測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)研究與實(shí)施

夏冬君，陶澤明，王世成

(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150090)

測(cè)量學(xué)課程是我校土建類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，具有理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的特點(diǎn)，通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能系統(tǒng)地掌握測(cè)量學(xué)的基本知識(shí)，而且能為學(xué)生創(chuàng)造理論聯(lián)系實(shí)際的條件。實(shí)踐教學(xué)作為本科教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的重要途徑[1-2]。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在課程教學(xué)中占有重要地位，對(duì)學(xué)生理解和掌握測(cè)量?jī)x器使用方法、測(cè)量基本原理和測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法等起著非常重要的作用[3]。制定科學(xué)完備的實(shí)踐教學(xué)體系，科學(xué)合理地安排好各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，目的在于促使學(xué)生更好地理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和獨(dú)立工作的能力[4],對(duì)提升學(xué)生的實(shí)踐技能具有重要意義。

1 測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系

測(cè)量學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)占有相當(dāng)?shù)谋戎豙5]。測(cè)量實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)際工作能力，以及深化理論知識(shí)的重要環(huán)節(jié)[6-7]。測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系包括測(cè)量實(shí)驗(yàn)和測(cè)量實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容[8]。近年來(lái)我校不斷引進(jìn)先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中必須增加電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量原理及方法，電子全站儀的基本構(gòu)造、角度測(cè)量原理、距離測(cè)量方法、坐標(biāo)測(cè)量原理及測(cè)量方法，全站儀用于建筑物、道路與橋梁的放樣原理及方法，以及全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的原理和定位模式等現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)內(nèi)容，充分體現(xiàn)以學(xué)生為本、重視素質(zhì)教育、提高實(shí)踐技能的思想，在保證課程系統(tǒng)性和完整性的基礎(chǔ)上，突出課程特色，使測(cè)量學(xué)課程具有較好的教學(xué)適應(yīng)性和工程實(shí)用性。

1.1 測(cè)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

測(cè)量學(xué)課程的主要特點(diǎn)是理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，既有測(cè)量學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法，又有相關(guān)測(cè)量?jī)x器的基本構(gòu)造、基本操作方法、測(cè)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的觀測(cè)及數(shù)據(jù)處理等實(shí)踐性知識(shí)。在學(xué)習(xí)有關(guān)理論的同時(shí)應(yīng)配合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生對(duì)測(cè)量學(xué)所涉及的內(nèi)容有一個(gè)整體了解，并提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

在理論課教學(xué)過(guò)程中，加入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生通過(guò)自己的實(shí)際測(cè)量及數(shù)據(jù)處理，加深對(duì)有關(guān)理論的理解，從而達(dá)到理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐驗(yàn)證理論的目的。根據(jù)教學(xué)需要，本課程安排實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)占總學(xué)時(shí)的1/3來(lái)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。目前測(cè)量學(xué)課程開(kāi)設(shè)水準(zhǔn)儀使用、水準(zhǔn)測(cè)量、經(jīng)緯儀使用、水平角與豎直角測(cè)量、距離測(cè)量與直線定向、視距測(cè)量、全站儀使用、圓曲線測(cè)設(shè)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，基本滿足了各專業(yè)測(cè)量學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。

為適應(yīng)課程教學(xué)改革需要，應(yīng)在道路橋梁與渡河工程專業(yè)、交通工程專業(yè)、土木工程專業(yè)、城市規(guī)劃專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)設(shè)經(jīng)緯儀測(cè)繪地形圖、全站儀數(shù)字化測(cè)圖綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在工程管理專業(yè)開(kāi)設(shè)全站儀綜合使用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使學(xué)生掌握測(cè)量學(xué)的新技術(shù)，以達(dá)到理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐驗(yàn)證理論的教學(xué)目的。

1.2 測(cè)量實(shí)習(xí)教學(xué)體系

測(cè)量實(shí)習(xí)作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束后，安排1周或2周的測(cè)量實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)理論課教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和測(cè)量實(shí)習(xí)，使學(xué)生所學(xué)測(cè)量學(xué)的基本知識(shí)系統(tǒng)化，為學(xué)生創(chuàng)造理論聯(lián)系實(shí)際的條件，進(jìn)一步鞏固和提高所學(xué)測(cè)量學(xué)的理論知識(shí)、測(cè)量?jī)x器的基本操作、測(cè)量數(shù)據(jù)處理和繪圖技能，培養(yǎng)學(xué)生的組織管理能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生的實(shí)踐技能得到進(jìn)一步提升。測(cè)量實(shí)習(xí)對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能培養(yǎng)具有特別重要的意義。

