新工科建設背景下土建類《測量學》課程改革研究

劉斌

摘 要：新工科建設背景對土建類專業測量學基礎課程教學提出了新的要求。面對新工科建設背景下土建類專業培養卓越工程科技人才的要求，分別針對《測量學》理論課程、實踐教學環節和現代測量技術引入三個方面進行了綜合改革探討與研究，以滿足測繪新理念、新技術的發展和土建類專業新工科建設的需求。

關鍵詞：新工科; 土建類; 測量學; 教學改革

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號： 1006-3315（2021）2-174-002

一、引言

測量學是測繪工程專業的一門專業核心基礎課，同時也是土建類相關專業的必修基礎課程。隨著社會的發展和測繪相關科技的進步，測繪學科的研究范圍，研究對象和研究手段均發生了重大變化，測量學在土建類相關專業的教學中也被賦予了新的歷史使命[1][2]。針對土建類專業開設好測量學課程，一方面有利于提高各大專業的畢業生對現代測繪技術理論及儀器的掌握能力;另一方面有利于向社會各單位提供更多土建類專業為主，以測繪專業為輔的復合型人才，拓寬現代測繪技術的應用領域[3-5]。

新工科建設是基于國家戰略發展新需求而提出的我國高等工程教育改革的新方向[6-8]。為貫徹落實相關精神，各大高校深化人才培養模式改革，著力提高學生勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力，這對測量學教學也提出了新的要求。測量學是一門理論與實踐并重的課程，通過理論教學環節讓學生掌握測量基本知識原理和基本測量方法，通過實踐教學環節讓學生能聯系實際運用測量知識解決相關問題。在此背景下，本文在針對現代化測繪系統下土建類相關專業的特點，對土建類相關專業的基礎課程之一測量學進行教學綜合改革，具體研究其理論教學、實驗教學和現代測量技術引入幾個方面的內容，在提高測量學課程的教學效果的同時，加強土建類專業學生測繪技能和對現代測繪技術的應用掌握能力，為高質量實施“新工科”建設打下堅實基礎。

二、教學中存在的問題

測量學是一門實踐性很強的技術基礎課，該課程的目的在使學生認識測量的本質、原理和方法，掌握基本的測量儀器操作和測量技能，服務于一線測量相關生產工作。很多工科類專業均開設了測量學及其相關課程，但在測量學教學中較少針對不同專業特點進行區分教學。土建類專業測量學課程雖已經歷了多年的不斷發展和完善，也取得了較好的教學效果，培養出了大批的具有專業測量知識的土建專業畢業生，但仍存在著一些問題和局限。以我校針對土建類專業學生開設的《測量學A》和相配套的實驗和實習課程為例，筆者認為存在以下幾方面的問題。

1.理論教學內容

土建類《測量學》課程理論課的教材與測繪專業《測量學》課程教材一致，主要介紹測量學的基本知識、測量儀器的操作使用、測量方法與數據處理、大比例尺地形圖的測繪、識讀與應用、施工放樣的基本方法等有關內容。該教材內容主要是針對于測繪類專業設置，全書內容章節分布緊湊，知識點較多，但土建行業特色知識理論的相關內容不夠豐富。除此外，教材更新周期較長，許多最新發展的技術手段無法通過教材體現，難以激發學生的學習興趣和滿足用人單位的需求。

2.測量學實踐教學環節

實踐教學部分是測量學教學的重要部分，可以鞏固學生課堂上所學的理論知識，培養學生的動手能力和創新思維，更好的將理論與實際聯系起來，培養學生的工程實踐能力以我校為例，實踐教學環節分為測量學實驗和綜合實習兩部分。測量學實驗環節是學生接觸儀器，掌握基本操作的關鍵環節。以我校《測量學實驗A》為例，包括8次實驗，分別是：水準儀的認識和使用、普通水準測量、四等水準測量、經緯儀的認識和使用、測回法測水平角、全站儀的認識和使用、全站儀三維導線測量、碎部測量。測量學實驗為單獨課程開展教學，教學日歷固定，在課時安排上不夠靈活。由于理論課程進度不同，往往容易出現理論授課與實驗環節相互不同步的情況。《測量學實習A》的主要內容包括控制測量、全站儀碎步測量和平面點位測設。實習環節為對實驗部分和理論知識部分的綜合應用，也并沒有與其他專業區分，沒有針對土建類專業特點和就業需求設置相關土建類特色實習內容。

