新工科建设背景下土建类《测量学》课程改革研究

刘斌

摘 要：新工科建设背景对土建类专业测量学基础课程教学提出了新的要求。面对新工科建设背景下土建类专业培养卓越工程科技人才的要求，分别针对《测量学》理论课程、实践教学环节和现代测量技术引入三个方面进行了综合改革探讨与研究，以满足测绘新理念、新技术的发展和土建类专业新工科建设的需求。

关键词：新工科; 土建类; 测量学; 教学改革

中图分类号：G642.0             文献标识码：A       文章编号： 1006-3315（2021）2-174-002

一、引言

测量学是测绘工程专业的一门专业核心基础课，同时也是土建类相关专业的必修基础课程。随着社会的发展和测绘相关科技的进步，测绘学科的研究范围，研究对象和研究手段均发生了重大变化，测量学在土建类相关专业的教学中也被赋予了新的历史使命[1][2]。针对土建类专业开设好测量学课程，一方面有利于提高各大专业的毕业生对现代测绘技术理论及仪器的掌握能力;另一方面有利于向社会各单位提供更多土建类专业为主，以测绘专业为辅的复合型人才，拓宽现代测绘技术的应用领域[3-5]。

新工科建设是基于国家战略发展新需求而提出的我国高等工程教育改革的新方向[6-8]。为贯彻落实相关精神，各大高校深化人才培养模式改革，着力提高学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力，这对测量学教学也提出了新的要求。测量学是一门理论与实践并重的课程，通过理论教学环节让学生掌握测量基本知识原理和基本测量方法，通过实践教学环节让学生能联系实际运用测量知识解决相关问题。在此背景下，本文在针对现代化测绘系统下土建类相关专业的特点，对土建类相关专业的基礎课程之一测量学进行教学综合改革，具体研究其理论教学、实验教学和现代测量技术引入几个方面的内容，在提高测量学课程的教学效果的同时，加强土建类专业学生测绘技能和对现代测绘技术的应用掌握能力，为高质量实施“新工科”建设打下坚实基础。

二、教学中存在的问题

测量学是一门实践性很强的技术基础课，该课程的目的在使学生认识测量的本质、原理和方法，掌握基本的测量仪器操作和测量技能，服务于一线测量相关生产工作。很多工科类专业均开设了测量学及其相关课程，但在测量学教学中较少针对不同专业特点进行区分教学。土建类专业测量学课程虽已经历了多年的不断发展和完善，也取得了较好的教学效果，培养出了大批的具有专业测量知识的土建专业毕业生，但仍存在着一些问题和局限。以我校针对土建类专业学生开设的《测量学A》和相配套的实验和实习课程为例，笔者认为存在以下几方面的问题。

1.理论教学内容

土建类《测量学》课程理论课的教材与测绘专业《测量学》课程教材一致，主要介绍测量学的基本知识、测量仪器的操作使用、测量方法与数据处理、大比例尺地形图的测绘、识读与应用、施工放样的基本方法等有关内容。该教材内容主要是针对于测绘类专业设置，全书内容章节分布紧凑，知识点较多，但土建行业特色知识理论的相关内容不够丰富。除此外，教材更新周期较长，许多最新发展的技术手段无法通过教材体现，难以激发学生的学习兴趣和满足用人单位的需求。

2.测量学实践教学环节

实践教学部分是测量学教学的重要部分，可以巩固学生课堂上所学的理论知识，培养学生的动手能力和创新思维，更好的将理论与实际联系起来，培养学生的工程实践能力以我校为例，实践教学环节分为测量学实验和综合实习两部分。测量学实验环节是学生接触仪器，掌握基本操作的关键环节。以我校《测量学实验A》为例，包括8次实验，分别是：水准仪的认识和使用、普通水准测量、四等水准测量、经纬仪的认识和使用、测回法测水平角、全站仪的认识和使用、全站仪三维导线测量、碎部测量。测量学实验为单独课程开展教学，教学日历固定，在课时安排上不够灵活。由于理论课程进度不同，往往容易出现理论授课与实验环节相互不同步的情况。《测量学实习A》的主要内容包括控制测量、全站仪碎步测量和平面点位测设。实习环节为对实验部分和理论知识部分的综合应用，也并没有与其他专业区分，没有针对土建类专业特点和就业需求设置相关土建类特色实习内容。

3.现代测量理论与技术教学

导航定位技术、遥感技术、地理信息系统技术、信息技术、网络技术等取得的一系列重大突破，对测绘学科的发展产生了深刻的影响[9][10]。测绘新技术方法随之不断发展更新，需要及时在测量学教学中体现出来。如目前，我校针对土建类专业的测量学实验实习中采用的实验仪器仍为全站仪，土建类专业学生较少有机会接触GPS-RTK、无人机、三维激光扫描等目前生产单位常用的现代测量的技术手段，不利于土建类专业学生对测绘科学的认知和测绘技能的培养。总体上看，许多现代测量技术在土建相关领域内也已有非常成熟的应用，目前的测量学教学中尚缺少对相关知识的介绍和讲授。

