新工科建設下非測繪專業(yè)“測量學”教學改革研究

摘"要：隨著科技的迅速發(fā)展，新工科專業(yè)建設能夠更好地培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和跨學科知識的專業(yè)人才。“測量學”是天津工業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院土地資源管理專業(yè)的必修課程，在我校專業(yè)人才的培養(yǎng)中發(fā)揮著重要作用。本文對近幾年的“測量學”教學工作進行了歸納和總結(jié)，同時結(jié)合學院的具體情況分析了非測量專業(yè)面臨的現(xiàn)狀，最后在新工科的背景下提出了“測量學”教學改革的建議。本文為非測繪專業(yè)的“測量學”教學提供了一些新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：測量學；新工科；教學改革；土地資源管理

1"概述

新工科建設是中國高等教育在新時代的重要發(fā)展方向，旨在應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)能夠引領(lǐng)未來科技發(fā)展的高素質(zhì)工程人才［1］。新工科的建設不僅是對傳統(tǒng)工科教育的改進，還是一種全新的教育模式，它強調(diào)學科交叉、產(chǎn)學研深度融合、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面，以滿足國家戰(zhàn)略需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新要求［2］。新工科強調(diào)以立德樹人為引領(lǐng)，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，最終實現(xiàn)培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的目標［3］。

“測量學”作為一門理論與實踐結(jié)合非常密切的學科，是測繪工程、遙感科學與技術(shù)、地理科學、土地資源管理等專業(yè)的核心課程［4］。測量學是一門以研究地球的形狀和大小以及確定地面點位的科學。通過學習測量學，學生可以了解到測量的基本概念、測量的基本原理、基本方法、測量數(shù)據(jù)處理分析、控制測量以及大比例尺地形測繪等。同時，測量學包含了多個分支學科，主要有大地測量學、攝影測量學、工程測量學、海洋測量學、地圖制圖學、地形測量學、航空攝影測量與遙感學等。隨著科技的發(fā)展，測量學領(lǐng)域也涌現(xiàn)出了許多先進的技術(shù)，全球定位系統(tǒng)（GNSS）、激光雷達技術(shù)、遙感技術(shù)、無人機航測技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、實時動態(tài)測量技術(shù)等技術(shù)是當前“測量學”中所使用的先進技術(shù)。“測量學”課程涵蓋的內(nèi)容非常廣，這為工程建設、土地管理、生態(tài)修復等提供了重要的理論和技術(shù)的支撐［5］。

新工科的背景下，傳統(tǒng)的“測量學”授課方法面臨著多方面的挑戰(zhàn)和機遇，教學內(nèi)容和方法都需要進行相應的改革和創(chuàng)新。傳統(tǒng)的“測量學”教學內(nèi)容主要側(cè)重于理論知識的傳授，而新工科要求學生不僅要掌握理論知識，還要具備實際操作能力和解決問題的能力。因此，教學內(nèi)容需要更新，增加現(xiàn)代化、智能化和數(shù)字化測繪技術(shù)的內(nèi)容，以加強與工程實際之間的聯(lián)系。隨著人工智能的發(fā)展，各種各樣的技術(shù)（機器學習、深度學習等）和平臺（百度云、阿里云、谷歌云等）飛速發(fā)展，這為測量學的建設提供了更先進的技術(shù)手段。在新工科教育背景下，將新技術(shù)與“測量學”課程相結(jié)合是提升教學質(zhì)量和培養(yǎng)學生實踐能力的關(guān)鍵。

2"現(xiàn)狀分析

“測量學”課程是我院土地資源管理專業(yè)的基本課程，結(jié)合我院實現(xiàn)的教學情況，本文總結(jié)了非測繪專業(yè)的“測量學”課程在教學中面臨的主要問題。在新工科建設的背景下，在教學思想、教學內(nèi)容、教學方法以及教學水平等方面分析現(xiàn)狀。

