軟件仿真模擬平臺在工程測量學(xué)實(shí)踐課程教學(xué)中的優(yōu)勢探討

王文

[摘 要] 針對測量實(shí)踐課程在大學(xué)實(shí)踐課程開展過程中常見的問題，探討了利用軟件仿真模擬平臺在測量學(xué)實(shí)踐課程的優(yōu)勢。利用軟件仿真模擬平臺進(jìn)行實(shí)踐課程教學(xué)不受天氣、環(huán)境、地理位置等因素影響，有效地降低了實(shí)踐課程開展的成本。另外，軟件仿真模擬平臺為考察學(xué)生實(shí)踐能力提供了新的方法。軟件仿真模擬平臺實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的智能化、信息化，具有多感知、沉浸式、交互性、構(gòu)想性等。

[關(guān)鍵詞] 工程測量學(xué)實(shí)踐課程;軟件平臺授課;仿真模擬教學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2017年度海南教育廳頒布“海南省本科院校應(yīng)用型轉(zhuǎn)型專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目——三亞學(xué)院工程管理專業(yè)建設(shè)成果”

[作者簡介] 王 文（1985—），女，湖南株洲人，碩士，講師，研究方向?yàn)榄h(huán)境污染與防治。

[中圖分類號] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）35-0320-02? ? ?[收稿日期] 2020-04-01

一、引言

測量學(xué)是許多工程類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在本科教學(xué)當(dāng)中是一門典型的應(yīng)用型課程，在實(shí)際工程建設(shè)過程當(dāng)中貫穿始終，是保證工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。測量學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)直接與理論學(xué)習(xí)相關(guān)聯(lián)是學(xué)習(xí)測量學(xué)的重要教學(xué)手段，能加深和鞏固課堂所學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力[1，2]。目前，現(xiàn)代化、智能化的軟件仿真實(shí)踐教學(xué)平臺已經(jīng)在工程測量實(shí)踐教學(xué)過程中得到一定的開發(fā)和應(yīng)用[3，4]。軟件仿真模擬平臺是利用虛擬實(shí)訓(xùn)軟件，通過模擬各種場景和地勢地貌，使操作者有身臨其境的感覺，軟件在設(shè)計(jì)過程中明確要求了儀器操作過程的條理性，規(guī)范學(xué)生的操作步驟及操作方法，使學(xué)生養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣。

二、工程測量學(xué)軟件仿真模擬平臺實(shí)踐授課教學(xué)內(nèi)容

工程測量學(xué)軟件仿真模擬平臺實(shí)踐授課教學(xué)內(nèi)容主要分為儀器的認(rèn)知以及常規(guī)儀器操作兩部分的教學(xué)內(nèi)容。儀器認(rèn)知方面主要針對水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、羅盤儀、全站儀、GPS-RTK等基礎(chǔ)儀器以及了解現(xiàn)今最新的儀器及發(fā)展動(dòng)態(tài)。儀器操作部分包括平面控制測量（含導(dǎo)線外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)計(jì)算）、高程控制測量、大比例地形圖繪制、GPS-RTK坐標(biāo)測量。軟件仿真模擬平臺設(shè)計(jì)根據(jù)常規(guī)的測量實(shí)習(xí)內(nèi)容，增加了現(xiàn)代測量技術(shù)的應(yīng)用，豐富了教學(xué)手段，學(xué)習(xí)最新的測量技術(shù)，提高了實(shí)踐教學(xué)的效果和質(zhì)量。

三、工程測量學(xué)教學(xué)軟件仿真模擬平臺授課的教學(xué)優(yōu)化

1.排除測量外界環(huán)境影響

測量學(xué)實(shí)踐課程幾乎都是在戶外進(jìn)行，考慮到學(xué)生管理及安全等問題，測量學(xué)實(shí)踐課程通常只會把測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)安排在校園范圍內(nèi)進(jìn)行，這樣的戶外教學(xué)環(huán)境常常會受到人流，車流以及氣候環(huán)境的影響。另外，常規(guī)的校園地形地貌相對比較平坦，建筑元素也較為單一。