結(jié)合專業(yè)特色，考慮測(cè)量高新技術(shù)應(yīng)用和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的需要，應(yīng)調(diào)整測(cè)量實(shí)習(xí)內(nèi)容，在內(nèi)容上保留原來(lái)的手工繪制地形圖內(nèi)容，并增加CAD繪圖內(nèi)容。將傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀測(cè)繪地形圖與數(shù)字化測(cè)繪方法相結(jié)合，確保實(shí)習(xí)教學(xué)的效果和質(zhì)量。在控制測(cè)量中增加全站儀導(dǎo)線測(cè)量和電子水準(zhǔn)儀高程控制測(cè)量?jī)?nèi)容。在土木工程專業(yè)、城市規(guī)劃專業(yè)和工程管理專業(yè)測(cè)量實(shí)習(xí)中增加數(shù)字化測(cè)圖和全站儀極坐標(biāo)放樣內(nèi)容；在道路橋梁與渡河工程專業(yè)、交通工程專業(yè)測(cè)量實(shí)習(xí)中增加GPS-RTK坐標(biāo)放樣內(nèi)容。既保留了傳統(tǒng)的測(cè)量實(shí)習(xí)內(nèi)容，又增加了現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用知識(shí)，從而使測(cè)量實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)內(nèi)容和手段更加豐富，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生不僅能掌握傳統(tǒng)測(cè)量技能，而且也能學(xué)到測(cè)量新技術(shù)，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容建設(shè)與實(shí)施

實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)與具體實(shí)踐相結(jié)合，鞏固理論教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)際操作能力的重要環(huán)節(jié)[9]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容是影響實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要因素[10]。測(cè)量學(xué)課程具有理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的特點(diǎn)，以及測(cè)量先進(jìn)技術(shù)和儀器在教學(xué)活動(dòng)中的體現(xiàn)，結(jié)合課程實(shí)際和專業(yè)教學(xué)需要，應(yīng)精心組織材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)教學(xué)項(xiàng)目。加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)，以達(dá)到理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐驗(yàn)證理論的教學(xué)目的。

2.1 測(cè)量實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施

(1) 水準(zhǔn)儀使用和水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。水準(zhǔn)測(cè)量是高程控制測(cè)量的主要方法，是學(xué)生學(xué)習(xí)測(cè)量學(xué)課程的主要內(nèi)容之一。水準(zhǔn)儀使用和水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生理解和掌握水準(zhǔn)儀使用方法、水準(zhǔn)測(cè)量的原理、測(cè)量方法及數(shù)據(jù)處理非常重要。學(xué)生在教師指導(dǎo)下分組完成一段水準(zhǔn)路線的測(cè)量，采用單儀高和雙儀高法，分別進(jìn)行水準(zhǔn)儀使用和水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，每個(gè)學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成一測(cè)站的觀測(cè)、記錄、檢核和計(jì)算，并共同完成測(cè)量數(shù)據(jù)處理。

(2) 經(jīng)緯儀使用和水平角與豎直角測(cè)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。經(jīng)緯儀使用和水平角與豎直角測(cè)量實(shí)驗(yàn)是測(cè)量學(xué)的主要內(nèi)容，水平角、豎直角測(cè)量實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握角度測(cè)量原理和計(jì)算方法起著重要作用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠掌握經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造和使用方法，掌握經(jīng)緯儀的操作步驟，以及水平角、豎直角的觀測(cè)、記錄及計(jì)算方法。每個(gè)學(xué)生在教師指導(dǎo)下分組獨(dú)立完成經(jīng)緯儀的操作，以及水平角測(cè)量、豎直角測(cè)量的觀測(cè)、記錄及計(jì)算。

(3) 距離測(cè)量與直線定向?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。要求學(xué)生掌握鋼尺量距的測(cè)量與檢核方法，學(xué)會(huì)羅盤(pán)儀使用及磁方位角的測(cè)量方法，在教師指導(dǎo)下，分組完成指定點(diǎn)之間的距離丈量與直線定向的測(cè)量。