2.1"教學思想

“測量學”課程不僅為學生提供了獲取土地資源管理工作所需數(shù)據(jù)的技術(shù)手段，而且培養(yǎng)了學生掌握現(xiàn)代測繪技術(shù)和手段的能力。“測量學”課程針對土地資源管理專業(yè)的教學思想主要有：（1）理論與實踐相結(jié)合?！皽y量學”作為土地資源管理專業(yè)中的一門重要技術(shù)課程，學生不僅需要掌握測量學的基本理論、基本知識和基本技能，還需要通過實踐環(huán)節(jié)，如實驗、實習等，將所學知識應用于實際問題的解決中。這種教學方式有助于學生深入理解測量學的原理和方法，提高其實踐操作能力和解決問題的能力。（2）服務于土地資源管理專業(yè)需求。測量學在土地資源管理專業(yè)中的應用非常廣泛，是土地資源調(diào)查、評價、利用、保護和管理的重要技術(shù)手段。因此，“測量學”課程的教學思想必須緊密圍繞土地資源管理專業(yè)的需求，以服務該專業(yè)的發(fā)展為目標。通過教學，學生掌握利用測量學知識和技術(shù)解決土地資源管理領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。（3）注重專業(yè)技能培養(yǎng)。測量學是一門實踐性很強的學科，通過測量學的學習，學生們可以掌握諸如水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀、無人機、測量船等測量儀器的操作和使用。因此，在“測量學”的教學過程中，必須注重對學生技能的培養(yǎng)。學生技能包括測量儀器的操作技能、數(shù)據(jù)處理與分析技能、解決實際問題的能力等，通過大量的實踐訓練，學生熟練掌握現(xiàn)代測繪技術(shù)和手段，為其未來從事相關(guān)工作打下堅實的基礎。（4）強調(diào)創(chuàng)新思維和跨學科融合。隨著科技的不斷發(fā)展，如人工智能、大數(shù)據(jù)等，測量領(lǐng)域也在不斷涌現(xiàn)出新的技術(shù)和方法。因此，“測量學”課程的教學思想還應強調(diào)創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，鼓勵學生積極探索新的測量技術(shù)和方法，并將其應用于土地資源管理領(lǐng)域。同時，還應注重思想與技術(shù)融合，將“測量學”與“3S”技術(shù)相結(jié)合，形成綜合性的知識體系，以更好地服務于土地資源管理專業(yè)的需求。（5）結(jié)合國家政策和社會發(fā)展需求。土地資源管理專業(yè)與國家政策和社會發(fā)展需求密切相關(guān)。“測量學”課程的教學思想還應緊密結(jié)合國家政策和社會發(fā)展需求，引導學生關(guān)注土地資源管理領(lǐng)域的熱點問題和發(fā)展趨勢，培養(yǎng)其具備解決復雜問題的能力和適應社會發(fā)展的能力。

2.2"教學內(nèi)容

“測量學”課程緊跟時代科學技術(shù)的發(fā)展，強調(diào)自動化、動態(tài)化和智能化的測量內(nèi)容，以及數(shù)字化、多樣化和集成化的測量成果呈現(xiàn)。學生不僅要學習傳統(tǒng)的測量理論和知識，還要掌握現(xiàn)代測繪技術(shù)，如全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)、無人機無人船、三維激光掃描技術(shù)等?！皽y量學”課程針對土地資源管理專業(yè)的教學內(nèi)容，主要包括以下幾方面。（1）測量學基本理論。測量學基本概念包括測量的定義、分類、作用以及測量學在土地資源管理中的應用和意義；測量誤差與數(shù)據(jù)處理：講解測量誤差的來源、分類、傳播規(guī)律及誤差處理方法，以及測量數(shù)據(jù)的處理與分析技術(shù)。（2）測量儀器與操作：測量儀器介紹。詳細介紹常用的測量儀器，如水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀、GPS等的工作原理、構(gòu)造、使用方法和注意事項；儀器操作實踐環(huán)節(jié)：常用測量儀器的使用，同時加強學生對無人機、無人船、光譜儀的使用。讓學生親自動手操作測量儀器，掌握其使用方法和技巧，提高實際操作能力。（3）測量技術(shù)與方法。控制測量：介紹控制測量的基本概念、原理、方法及其實施步驟，包括導線測量、三角測量、GNSS控制測量等；地形測量：講解地形測量的基本原理、方法和技術(shù)，包括水準測量、角度測量、距離測量、碎部測量等，以及地形圖的繪制與應用。（4）測量學在土地資源管理中的應用，包括地籍調(diào)查、地籍控制測量、地籍面積測算、宗地圖測量和繪制、變更地籍調(diào)查等。（5）現(xiàn)代測量技術(shù)。遙感技術(shù)：介紹遙感技術(shù)的基本原理、系統(tǒng)組成及其在土地資源管理中的應用，包括遙感影像的獲取、處理、解譯及在土地調(diào)查、監(jiān)測等方面的應用；地理信息系統(tǒng)技術(shù)：講解GIS的基本概念、功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及在土地資源管理中的應用，包括空間數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、可視化及在土地利用規(guī)劃、土地評價等方面的應用。（6）實踐教學環(huán)節(jié)。實驗課程：設置專門的測量學實驗課程，讓學生通過實驗加深對測量學理論和技術(shù)的理解和掌握；實習實訓：組織學生進行野外實習和實訓活動，如土地調(diào)查實習、地籍測量實習等，讓學生在實踐中鍛煉和提高測量技能和應用能力。

