面向非測繪專業(yè)的工程測量課程教學(xué)綜合改革研究

王磊 楊紅霞 李盛斌 郭娟 紀(jì)加強

近年來，我國在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中需要數(shù)量龐大、操作技能嫻熟以及具有較強創(chuàng)新意識的工程測量專業(yè)技術(shù)人員，高校的人才培養(yǎng)為工程建設(shè)任務(wù)的持續(xù)穩(wěn)定推進(jìn)提供了良好的保障。

伴隨著“一帶一路”倡議的深入推進(jìn)，相關(guān)的國際工程建設(shè)已全面開啟。另外，新時代推進(jìn)西部大開發(fā)的指導(dǎo)意見也促使西部地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展建設(shè)。在建設(shè)過程中需要大量的工程技術(shù)人員參與，測量工作會貫穿于工程建設(shè)項目全壽命周期內(nèi)的各個階段。為了滿足社會建設(shè)過程中對專業(yè)工程師的需求，大多數(shù)高等院校啟動了卓越工程師培養(yǎng)計劃項目，應(yīng)用型高等院校開設(shè)的工科專業(yè)也是以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)。

工程測量是眾多非測繪類工科專業(yè)中的一門理論與實踐相結(jié)合的專業(yè)基礎(chǔ)課，在土木工程、工程管理、城市規(guī)劃、給排水科學(xué)與工程、風(fēng)景園林等專業(yè)中均有開設(shè)，其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)效果對培養(yǎng)高水平、創(chuàng)新型人才起著至關(guān)重要的作用。通過工程測量課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生具備工程測量的基本理論知識和專業(yè)實踐技能，為從事建筑、道路、綠化、水利、地鐵等行業(yè)的規(guī)劃、設(shè)計、施工和運行管理工作奠定良好的基礎(chǔ)。

工程測量課程在眾多工科專業(yè)中廣泛開設(shè)，因各專業(yè)的教學(xué)側(cè)重點不同，課程實踐內(nèi)容也有一定差異。作為眾多非測繪專業(yè)共同的基礎(chǔ)課，該課程的教學(xué)任務(wù)往往由某一個專業(yè)的教師完成。對此，教師必須結(jié)合專業(yè)特點，針對不同專業(yè)的工程測量要求，凝練面向多工科專業(yè)的工程測量課程教學(xué)內(nèi)容，并建立相應(yīng)的教學(xué)體系，不斷提高面向多專業(yè)的工程測量教學(xué)水平。本文針對眾多專業(yè)開設(shè)工程測量課程的需求，總結(jié)了工程測量課程的理論和實踐教學(xué)特點，分析了在各專業(yè)學(xué)習(xí)中需要達(dá)到的工程測量能力和水平，并提出了非測繪專業(yè)全過程、系統(tǒng)化的教學(xué)思路，最后建議高校多開展基于多專業(yè)協(xié)同作業(yè)的項目式課程實踐教學(xué)。

工程測量課程教學(xué)特點分析

測量科學(xué)是因人類工程建設(shè)中的定位需求而發(fā)展起來的應(yīng)用科學(xué)，工程測量課程體系的核心特征是地面點定位，因此工程測量課程教學(xué)是將測量科學(xué)理論應(yīng)用于工程實踐的重要環(huán)節(jié)。將地面點定位作為工程測量課程教學(xué)思想的引領(lǐng)，能夠?qū)崿F(xiàn)測量技術(shù)與工程項目需求的結(jié)合，符合工程測量技術(shù)服務(wù)于各項工程建設(shè)的宗旨。

