工程測量教學(xué)模擬裝置研制

鄧紹云 邱清華 陳少軍 郭明紅

摘 要：文章指出了現(xiàn)有的教學(xué)輔助性器具和儀器設(shè)備工具等存在著大型化、大重量型、不便變遷和耗材耗資較大等缺陷，并提出批評。在此基礎(chǔ)上呼吁廣大高校教師應(yīng)根據(jù)自己的多年教學(xué)實(shí)踐開發(fā)應(yīng)用小型輕巧便攜的教學(xué)輔助性儀器設(shè)備和工具，以提高教學(xué)效果和實(shí)踐能力。闡述了開發(fā)研制簡便高效工程測設(shè)放樣教學(xué)工具的原因和意義，陳述了研究目標(biāo)和研究內(nèi)容，詳述了研究方法和研究方案，制訂了研究計(jì)劃，指出了關(guān)鍵技術(shù)和擬定了技術(shù)路線，闡述了研究價值，為廣大教學(xué)科研工作者做出榜樣和提供借鑒。

關(guān)鍵詞：工程建設(shè)；測設(shè)放樣；教輔工具器件；開發(fā)應(yīng)用

中圖分類號：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0025-02

Abstract： The author points out that the existing teaching aids and instruments have some defects， such as large scale， heavy weight， inconvenience and high cost of consumable materials and so on， and puts forward some criticism. On this basis， it calls on the majority of teachers in colleges and universities to develop and apply small， light and portable teaching aids， equipment and tools according to their own teaching practice for many years， so as to improve teaching effect and practical ability. This paper expounds the reasons and significance of the development of a simple and efficient teaching tool for setting out the engineering survey， states the research objectives and contents， expounds the research methods and schemes， and formulates the research plan. This paper points out the key technology and draws up the technical route， expounds the research value， and and provides a reference for the teachers and scientific researchers.

Keywords： engineering construction； surveying and setting out； teaching assistant tools and devices； development and application

引言

“十年樹木，百年樹人”諺語指出了人才的重要和培養(yǎng)人才的艱辛，高校是高層次人才培養(yǎng)的重要場所，高校的教學(xué)質(zhì)量是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵，教學(xué)是個復(fù)雜而又必不可少的人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)過程，如何增進(jìn)教學(xué)質(zhì)量，改革教學(xué)方法和教學(xué)方式，倡導(dǎo)性地采用簡便高效實(shí)用的模擬將復(fù)雜的工程建設(shè)過程簡單明了化傳授給相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生，是高校相關(guān)專業(yè)教師的根本職責(zé)和使命。

1 必要性和緊迫性

工程測量是所有的土木工程建設(shè)中最為關(guān)鍵和基本的工作之一，故《工程測量》課程是土木建筑類最基本的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，對于高職土木建筑類專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)占據(jù)非常重要的地位。故對于高職《工程測量》課程的教學(xué)在土木建筑類高職學(xué)生的人才培養(yǎng)計(jì)劃中占據(jù)很大的比例，其理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的方法、方式和課時都應(yīng)花大力氣，優(yōu)先考慮。其傳統(tǒng)的灌入式的教學(xué)方法、方式必須加以改進(jìn)，改革，革新，課時數(shù)應(yīng)該適度的增加，實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)的時間應(yīng)該增長。創(chuàng)新設(shè)計(jì)研制出簡便有效的工程測量教學(xué)模擬裝置來加強(qiáng)教學(xué)力度，增進(jìn)教學(xué)效果，提升教學(xué)質(zhì)量。對高職教育，人才的培養(yǎng)有重要意義。

針對物理和數(shù)學(xué)教具目前已有一些，但針對工程測量教學(xué)工具還是極為稀少，甚至空白。故對于這種教學(xué)模擬裝置的開發(fā)研制具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性和開拓性，應(yīng)該予以大力地支持和幫撐。

2 目標(biāo)與內(nèi)容

2.1 研究目標(biāo)

探究研究出一整套簡單有效的工程測量測設(shè)放樣教學(xué)工具，內(nèi)容包括：（1）平面線路工程測設(shè)放樣模擬教具；（2）平面建筑物測設(shè)放樣模擬教具；（3）帶緩和曲線的圓曲線測設(shè)放樣模擬教具；（4）規(guī)則幾何三維空間建筑物測設(shè)

放樣模擬教具。

2.2 研究思路

查詢資料→分析已有的教學(xué)工具儀器→比較各種學(xué)工具儀器的優(yōu)缺點(diǎn)→實(shí)驗(yàn)分析工程測量測設(shè)放樣的特性和特征→研制開發(fā)出簡單、有效的工程測量測設(shè)放樣的教學(xué)工具。

2.3 實(shí)施方案

研制開發(fā)工程測量測設(shè)放樣教學(xué)工具，依據(jù)以下：（1）直角坐標(biāo)放樣法；（2）極坐標(biāo)放樣法；（3）曲線坐標(biāo)放樣法。（4）綜合直角坐標(biāo)放樣法與極坐標(biāo)放樣法；（5）綜合極坐標(biāo)放樣法與曲線坐標(biāo)放樣法；（6）綜合直角坐標(biāo)放樣法與曲線坐標(biāo)放樣法；（7）綜合直角坐標(biāo)放樣法和極坐標(biāo)放樣法

