軟件仿真模擬平臺在工程測量學實踐課程教學中的優勢探討

王文

[摘 要] 針對測量實踐課程在大學實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實踐課程的優勢。利用軟件仿真模擬平臺進行實踐課程教學不受天氣、環境、地理位置等因素影響，有效地降低了實踐課程開展的成本。另外，軟件仿真模擬平臺為考察學生實踐能力提供了新的方法。軟件仿真模擬平臺實現了教學的智能化、信息化，具有多感知、沉浸式、交互性、構想性等。

[關鍵詞] 工程測量學實踐課程;軟件平臺授課;仿真模擬教學

[基金項目] 2017年度海南教育廳頒布“海南省本科院校應用型轉型專業建設項目——三亞學院工程管理專業建設成果”

[作者簡介] 王 文（1985—），女，湖南株洲人，碩士，講師，研究方向為環境污染與防治。

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

一、引言

測量學是許多工程類專業的基礎課程，在本科教學當中是一門典型的應用型課程，在實際工程建設過程當中貫穿始終，是保證工程質量的重要環節。測量學的實踐環節直接與理論學習相關聯是學習測量學的重要教學手段，能加深和鞏固課堂所學內容、培養學生獨立思考、運用理論知識解決實際問題的能力[1，2]。目前，現代化、智能化的軟件仿真實踐教學平臺已經在工程測量實踐教學過程中得到一定的開發和應用[3，4]。軟件仿真模擬平臺是利用虛擬實訓軟件，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，軟件在設計過程中明確要求了儀器操作過程的條理性，規范學生的操作步驟及操作方法，使學生養成良好的操作習慣。

二、工程測量學軟件仿真模擬平臺實踐授課教學內容

工程測量學軟件仿真模擬平臺實踐授課教學內容主要分為儀器的認知以及常規儀器操作兩部分的教學內容。儀器認知方面主要針對水準儀、經緯儀、羅盤儀、全站儀、GPS-RTK等基礎儀器以及了解現今最新的儀器及發展動態。儀器操作部分包括平面控制測量（含導線外業測量和內業計算）、高程控制測量、大比例地形圖繪制、GPS-RTK坐標測量。軟件仿真模擬平臺設計根據常規的測量實習內容，增加了現代測量技術的應用，豐富了教學手段，學習最新的測量技術，提高了實踐教學的效果和質量。

三、工程測量學教學軟件仿真模擬平臺授課的教學優化

1.排除測量外界環境影響

測量學實踐課程幾乎都是在戶外進行，考慮到學生管理及安全等問題，測量學實踐課程通常只會把測量學實踐教學安排在校園范圍內進行，這樣的戶外教學環境常常會受到人流，車流以及氣候環境的影響。另外，常規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立的測量學實習基地。但是即使有了獨立的戶外測量基地，還是很難排除氣候環境的影響。在本校教學過程當中，因為地處于熱帶海洋性氣候帶，常常會在戶外教學過程當中碰到季節性大雨、海洋性氣候帶來的高溫及紫外線的灼傷。測量學仿真模擬平臺不受天氣、環境、地理位置等因素影響，仿真模擬環境逼真，虛擬場景包含植物、道路、建筑等元素，丘陵、平原、城區、城郊等不同類型的場景，方便教師實訓教學和學生專業核心技能的訓練。

2.解決測量設備不足

如今測量相關設備的發展日新月異，設備追求具備更多復合功能和更簡便的操作。測量設備的快速發展與目前大部分的高校實驗器材不足和實踐課時不足的矛盾十分突出。具體問題主要是：第一，學校的設備的儲備量有限，只能按小組進行實踐練習，幾人或者上十人使用一套儀器，這樣每節課下來，很多同學都沒有足夠的時間熟悉儀器。第二，學校考慮到儀器保管的問題，通常不會讓學生在沒有老師的管理下課后接觸儀器，在有限的課時內不能滿足學生的熟練使用儀器的要求。第三，現在大部分的高校使用的還是光學的測量設備，要跟上當今儀器發展的步伐，需要付出大量的財力。因此，實際測量工作用到的測量設備在學校很難接觸到。軟件仿真模擬平臺模擬實踐教學能夠有效地降低實踐教學成本，利用學校現有的計算機房，開展實踐教學，能實現人手一套模擬測量設備，讓學生能夠獨立思考，全方位鍛煉測量技能。軟件平臺的運用，能讓學生更加熟練的掌握設備操作，彌補了測量學實踐課時不足的缺陷。另外，模擬平臺會根據當今儀器的發展，更新設備動態與實踐內容，增強學生對新設備和新技術的認知。