為了實現(xiàn)傳統(tǒng)意義上地面點的精確定位，需要開展一系列測量工作并通過大量的計算獲得地面上的點位坐標(biāo)。工程測量教學(xué)內(nèi)容中的基礎(chǔ)理論部分，主要論述了準(zhǔn)確定位地面點位的三項基本工作原理，即高程測量原理、角度測量原理以及距離測量原理。在高程測量原理中，關(guān)鍵要理解水準(zhǔn)儀的望遠(yuǎn)鏡為高差測量計算的基本依據(jù)提供了嚴(yán)格的水平視線這一要點；在角度測量原理中，必須通過空間想象來理解此處的角度，是將地面點沿豎直面投影至同一水平面內(nèi)的度盤上而形成的角度值；在距離測量原理中，光電技術(shù)的結(jié)合使得距離測定的精確度明顯提高。在此基礎(chǔ)上，按照極坐標(biāo)方法并應(yīng)用正弦和余弦定理計算平面坐標(biāo)，再將各點的高程數(shù)據(jù)與平面坐標(biāo)結(jié)合，即可由已知點位坐標(biāo)計算得到地面點初步的三維坐標(biāo)，最后按照相應(yīng)測量等級的數(shù)據(jù)改正規(guī)定對坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理修正，則會得到未知地面點位的準(zhǔn)確坐標(biāo)。由此可見，工程測量課程的基礎(chǔ)理論涉及面廣，內(nèi)容較為豐富，基本概念淺顯易懂且知識點之間的條理非常清晰，熟練掌握這些基本內(nèi)容并非難事。

工程測量作為非測繪專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，具有實踐性強的特點，教學(xué)形式和內(nèi)容更傾向于工程應(yīng)用。在國家積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)的背景下，為了提高實踐教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)真正卓越的工程技術(shù)人才，高校需要強化測量實踐教學(xué)，改進(jìn)實踐教學(xué)方案。當(dāng)前，如何在有限的教學(xué)條件下，進(jìn)一步提高學(xué)生對工程測量理論知識的掌握程度及實踐操作能力，使學(xué)生達(dá)到“零距離”就業(yè)的水平，是每個高等院校專業(yè)教師應(yīng)思考和研究的問題。筆者認(rèn)為，工程測量理論與實踐教學(xué)的改革，必須以傳統(tǒng)的測量理論為指導(dǎo)，以現(xiàn)代測量技術(shù)為手段，以滿足工程測量的實際需求為目的，促進(jìn)教育教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的創(chuàng)新發(fā)展。因此，有必要實施“三步走”戰(zhàn)略，即透徹理解工程測量的基礎(chǔ)理論、熟練掌握儀器的基本操作、努力提升學(xué)生的測量技能水平。

非測繪專業(yè)中工程測量的綜合能力要求分析

非測繪類工科專業(yè)學(xué)生應(yīng)掌握一定的測量知識和技能，各工科專業(yè)測量工作的相關(guān)理論知識與實踐環(huán)節(jié)也有較大區(qū)別。以下就延安大學(xué)各工科專業(yè)從事工程測量工作的能力要求進(jìn)行初步分析。

學(xué)校目前開設(shè)工程測量課程的有土木工程、工程管理、給排水科學(xué)與工程及園林四個本科專業(yè)。在工程測量課程教學(xué)中，水準(zhǔn)測量、角度測量、距離測量及坐標(biāo)測算等是各專業(yè)學(xué)生必學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，而儀器操作能力、數(shù)據(jù)計算能力、地形圖測繪和應(yīng)用能力則是實踐教學(xué)的統(tǒng)一要求。在各專業(yè)教學(xué)中，將現(xiàn)代測量技術(shù)（如GNSS、GIS、無人機等新型測繪技術(shù)）的基本原理、發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀作為新增的重點內(nèi)容進(jìn)行講授，使學(xué)生充分認(rèn)識測量理論與技術(shù)相輔相成的發(fā)展過程，尤其要將代表我國先進(jìn)生產(chǎn)力、近年來在基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了廣泛應(yīng)用的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）作為重點拓展知識進(jìn)行講解。

另外，由于各專業(yè)的工程測量工程實踐方向有差異性，理論教學(xué)中的講授與實踐技能也必然有較大區(qū)別。在土木工程、工程管理專業(yè)的工程測量課程教學(xué)中，往往較注重房屋建筑工程方向的理論體系和實踐教學(xué)，重點介紹建筑工程放樣、施工測量及變形測量等內(nèi)容。在給排水科學(xué)與工程專業(yè)的理論教學(xué)中，則更加注重管線工程的教學(xué)。例如，要重點分析管線施工測量的基本方法、管道定線測量、管道橫縱斷面測量、管道施工測量、頂管施工測量以及管道竣工測量等內(nèi)容。在園林專業(yè)的理論教學(xué)中，要求學(xué)生熟練掌握平整土地測量、園路測量、路基放樣、挖湖堆山放樣、園林植物種植放樣等理論知識，為造園工程實踐中的水和土方工程測量，以及園林樹木種植點測設(shè)等奠定理論基礎(chǔ)。

