；对于理论性强的数学原理、平差推导过程，要进行必要的板书教学，有利于加深学生的理解与记忆。

此外，积极开展案例教学，深入剖析典型案例，尽力让学生融入其中，给学生提供更加直观、生动和系统化的学习环境和氛围。通过对3个年级90余名学生进行调查，几乎100%的学生觉得案例教学效果非常好。因此，有理由大力推广和普及案例教学法。

2) 加强实践教学，提升综合解决问题的能力

实践教学是本门课程中的重要一环，主要包括设备操作、软件应用、编写程序等，是提升学生解决实际工程问题能力的重中之重。

根据学校培养方案，近景摄影测量课程只有4个学时的实验课。由于总课时有限，要切实提高学生的动手能力，必须在课堂教学中穿插一定量的实践练习。针对近景摄影测量课程的内容和特点，建议至少完成以下6个学时的实践教学。

①安排适度的编程操作 (1学时)，完成必要的人机对话，如单像空间后方交会、DLT算法、同名像点量测算法等。为了提高教学效率，可在教学过程中把写好的代码发给学生，让学生给代码填写注释，改变或添加部分代码完成特定的要求。统计结果显示，90%以上的学生反映该方法上手快，容易理解，很大程度上提升了学生动手解决问题的兴趣和信心。

②安排一定的参观学习 (1学时)，如近景摄影测量立体像对获取方式，可随堂带着相机分组让学生实现；如讲解室内控制场和控制系统，可把该课堂直接搬到学院的实验室，加深对课堂知识的认识。

③学生实践与教师指导紧密结合 (3学时)。实验课可采用Lensphoto多基线数字近景摄影测量系统软件，该软件自带数据案例，并附带详细案例操作实例指导书，学生可以自主完成数据准备到产品生产的全过程。在实习过程中，教师要及时进行指导和点拨，保证每位学生能够亲自动手顺利完成实践学习任务。

④鼓励学生分享实习经验与心得 (1学时)。实习结束后，及时开展实习经验与心得交流，鼓励同学分享自己在实践过程中遇到的问题和解决措施，获得的经验和心得。教师要认真记录、深入分析并系统总结，建立实践教学常见问题数据库，在以后的实习过程中，要着重注意这些问题的讲解，并强化学生练习。

2.3 大力开展前沿拓展和实践引导，培养学生创新能力和科学素养

1) 敏锐发现科学问题或实际问题的能力

创新能力是新时期人才必备的基本科学素质，然而创新的第一步是发现问题。能够敏锐的发现问题，要求具备一定的创新意识，大学生教育应当有意识地培养学生的创新意识。在平时授课、时间过程中，多启发学生思考，鼓励发散思维；善于观察，敏于思考，善于发现；不能满足现状，而应该精益求精。只有这样才能发现问题，才能有所创新，有所进步。

2) 系统调研、系统分析、综合解决问题的实战能力

针对一些科学问题或工程实际难题，引导学生掌握分析问题、解决问题的综合能力；教授学生如何快速准确地查阅资料，以掌握该问题的研究现状；引导学生发散思维，学会如何全面、系统、高效地分析问题，抓住问题核心，设计解决方案，逐步培养解决问题的基本能力和科学素养，提高学生运用所学理论知识解决实际问题的能力。在授课过程中，可以不断抛出一些信息，让学生寻找其中的科学问题或工程实际问题，鼓励学生课后查阅文献，设计解决方案等等，激发学生创新能力和科研激情。对于学生的表现，可以适当进行平时成绩奖励，以提高学生课堂主动学习的积极性。

通过对3个年级90余名同学进行跟踪调查，85%以上的同学觉得该部分内容非常好，不再是课本上内容的简单重复，而是有种实战的感觉，感到自己切实学到了东西。当然，也有少部分同学觉得效果不好。由于时间的限制，造成只有大部分同学能够分享自己的成果，容易引发另一些同学的懒惰情绪；其次是相应的激励措施还不完善，少部分学生觉得占用课余时间太多。

3) 成果公布与共享的技能

根据学校培养方案，没有涉及到科技写作类的课程，授课过程中，可以拿出1个学时的时间给学生讲解科技小论文的撰写方法、技巧和注意事项等，让学生清楚科研成果向外界发布的流程和方法等，并鼓励学生通过科研立项、参与教师课题等途径真正得到一些锻炼，切实解决一些实际问题，并撰写科技小论文公布研究成果。这部分内容的讲解，受到了学生的普遍欢迎，拉近了学生与科研的距离，极大地提升了学生的学习兴趣。

3 结束语

本文调研了国内高等院校“近景摄影测量”课程教学中存在的问题和不足，从教学素材、课堂教学与实践教学、创新能力与科学素养3个方面进行了本科教学改革与创新能力培养探讨。

1) 教学素材应做到“引经据典”、“当前主流”与“学科前沿”三结合，立足基础，夯实主流，拓展前沿；

2) 大力强化课堂教学与实践教学的密切结合，课堂教学要强化以学生为中心的教学理念，通过多元化的教学方法和手段引导学生主动学习；实践教学要切实让学生融入其中，倡导建立实践教学常见问题数据库，要着重注意这些问题的讲解与练习；

3) 大力提倡提升大学生的创新能力和科学素养，系统培养学生敏锐发现问题、系统分析问题、综合解决问题和公布研究成果等一系列能力。