課題啟發(fā)式教育在大地測(cè)量學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐

朱衛(wèi)東　欒奎峰　邱振戈　沈蔚　何林幫

【摘 要】大地測(cè)量學(xué)是測(cè)繪學(xué)科的重要基礎(chǔ)課程，特點(diǎn)是非常多的理論基礎(chǔ)和公式推導(dǎo)，為了提高教學(xué)質(zhì)量，摸索課題啟發(fā)式教育，編制課程設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)三個(gè)學(xué)期的執(zhí)行，學(xué)生反映效果好，教學(xué)質(zhì)量顯著提高。

【關(guān)鍵詞】大地測(cè)量；高程擬合；教育實(shí)踐

【Abstract】Geodesy is an important basic course of Surveying and Mapping Science， is the theoretical foundation and characteristics of formula very much. In order to improve the quality of teaching and exploring subject heuristic education， a new curriculum design compilated. After the three term， the students reflect very good， the quality of teaching can be significantly improved.

【Key words】Geodesy， abnormal height， educational practice

0 前言

大地測(cè)量學(xué)是測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，在測(cè)繪專業(yè)的課程體系中占有重要地位?！洞蟮販y(cè)量學(xué)》課程內(nèi)容分為6個(gè)部分。主要講授大地測(cè)量學(xué)的基本概念與基礎(chǔ)理論，大地測(cè)量的實(shí)現(xiàn)技術(shù)與方法，以及大地解算的相關(guān)知識(shí)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握大地測(cè)量學(xué)科現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用；掌握大地控制網(wǎng)的作用、布設(shè)方案和建網(wǎng)技術(shù)；重點(diǎn)掌握大地測(cè)量基本概念與基礎(chǔ)理論：包括大地測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)、時(shí)間系統(tǒng)、高程系統(tǒng)，地球重力場(chǎng)的概念與測(cè)量，橢球面上的常用坐標(biāo)、橢球面上的大地主題計(jì)算、地圖數(shù)學(xué)投影變換的基本概念、高斯平面直角坐標(biāo)系、圓錐投影等；同時(shí)掌握精密水準(zhǔn)測(cè)量工作流程；通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、高斯投影正反算、坐標(biāo)換帶計(jì)算[1]。

大地測(cè)量學(xué)在學(xué)生中進(jìn)行課題開(kāi)始第一節(jié)課，就進(jìn)行了調(diào)研，學(xué)生翻看目錄、著作序言、課程內(nèi)容。普遍反映公式多、概念抽象（時(shí)間系統(tǒng)、垂線偏差等）。為此，該課程教授我們做了一些關(guān)于啟發(fā)式教學(xué)改變實(shí)踐的嘗試。

1 《大地測(cè)量學(xué)》課程特點(diǎn)分析

《大地測(cè)量學(xué)》課程的內(nèi)容非?；A(chǔ)、抽象，利用微積分，牛頓級(jí)數(shù)展開(kāi)、球面三角函數(shù)、尤拉公式等原理進(jìn)行公式推導(dǎo)的內(nèi)容特別多[1]，因此講述該課程的時(shí)候非常不容易，學(xué)生也因?yàn)楣降姆倍喽鴮W(xué)習(xí)困擾。為了提高教學(xué)質(zhì)量，對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行了一些探索性的實(shí)踐，其中包括編程打基礎(chǔ)加深理解、課題綜述強(qiáng)化知識(shí)學(xué)習(xí)、課題研發(fā)、課題成果形成等環(huán)節(jié)[2]。

本門課程中有GPS水準(zhǔn)的內(nèi)容，GPS水準(zhǔn)一直是一個(gè)工程應(yīng)用的課題，這是因?yàn)镚PS水準(zhǔn)能夠在某些工程中替代四等水準(zhǔn)測(cè)量，降低水準(zhǔn)測(cè)量的工作量，方便快捷。

