《工程測量》課程教學(xué)的實踐與思考

曾懷恩 三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院， 湖北宜昌 443002

《工程測量》課程教學(xué)的實踐與思考

曾懷恩 三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院， 湖北宜昌 443002

隨著科技的迅速發(fā)展，新的測繪技術(shù)和設(shè)備不斷涌現(xiàn)，社會對人才培養(yǎng)的要求越來越高，“工程測量”課程教學(xué)需要進(jìn)行不斷調(diào)整和改革。本文針對本?！肮こ虦y量”課程教學(xué)的實際情況，提出了今后調(diào)整和改革的幾點建議。

工程測量；教學(xué)改革；實踐教學(xué)

工程測量是測繪科學(xué)與技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的直接應(yīng)用，涉及工民建、道路與橋梁、輸電線路、水利水電、城市規(guī)劃等眾多領(lǐng)域，是工程建設(shè)中的一門基礎(chǔ)技術(shù)。許多高等院校的土木工程、水利水電工程、輸電線路工程、城市規(guī)劃、建筑學(xué)、環(huán)境工程等工科專業(yè)都開設(shè)了“工程測量”課程。隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，以全站儀、智能全站儀、G P S、電子水準(zhǔn)儀等為代表的新的測繪技術(shù)和設(shè)備不斷涌現(xiàn)出來，使得工程測量的過程朝著實時、數(shù)字化、自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向大步邁進(jìn)。這種背景之下，用人單位對人才培養(yǎng)質(zhì)量的期望必然越來越高——培養(yǎng)的人才不僅要掌握傳統(tǒng)的測繪方法與技術(shù)，更重要的是能熟悉現(xiàn)代新的測繪技術(shù)，并能將新技術(shù)熟練應(yīng)用于工程建設(shè)當(dāng)中，提高生產(chǎn)效率。因此，“工程測量”課程教學(xué)內(nèi)容及側(cè)重點、教學(xué)方法與手段、教學(xué)環(huán)節(jié)需要不斷調(diào)整和改革。筆者近幾年承擔(dān)了我校土木工程、水利水電工程等多個專業(yè)的“工程測量”教學(xué)工作，深知工程測量教學(xué)現(xiàn)狀和存在的薄弱環(huán)節(jié)，下面就教學(xué)調(diào)整和改革的方向做簡單闡述。

1、儀器設(shè)備落后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新技術(shù)的教學(xué)要求

長期以來，受學(xué)校辦學(xué)經(jīng)費(fèi)的限制，我校測繪實驗中心的儀器設(shè)備一直以傳統(tǒng)的光學(xué)水準(zhǔn)儀及光學(xué)經(jīng)緯儀為主，這些儀器大部分是上世紀(jì)70年代的產(chǎn)品，超期服役且損壞嚴(yán)重。光電測距儀、全站儀、自動安平水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)儀電子水準(zhǔn)儀等電子儀器數(shù)量則相對較少，僅能滿足演示實驗的要求，GPS測量設(shè)備則處于空缺狀態(tài)。對于全站儀、GPS新設(shè)備新技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，任課教師只好點到為止，學(xué)生無法通過操作儀器設(shè)備加深和驗證所學(xué)理論知識，其教學(xué)效果可想而知。這樣的教學(xué)環(huán)境下培養(yǎng)出來的技術(shù)人才，勢必?zé)o法滿足生產(chǎn)單位的需求。借助我?！笆濉逼陂g將大力發(fā)展實驗室建設(shè)的機(jī)遇，測繪實驗中心將分年度購置一批全站儀、GPS接收機(jī)、電子水準(zhǔn)儀等設(shè)備，逐步改善測繪實驗中心的實驗條件，提高綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型實驗項目的開出比例，開闊學(xué)生的視野，提高學(xué)生適應(yīng)社會需求的能力。目前已購入二十余臺全站儀，僅能滿足有限人數(shù)的課間實驗需要。