(4) 經(jīng)緯儀測(cè)繪地形圖實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。經(jīng)緯儀測(cè)繪地形圖實(shí)驗(yàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的實(shí)踐技能和綜合運(yùn)用能力。要求學(xué)生掌握經(jīng)緯儀測(cè)繪地形圖的原理和方法，學(xué)會(huì)視距測(cè)量的觀測(cè)步驟及計(jì)算方法，每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成3～4個(gè)地物點(diǎn)的觀測(cè)與計(jì)算，并與同組學(xué)生合作完成所測(cè)點(diǎn)的地形圖繪制。

(5) 全站儀使用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握全站儀的測(cè)量原理及操作步驟，學(xué)會(huì)利用全站儀進(jìn)行角度測(cè)量、距離測(cè)量、坐標(biāo)測(cè)量方法。在教師指導(dǎo)下，每個(gè)學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成上述測(cè)量。

(6) 全站儀數(shù)字化測(cè)圖實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。全站儀數(shù)字化測(cè)圖實(shí)驗(yàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握全站儀的測(cè)量原理及操作步驟，學(xué)會(huì)利用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量方法。在教師指導(dǎo)下，每個(gè)學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成3～4個(gè)地物點(diǎn)的三維坐標(biāo)測(cè)量，并與同組學(xué)生合作利用AUTOCAD技術(shù)完成所測(cè)點(diǎn)的地形圖繪制。

(7) 全站儀綜合使用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。全站儀綜合使用實(shí)驗(yàn)為綜合性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握全站儀的測(cè)量原理及操作步驟，學(xué)會(huì)利用全站儀進(jìn)行角度測(cè)量、距離測(cè)量、坐標(biāo)測(cè)量、極坐標(biāo)法和坐標(biāo)放樣方法。在教師指導(dǎo)下，每個(gè)學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成上述測(cè)量。

(8) 圓曲線測(cè)設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施。在指定地點(diǎn)選擇3個(gè)交點(diǎn)，測(cè)量轉(zhuǎn)折角和水平距離，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算轉(zhuǎn)向角，根據(jù)實(shí)際情況選擇圓曲線半徑，計(jì)算圓曲線主點(diǎn)測(cè)設(shè)元素，同時(shí)計(jì)算出采用偏角法測(cè)設(shè)圓曲線的詳細(xì)測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)，利用經(jīng)緯儀+鋼尺進(jìn)行圓曲線詳細(xì)測(cè)設(shè)。

2.2 測(cè)量實(shí)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施

根據(jù)課程教學(xué)和專業(yè)需要，學(xué)生須選擇性完成以下測(cè)量實(shí)習(xí)內(nèi)容：平面控制測(cè)量，高程控制測(cè)量，大比例尺地形圖測(cè)繪，大比例尺帶狀地形圖測(cè)繪，民用建筑施工放樣，道路縱、橫斷面圖測(cè)繪，管線縱、橫斷面圖測(cè)繪。

(1) 平面控制測(cè)量。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，在指定實(shí)習(xí)區(qū)域或線路選擇一定數(shù)量的平面控制點(diǎn)，按照測(cè)量實(shí)習(xí)要求完成踏勘選點(diǎn)、水平角測(cè)量、距離測(cè)量等外業(yè)測(cè)量工作，在滿足各項(xiàng)精度要求后進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算工作，獲得各導(dǎo)線點(diǎn)平面坐標(biāo)。水平角采用光學(xué)經(jīng)緯儀和電子全站儀分別進(jìn)行測(cè)量，距離采用鋼尺丈量和電子全站儀分別進(jìn)行測(cè)量，導(dǎo)線測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算也要完成2套結(jié)果。

(2) 高程控制測(cè)量。將平面控制點(diǎn)作為高程控制點(diǎn)，并與已知高程點(diǎn)構(gòu)成閉合水準(zhǔn)路線或附合水準(zhǔn)路線，采用光學(xué)水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)儀分別進(jìn)行測(cè)量，在滿足各項(xiàng)精度要求后進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算工作，獲得各點(diǎn)高程。

(3) 大比例尺地形圖測(cè)繪。土木工程專業(yè)、城市規(guī)劃專業(yè)和工程管理專業(yè)學(xué)生進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)繪工作，比例尺1：500，面積為200 m×250 m的地形圖。采用經(jīng)緯儀測(cè)繪地形圖和全站儀數(shù)字化測(cè)圖方法組合進(jìn)行，可采用手工繪制地形圖或CAD繪圖方法。