只有少部分校園會建立了獨(dú)立的測量學(xué)實(shí)習(xí)基地。但是即使有了獨(dú)立的戶外測量基地，還是很難排除氣候環(huán)境的影響。在本校教學(xué)過程當(dāng)中，因?yàn)榈靥幱跓釒ШＱ笮詺夂驇В３趹敉饨虒W(xué)過程當(dāng)中碰到季節(jié)性大雨、海洋性氣候帶來的高溫及紫外線的灼傷。測量學(xué)仿真模擬平臺不受天氣、環(huán)境、地理位置等因素影響，仿真模擬環(huán)境逼真，虛擬場景包含植物、道路、建筑等元素，丘陵、平原、城區(qū)、城郊等不同類型的場景，方便教師實(shí)訓(xùn)教學(xué)和學(xué)生專業(yè)核心技能的訓(xùn)練。

2.解決測量設(shè)備不足

如今測量相關(guān)設(shè)備的發(fā)展日新月異，設(shè)備追求具備更多復(fù)合功能和更簡便的操作。測量設(shè)備的快速發(fā)展與目前大部分的高校實(shí)驗(yàn)器材不足和實(shí)踐課時(shí)不足的矛盾十分突出。具體問題主要是：第一，學(xué)校的設(shè)備的儲備量有限，只能按小組進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)，幾人或者上十人使用一套儀器，這樣每節(jié)課下來，很多同學(xué)都沒有足夠的時(shí)間熟悉儀器。第二，學(xué)校考慮到儀器保管的問題，通常不會讓學(xué)生在沒有老師的管理下課后接觸儀器，在有限的課時(shí)內(nèi)不能滿足學(xué)生的熟練使用儀器的要求。第三，現(xiàn)在大部分的高校使用的還是光學(xué)的測量設(shè)備，要跟上當(dāng)今儀器發(fā)展的步伐，需要付出大量的財(cái)力。因此，實(shí)際測量工作用到的測量設(shè)備在學(xué)校很難接觸到。軟件仿真模擬平臺模擬實(shí)踐教學(xué)能夠有效地降低實(shí)踐教學(xué)成本，利用學(xué)校現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)房，開展實(shí)踐教學(xué)，能實(shí)現(xiàn)人手一套模擬測量設(shè)備，讓學(xué)生能夠獨(dú)立思考，全方位鍛煉測量技能。軟件平臺的運(yùn)用，能讓學(xué)生更加熟練的掌握設(shè)備操作，彌補(bǔ)了測量學(xué)實(shí)踐課時(shí)不足的缺陷。另外，模擬平臺會根據(jù)當(dāng)今儀器的發(fā)展，更新設(shè)備動(dòng)態(tài)與實(shí)踐內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生對新設(shè)備和新技術(shù)的認(rèn)知。

3.提高測量設(shè)備學(xué)習(xí)的直觀性

當(dāng)前測量學(xué)的教學(xué)手段多以講授為主，配合多媒體視頻等，但能為教學(xué)所用的工程測量實(shí)操視頻軟件資源非常有限，因此，測量教學(xué)受各種條件限制不能完全展現(xiàn)測量工作主要步驟。軟件模擬平臺提供測量設(shè)備3D立體圖像，能360°旋轉(zhuǎn)設(shè)備全面查看設(shè)備全貌，模擬的施工測量場景逼真，操作條理清晰，學(xué)習(xí)更為直觀明了。并設(shè)計(jì)了練習(xí)模式，實(shí)現(xiàn)多屏幕互動(dòng)，可通過多點(diǎn)觸控、手勢識別等技術(shù)對全站儀、RTK等模型進(jìn)行選擇，拖動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，使用，可實(shí)現(xiàn)儀器開機(jī)，認(rèn)知儀器外部結(jié)構(gòu)，儀器使用觀測等各種仿真操作。