3.提高測量設備學習的直觀性

當前測量學的教學手段多以講授為主，配合多媒體視頻等，但能為教學所用的工程測量實操視頻軟件資源非常有限，因此，測量教學受各種條件限制不能完全展現測量工作主要步驟。軟件模擬平臺提供測量設備3D立體圖像，能360°旋轉設備全面查看設備全貌，模擬的施工測量場景逼真，操作條理清晰，學習更為直觀明了。并設計了練習模式，實現多屏幕互動，可通過多點觸控、手勢識別等技術對全站儀、RTK等模型進行選擇，拖動，旋轉，使用，可實現儀器開機，認知儀器外部結構，儀器使用觀測等各種仿真操作。

4.豐富測量實踐能力考察方式

大部分學校現在的測量學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，而忽視了課程實踐的重要性，降低了學生對課程是主觀認知。有些高校通過開展實習課程考查學生實踐能力，但是往往會受到場地和時間的限制。而且實習課程通常是按小組進行，不能對準確地考察個人的學習情況。軟件模擬平臺根據實際的教學情況安排設計實習內容可以創造不同的場景，在模擬場景中能埋設了導線點，建立了對應的測量導線網，精確的三維坐標和地形圖，并且通過設計不同的考察模式，考核學生的儀器設備的認知和實踐操作能力，考核方式簡單可操作性強，能幫助教師更好地進行測量學實踐課程的考核。

5.解決戶外測量安全問題

測量學實驗實習內容一般是根據地形和實際情況進行實踐活動，這些實踐活動通常都是在戶外環境中進行，測量學實驗實習過程中最為常見的問題是由于學生操作不規范引起的儀器損壞。除此之外儀器丟失的情況也常有發生。在本校學生測量過程當中，因地處海南三亞落筆洞自然保護區旁，常會出現蚊蟲侵擾，常常出現由隱翅蟲毒液引發的皮膚炎癥。利用軟件仿真模擬平臺可以有效地避免這些問題的出現。

6.解決學生管理問題

由于測量學實踐實習必須在戶外進行，這種特殊性對教學的管理和安排有著特殊的要求。實踐課程會安排每班按小組進行，每個小組會散開在學校或者測量實習基地的各個位置，作為測量課程的教師難免會出現分身乏術的現象。學生實踐情況把控不到位，常常會出現缺勤或者曠課的情況。但是通過軟件模擬平臺每位同學自成一組，實踐操作可以直接在計算機房完成，實踐具體的進程教師可以通過模擬平臺進行檢查，學生管理非常方便。

四、結論

軟件仿真模擬平臺作為新引入到本校測量學實踐教學的教學軟件，其操作簡便，教學針對性強。軟件仿真模擬平臺模擬的場景和仿真儀器圖像可以讓學生更好地學習測量學的實踐操作和儀器的使用，教學使用效果較好。另外隨著軟件的更新可以實時了解到最新的測量設備和測量技術，幫助高校學生畢業后與社會有效地融合，提高了教學質量和效率。軟件仿真模擬平臺可克服實踐教學過程受天氣、環境等外界不利條件的影響，大大彌補傳統實踐教學過程中存在的一些不足，可作為工程測量實踐教學的有力補充，同時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工具使用。

參考文獻

[1]邢國起.現代教育技術在測量學實踐教學中的應用研究[J].濰坊學院學報，2012（4）：102-104，118.

[2]郭保生，何瑞珍，張雅梅，等.加強測量學實踐教學環節是提高教學質量的有效途徑[J].實驗室科學，2013（4）：162-164.

[3]陳冬冬.仿真軟件在電子測量學教學中的運用分析[J].都市家教月刊，2016（10）.

[4]劉善偉，熊展.《測量學》實驗教學仿真軟件設計與實踐[J].高教學刊，2017（17）：84-86.