工程测量学课程实习与设计教学改革探讨

魏玉明 孔令杰 张秀霞 凌晴

摘  要：针对工程测量学课程实习与设计教学中出现的问题，提出以学生为中心，从课程实习与设计任务书内容的设计，指导书的编写，到跟踪指导学生的实习与设计实施的课堂教学改革，激发了学生对工程测量学基本知识、基本理论及方法等知识、对学科的兴趣。结果表明：文章提出的改革方案提高了学生动手能力，激发了学生的自主学习兴趣，并对培养复合型测绘人才有很大的帮助。

关键词：工程测量学;实习与设计;教学改革

中图分类号：G642         文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2019）22-0120-03

Abstract： In view of the problems in engineering surveying practical and design teaching， this paper described the student-centered teaching reform from content design of practice and design， compilation of guidance books and guidance process to stimulate the students' interests in basic knowledge， basic theory and method of engineering surveying and subject. The results showed the reform scheme proposed in this paper improves students' practical ability， stimulates students' interest in self-learning， and is of great help to cultivate compound surveying and mapping talents.

Keywords： engineering surveying; practice and design; reform in education

引言

工程测量学是一门实践性、应用性都很强的测绘学二级学科[1]，其内容包括测绘学的诸多内容，根据工程建设的阶段把工程测量的教学内容也分为三部分：规划设计阶段的地形信息获取、建筑施工阶段的施工放样、监测及运营阶段的变形监测等。而工程测量学的课程实习与设计，主要训练和培养学生树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，设计的正确性，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力。结合大型工程建设进行爱国主义教育和集体主义教育，树立热爱测绘工程专业的思想，加强对测绘工作的事业心和责任感。

针对当前工程测量学课程实习与设计出现的诸如实习和课程设计内容单一、每年重复率高，指导书详细程度不够，以及指导老师缺乏相应工程经验、指导方式单一等问题，笔者以学生为中心，从课程实习与设计的任务书内容的设计，指导书的编写，到跟踪指导学生出发，讨论课程设计与实习的实施，取得了相对显著的效果。

一、以学生为中心的教学改革理念

“以教学质量国家标准为基准，坚持以人才培养为中心，促进教与学的融合”，“以成果导向为引领，以教学大纲为基础，借助现代教学模式，实现从‘以教为主’转向‘以学为主’” 是我校课程教学改革的核心思想，这也充分体现了以学生发展为中心的教学改革理念。“以学生发展为中心”的课程教学改革就是要体现学生在学习过程中的主导地位，要关注学生的个性特点，充分调动学生学习、研发的积极性，激励学生最大限度的对知识、对学科的兴趣，转变学生由原来的为了学分、毕业学习到为了毕业后自己的发展而学习;使学生感受到学习的快乐而学习。对于课程实习与设计的课程教学，以学生发展为中心的教学改革，教师应该考虑综合课程学习的内容及目的，在此基础上充分依据学生的个性设计实习及设计内容，学生依据任务书及指导书进行实习及设计，指导教师依据学生自己实习与设计遇到的问题，集中问题集中解答，单体问题个别辅导的手法进行过程指导。因此，笔者始终以学生为中心，激发学生对知识的渴求、对学科的兴趣为教学改革的目标和方向。

二、实习与课设教学改革的方案

（一）实习与课设内容的确定

工程测量学课程的主要内容依据工程建设中的规划设计、建筑施工、运营管理三个阶段对测量工作的相关要求，可以概括为：地形信息及相关专题信息的获取和表达、工程控制网的建立及数据处理、各种构（建）筑物的施工放样、各种工程的变形监测与预报、工业设备安装检测测量等。工程测量学的课程实习与设计应综合考虑课堂所学知识及随堂实践课，根据教学大纲，随堂实践总共8学时，具体内容包括：GPS和全站仪联合测点坐标、建筑物施工放样、线状工程施工放样、高层建筑物形变监测。由《数字测图原理与方法》课程及随堂实践来看，对地形信息的获取和相关仪器的应用学生已经相当熟悉，对于施工放样的具体操作也相对熟練;由《变形监测与数据处理》课程及随堂实践可以看到，同学们对各种工程的变形监测与预报相对较熟;由《大地测量学基础》的学习可知，同学们对工程控制网的建立和数据处理相对比较熟悉，只是缺少相应的具体工程构网及数据处理经验。因此，工程测量学课程实习与课程设计主要从综合设计出发，以达到：一是对前面所学知识的复习和巩固;二是对各种知识的综合灵活应用;三是启发学生探讨工程测量学的发展趋势;四是让学生充分理解工程测量学的任务（为工程建设提供测绘保障，满足工程建设各阶段的各种需求）。