4.豐富測量實(shí)踐能力考察方式

大部分學(xué)校現(xiàn)在的測量學(xué)考察方式都是采用筆試的形式，這樣的考察形式會讓課程偏重于理論，而忽視了課程實(shí)踐的重要性，降低了學(xué)生對課程是主觀認(rèn)知。有些高校通過開展實(shí)習(xí)課程考查學(xué)生實(shí)踐能力，但是往往會受到場地和時(shí)間的限制。而且實(shí)習(xí)課程通常是按小組進(jìn)行，不能對準(zhǔn)確地考察個(gè)人的學(xué)習(xí)情況。軟件模擬平臺根據(jù)實(shí)際的教學(xué)情況安排設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)內(nèi)容可以創(chuàng)造不同的場景，在模擬場景中能埋設(shè)了導(dǎo)線點(diǎn)，建立了對應(yīng)的測量導(dǎo)線網(wǎng)，精確的三維坐標(biāo)和地形圖，并且通過設(shè)計(jì)不同的考察模式，考核學(xué)生的儀器設(shè)備的認(rèn)知和實(shí)踐操作能力，考核方式簡單可操作性強(qiáng)，能幫助教師更好地進(jìn)行測量學(xué)實(shí)踐課程的考核。

5.解決戶外測量安全問題

測量學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)內(nèi)容一般是根據(jù)地形和實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，這些實(shí)踐活動(dòng)通常都是在戶外環(huán)境中進(jìn)行，測量學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)過程中最為常見的問題是由于學(xué)生操作不規(guī)范引起的儀器損壞。除此之外儀器丟失的情況也常有發(fā)生。在本校學(xué)生測量過程當(dāng)中，因地處海南三亞落筆洞自然保護(hù)區(qū)旁，常會出現(xiàn)蚊蟲侵?jǐn)_，常常出現(xiàn)由隱翅蟲毒液引發(fā)的皮膚炎癥。利用軟件仿真模擬平臺可以有效地避免這些問題的出現(xiàn)。

6.解決學(xué)生管理問題

由于測量學(xué)實(shí)踐實(shí)習(xí)必須在戶外進(jìn)行，這種特殊性對教學(xué)的管理和安排有著特殊的要求。實(shí)踐課程會安排每班按小組進(jìn)行，每個(gè)小組會散開在學(xué)校或者測量實(shí)習(xí)基地的各個(gè)位置，作為測量課程的教師難免會出現(xiàn)分身乏術(shù)的現(xiàn)象。學(xué)生實(shí)踐情況把控不到位，常常會出現(xiàn)缺勤或者曠課的情況。但是通過軟件模擬平臺每位同學(xué)自成一組，實(shí)踐操作可以直接在計(jì)算機(jī)房完成，實(shí)踐具體的進(jìn)程教師可以通過模擬平臺進(jìn)行檢查，學(xué)生管理非常方便。

四、結(jié)論

軟件仿真模擬平臺作為新引入到本校測量學(xué)實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)軟件，其操作簡便，教學(xué)針對性強(qiáng)。軟件仿真模擬平臺模擬的場景和仿真儀器圖像可以讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)測量學(xué)的實(shí)踐操作和儀器的使用，教學(xué)使用效果較好。另外隨著軟件的更新可以實(shí)時(shí)了解到最新的測量設(shè)備和測量技術(shù)，幫助高校學(xué)生畢業(yè)后與社會有效地融合，提高了教學(xué)質(zhì)量和效率。軟件仿真模擬平臺可克服實(shí)踐教學(xué)過程受天氣、環(huán)境等外界不利條件的影響，大大彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)過程中存在的一些不足，可作為工程測量實(shí)踐教學(xué)的有力補(bǔ)充，同時(shí)鑒于軟件仿真模擬平臺的直觀性和趣味性，可作為工程測量輔助的教學(xué)工具使用。

參考文獻(xiàn)

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