《控制測量學》教學改革研究

摘要：本文針對在課時減少的情況下，如何保證《控制測量學》課程的教學效果，介紹了一系列改革措施。具體措施包括：教學材料選取、理論教學方法改革和實踐環節質量控制。實踐證明，這些措施提高了教學效果，保證了教學質量。

關鍵詞：控制測量學；教學改革；測繪工程；大地測量學

中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）32-0036-02

《控制測量學》是測繪專業本科生必修的一門核心專業課程，在整個專業的學習過程中具有非常重要的地位。然而由于當今的就業和升學競爭激烈，為拓寬學生的知識面，提高學生的競爭力，各高校不得不開設更多的專業相關的其他課程，以致本課程的教學課時不得不壓縮。如何使課時量的減少對本課程的教學質量的影響減至最小成為測繪專業老師不得不思考的問題，作者從教學材料的選取、理論教學方法改革和實踐環節的質量把握等方面提出對本課程的教學改革方法進行了探討。

一、教學材料選取

根據現行教學大綱，學習完本課程應達到的要求有：①了解國家控制網建立的一般情況；②掌握工程控制網設計的理論和方法，具有控制測量的外業觀測技能，能完成控制測量的外業工作；③掌握控制測量數據處理的理論和方法，具備平差計算的基本技能、能完成內業計算。掌握這些基本要求后，我們就可以按本課程的理論建立測量控制網，從而確定地面點的坐標了。測量控制網的建立方法有兩種：傳統大地測量控制網和GPS控制網。為此，我們應該學習的內容有：國家控制網的建立原理和方法、工程水平控制網的技術設計、控制測量的基本測量技術與方法、地球橢球及其數學投影變換的原理與應用、常用大地測量坐標系及其變換、控制測量外業觀測數據的內業處理等。

對照市面上的教材，我們認為武漢大學出版社2006年版的《控制測量學》（孔祥元、郭際明主編），能最好地覆蓋上述內容，然而由于教學學時的原因，我們在有限的60個左右的學時內難以完整地學習這些內容。因而我們必須綜合考慮整個專業課程體系的設置，從教材中選取其他相關課程中涉及較少的重點內容給學生進行重點講述，使教材內容實用。

考慮到學生在學習本課程之前，學習過大比例尺數字測圖原理，這部分內容與控制測量的外業觀測方法部分有重疊；學生之前學習的測量平差基礎部分與該教材中工程控制網的條件和間接平差部分也有一些重疊；所以在進行本課程教學時，只須將該兩部分與之前學習內容不同的地方加以講解即可。按教學大綱，本課程之后后續課程有GPS原理與應用課程，因此教學過程中，可以完全不講授GPS原理與應用的相關內容。對于教學內容的選取，除了這里說到的刪減一些教材的內容外，我們還有必要增加一些布網和計算的實例，從而加深學生的直觀印象和提升學生的學習興趣。

二、理論教學方法的改革

傳統教學模式中，學生在教學過程中沒有思考的空間，被動接受，主觀能動性不能得到充分發揮。另外，本課程自身的特點是部分內容較抽象，學生通過教材給出的內容難以形成直觀印象，從而影響學生的學習效果。為提高理論教學效果，我建議從如下兩個方面加強。

1.通過提出問題，學生討論分析，提升學習效果。控制測量外業作業過程中，有許多規范需要遵守，如在精密水準測量的過程中（以二等水準為例），教材中列出的作業一般規定有11項，其中有些項教材給出了這種做法的好處，有的則沒有。教學這類問題的時候，我們可以預先布置下節課要講的內容，讓學生在課外思考討論，下次課讓學生上臺將所考慮結果講給大家聽，其他學生做補充，最后教師做總結。例如，精密水準測量中要求“一個測段的水準測量路線的往測和返測應在不同的氣象條件下進行，如分別在上午和下午觀測”。教材中對于該項要求的原因沒有做詳細的解釋，我們可以讓學生將其考慮結果跟別的同學交流，最好老師做總結。當然具體這項要求，是因為大氣密度的變化受溫度的影響，而大氣密度的變化會引起大氣折光的變化。上午地面吸熱，地面上的大氣層離地面越高溫度越低；午后，地面逐漸散熱，地面溫度開始低于大氣溫度。所以，大氣折光的影響在一天中不同時間不同，一個測段的往返測分別在上下午的話，其觀測高差的平均值可以減弱大氣折光的影響。同時，我們可以將教學內容延伸，讓學生討論不宜進行水準測量的時段和原因。這樣的討論，能很好的激勵學生的主觀能動性，提升學生的學習興趣和學生的成就感，從而提高學習效果。