2.3"教學方法

教學方法上，“測量學”課程注重理論與實踐相結(jié)合，鼓勵學生通過實驗、實習和項目實踐等方式，將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作能力，有助于學生更好地理解和掌握測量學的應用。

“測量學”課程針對土地資源管理專業(yè)的教學方法主要分為以下幾點：（1）理論與實踐相結(jié)合。理論教學：通過課堂教學向?qū)W生傳授測量學的基本理論、原理和方法；實踐操作：注重實踐操作環(huán)節(jié)，為學生提供實際的測繪案例和場地實訓機會。通過實驗課程和實習實訓，讓學生親自動手操作測量儀器，進行實際測量工作，加深對測量學理論知識的理解，并提高實際操作技能。（2）創(chuàng)新教學手段?！皽y量學”需要掌握的基本概念較多，在教學手段上采用手動制作、分組討論、視頻、動畫等形式來提高教學質(zhì)量，豐富教學內(nèi)容。此外，互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展提供了更加豐富的教學手段，可以結(jié)合網(wǎng)絡教學平臺進行習題講解、課題討論、要點凝練等環(huán)節(jié)以創(chuàng)新教學手段。（3）小組合作學習。測量學工作需要團隊協(xié)作，因此在教學過程中可以采用小組合作學習的方式。通過小組合作，學生們可以共同合作完成一些測繪課題，這不僅能夠鍛煉學生的實際操作技能，還能培養(yǎng)學生的合作意識和團隊精神，提高他們的溝通和協(xié)作能力。（4）量化考核與持續(xù)評估。量化考核：將學生對知識掌握的程度進行量化考核，把課程的考核分散到平時的學習、實踐和多次測驗中去；持續(xù)評估：在教學過程中，定期進行學習評估，及時了解學生的學習進度和存在的問題，以便調(diào)整教學策略和提供個性化的指導。

2.4"教學水平

“測量學”在土地資源管理專業(yè)中占有重要地位，它與其他主干課程如“土地資源學”“土地管理學”“土地整治”等緊密相連，為這些課程提供技術(shù)手段和獲取信息的途徑。學好“測量學”對掌握土地資源管理專業(yè)的主干課程內(nèi)容將起到至關(guān)重要的效果。

針對土地資源管理專業(yè)，“測量學”課程主要分為以下幾點：（1）經(jīng)驗分享。在教學過程中，教師通常會結(jié)合自身工作經(jīng)驗，將書本理論知識與生產(chǎn)實際情況相結(jié)合，使枯燥復雜的知識變得簡單易懂。同時，注重培養(yǎng)學生的動手能力和分析解決實際問題的能力，增強學生的實際操作能力。（2）教學儀器。為了保障“測量學”課程的教學質(zhì)量，學校配備先進的教學設施和豐富的教學資源。這包括各種常規(guī)測量儀器（水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀等）、現(xiàn)代測量設備（GNSS接收機、無人機、無人船、光譜儀等），同時配有相應的軟件資源以供學生進行數(shù)據(jù)處理時使用。（3）實踐基地與平臺。學院還建立校外實習基地，如土地利用工程研究中心、土地整治實驗基地，為學生提供更多的實踐機會。（4）教學團隊。土地資源管理專業(yè)的“測量學”課程由具有豐富教學經(jīng)驗和科研能力的教師擔任。測量學教師不僅具備扎實的理論基礎，還具備豐富的實踐經(jīng)驗，為學生提供高質(zhì)量的教學和指導。