2、加強(qiáng)教材建設(shè)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

我校開設(shè)的“工程測量”課程面向土木工程、水利水電工程等十余個非測繪工程專業(yè)，其教學(xué)目的、內(nèi)容、要求、學(xué)時等與測繪工程專業(yè)必然不同，不能簡單套用國內(nèi)知名的測繪工程專業(yè)的“工程測量”教材。為了突出辦學(xué)特色，也不能直接拿其他高校非測繪工程專業(yè)的“工程測量”教材為我所用。鑒于此種思考，我校已組織一批教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師編寫了一部“工程測量”教材，該書以介紹傳統(tǒng)測繪技術(shù)為基礎(chǔ)，力求反映新的測繪技術(shù)在工程中的基本應(yīng)用，主要內(nèi)容包括緒論、水準(zhǔn)測量、角度測量、距離測量與直線定向、測量誤差的基礎(chǔ)知識、小區(qū)域控制測量、地形圖的基本知識、大比例尺地形圖的測繪、地形圖的應(yīng)用、測設(shè)的基本工作、3S技術(shù)簡介等，同時為了反映工程測量在土木工程、水利水電工程、輸電線路工程中的基礎(chǔ)應(yīng)用，還增設(shè)了工民建中的施工測量、大壩施工測量、輸電線路設(shè)計測量、輸電線路施工測量、變形觀測等。該教材基本能滿足我校非測繪工程專業(yè)“工程測量”課程教學(xué)要求，不足的是仍停留在大篇幅介紹傳統(tǒng)測繪技術(shù)的層面上，其有關(guān)全站儀、GPS等新技術(shù)新設(shè)備的內(nèi)容過少，其在工程實際應(yīng)用的介紹則更少，難以達(dá)到讓學(xué)生了解甚至掌握測繪新技術(shù)的目的。因此，要十分重視教材建設(shè)，力爭實現(xiàn)普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材的零突破。

與之相應(yīng)，教學(xué)內(nèi)容、要求也有必要做一些調(diào)整。對于傳統(tǒng)的已經(jīng)落伍的內(nèi)容或依據(jù)本專業(yè)對工程測量教學(xué)要求，刪除一些不適用的內(nèi)容，比如鋼尺量距、小三角測量等，對于測量誤差的基本知識，只做簡單介紹，不宜過多講授誤差傳播定律等專業(yè)要求很高的內(nèi)容。教學(xué)的內(nèi)容應(yīng)在講明測繪基本理論知識，如水準(zhǔn)測量原理、角度測量原理以及簡單介紹傳統(tǒng)儀器的基礎(chǔ)之上，重點向新技術(shù)新設(shè)備轉(zhuǎn)移，多介紹全站儀、G P S測量設(shè)備的使用，數(shù)字化測圖技術(shù)，向工民建中的施工測量、大壩施工測量、輸電線路設(shè)計測量等與學(xué)生今后工作緊密相關(guān)的部分傾斜，讓學(xué)生了解測繪新技術(shù)在其專業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢，為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。同時，受到高等學(xué)校學(xué)分制教改的影響，“工程測量”等非專業(yè)課程學(xué)時壓縮嚴(yán)重，有的專業(yè)培養(yǎng)方案計劃的學(xué)時甚至銳減了40%，在教學(xué)內(nèi)容反而增多，要求更嚴(yán)的大背景下，如何精選課堂教學(xué)內(nèi)容，實驗內(nèi)容，合理安排課堂理論教學(xué)和課間實驗教學(xué)的比例、銜接顯得尤為重要。在具備足夠全站儀的條件下，可開設(shè)全站儀測角、全站儀測圖實驗，而替代傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀測角和經(jīng)緯儀測圖實驗。筆者認(rèn)為，對于測量儀器的基本理論、操作方法和技巧，可以在課堂教學(xué)中一帶而過，而留到相應(yīng)實驗教學(xué)中講授，一來可以節(jié)省教學(xué)時間，二來可以將理論與實踐結(jié)合，避免課堂理論教學(xué)的枯燥，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。