基于此设计了工程测量学的课程实习及设计内容，具体实习内容包括：1. （1）在家属院后山的大比例尺地形图上设计一条圆曲线（该曲线的起终点分别在山的两侧）;（2）根据设计的圆曲线分别进行初测（包括测绘一条带状地形图）;（3）在所测带状地形图上进行初步设计;（4）定测（包括中线测量、曲线测设、纵横断面测绘）。2. （1）参观学校模拟震动台，了解精密工程的安装测量过程;（2）参观小西湖黄河大桥，了解桥梁工程测量的相关过程;（3）参观某高层建筑物的变形基准点与监测点布设及实测过程。具体设计内容包括（每个学生的曲线起点坐标不同）：1. 在实习选定的带状地形图上布设边角三角网、GPS网进行网的模拟设计（软件采用武汉大学研制的科傻地面控制测量数据处理系统）;2. 在模拟计算的基础上，进行控制网建立的实施方案设计;3.以测定的曲线线路的起点和终点为隧道的出、入口，曲中点为贯通面上一点进行隧道贯通误差预估，另外以曲线起、终点为隧道出、入口，以两点直线中点为贯通面上的点进行隧道贯通误差预估，然后进行各种组合计算，分析影响隧道贯通误差的影响值的因素。

现在的实习和设计内容与以往的比较，有以下特点：一是原来实习与设计没有融为一体，学生在做的过程中感觉比较凌乱，而现在能够使学生综合应用所学知识;二是以前的课程实习及设计内容比较固定，学生有抄袭往届学生成果的现象，而现在内容变化多样，杜绝抄袭现象;三是以前的课程实习与设计题目没有严格执行一人一题，导致部分学生套用别人成果的现象，而现在人手一题，所以学生都能认真参加实习及课设。所以，从内容的安排来看，充分体现了以学生为中心的教学理念。

（二）实习与课设指导书的编写

实习与课设指导书由原来主要写明实习及设计步骤，譬如利用极坐标法放样圆曲线，在控制点设站，后视定向点进行后视，拨极角，在当前方向量取极径，地面定点。而现在作了更详细的编写，在指导书里写出圆曲线的计算、圆曲线独立坐标如何转到线路坐标、极坐标的极角、极径怎么计算;再如进行隧道GPS网横向贯通误差模拟计算时，指导书中作了如下计算：1.计算在线路坐标系中隧道进口点、出口点、贯通点坐标及贯通面方位角（示例）：（1）计算YZ点在圆曲线独立坐标系中的坐标;（2）计算直圆点-圆直点与切线正向的夹角;（3）计算直圆点-圆直点的线路方位角;（4）计算直圆点-圆直点的弦线长;（5）计算圆直点在线路坐标系中的坐标;（6）按照（1）～（5）的步骤计算QZ点坐标;（7）贯通面方位角计算：贯通面垂直于直圆点-圆直点。2.建立控制网观测文件（文件名.ob2），给出了具体的数据过程。3.根据控制网设计坐标绘制控制网略图。4.根据平面模拟观测文件生成平面模拟观测值文件。步骤为（1）生成正态标准随机数（保存）。（2）网优化设计（平面网）。5.平差（平面网）。6.建立隧道引导文件（网名.GTI）。7.计算贯通误差前，先进行控制网平差，然后在工具里进行隧道贯通误差估计。查阅隧道贯通误差限差，检查预估值是否符合要求，若超限，查原因重做。