經(jīng)綜合分析可知，在以上非測繪專業(yè)的工程測量課程中，有一部分基礎(chǔ)理論是通用知識，另一部分指導(dǎo)工程實踐的內(nèi)容則因?qū)I(yè)不同而區(qū)別較大。因此，必須根據(jù)不同專業(yè)的能力要求，進(jìn)行針對性的差異化理論教學(xué)和實踐教學(xué)。

全過程、系統(tǒng)化的工程測量課程教學(xué)思路分析

筆者認(rèn)為，在以上非測繪類工科專業(yè)的工程測量課程教學(xué)中，應(yīng)秉持理論教學(xué)與實踐教學(xué)并重的理念，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)個人能力拓展和團隊精神提升，按年級分層次、系統(tǒng)性、全方位地培養(yǎng)學(xué)生工程測量的理論基礎(chǔ)與實踐能力，采取理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合、工程應(yīng)用和社會實踐相結(jié)合的理實一體化教學(xué)機制。

在理論教學(xué)方面，既要從工程測量課程中反映不同專業(yè)的學(xué)科特點和非測繪專業(yè)的特殊性，又要體現(xiàn)測量技術(shù)理論基礎(chǔ)與實踐相結(jié)合的程度。因此，有必要建設(shè)以測量技術(shù)發(fā)展為主線的新課程體系，讓學(xué)生循序漸進(jìn)、層層遞進(jìn)地掌握測量基礎(chǔ)知識及測量技術(shù)。一方面要做到厚基礎(chǔ)，將“角度測量、距離測量及高程測量”作為重要的基礎(chǔ)內(nèi)容，從工程測量需求及相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識進(jìn)行重點講解。另一方面，可依據(jù)各專業(yè)的工程測量工作特征及能力要求，分別講授實踐要點，建立適合多專業(yè)、多方向的測量理論與實踐框架，形成新課程體系。

在實踐教學(xué)方面，應(yīng)以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，打破傳統(tǒng)的工程測量實習(xí)單一的實踐訓(xùn)練模式，在課程實踐環(huán)節(jié)加強常用儀器的訓(xùn)練學(xué)習(xí)，如熟練運用自動安平水準(zhǔn)儀、全站儀等，同時還要學(xué)習(xí)前沿測量技術(shù)，如GNSS技術(shù)的基本操作。另外，還應(yīng)根據(jù)不同專業(yè)的工程測量實踐特點，從單一測量項目轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合工程項目的全面測量，提高學(xué)生的綜合能力。

在工程測量課程考核方面，基于目前和未來較長時期內(nèi)的新工科教育以及卓越工程師計劃的人才培養(yǎng)要求，最關(guān)鍵的考核點在于學(xué)生如何用所學(xué)的測量知識解決實際問題。筆者認(rèn)為，在對理論知識和儀器操作能力進(jìn)行綜合考核時，可采取理論考試與實踐能力考核相結(jié)合的方式檢驗學(xué)生理解和掌握知識的程度，這是培養(yǎng)具備扎實理論基礎(chǔ)和高超測量技術(shù)人才的有效措施。

此外，也應(yīng)將專業(yè)競賽的相關(guān)要求融入實踐中。高?？擅磕甓ㄆ诮M織工程測量競賽活動，以促使學(xué)生鞏固理論知識、提高實踐操作能力?，F(xiàn)階段很多高校要求學(xué)生在校期間取得一定的創(chuàng)新學(xué)分，即鼓勵廣大學(xué)生通過自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、參與各項競賽以及申報專利等方式獲得創(chuàng)新學(xué)分，專業(yè)競賽也被納入認(rèn)定學(xué)分的范疇。例如，以建設(shè)工程的某項測量任務(wù)為背景，學(xué)生以小組形式參加測量比賽，對其測量過程中作業(yè)完成情況進(jìn)行評審打分，再在創(chuàng)新學(xué)分方面予以適當(dāng)加分，此舉可“以賽促學(xué)”，提高學(xué)生學(xué)習(xí)測量知識的主動性。學(xué)?？蓪y量實驗、實習(xí)與校級測量競賽有機結(jié)合，為全國高等學(xué)校大學(xué)生測繪技能大賽的參賽人員選拔提供重要依據(jù)。將實踐教學(xué)的考核分值離散地分布至教學(xué)實驗、實習(xí)、校級測量競賽及全國測量大賽中，可使學(xué)生充分認(rèn)識到工程測量的基礎(chǔ)性作用和測量技術(shù)的重要性，能夠?qū)崿F(xiàn)“明確目標(biāo)、主動學(xué)習(xí)”的驅(qū)動性學(xué)習(xí)機制。