3、課堂教學(xué)方法與手段調(diào)整

課堂教學(xué)是理論知識傳授的直接有效途徑。教學(xué)方法關(guān)乎知識傳授的效果，應(yīng)該作為教學(xué)研究和改革的重心之一。教學(xué)要因材施教，不僅要看到授課學(xué)生專業(yè)區(qū)別，而且要注重教學(xué)內(nèi)容本身的特點。工程測量是一門實踐性較強(qiáng)，同時數(shù)值計算較繁瑣的課程。對于數(shù)理基礎(chǔ)較薄弱的專業(yè)的學(xué)生，測量中許多公式推導(dǎo)、計算方法不易理解，任課老師要反復(fù)講解，通過一些淺顯的實例輔助說明。而對于數(shù)理基礎(chǔ)較扎實的專業(yè)的學(xué)生，任課老師引導(dǎo)學(xué)生自主推導(dǎo)基本公式，分析、歸納、擴(kuò)展公式內(nèi)涵，能用算例進(jìn)行驗證，初步形成提出、分析和解決問題的能力。教學(xué)方法本身就是一門較抽象、難以形成普適指南的學(xué)問，需要教師在實踐中不斷琢磨、不斷提高。

隨著社會、科技的不斷發(fā)展，教學(xué)手段發(fā)生了深刻變化，多媒體教學(xué)已在高等學(xué)校廣泛采用。多媒體教學(xué)可通過動畫、聲音、圖像及視頻信息擴(kuò)大信息容量，豐富教學(xué)內(nèi)容，將許多抽象問題形象化，增強(qiáng)學(xué)生的理解力和記憶力，激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動學(xué)習(xí)的主動性和積極性，這是傳統(tǒng)板書的教學(xué)手段所無法比擬的。另外一方面，要客觀認(rèn)識到多媒體教學(xué)中的一些不足，如信息量過大，滯留時間短，特別對于公式推導(dǎo)，學(xué)生思路難以跟上，需以板書推導(dǎo)為主，講清推導(dǎo)過程、層次關(guān)系，反復(fù)講解，便于學(xué)生理解。我校“工程測量”課程教學(xué)目前以多媒體教學(xué)為主，傳統(tǒng)板書為輔的方式進(jìn)行。采用多媒體教學(xué)，教師要利用大量的課余時間制作較完善的多媒體課件，以保證良好的教學(xué)效果。多媒體課件應(yīng)以圖表為主、文字為輔，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的趣味性；利用動畫、視頻演示電子水準(zhǔn)儀、G P S接收機(jī)等儀器的操作使用，便于學(xué)生理解和掌握；課件要布局合理，畫面清晰，色彩鮮明，動畫設(shè)計流暢，到達(dá)視聽愉悅的效果。需要強(qiáng)調(diào)的是，多媒體展示的實驗不能代替實際的課間實驗，它會削弱教師的示范作用，在儀器設(shè)備具備的條件下一定要在課間實驗中給學(xué)生進(jìn)行示范，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，相比傳統(tǒng)的單機(jī)運(yùn)行課件，網(wǎng)絡(luò)課件的優(yōu)勢已在實際教學(xué)中慢慢浮現(xiàn)出來?！肮こ虦y量”作為我校立項建設(shè)的校級精品課程，提供了網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的平臺和機(jī)遇，需要今后不斷深入和研究。