同学们根据详细的指导书，可以依据自己的具体数据和设计进行相应的计算及分析，在设计的过程中随时可以参阅指导书，而以往的指导书由于很多地方只写明参阅相应规范、软件等，并没有具体的示例，所以有一部分同学，在实习和设计过程中感觉不是特别明白;从答辩的情况可以看出，有部分学生设计做的不够理想;从最后提交的成果来看，有些同学成果质量比较差。而通过现在的改进，同学们在阅读指导书时，能够结合所学知识重点掌握实习和设计要点及步骤，并且有些同学通过阅读指导书对有些问题提出了不同的看法，从答辩情况来看，同学们普遍对实习和设计步骤及过程掌握較好，从提交成果来看，大部分同学获得了理想的实习及设计成果。由于指导书书写较详细，所以绝大部分同学能够自己阅读指导书，对照指导书做好自己的实习及设计，遇到难点或不懂的地方时，自己先思考、查阅相关教材、文献、规范等，这也体现了以学生为中心的教学理念。

（三）指导教师的指导过程

指导教师职责是向参加实习和课设的学生演示课设软件的操作和使用，给学生演示诸如放样等的过程，分析实习及课程的重点、难点等;让学生掌握工程测量学的基本理论、基本方法和技术;培养学生基本的操作技能和动手能力。这就要求指导教师必须认真钻研技术，熟练掌握相应的理论知识和较高的操作技能;应具备教学年限长、实践经验丰富;同时具备很高的政治思想觉悟，热爱本职工作。基于此，由具有社会实践经验丰富的系主任任组长，在施工单位参与施工5年之多的任课老师任副组长，一名老师在设计院测绘部门任职10年之久以及其他几名年轻教师共同成立了指导小组。

指导过程结合实际情况，结合集体指导及个别答疑相结合的方案进行指导，由任课教师进行实习与课设动员及任务分解，将学生具体到指导教师主要负责，每天保证有1～2名教师在实习及课设现场进行当面指导;在实际指导过程中，努力贯彻“启发式教学”的原则，充分发掘和激励同学们的积极性和主动性，培养学生发现，分析和解决问题的能力;要随时考核，严禁抄袭、严防伪造数据，既要求学生要会做，又要熟练。

多渠道、随时、随地指导学生遇到的困难，对于激发学生学习兴趣也尤为重要。在整个实习和课设过程中，开通了QQ、微信等在线答疑，教师可以随时解答学生遇到的问题，增加了解答的灵活性。在指导过程中，还要特别关注一些特殊群体，诸如，经常逃课、学分修的比较少的、挂科率高的等，对于这些学生，不仅要从学习角度进行辅导外，还应该进行心理等的辅导。

比较而言，现在的指导过程体现了集中与分散、传统与现代、共性与特例完美相结合，引导学生积极、乐观探索如何发现问题、如何解决问题等，达到实习与课设的目的。

三、结束语

工程测量学是一门综合性的、重实践的课程，而工程测量学课程实习与设计则是对理论课的综合实践过程。针对工程测量学课程实习与设计教学中出现的问题，提出以学生为中心，从任务书内容的设定、指导书的编写以及指导过程进行了教学改革，实践表明：精心合理安排好实习和课设教学环节的内容是非常重要的事情;指导书的编写也不容忽视，其详细程度决定着学生能否独立自主完成实习和课设的教学任务;指导教师的指导过程尤为重要，体现在学生能否及时解决遇到的问题;更重要的是在实习和课设过程中积极引导学生、激发学生的学习兴趣，真正达到以学生为中心，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。也希望本文的讨论能对工程测量学课程实习与课设教学起到一定参考作用。

参考文献：

[1]张正禄.工程测量学的发展评述[J].测绘通报，2000（1）：11-4.

[2]张正禄.工程测量学的发展评述[J].矿山测量，2000（02）：16-18.

[3]张正禄，等.工程测量学习题、课程设计和实习指导书[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[4]吴杰，赵吉先，潘庆林.论《工程测量学》课程的实践教学改革[J].测绘科学，2013，38（6）：204-206.

[5]赵健赟，宋宜容.“工程测量学”课程教学优化实践[J].测绘科学，2015，40（6）：162-166.

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[7]窦世卿，张晓宇，杨承杰.依托“工程案例”进行《工程测量学》课程教学改革的实践[J].矿山测量，2009（2）：87-9.