(4) 大比例尺帶狀地形圖測(cè)繪。道路橋梁與渡河工程專業(yè)、交通工程專業(yè)、交通信息與控制專業(yè)、給水排水工程專業(yè)和環(huán)境設(shè)備工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行大比例尺帶狀地形圖測(cè)繪工作，高程比例尺1∶100，水平比例尺1∶1 000，沿道路中線兩側(cè)各50 m的帶狀地形圖。

(5) 民用建筑施工放樣。土木工程專業(yè)、城市規(guī)劃專業(yè)和工程管理專業(yè)學(xué)生進(jìn)行建筑物軸線測(cè)設(shè)、龍門(mén)樁和龍門(mén)板設(shè)置工作。建筑物軸線測(cè)設(shè)工作采用經(jīng)緯儀+鋼尺測(cè)設(shè)和全站儀坐標(biāo)測(cè)設(shè)方法進(jìn)行。通過(guò)比較學(xué)習(xí)，使學(xué)生更好地掌握測(cè)量先進(jìn)技術(shù)。

(6) 道路縱、橫斷面圖測(cè)繪。道路橋梁與渡河工程專業(yè)、交通工程專業(yè)、交通信息與控制專業(yè)進(jìn)行道路中線測(cè)量工作，包括道路交點(diǎn)測(cè)設(shè)、轉(zhuǎn)向角測(cè)量、里程樁設(shè)置和曲線測(cè)設(shè)。學(xué)生須進(jìn)行道路縱、橫斷面水準(zhǔn)測(cè)量工作，包括基平測(cè)量和中平測(cè)量及道路縱、橫斷面圖繪制工作。根據(jù)道路工程施工測(cè)量實(shí)際需要，讓學(xué)生更多地接觸先進(jìn)測(cè)量技術(shù)，可安排GPS-RTK道路中線坐標(biāo)放樣和坐標(biāo)測(cè)量工作。

(7) 管道縱、橫斷面圖測(cè)繪。給水排水工程專業(yè)和環(huán)境設(shè)備工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行管道中線測(cè)量工作，包括管線主點(diǎn)測(cè)設(shè)、轉(zhuǎn)向角測(cè)量和里程樁設(shè)置，管道縱、橫斷面水準(zhǔn)測(cè)量工作，包括基平測(cè)量和中平測(cè)量及線路縱、橫斷面圖繪制工作。

3 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)量學(xué)課程教學(xué)包括理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐驗(yàn)證理論的教學(xué)目的。測(cè)量實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)對(duì)于保障實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，使學(xué)生掌握測(cè)量學(xué)課程基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐技能，融會(huì)貫通地運(yùn)用所學(xué)測(cè)量知識(shí)解決土建工程中的實(shí)際測(cè)量問(wèn)題，具有十分重要的意義[11-12]。

[1] 李湘鍵.在實(shí)踐教學(xué)中著力培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2008(11)：85-87.

[2] 夏冬君，王世成，陶澤明.測(cè)量學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)改革的研究與實(shí)施[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2012(5)：154-156.

[3] 夏冬君，王世成.測(cè)量學(xué)課程教學(xué)方法與考核方式的改革研究與實(shí)踐[J].測(cè)繪通報(bào),2012(9)：102-104.

[4] 張忠福.建立以能力培養(yǎng)為中心的實(shí)踐教學(xué)體系[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011，28(2)：11-14.

[5] 季如進(jìn)，過(guò)靜珺，葛茂榮.對(duì)普通測(cè)量學(xué)教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J].測(cè)繪通報(bào),1999(3)：42-44.

[6] 周新力，陳正陽(yáng).對(duì)《測(cè)量學(xué)》課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的探索[J].北京測(cè)繪,2005(3)：59-60.

[7] 王斌，吳萱，楊松林.新的土木工程專業(yè)培養(yǎng)模式下測(cè)量學(xué)教學(xué)改革[J].測(cè)繪通報(bào),2005(12)：62-63.

[8] 程效軍，鮑峰.土木工程專業(yè)測(cè)量學(xué)教學(xué)改革的探討[J].測(cè)繪通報(bào),2002(2)： 64-65.

[9] 劉昌華，王少安，王慶林,等.測(cè)量工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].焦作工學(xué)院學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版,2004,5(1)：63-65.

[10] 許家瑞，周勤，陳步云,等.構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2009,26(5)：1-4.

[11] 史儀凱，袁小慶，李鍛煉.強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革探索創(chuàng)新能力培養(yǎng)途徑[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2008(5)：77-78.

[12] 岳建平，方露.“測(cè)量學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].測(cè)繪通報(bào),2008(10)：76-77.