基于产学研的“测量学”教学改革探讨①

龙四春，张立亚，李 黎

(1．湖南科技大学煤炭资源清洁利用与矿山环境保护湖南省重点实验室;2．湖南科技大学测量工程与形变监测研究所，湖南湘潭411201)

测量学是高等学校部分理工科专业基础课和测绘工程专业的专业课，是一门实践性相当强的技术课程［1－5］。测量技术是工程建设的先行者，无论是社会主义新农村建设，还是公路、桥梁、房屋、地下工程的开挖都需要测量技术的跟踪服务与监控。随着测绘理论和技术的飞速发展，综合利用“3S”(GPS、遥感、地理信息系统)测绘高新技术手段，并结合地理要素进行动态获取，变化监测、综合分析、实时发布和评估等是现代测绘发展的方向。但高等学校测量学教学大多还是基于传统的测绘理论和教学模式，在教学理念上，主要以传授测绘理论和方法为目的，而在实际工作中，学生需要的知识是如何正确应用测绘产品和准确快速的生产测绘产品解决问题。因此，传统的测量学教学在内容和重点上，与用人单位的实际需求有明显的差异;同时，随着招生规摸的扩大，师生比和人员结构不合理，出现教学过程中压缩测量学学时和多合班上课的现象，造成实验场地、实验设备的供求矛盾十分突出［6－11］。测量学教学与实践走产学研一体化道路是巩固学生测绘理论，培养学生动手能力的有效手段，同时充分利用测绘技术服务社会。但如何满足新形势、新要求下测量教学与社会的培养要求，是摆在高校测量教师和实验室建设者与管理者面前的新课题。

1 国内高校测量教学特点及现状

1．1 非专业测量学

目前，部分高等院校测量实验与理论教学已经不符合时代发展的要求，还是以光学仪器加白纸测图的老教学模式，实验教学严重落后于生产，导致学非所用。如地形图测绘，生产单位已经全部采用了电子仪器数字成图，但有相当部分高校还在训练经纬仪极坐标法手工测绘，测量实验教学仪器主要还是光学经纬仪、光学水准仪、罗盘仪和皮尺等常规仪器，由于缺乏全站仪、数字水准仪、GPS 接收机、GIS 等软硬件，使得测量教学与生产脱节，难以达到应有的效果。

非专业测量教学是课堂讲解和室外实验相结合，课程考核办法是笔试成绩与实验、实习、平时成绩相结合。在实验与实习时，一般要求一个30人的标准班由一位主带教师和两位辅带教师负责，但由于教师数量的限制，专业实验人员的缺乏，目前多合班上课，通常是一个上课老师带100 多人一起实验实习，存在放羊现象，效果不佳。仪器发放实行实验员负责制，学生以实验小组为单位，通常每组4～5人，由小组长凭有效证件负责仪器借用、归还，负责共同完成实验与实习任务，全组成员以实测数据各自完成作业、练习［9］，但由于学生人数较多，仪器数量有限，有时一个小组10人左右，导致实验实习效果较差，学生得不到很好的锻炼。

目前，普通测绘实验实习方法是导线测量、边角测量和水准测量等，从读数、记录、限差检核到计算、成果整理等，还是以人工方式操作，缺乏内外业一体化和自动化的数据流程，效率低下，涂改或抄袭原始观测数据的现象时有发生，实习的成果质量难以保证;测量学中的地形测量实习，还未去掉白纸模拟法测图这一落后方法，提供的成果仍是人工记录手簿、人工计算成果表、人工清绘的薄膜图等，与数字化测绘产品相差甚远;控制测量实习中的控制网概算、控制网优化设计，缺乏实习基地和教学实习软件，尤其是现在车辆暴增，到处都是汽车，严重影响了实习的效率与效果，经常还是人工推算，费时费力，成果很难检查与验证。

在与专业相结合的用图方面，工程测量实践环节密切联系各种与专业相关的工程，学生在学习过程中感到多而繁杂，难以理顺和掌握，对工程案例理解不清晰。拿到手的工程图纸识图尤其困难，教师很难在工程问题上与学生开展互动探讨。因此，对于非专业应注重培养学生的识图与用图能力，应结合产学研，使其对涉及的专业生产工程具有较基础直观的认识与实践。

1．2 专业测量学

测绘专业学生入校后，测量学、控制测量学、误差理论基础等前期开设课程大多相对侧重理论教学，开设的相应实践环节多是以校内实验为主，与真正的测绘工程项目差异很大。因此，教师在教学尤其是实验教学的过程中应有意识地增加一些工程实例进行讲解，让学生有感性认识，对于测绘工程专业应注重培养学生的成图、识图和用图能力。近十年，我国对测绘类专业学生需求量大，很多高校以此为契机开设了测绘类专业，学生人数急增，而测绘方向的博士毕业生较少，在高校人才引进要求博士以上学历的限制下，师资缺口严重，很多高校博士毕业生直接走向了教学一线岗位，他们大多掌握先进的理论基础，但是工程案例实践侧重点方面没能完全把握，出现了在“黑板上干模糊工程”的教学模式。

