測量學(xué)課程實踐教學(xué)體系建設(shè)研究與實施

夏冬君，陶澤明，王世成

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150090)

測量學(xué)課程是我校土建類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，具有理論與實踐緊密結(jié)合的特點，通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能系統(tǒng)地掌握測量學(xué)的基本知識，而且能為學(xué)生創(chuàng)造理論聯(lián)系實際的條件。實踐教學(xué)作為本科教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要部分，是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新能力的重要途徑[1-2]。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中占有重要地位，對學(xué)生理解和掌握測量儀器使用方法、測量基本原理和測量數(shù)據(jù)處理方法等起著非常重要的作用[3]。制定科學(xué)完備的實踐教學(xué)體系，科學(xué)合理地安排好各個實踐環(huán)節(jié)，目的在于促使學(xué)生更好地理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)他們分析問題、解決問題和獨立工作的能力[4],對提升學(xué)生的實踐技能具有重要意義。

1 測量學(xué)課程實踐教學(xué)體系

測量學(xué)是一門實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)占有相當(dāng)?shù)谋戎豙5]。測量實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和實際工作能力，以及深化理論知識的重要環(huán)節(jié)[6-7]。測量學(xué)課程實踐教學(xué)體系包括測量實驗和測量實習(xí)教學(xué)內(nèi)容[8]。近年來我校不斷引進先進的測量儀器，在實踐教學(xué)活動中必須增加電子水準(zhǔn)儀的測量原理及方法，電子全站儀的基本構(gòu)造、角度測量原理、距離測量方法、坐標(biāo)測量原理及測量方法，全站儀用于建筑物、道路與橋梁的放樣原理及方法，以及全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的原理和定位模式等現(xiàn)代測繪技術(shù)內(nèi)容，充分體現(xiàn)以學(xué)生為本、重視素質(zhì)教育、提高實踐技能的思想，在保證課程系統(tǒng)性和完整性的基礎(chǔ)上，突出課程特色，使測量學(xué)課程具有較好的教學(xué)適應(yīng)性和工程實用性。

1.1 測量實驗教學(xué)體系

測量學(xué)課程的主要特點是理論與實踐緊密結(jié)合，既有測量學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法，又有相關(guān)測量儀器的基本構(gòu)造、基本操作方法、測量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的觀測及數(shù)據(jù)處理等實踐性知識。在學(xué)習(xí)有關(guān)理論的同時應(yīng)配合實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生對測量學(xué)所涉及的內(nèi)容有一個整體了解，并提高學(xué)生的實際動手能力。

在理論課教學(xué)過程中，加入實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生通過自己的實際測量及數(shù)據(jù)處理，加深對有關(guān)理論的理解，從而達到理論指導(dǎo)實踐、實踐驗證理論的目的。根據(jù)教學(xué)需要，本課程安排實驗學(xué)時數(shù)占總學(xué)時的1/3來加強實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。目前測量學(xué)課程開設(shè)水準(zhǔn)儀使用、水準(zhǔn)測量、經(jīng)緯儀使用、水平角與豎直角測量、距離測量與直線定向、視距測量、全站儀使用、圓曲線測設(shè)等實驗項目，基本滿足了各專業(yè)測量學(xué)課程實驗教學(xué)的需要。

為適應(yīng)課程教學(xué)改革需要，應(yīng)在道路橋梁與渡河工程專業(yè)、交通工程專業(yè)、土木工程專業(yè)、城市規(guī)劃專業(yè)實驗教學(xué)中開設(shè)經(jīng)緯儀測繪地形圖、全站儀數(shù)字化測圖綜合性實驗項目，在工程管理專業(yè)開設(shè)全站儀綜合使用實驗項目，使學(xué)生掌握測量學(xué)的新技術(shù)，以達到理論指導(dǎo)實踐、實踐驗證理論的教學(xué)目的。

1.2 測量實習(xí)教學(xué)體系

測量實習(xí)作為一個獨立的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在理論課教學(xué)和實驗教學(xué)結(jié)束后，安排1周或2周的測量實習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過理論課教學(xué)、實驗教學(xué)和測量實習(xí)，使學(xué)生所學(xué)測量學(xué)的基本知識系統(tǒng)化，為學(xué)生創(chuàng)造理論聯(lián)系實際的條件，進一步鞏固和提高所學(xué)測量學(xué)的理論知識、測量儀器的基本操作、測量數(shù)據(jù)處理和繪圖技能，培養(yǎng)學(xué)生的組織管理能力、分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生的實踐技能得到進一步提升。測量實習(xí)對學(xué)生實踐技能培養(yǎng)具有特別重要的意義。