與曲線坐標(biāo)放樣法，共7種方法，7個實(shí)施方案。最后選擇出最優(yōu)的方案同時考慮最為方便實(shí)施的方案來研制開發(fā)。

2.4 技術(shù)關(guān)鍵

小型化、便攜化和精確化的實(shí)現(xiàn)。

2.5 技術(shù)路線

查詢資料→分析已有的教學(xué)工具儀器→比較各種學(xué)工具儀器的優(yōu)缺點(diǎn)→實(shí)驗(yàn)分析工程測量測設(shè)放樣的特性和特征→實(shí)施比較各種設(shè)計(jì)方案：（1）直角坐標(biāo)放樣法→（2）極坐標(biāo)放樣法→（3）曲線坐標(biāo)放樣法→（4）綜合直角坐標(biāo)放樣法與極坐標(biāo)放樣法→（5）綜合極坐標(biāo)放樣法與曲線坐標(biāo)放樣法→（6）綜合直角坐標(biāo)放樣法與曲線坐標(biāo)放樣法→（7）綜合直角坐標(biāo)放樣法和極坐標(biāo)放樣法與曲線坐標(biāo)放樣法→研制開發(fā)出簡單、有效的工程測量測設(shè)放樣的教學(xué)工具。

3 原理與方法

平面點(diǎn)構(gòu)成平面曲線，所有的點(diǎn)集合組成任意曲線，在直角坐標(biāo)系或極坐標(biāo)系下都可以歸結(jié)為曲線，如圖1。

設(shè)該曲線上任意一點(diǎn)M，該點(diǎn)的軌跡即為整體平面任意曲線，在測量直角坐標(biāo)系中，該點(diǎn)橫Ym、縱坐標(biāo)Xm之間的關(guān)系即該平面任意曲線的數(shù)學(xué)方程表達(dá)式為：Y=f（X）。

同樣在極坐標(biāo)系下，該曲線上的任一點(diǎn)M的極角θm、極徑ρm之間的關(guān)系即該平面任意曲線的數(shù)學(xué)方程表達(dá)式為：ρ=ρ（？茲）。

測設(shè)放樣過程中只需要將坐標(biāo)系的原點(diǎn)（即該裝置中的原點(diǎn)）設(shè)置放樣在工程設(shè)計(jì)圖紙中所給定確切坐標(biāo)（一般工程設(shè)計(jì)中給定的是測量直角坐標(biāo)，在我國普遍采用北京54直角坐標(biāo)系）的已知點(diǎn)位，并始終以正北方向作為測量直角坐標(biāo)系的X軸正向，或測量極坐標(biāo)系的極徑正向則可。

通過直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)之間的換算關(guān)系計(jì)算來確定該任意點(diǎn)M的極角θm、極徑ρm，計(jì)算方法如下。

測設(shè)過程中正北方向可以通過設(shè)計(jì)圖紙告知確定，這樣只需將該測設(shè)放樣模擬裝置中的放樣筆在各個點(diǎn)M（θm，ρm），測設(shè)放樣中關(guān)鍵點(diǎn)和特征點(diǎn)必須測設(shè)放樣圖，中間點(diǎn)最好是加密，最后將這些點(diǎn)用光滑曲線加以連接就成所要測設(shè)放樣的平面曲線。而平面曲線組成平面幾何面，面組成三維物體（即建筑物），從而整個建筑物就這樣測設(shè)放樣出來了，非常簡便可靠又原理清晰。

4 研制成果

本著上文所述目標(biāo)和內(nèi)容，并依據(jù)上述原理與方法，筆者研制成功以下一些相關(guān)工程測設(shè)放樣研究專利，或有關(guān)工程測設(shè)放樣教學(xué)模擬裝置專利：

（1）簡便高效平面任意線路工程測設(shè)裝置[1]。

（2）簡便高效平面任意線路工程測設(shè)裝置及方法[2]。

（3）建筑物測設(shè)放樣平移旋轉(zhuǎn)模擬教學(xué)演示裝置[3]。

（4）簡便實(shí)用高效平面線路測設(shè)放樣教學(xué)模擬裝置[4]。

5 作用與意義

這些專利都來源于筆者多年工程測設(shè)放樣教學(xué)和實(shí)踐的總結(jié)和開發(fā)推廣，對教學(xué)起到很大的幫助作用。這些成果具有一定的創(chuàng)新程度和創(chuàng)新價值；具有一定的學(xué)術(shù)價值，能豐富工程測量的科研成果，同時更能豐富工程測量教學(xué)研究成果，輔助對工程測量學(xué)生的理論知識的傳授和實(shí)踐實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)能力和水平的提高和提高教學(xué)效果，提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量，從而間接地促進(jìn)工程建設(shè)的質(zhì)量和效益，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的繁榮和社會和諧，增進(jìn)區(qū)域甚至是國家的安定和長治久安。

6 結(jié)束語

目前，有很多公司在制做一些教輔工具，但一般都具有尺寸的大型性，重量的教大型，搬遷的困難性，這些公司一般為了謀取較高利潤，不在乎或不著眼于小型教輔工具的開發(fā)和制做及銷售，從而造成教學(xué)成本的提高，而這些研究就是刺激和鼓勵在教學(xué)崗位多年的教師根據(jù)自己的實(shí)踐，著眼于解決教學(xué)的實(shí)際問題，而努力開發(fā)各種輕巧便攜式、低成本高效實(shí)用的教學(xué)模擬工具和器具等，為提升教學(xué)質(zhì)量和方便教學(xué)降低教學(xué)管理和教學(xué)運(yùn)行成本而多做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧紹云.簡便高效平面任意線路工程測設(shè)裝置：中國，201520547612.2[P].2016-01-20.

[2]鄧紹云.簡便高效平面任意線路工程測設(shè)裝置及方法：中國，201510444741.3[P].2015-11-11.

[3]鄧紹云.建筑物測設(shè)放樣平移旋轉(zhuǎn)模擬教學(xué)演示裝置：中國，201620061994.2[P].2016-08-31.

[4]鄧紹云.簡便實(shí)用高效平面線路測設(shè)放樣教學(xué)模擬裝置：中國，201620095214.6[P].2016-07-13.