三、教学改革内容

针对以上所提问题，笔者认为要从理论教学、实践教学和现代测量技术引入等三个方面来进行相应改革，具体为：

1.优化测量学理论教学

针对土建类专业学生的理论教学内容，应突出测量学在土木工程中的应用场景，以更好的让学生理解测量学的知识和对该课程对学生发展和未来就业的作用，有针对性地对其综合素质进行培养。针对上一节提到的问题，建议对现有土建类专业测量学教材进行修订完善，降低部分难度较大、专业性较强的教学要求，如误差理论和测量平差相关内容，做到使学生了解数据处理思想即可;弱化测量学教材中大地测量相关理论知识，增加工程测量相关内容;精简传统测绘技术方面的知识内容，如钢尺量距、经纬仪角度测量、传统地形图测绘方法等。除了介绍测量基本知识和技能，另增加土建类专业常见就业相关工程测量知识，如建筑工程测量、道路工程测量，桥隧工程测量等相关内容。课堂教学中将更多的土建工程测量实际案例引入理论教学环节，提高学生对测量的专业认知和兴趣。此外需要增加现代测量技术的相关理论学习及介绍，以适应新工科建设中培养“引领未来技术与产业发展的卓越工程科技人才”的需求。

2.完善土建类专业测量实践环节教学内容

与土建相关专业老师进行教学研讨协商，重新撰写测量学实验和实习相关教学大纲与课程目标，合理调整测量学课时数与理论/实验课时分配。增加实验课程安排的灵活性，使实验课程和理论课程做好协调工作，同时结合土建专业特点针对性地改革实践课程内容。主要包括：（1）对实验课程内容增加土建类专业测量学实验课时量，并对课时安排予以灵活处理。方便教师根据理论课进程安排相关实验教学内容，一方面能通过实验课使学生更好地消化理解理论知识，另一方面则可以通过理论配合实验加强学生对测量相关技能的掌握;（2）配合理论教学改革，在实践环节增加土建专业特色测量实践教学内容。土建类专业毕业生主要从事建筑工程、道路工程和桥隧工程的相关施工和建设行业中，因此建议在测量学实习阶段增加相关工程测量内容，如土方量测量计算、建筑轴线的定位测设和轴线的竖向传递等。

3.在测量学课程中增加近些年发展起来的先进测绘理论和技术介绍

尤其是针对目前已在土建领域广泛应用的先进测绘技术，如测绘领域以遥感技术、地理信息系统和全球定位系统为核心的“3S”技术，可以主要结合其在土建领域的应用开展理论教学授课。同时在实践教学环节中设计增加GPS-RTK测量、无人机航测、激光三维扫描等技术认识应用，以培养学生对测绘先进技术的理解与掌握。此外，可以从学科竞赛和参与科研项目方面加大学生对现代测绘知识的了解和掌握，如鼓励测绘教师指导土建类专业本科生参与测绘类相关学生竞赛，如GIS开发大赛、智能导航大赛等;同时鼓励土建类专业学生参与测绘类科研项目，接触最新的测绘学科技术发展。这有助于增加学生对现代测量学知识和土建类专业知识的运用，加深学生对现代测量技术的了解和掌握，增强学生的科技创新能力。增加现代土建工程中相关测量技术的应用介绍一方面能增强学生兴趣，提升学生视野，另一方面也能发掘土建类专业和测绘学科的交叉方向，有助于培養面向新工科建设的复合型专业技术人才。

在“新工科”建设的背景下，对测量学等实践性强、技术更新迅速的课程的建设和改革就提出了更高要求。本文针对土建类专业测量学教学改革，从理论课程、实践环节和现代测量技术引入三个方面面临的问题进行了探讨，并给出了相关改革建议。土建类测量学综合教学改革是一项长期的过程，需要明确教学目标和课程定位，建立长期有效机制，切实提高教学质量，增强学生的理论与实践能力，培养出更多的满足当前社会发展需求的复合型土建类技术人才。

基金项目：长沙理工大学教学改革研究项目“面向新工科建设的土建类专业基础课程教学改革研究”（XJG20-81）

参考文献：

[1]段贻民，杜国标.土建类专业测量学教学改革方案的研究[J]测绘通报，2004（05）：58-60

[2]邓华梅，李肖锋.土建类专业测量学课程的教学改革探讨[J]测绘科学，2012，37（01）：209-210

[3]邓才华，陈正阳，刘庆元.土建类专业测量学课程教学方法改革之我见[J]矿山测量，2005（01）：64-66+68

[4]董斌，刘琳.土建类专业测量学实践教学改革研究[J]中国农业教育，2005（01）：34-35

[5]覃锋.土建类专业测量学课程实验教学分析和探讨[J]教育教学论坛，2017（49）：273-274

[6]陈伏龙，王京，王勇，廖欢.新工科背景下测量学课程教学优化[J]西部素质教育，2019，5（04）：188-189

[7]周吕，卢献健.面向新工科建设的测量学课程群教学改革研究[J]教育现代化，2019，6（A0）：71-72

[8]张云生，马慧云，潘红播.“新工科”背景下数字摄影测量学教学改革初探[J]教育教学论坛，2020（32）：194-196

[9]宁津生.测绘科学与技术转型升级发展战略研究[J]武汉大学学报（信息科学版），2019，44（01）：1-9

[10]宁津生，王正涛.2012～2013年测绘学科发展综合报告[J]测绘科学，2014，39（02）：3-10