結(jié)合專業(yè)特色，考慮測量高新技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的需要，應(yīng)調(diào)整測量實習(xí)內(nèi)容，在內(nèi)容上保留原來的手工繪制地形圖內(nèi)容，并增加CAD繪圖內(nèi)容。將傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀測繪地形圖與數(shù)字化測繪方法相結(jié)合，確保實習(xí)教學(xué)的效果和質(zhì)量。在控制測量中增加全站儀導(dǎo)線測量和電子水準(zhǔn)儀高程控制測量內(nèi)容。在土木工程專業(yè)、城市規(guī)劃專業(yè)和工程管理專業(yè)測量實習(xí)中增加數(shù)字化測圖和全站儀極坐標(biāo)放樣內(nèi)容；在道路橋梁與渡河工程專業(yè)、交通工程專業(yè)測量實習(xí)中增加GPS-RTK坐標(biāo)放樣內(nèi)容。既保留了傳統(tǒng)的測量實習(xí)內(nèi)容，又增加了現(xiàn)代測量技術(shù)及應(yīng)用知識，從而使測量實習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容和手段更加豐富，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生不僅能掌握傳統(tǒng)測量技能，而且也能學(xué)到測量新技術(shù)，提高學(xué)生的實際動手能力。

2 實踐教學(xué)內(nèi)容建設(shè)與實施

實踐教學(xué)是理論教學(xué)與具體實踐相結(jié)合，鞏固理論教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識和實際操作能力的重要環(huán)節(jié)[9]。實驗教學(xué)內(nèi)容是影響實踐教學(xué)質(zhì)量的一個重要因素[10]。測量學(xué)課程具有理論與實踐緊密結(jié)合的特點，以及測量先進技術(shù)和儀器在教學(xué)活動中的體現(xiàn)，結(jié)合課程實際和專業(yè)教學(xué)需要，應(yīng)精心組織材料，設(shè)計實驗和實習(xí)教學(xué)項目。加強對學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)，以達到理論指導(dǎo)實踐、實踐驗證理論的教學(xué)目的。

2.1 測量實驗項目設(shè)計與教學(xué)實施

(1) 水準(zhǔn)儀使用和水準(zhǔn)測量實驗設(shè)計與實施。水準(zhǔn)測量是高程控制測量的主要方法，是學(xué)生學(xué)習(xí)測量學(xué)課程的主要內(nèi)容之一。水準(zhǔn)儀使用和水準(zhǔn)測量實驗對學(xué)生理解和掌握水準(zhǔn)儀使用方法、水準(zhǔn)測量的原理、測量方法及數(shù)據(jù)處理非常重要。學(xué)生在教師指導(dǎo)下分組完成一段水準(zhǔn)路線的測量，采用單儀高和雙儀高法，分別進行水準(zhǔn)儀使用和水準(zhǔn)測量實驗，每個學(xué)生應(yīng)獨立完成一測站的觀測、記錄、檢核和計算，并共同完成測量數(shù)據(jù)處理。

(2) 經(jīng)緯儀使用和水平角與豎直角測量實驗設(shè)計與實施。經(jīng)緯儀使用和水平角與豎直角測量實驗是測量學(xué)的主要內(nèi)容，水平角、豎直角測量實驗對學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握角度測量原理和計算方法起著重要作用，通過實驗，學(xué)生能夠掌握經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造和使用方法，掌握經(jīng)緯儀的操作步驟，以及水平角、豎直角的觀測、記錄及計算方法。每個學(xué)生在教師指導(dǎo)下分組獨立完成經(jīng)緯儀的操作，以及水平角測量、豎直角測量的觀測、記錄及計算。

(3) 距離測量與直線定向?qū)嶒炘O(shè)計與實施。要求學(xué)生掌握鋼尺量距的測量與檢核方法，學(xué)會羅盤儀使用及磁方位角的測量方法，在教師指導(dǎo)下，分組完成指定點之間的距離丈量與直線定向的測量。

(4) 經(jīng)緯儀測繪地形圖實驗設(shè)計與實施。經(jīng)緯儀測繪地形圖實驗為綜合性實驗。通過實驗提高學(xué)生的實踐技能和綜合運用能力。要求學(xué)生掌握經(jīng)緯儀測繪地形圖的原理和方法，學(xué)會視距測量的觀測步驟及計算方法，每個學(xué)生獨立完成3～4個地物點的觀測與計算，并與同組學(xué)生合作完成所測點的地形圖繪制。

(5) 全站儀使用實驗設(shè)計與實施。通過實驗使學(xué)生掌握全站儀的測量原理及操作步驟，學(xué)會利用全站儀進行角度測量、距離測量、坐標(biāo)測量方法。在教師指導(dǎo)下，每個學(xué)生應(yīng)獨立完成上述測量。

(6) 全站儀數(shù)字化測圖實驗設(shè)計與實施。全站儀數(shù)字化測圖實驗為綜合性實驗。通過實驗使學(xué)生掌握全站儀的測量原理及操作步驟，學(xué)會利用全站儀進行坐標(biāo)測量方法。在教師指導(dǎo)下，每個學(xué)生應(yīng)獨立完成3～4個地物點的三維坐標(biāo)測量，并與同組學(xué)生合作利用AUTOCAD技術(shù)完成所測點的地形圖繪制。

(7) 全站儀綜合使用實驗設(shè)計與實施。全站儀綜合使用實驗為綜合性實驗。通過實驗使學(xué)生掌握全站儀的測量原理及操作步驟，學(xué)會利用全站儀進行角度測量、距離測量、坐標(biāo)測量、極坐標(biāo)法和坐標(biāo)放樣方法。在教師指導(dǎo)下，每個學(xué)生應(yīng)獨立完成上述測量。