GPS水準(zhǔn)涉及的內(nèi)容有：大地高、高程異常、正常高、數(shù)學(xué)建模等。在課堂講授環(huán)節(jié)著重講解了大地高的定義、基準(zhǔn)面、大測(cè)量方法；高程異常的定義和基準(zhǔn)面；正常高的定義、基準(zhǔn)面、測(cè)量原理與方法。然后引申到高程異常的擬合[3]，采用數(shù)學(xué)建模的方式，建立高程異常和坐標(biāo)之間的關(guān)系。

2 基于課題啟發(fā)式的課程設(shè)計(jì)

2.1 學(xué)生準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

預(yù)習(xí)相關(guān)的課程內(nèi)容；提前布置作業(yè)，作業(yè)內(nèi)容是下載10篇關(guān)于高程擬合的文獻(xiàn)，10篇文獻(xiàn)需要是核心期刊文獻(xiàn)，文獻(xiàn)所涉及的方法都不能相同，并研讀文獻(xiàn)內(nèi)容，進(jìn)行方法總結(jié)；做好課堂可能的提問(wèn)的準(zhǔn)備。

2.2 課題講授環(huán)節(jié)

講授高程擬合的基本原理、GPS大地高測(cè)量方法、水準(zhǔn)正常高測(cè)量方法。這些原理作為該節(jié)課程的是基礎(chǔ)。在測(cè)量中，數(shù)學(xué)建模計(jì)算某個(gè)觀測(cè)量，需要精度評(píng)定，通過(guò)精度來(lái)評(píng)估模型的好壞，所以我們又順便講授了一下中誤差概念和計(jì)算方法，講解了內(nèi)符合精度和外符合精度。講解了2篇典型的相關(guān)文獻(xiàn)，并對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行了剖析，強(qiáng)調(diào)了文獻(xiàn)的綜述部分的作用和寫作方法、參考文獻(xiàn)的引用等。

課堂上講授了如何利用編程語(yǔ)言（以matlab為例）實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行高程異常的擬合。

2.3 課堂互動(dòng)內(nèi)容

首先就高程擬合的相關(guān)概念（大地高、高程異常、正常高、似大地水準(zhǔn)面、橢球面）進(jìn)行提問(wèn)；然后是學(xué)生分組講解高程擬合的數(shù)學(xué)模型、內(nèi)外符合精度、中誤差等計(jì)算方法與公式等內(nèi)容；在中間講解過(guò)程中穿插提問(wèn)環(huán)節(jié)。

2.4 課后強(qiáng)化環(huán)節(jié)

布置了任務(wù)：學(xué)生分組搜集30篇文獻(xiàn)，撰寫關(guān)于高程擬合的綜述、綜述完成之后，每個(gè)小組組根據(jù)自己的意愿，選擇四種高程擬合方法，利用編程語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，撰寫一篇學(xué)術(shù)小論文，格式嚴(yán)格按照期刊文章的格式進(jìn)行。

3 總結(jié)

通過(guò)以上課堂教學(xué)過(guò)程，同學(xué)們對(duì)高程擬合和相關(guān)的概念、理論、技術(shù)方法有了很深刻的理解，并能夠通過(guò)編程語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，撰寫了學(xué)術(shù)論文，盡管不是每個(gè)小組同學(xué)的論文都得到了發(fā)表，但是有同學(xué)以次題目為畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，并得到很好的成績(jī)。畢業(yè)的學(xué)生，無(wú)論是工作或者讀研都認(rèn)為此種方法得到了很好的提高，對(duì)他們的工作和學(xué)習(xí)都非常有益。這也為其他課程的教學(xué)提供很好的借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)[M].武漢：武漢出版社，2010.

[2]孫佳龍，郭淑艷.專業(yè)性學(xué)生社團(tuán)在大地測(cè)量教學(xué)中的探索[J].北京測(cè)繪，2012，（03）：104-106+100.

[3]朱衛(wèi)東，李全海.基于標(biāo)準(zhǔn)化動(dòng)量BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GPS高程轉(zhuǎn)換[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2010，30（01）：123-125.endprint