基于以上分析，對本科階段的非測繪類專業(yè)學(xué)生，應(yīng)采取全過程、系統(tǒng)化的工程測量教育與學(xué)習(xí)體系。以大學(xué)四年學(xué)制為例，在一年級時主要學(xué)習(xí)相關(guān)公共基礎(chǔ)課，使學(xué)生具備工程意識，夯實數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；二年級期間，學(xué)習(xí)測量理論課程，并開展測量實驗及實習(xí)，系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)工程測量的理論知識，熟練掌握儀器的基本操作流程，能在教師的指導(dǎo)下完成小區(qū)域平面圖測量任務(wù)；第三年統(tǒng)一安排短期的工程見習(xí)，同時舉辦校級工程測量競賽，選拔優(yōu)秀學(xué)生參加全國測量大賽，使學(xué)生開闊眼界，提升學(xué)習(xí)能力及先進(jìn)儀器的運用能力；最后一年，在保障安全的前提下，讓學(xué)生作為輔助人員參與校園內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作，或在綜合實習(xí)訓(xùn)練基地開展工程測量實踐工作。以上教學(xué)思路貫穿了本科工程測量教育教學(xué)的全時段，能夠為學(xué)生進(jìn)入工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。

基于協(xié)同作業(yè)的多專業(yè)項目式工程測量課程實踐教學(xué)

實踐技能水平不僅能夠反映學(xué)生在現(xiàn)場測設(shè)等外業(yè)作業(yè)，以及數(shù)據(jù)整理分析和圖紙繪制等內(nèi)業(yè)作業(yè)方面的能力，還能體現(xiàn)其理論知識向?qū)嵺`動手能力轉(zhuǎn)化的程度。因此，以學(xué)生的技能訓(xùn)練為中心，以工程實踐和社會服務(wù)為輔助手段，用先進(jìn)的實踐教學(xué)方案開展教學(xué)活動，是培養(yǎng)優(yōu)秀工程測量人才的關(guān)鍵。學(xué)校應(yīng)最大限度地整合校內(nèi)外資源，豐富學(xué)生的生產(chǎn)實踐活動。例如，校園內(nèi)部的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，可在做好各項安全保障措施的前提下，讓高年級學(xué)生作為輔助人員參與各項工程測量項目。在教學(xué)中，應(yīng)針對不同專業(yè)設(shè)置相應(yīng)的實踐教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生有的放矢地掌握測量知識和實踐技能。

為了更好地滿足全社會對測量專業(yè)技術(shù)人才的需求，學(xué)校必須緊密聯(lián)系工程測量實際，針對不同專業(yè)開展項目式實訓(xùn)教學(xué)，研究制訂工程測量實踐教學(xué)課程體系，通過全方位、立體式的學(xué)習(xí)和實踐，使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)零適應(yīng)期就業(yè)。在實際工程中，項目組成員緊密協(xié)作是高效完成測量任務(wù)的關(guān)鍵，因此，應(yīng)在實踐教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力。例如，結(jié)合工程測量課程的實際情況，用分專業(yè)任務(wù)法、項目教學(xué)法等開展教學(xué)，讓不同專業(yè)的學(xué)生完成整體測量項目中的不同實訓(xùn)任務(wù)，開展更具針對性的實訓(xùn)教學(xué)。實訓(xùn)期間，團隊成員在不同任務(wù)階段中擔(dān)任測量負(fù)責(zé)人，形成了分階段的責(zé)任壓實機制，依靠團隊協(xié)作方式一起完成所有的測量工作。在項目式實踐教學(xué)考核中，將儀器操作和團隊協(xié)作能力作為考查重點，主要包括學(xué)生使用測量儀器的熟練程度、個人所負(fù)責(zé)的階段性實訓(xùn)工作的完成情況、測量作業(yè)期間的團隊內(nèi)部互評等。