(8) 圓曲線測設(shè)實驗設(shè)計與實施。在指定地點選擇3個交點，測量轉(zhuǎn)折角和水平距離，現(xiàn)場計算轉(zhuǎn)向角，根據(jù)實際情況選擇圓曲線半徑，計算圓曲線主點測設(shè)元素，同時計算出采用偏角法測設(shè)圓曲線的詳細測設(shè)數(shù)據(jù)，利用經(jīng)緯儀+鋼尺進行圓曲線詳細測設(shè)。

2.2 測量實習(xí)內(nèi)容設(shè)計與教學(xué)實施

根據(jù)課程教學(xué)和專業(yè)需要，學(xué)生須選擇性完成以下測量實習(xí)內(nèi)容：平面控制測量，高程控制測量，大比例尺地形圖測繪，大比例尺帶狀地形圖測繪，民用建筑施工放樣，道路縱、橫斷面圖測繪，管線縱、橫斷面圖測繪。

(1) 平面控制測量。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，在指定實習(xí)區(qū)域或線路選擇一定數(shù)量的平面控制點，按照測量實習(xí)要求完成踏勘選點、水平角測量、距離測量等外業(yè)測量工作，在滿足各項精度要求后進行導(dǎo)線測量內(nèi)業(yè)計算工作，獲得各導(dǎo)線點平面坐標(biāo)。水平角采用光學(xué)經(jīng)緯儀和電子全站儀分別進行測量，距離采用鋼尺丈量和電子全站儀分別進行測量，導(dǎo)線測量內(nèi)業(yè)計算也要完成2套結(jié)果。

(2) 高程控制測量。將平面控制點作為高程控制點，并與已知高程點構(gòu)成閉合水準(zhǔn)路線或附合水準(zhǔn)路線，采用光學(xué)水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀分別進行測量，在滿足各項精度要求后進行水準(zhǔn)測量內(nèi)業(yè)計算工作，獲得各點高程。

(3) 大比例尺地形圖測繪。土木工程專業(yè)、城市規(guī)劃專業(yè)和工程管理專業(yè)學(xué)生進行大比例尺地形圖測繪工作，比例尺1：500，面積為200 m×250 m的地形圖。采用經(jīng)緯儀測繪地形圖和全站儀數(shù)字化測圖方法組合進行，可采用手工繪制地形圖或CAD繪圖方法。

(4) 大比例尺帶狀地形圖測繪。道路橋梁與渡河工程專業(yè)、交通工程專業(yè)、交通信息與控制專業(yè)、給水排水工程專業(yè)和環(huán)境設(shè)備工程專業(yè)學(xué)生進行大比例尺帶狀地形圖測繪工作，高程比例尺1∶100，水平比例尺1∶1 000，沿道路中線兩側(cè)各50 m的帶狀地形圖。

(5) 民用建筑施工放樣。土木工程專業(yè)、城市規(guī)劃專業(yè)和工程管理專業(yè)學(xué)生進行建筑物軸線測設(shè)、龍門樁和龍門板設(shè)置工作。建筑物軸線測設(shè)工作采用經(jīng)緯儀+鋼尺測設(shè)和全站儀坐標(biāo)測設(shè)方法進行。通過比較學(xué)習(xí)，使學(xué)生更好地掌握測量先進技術(shù)。

(6) 道路縱、橫斷面圖測繪。道路橋梁與渡河工程專業(yè)、交通工程專業(yè)、交通信息與控制專業(yè)進行道路中線測量工作，包括道路交點測設(shè)、轉(zhuǎn)向角測量、里程樁設(shè)置和曲線測設(shè)。學(xué)生須進行道路縱、橫斷面水準(zhǔn)測量工作，包括基平測量和中平測量及道路縱、橫斷面圖繪制工作。根據(jù)道路工程施工測量實際需要，讓學(xué)生更多地接觸先進測量技術(shù)，可安排GPS-RTK道路中線坐標(biāo)放樣和坐標(biāo)測量工作。

(7) 管道縱、橫斷面圖測繪。給水排水工程專業(yè)和環(huán)境設(shè)備工程專業(yè)學(xué)生進行管道中線測量工作，包括管線主點測設(shè)、轉(zhuǎn)向角測量和里程樁設(shè)置，管道縱、橫斷面水準(zhǔn)測量工作，包括基平測量和中平測量及線路縱、橫斷面圖繪制工作。

3 結(jié)束語

測量學(xué)課程教學(xué)包括理論教學(xué)和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，達到理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機結(jié)合，理論指導(dǎo)實踐、實踐驗證理論的教學(xué)目的。測量實踐教學(xué)體系建設(shè)對于保障實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，使學(xué)生掌握測量學(xué)課程基本的實驗知識、實驗技術(shù)和實驗方法，增強學(xué)生的實踐技能，融會貫通地運用所學(xué)測量知識解決土建工程中的實際測量問題，具有十分重要的意義[11-12]。

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