高校实验设备基本以光学水准仪、经纬仪、全站仪等常规仪器为主，仪器使用时间较长且没有及时检测，尤其是管水准器、圆水准器等轴系很难满足要求，测量结果通常超限，导致学生编数据的情况时有发生，严重影响了实验实习的效果。高校实验经费有限，有些新型高精度设备如电子水准仪、GPS、测量机器人、陀螺仪、三维激光扫描仪、水深测量仪、管线探测仪等在高校普遍稀缺，实验教学设备很难满足工程实践要求，学生一毕业就得重新学习这些仪器设备，才能适应工作的需要。

教材的实用性方面亟待加强，尤其应加强实用性知识的教学。没有实践性教学这一环节，学生对基本理论、基本方法、基本技能很难融会贯通，尤其是实践和工程实用方面的知识。在常用测绘软件中，目前南方CASS、Map－GIS、ArcGIS 三种软件应用占的比重较大，加强常用测绘软件的教学，对提高学生的实际工作能力和适应能力有帮助。实际工作中水准仪、全站仪、GPS 占的比重较大，在教学过程中应加强现代测绘仪器的主导地位。由于GPS 的飞速发展，测绘控制网的知识点发生了变化，在教学中也应理论与实践相结合，及时调整教学内容、方式方法。施工放样、水准测量、导线测量仍然是工程建设中经常使用的测量方法，可见，还应加强施工放样数据计算、控制网数据处理、导线计算与平差、变形监测数据处理与监测数据分析等的理论教学，提供学生生产实习的机会，至少要有模拟的实习基地，以便提高学生在基础理论与实际工作相结合方面的能力。

2 测量教学与产学研的结合与改革

在实验实践指导老师建设方面，可以邀请企事业单位生产一线的技术员、技术专家和能手，带领学生直接参与企事业单位的工程建设，使学生在工作中学习技术、积累经验，养成良好的职业习惯。

2．1 非专业测量学

必须让学生走出去，通过真正的生产工作，将所学应用到实际，使理论和实践更加有效地结合起来。学生在校学习和实训地实习交替进行，实现专业课与技能训练融合。对于非专业测量学生，可以让其测量实习地小山丘的土石方，将在课程中所学的土方测量内容应用于实际生产中，使学生既能熟练仪器的操作，也了解生产程序，并更能体验到生产中的艰辛。

我校与中建五局、湘煤集团等单位建立了校企产学研合作平台，每年组织选派各专业学生参与到工程项目中去。例如，2013年选派10名学生参加深圳、杭州地铁施工监控量测的任务，其中深圳地铁被称为全国地铁监测指标最为严格(限差要求最小)的项目，在参与工程期间，同学们无论在仪器的使用方面，还是在成果的整理方面均取得了令人满意的效果，并得到了相关施工单位领导的一致好评，产学研合作实验实习为学生以后的就业打下了坚实的基础。我校矿业工程的学生每年都定点到湖南资兴华润唐洞煤炭有限公司等单位进行生产实习1个月，学生得到了很好的锻炼，充分认识了整个生产及工作的流程，理论联系了实践。

因此，随着社会的发展，针对各专业目前存在问题，我们必须改革教学方法与手段，改进科研操作模式，改革课堂教学、实验实习教学大纲，改革考核制度与程序，甚至编写适合本校特色的实验实习指导书和相关测量学教材。课程教学内容是由教学大纲所决定的，而教学大纲应随着学科的变化发展、专业的调整及时修改，修订后的教学大纲紧紧围绕专业的培养目标要求，从根本上改变测量学基础过去重理论、轻实践的模式，适当降低对测绘基础理论的要求，强调基础理论、基本方法在工程中的应用，及时删除过时的方法和手段。在保证基础测量的前提下，重点案例剖析教学，对测绘新仪器、新技术、新方法及时加以补充，并提出合理要求。

为了加强测量学实践性教学环节，推进产学研结合实践，保证人才培养目标，学校专业教师应积极联系校企合作单位，甚至承接相应工程项目服务社会，组织选派学生参加工程与生产实习，用工程的技术指标与要求来锻炼和验证学生的实际动手能力。由于非专业测量学是面向多个学院的多个专业，因此必须针对不同专业的学生，分别选用不同类型的教材，如土木类专业学生，选定《土木工程测量》，建筑类专业选定《建筑工程测量》，地理类、资源与环境类、地信类选定《现代普通测量学》。当然，为了确保教材与专业能够紧密结合，可以根据各学校的特点，凝聚相应教师的力量编撰适合本校专业特色和办学优势的测量学教材及相关实验实习指导教材。在实验室建设方面，建立开放实验室，学生办理完必要的手续后，能开展测量实验实践活动。