2.引入計算軟件，加深學生對教材內容的直觀印象。本課程有許多改化公式，也就是在直接量的基礎上加入一個改正數。遇到這種問題時，教材中經常會說某個量比較小可以略去，某個量比較小但不能略去。對于這樣的內容，學生經常會困惑到底哪個小的量能略去，哪個不能略去？對于這樣的問題，作者建議教學過程適當用一些數據舉例。例中數據的計算可通過MATLAB軟件進行。以橢球面上距離改化到平面上需要加入的改正數為例，在不同等級的控制網中采用的公式不同，為什么會不同呢？學生難以通過教材給出的內容形成直觀的印象，從而影響學生對于該部分內容的學習效果。

教材上提到一等三角網的距離改正公式為：

ΔS=D-S=S·（1+■+■+■）-S=S·（■+■+■）①

二等三角網的距離改正公式為：

ΔS=D-S=S·（1+■+■）-S=S·（■+■）

②

為什么在二等三角網的距離改化計算時可以少取一項呢，我們以武漢市某點附近一段距離為例加以計算進行說明。該點經緯度為北緯29度58分20秒，東經113度53分29秒，采用1975國家推薦橢球，假設一段長度為50KM。按正算公式可以計算得出該點附近的Ym=279117.006m，該點的平均曲率半徑為Rm=6.367393842723078e+006，將S代入，可得兩式計算的結果差為0.007692315735459m，相對誤差為1.538463147091861e-007。可見這樣小的相對誤差，當然可以省去。MATLAB的引入，可以讓學生對于這些微小量有直觀的印象，當然能提高學習效果。同時，由于MATLAB在測繪專業中的重要性，這樣也能增加學生學習MATLAB的興趣。

三、實踐環節質量控制

本課程實踐性很強，按照教學計劃，在課程教學結束后有一個集中實習。實習是學生應用理論知識解決實際問題的關鍵環節，因此實習環節質量直接關系著該課程的學習效果。如何提高實習質量呢？

首先，需要使學生清楚實習的重要性。其重要性的體現可以通過告知學生實習目的以實現，控制測量實習的目的有：①鞏固課堂知識，加深對基本理論的理解；②掌握控制測量的作業程序及施測方法；③掌握測量成果的平差處理方法；④提高學生從事測繪工作的計劃、組織和管理能力，培養學生的專業品質和職業道德。其實，需要精心組織實習內容。實習內容要符合教學計劃，并能加深學生對控制測量整體概念的理解。實習內容包括：①精密邊角測量，含精密測距儀和經緯儀檢驗及外業觀測和成果處理；②精密水準測量，含精密水準儀檢驗及二等水準觀測和數據處理；③導線測量，主要是導線網的觀測與平差計算。通常實習是模擬實際，由學生完成一個假定控制網設計和測設。如果條件允許，最好能將實習與生產實際相結合。如果實際情況不允許，也應盡量組織學生參觀一些實際生產項目。最后，成績評定階段，老師需綜合客觀地給出學生的實習成績。成績評定時，可首先按每個小組打分。具體的做法是將實習項目分別賦予一定的權重值，然后對于每個子項目按任務完成情況和成果情況打分，該兩項各50%的權重，再計算該子項目的得分，最后加權平均形成小組得分。在小組得分基礎上，按個人業務能力、工作態度、團隊協作、出勤等，給出一個調整系數，取系數范圍0.8～1.2（這個系數的取得可由小組組長建議）。最后老師根據實習報告以及班干部、課代表等的建議，對系數再進行微調，將最終系數乘以小組成績，得到個人實習成績。

四、結論

作為測繪專業的主干課程，《控制測量學》的教學改革對于本專業的人才培養具有重要意義。作者根據自身教學實踐，從該課程的教學材料選取、理論教學方法改革和實踐環節質量控制等方面進行了總結。實踐證明，經過改革，學生的理論知識更加扎實，分析和解決問題的能力明顯提升，動手能力也進一步增強。教學改革無止境，為進一步提高教學效果，我們還需要不斷地進行摸索以培養最能適應社會需求的測繪人才。

參考文獻：

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