為了滿足非測繪專業(yè)的工程測量實習(xí)需求，可有效利用校園內(nèi)的房屋、綠化和管道等基礎(chǔ)設(shè)施，開展多專業(yè)團隊協(xié)作的項目式實踐教學(xué)。例如，設(shè)定測量任務(wù)為“校園內(nèi)某區(qū)域地下管網(wǎng)布置圖測量”，邀請測量課程授課教師和校內(nèi)外工程技術(shù)人員為指導(dǎo)和評判專家，對學(xué)生的測量過程進(jìn)行指導(dǎo)并最終評判各個團隊的測量成果。為了獲得完整的地下管網(wǎng)布置圖，必須首先測量地面建筑物以及綠化部分等基礎(chǔ)設(shè)施，然后在圖幅上確定地下管網(wǎng)與地表構(gòu)造物（房屋、道路、綠化等）之間的相對位置關(guān)系，最終獲得的地下管網(wǎng)布置圖應(yīng)具備可供查閱或指導(dǎo)施工的作用。在測量期間，學(xué)生需開展兩個階段的測量工作，第一，測量任務(wù)區(qū)域內(nèi)的地面建筑、道路、綠化等基礎(chǔ)設(shè)施，形成區(qū)域地形圖；第二，根據(jù)實地勘察的地下管網(wǎng)位置，將測得的管網(wǎng)坐標(biāo)與地形圖組合形成完整的地下管網(wǎng)布置圖。具體實施時，可要求不同專業(yè)的學(xué)生分批次進(jìn)入測區(qū)實施測量。土木工程和工程管理專業(yè)學(xué)生完成建筑物和構(gòu)筑物的測量工作，給排水專業(yè)學(xué)生實施地下水網(wǎng)測量，園林專業(yè)學(xué)生完成綠化區(qū)域及道路測量工作，之后收集各專業(yè)的測量成果形成小區(qū)域地下管網(wǎng)布置圖，即通過多專業(yè)學(xué)生通力協(xié)作的方式完成整體的測量任務(wù)。

項目式協(xié)同作業(yè)實踐教學(xué)具有重要的實際意義：第一，測量過程中的各項數(shù)據(jù)可為以后的工程測量課程教學(xué)及實驗項目安排提供基礎(chǔ)資料。第二，在全部測量工作結(jié)束之后，團隊人員及時總結(jié)和分享測量過程中的個人感想及測量經(jīng)驗，能夠真正達(dá)到學(xué)以致用的目的。第三，在項目實踐中，學(xué)生能夠及時發(fā)現(xiàn)所用儀器的優(yōu)缺點，并提出針對性改造升級方案，有的還可以形成專利等有益成果，不僅豐富了工程測量理論教學(xué)與實踐教學(xué)的內(nèi)容，還能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。第四，通過扎實開展“確定任務(wù)—制訂方案—方案實施（其間專家實地指導(dǎo)檢查）—成果歸檔—評估總結(jié)”這一系統(tǒng)性的實踐教學(xué)活動，使學(xué)生的測量技能水平和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到大幅提高。

結(jié) 語

隨著測量理論與測量技術(shù)的不斷發(fā)展，在新工科教育以及卓越工程師計劃的人才培養(yǎng)要求下，高校必須建立起全過程、系統(tǒng)化的工程測量教育教學(xué)體系，全方位培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用測量知識解決實際問題的能力。另外，因眾多非測繪專業(yè)工程測量實踐的融合程度越來越高，對各專業(yè)人員從事工程測量工作的協(xié)同作業(yè)能力提出了新要求，對此，工程測量課程教學(xué)也應(yīng)沿這一方向持續(xù)改革。教師應(yīng)在工程測量教學(xué)實踐中不斷研討，總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)其中的問題，尋求并創(chuàng)建能夠持續(xù)改進(jìn)的措施，為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)輸送更多優(yōu)秀的工程測量人才。