2．2 专业测量学

专业测量学教学与非专业测量学教学存在教学重点、内容、方式方法的不同。在教学方式方法上可采用不同的教学方法(立体化教学;互动式教学;产学研一体化实践教学)和不同的教学手段(课堂理论教学;多媒体教学;网络教学;实践性教学;专题报告)。在测量学教学过程中，注重采用启发式教学、引导式教学、交互式学习和产学研一体化实践教学，调动学生学习的主动性和积极性。要逐步实行高新仪器、新手段实验教学，逐步淘汰过时的一些设备(如经纬仪);逐步调整为实验人员全程跟踪学生实验实习过程，优化实验室管理体制与运行机制。

在实验实践过程中，需要学生将所学的数字测图等课程知识应用于实际生产。我校与湘潭县国土规划部门存在长期合作的关系，每年有10～20 km2的1∶1000 的地形图需要生产，我们会组织测量专业40 余名学生参与地形图生产任务，这样能使测绘专业学生熟练掌握CASS软件、GPS、全站仪等的使用，了解测量内业处理的全部生产程序。每年，测绘老师也还承担施工放样、变形监测、河道测量、地铁监测等项目，尽可能让更多的学生参与到课题中，甚至参与到整个测量工作的过程中，将课本中所学的知识综合运用到实际，最后给出学生表现情况的评定。

在实验实习基地方面。为了完善实践性教学环境，建立了一个覆盖南北校区的测量学生产实习基地和开放式测量实验室，有条件的学校还可以建立一个固定的校外测量实习基地;改革目前测量实验室管理体制和运行机制，优化测量教师和实验人员结构;通过三个实践性教学模块:课程实验教学、集中性教学(实习周)和开放实验培养学生的基本技能。加强与外界的联系，加大科研力度，让尽可能多的学生参加教师的相关科研项目，推进产学研结合，形成测量学与建筑、测绘、地学、土木工程、采矿等学科产学研相结合的良性循环体系。

在培养方案与教学计划安排上，最后半年尽量少安排课，让学生跟随指导老师参与到课题或工程项目中去，并且根据自己在实训过程中的体会、实际操作与理论知识完成毕业论文。

3 改革效果与分析

教学改革与产学研的真正结合，能使测量教学从教学、实验内容及形式上实现跨越式进步，同时有力地推进了产学研结合和相关专业结构调整与优化。教改效果让5个学院、16个本科专业(方向)、6个硕士点、年度学生人数近2000人受益。我们对毕业学生的工作能力、职业素质、业务能力采用问卷调查的方式进行回访，调查的对象主要是学过测量的非测绘专业与测绘专业的毕业生用人单位。本次调查共发放问卷50份，教学与产学研改革前后毕业的学生各25个，回收有效答卷48份，被调查者的工作领域大致包括水利水电、建筑工程、交通工程、地质工程、国土测绘、矿山、岩土工程勘测、地铁工程、桥隧、公路、港口等。100%的被调查者认为测量学教学实践是非常重要的一环，应加强实用性知识的教学，用人单位对改革后学生的动手能力方面更满意。

现代测量新技术基础实验室的建设和测量生产实习基地的建立，有力地带动了测量实践性教学内容的改革，教学手段的更新，有力地推进了产学研结合，为测量学、土木工程测量、测绘学概论、测量与遥感概论、地理信息获取、摄影测量与遥感、矿山测量学、GPS 原理与应用等课程提供了良好的实习条件与实践环境，为后续专业课程的学习奠定了良好基础。

4 结语

测绘学科正朝空间信息工程科学大步迈进，向新型边缘交叉科学发展，测量学教学改革应以巩固课堂教学为基础、以培养学生的综合素质和专业技能为核心，采取课程实验、集中实习、科研参与等产学研一体化、理论联系实践的实践教学模式。学校要建立测量学生产实习基地，完善现代测量新技术实验室的建设，优化教师结构和实验室管理人员结构框架，编写配套教材、实验实习指导书，形成了测量学与建筑、测绘、地学、土木工程、采矿等多学科产学研相结合的良性循环体系。

本教学改革的实施，能提高学生对新仪器的动手操作能力和生产实际科研相结合的能力，能提高学生运用新方法分析实际问题的能力，使学生走上工作岗位能马上适应新的工作。通过现代测量新技术基础实验室的建设和产学研相结合的研究，提高了争取科研项目的成功率，加强了学校相关专业领域在社会上的横向科研竞争实力，扩大学校的影响力和知名度，更好地应用相关科学技术服务于社会。测量学教学走产学研相结合的道路，能提高学生的实际操作能力和适应现场的驾驭能力，以便在实际工作中能解决相关的测量技术问题，更好地为本职工作服务。

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