4、注重實踐教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量

“工程測量”是一門理論和實踐緊密結(jié)合的課程，包括課間實驗和集中實習(xí)的實踐教學(xué)是整個課程教學(xué)中不可或缺的部分，以培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力為目的。受學(xué)時、儀器設(shè)備缺乏的限制，近幾年我校大部分專業(yè)的“工程測量”課程僅開設(shè)了光學(xué)水準(zhǔn)儀認(rèn)識和使用、光學(xué)經(jīng)緯儀認(rèn)識和水平角觀測、三四等水準(zhǔn)測量、經(jīng)緯儀測圖四個課間實驗，本該開設(shè)的豎直角觀測、導(dǎo)線測量等課間實驗都沒法實施。2011年上半年購入一批全站儀后，適當(dāng)調(diào)整了課間實驗項目，增設(shè)了全站儀認(rèn)識和角度測量、全站儀測圖實驗，取代了光學(xué)經(jīng)緯儀認(rèn)識和水平角觀測、經(jīng)緯儀測圖實驗。每次課間實驗安排兩節(jié)課的時間，上課時，任課老師都要先花20分鐘左右時間簡單講解儀器的構(gòu)造、部件的功能，并親自動手演示儀器操作，然后讓學(xué)生自由開展實驗，老師在旁指導(dǎo)，糾正學(xué)生操作中的錯誤，并隨時回答學(xué)生提出的問題。

為了將所學(xué)知識綜合運(yùn)用于實踐中，不同專業(yè)還開設(shè)了1周或2周的集中實習(xí)，實習(xí)場地在校內(nèi)，由任課老師根據(jù)實習(xí)任務(wù)劃定范圍，同時避免和其他教學(xué)班場地相互沖突。實習(xí)要求小組為單位，每個學(xué)生應(yīng)能獨立進(jìn)行平面控制測量和高程控制測量的外業(yè)工作及內(nèi)業(yè)計算工作，能測繪地形圖，進(jìn)行點的平面位置的放樣和高程的放樣工作，對于輸電線路工程還增加有線路平斷圖測量。為了做好實習(xí)，編寫了“工程測量”實習(xí)指導(dǎo)書，規(guī)定了實習(xí)內(nèi)容、技術(shù)要求、進(jìn)度安排、最終上交的成果資料，強(qiáng)調(diào)了實習(xí)紀(jì)律、儀器設(shè)備的規(guī)范操作性、小組成員間的協(xié)作精神等。實習(xí)使學(xué)生熟悉野外測圖的全過程，全面鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用知識、獨立及團(tuán)隊協(xié)作處理問題的能力，為今后走上工作崗位奠定了良好基礎(chǔ)。遺憾的是，受儀器設(shè)備的限制，目前的地形圖測繪還是采用傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀測圖法，在圖紙上手工描繪地形圖，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落后于生產(chǎn)中主流的數(shù)字化測圖方法，這一突出問題有望在“十二五”期間逐步解決。由于我校沒有任何專門的實驗場地、實習(xí)基地，遇到雨雪等天氣，課間實驗、實習(xí)都得中斷，課間實驗可以改天再做，但實習(xí)必須在規(guī)定了的時間內(nèi)完成，若長時間受天氣干擾，將影響實習(xí)正常教學(xué)。另一方面，校內(nèi)沒有任何測量控制點，每次實習(xí)都需要臨時選點，做標(biāo)記，還要老師假定起算數(shù)據(jù)，學(xué)生交上來的成果也不易一一復(fù)核，客觀影響學(xué)生實習(xí)成果評定。因此，加大教育經(jīng)費(fèi)投入，加強(qiáng)實驗場地、實習(xí)基地建設(shè)也是今后必須解決的重點問題。

隨著科技的迅速發(fā)展，新的測繪技術(shù)和設(shè)備不斷涌現(xiàn)出來，用人單位對人才培養(yǎng)的要求越來越高，因此“工程測量”課程教學(xué)也要進(jìn)行不斷調(diào)整和改革。在目前情況下，我校“工程測量”課程教學(xué)，只有在改善實驗條件，建設(shè)高水平教材和合理調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法和手段，注重實踐教學(xué)的前提下，才能提高課程教學(xué)質(zhì)量，為社會培養(yǎng)高質(zhì)量人才。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.16.132

河南高等教育教學(xué)改革研究省級項目資助（2009SJGLX132），河南理工大學(xué)研究生教育改革基金資助（2010YJ05），河南理工大學(xué)教改基金資助（2009JG074）

曾懷恩，博士，主要從事工程測量、3 S技術(shù)與應(yīng)用方面的教學(xué)和科研。