3"新工科背景下測量學教學改革建議

在新工科背景下，測量學教學改革顯得尤為重要。新工科強調(diào)跨學科整合、創(chuàng)新能力培養(yǎng)和實踐能力提升，這些都對“測量學”教學提出了新的要求。改革的目的在于提高學生的綜合素質(zhì)，測量學教學改革建議應緊密結(jié)合時代需求，融合課程思政、優(yōu)化教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學方法、提升教學水平，并加強實習場地建設。

3.1"融合課程思政

教育不僅是傳授知識、培養(yǎng)技能的過程，更是塑造青年學生世界觀、人生觀、價值觀的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。思政教育引導學生深刻理解新時代中國特色社會主義思想，增強“四個自信”，樹立正確的歷史觀、民族觀、國家觀、文化觀。在全球化的浪潮中，面對各種思潮和文化的沖擊，思政教育幫助大學生保持清醒的頭腦，堅定理想信念，自覺抵制不良思想的侵蝕，成為有理想、有本領(lǐng)、有擔當?shù)臅r代新人。在“測量學”教學工作中應將思政教育融入教學中，這不僅可以提高學生的專業(yè)技能，還能培養(yǎng)社會責任感和職業(yè)道德。

3.2"優(yōu)化教學內(nèi)容

在優(yōu)化教學內(nèi)容方面應引入新技術(shù)與新理念，在“測量學”課程中增加空天地一體化的教學內(nèi)容，將無人機測繪、衛(wèi)星遙感、地面測量等多種技術(shù)手段相結(jié)合，形成綜合測量體系，培養(yǎng)學生的跨領(lǐng)域應用能力。改革現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理的課程設置，增加“基本算法及程序設計”課程，加強ArcGIS、CAD等軟件的應用教學，提升學生數(shù)據(jù)處理和分析能力。在課程中增加引入人工智能算法和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，如機器學習，教授學生如何利用技術(shù)優(yōu)化測量數(shù)據(jù)處理和決策支持，以培養(yǎng)學生的智能化測繪能力。

3.3"創(chuàng)新教學方法

在“測量學”教學中的視頻和動畫可以幫助學生更直觀地理解復雜的測量原理和操作過程。在教學方法的創(chuàng)新中，可以通過部分課時采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式，讓學生在課前通過視頻、閱讀材料等方式自主學習基礎知識，課堂上則主要用于討論、解答疑惑和進行實踐操作，從而提高學生的參與度和學習效果。例如，可以使用視頻展示高斯克呂格投影的原理和步驟，以及如何應用這些原理；也可以利用虛擬仿真技術(shù)，讓學生在虛擬環(huán)境中進行實操練習，提高實踐能力。

3.4"提升教學水平

在新工科背景下，應提高“測量學”課程的教學水平。在教學內(nèi)容上，引入現(xiàn)代測繪技術(shù)如“3S”技術(shù)，使學生掌握最新的測繪手段和方法。新工科強調(diào)學科交叉與融合，“測量學”課程可以與其他相關(guān)學科如地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)等進行融合教學，拓寬學生的知識面，培養(yǎng)學生的綜合能力。在教學中引入工程實際案例，通過案例分析、討論等方式，使學生了解測繪技術(shù)在實際工程中的應用，培養(yǎng)學生的工程思維和實踐能力。開展測繪行業(yè)特有工種及通用工種的技能鑒定，可以使學生擁有“雙證”或“多證”，提高學生興趣，促進學生的技能提升和職業(yè)發(fā)展。

結(jié)語

筆者在對非測量專業(yè)“測量學”課程中多年的教學經(jīng)驗進行了總結(jié)。在新工科建設的背景下，首先，從教學思想、教學內(nèi)容、教學方法、教學水平四個方面闡述了測量學的教學現(xiàn)狀，探討了原因并進行了分析；其次，從融合課程思政、優(yōu)化教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學方法、提升教學水平等方面闡述了改革的建議。各院校應結(jié)合自身實際，不斷改進測量學實踐教學，提高教學質(zhì)量，結(jié)合實際需求進行專業(yè)建設和人才培養(yǎng)。

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［5］李美妮.測繪新工科建設下“工程測量學”教學思路探討［J］.科技風，2022（25）：115117.

項目名稱：河北省重點研發(fā)計劃（項目編號：2337330"1D）；2024年度天津工業(yè)大學學位與研究生教育改革立項項目（項目編號：YJSJG202447）

作者簡介：張兆旭（1989—"），男，漢族，河北滄州人，博士研究生，講師，研究方向：定量遙感與GIS建模。