3.現代測量理論與技術教學

導航定位技術、遙感技術、地理信息系統技術、信息技術、網絡技術等取得的一系列重大突破，對測繪學科的發展產生了深刻的影響[9][10]。測繪新技術方法隨之不斷發展更新，需要及時在測量學教學中體現出來。如目前，我校針對土建類專業的測量學實驗實習中采用的實驗儀器仍為全站儀，土建類專業學生較少有機會接觸GPS-RTK、無人機、三維激光掃描等目前生產單位常用的現代測量的技術手段，不利于土建類專業學生對測繪科學的認知和測繪技能的培養?？傮w上看，許多現代測量技術在土建相關領域內也已有非常成熟的應用，目前的測量學教學中尚缺少對相關知識的介紹和講授。

三、教學改革內容

針對以上所提問題，筆者認為要從理論教學、實踐教學和現代測量技術引入等三個方面來進行相應改革，具體為：

1.優化測量學理論教學

針對土建類專業學生的理論教學內容，應突出測量學在土木工程中的應用場景，以更好的讓學生理解測量學的知識和對該課程對學生發展和未來就業的作用，有針對性地對其綜合素質進行培養。針對上一節提到的問題，建議對現有土建類專業測量學教材進行修訂完善，降低部分難度較大、專業性較強的教學要求，如誤差理論和測量平差相關內容，做到使學生了解數據處理思想即可;弱化測量學教材中大地測量相關理論知識，增加工程測量相關內容;精簡傳統測繪技術方面的知識內容，如鋼尺量距、經緯儀角度測量、傳統地形圖測繪方法等。除了介紹測量基本知識和技能，另增加土建類專業常見就業相關工程測量知識，如建筑工程測量、道路工程測量，橋隧工程測量等相關內容。課堂教學中將更多的土建工程測量實際案例引入理論教學環節，提高學生對測量的專業認知和興趣。此外需要增加現代測量技術的相關理論學習及介紹，以適應新工科建設中培養“引領未來技術與產業發展的卓越工程科技人才”的需求。

2.完善土建類專業測量實踐環節教學內容

與土建相關專業老師進行教學研討協商，重新撰寫測量學實驗和實習相關教學大綱與課程目標，合理調整測量學課時數與理論/實驗課時分配。增加實驗課程安排的靈活性，使實驗課程和理論課程做好協調工作，同時結合土建專業特點針對性地改革實踐課程內容。主要包括：（1）對實驗課程內容增加土建類專業測量學實驗課時量，并對課時安排予以靈活處理。方便教師根據理論課進程安排相關實驗教學內容，一方面能通過實驗課使學生更好地消化理解理論知識，另一方面則可以通過理論配合實驗加強學生對測量相關技能的掌握;（2）配合理論教學改革，在實踐環節增加土建專業特色測量實踐教學內容。土建類專業畢業生主要從事建筑工程、道路工程和橋隧工程的相關施工和建設行業中，因此建議在測量學實習階段增加相關工程測量內容，如土方量測量計算、建筑軸線的定位測設和軸線的豎向傳遞等。

3.在測量學課程中增加近些年發展起來的先進測繪理論和技術介紹

尤其是針對目前已在土建領域廣泛應用的先進測繪技術，如測繪領域以遙感技術、地理信息系統和全球定位系統為核心的“3S”技術，可以主要結合其在土建領域的應用開展理論教學授課。同時在實踐教學環節中設計增加GPS-RTK測量、無人機航測、激光三維掃描等技術認識應用，以培養學生對測繪先進技術的理解與掌握。此外，可以從學科競賽和參與科研項目方面加大學生對現代測繪知識的了解和掌握，如鼓勵測繪教師指導土建類專業本科生參與測繪類相關學生競賽，如GIS開發大賽、智能導航大賽等;同時鼓勵土建類專業學生參與測繪類科研項目，接觸最新的測繪學科技術發展。這有助于增加學生對現代測量學知識和土建類專業知識的運用，加深學生對現代測量技術的了解和掌握，增強學生的科技創新能力。增加現代土建工程中相關測量技術的應用介紹一方面能增強學生興趣，提升學生視野，另一方面也能發掘土建類專業和測繪學科的交叉方向，有助于培養面向新工科建設的復合型專業技術人才。

在“新工科”建設的背景下，對測量學等實踐性強、技術更新迅速的課程的建設和改革就提出了更高要求。本文針對土建類專業測量學教學改革，從理論課程、實踐環節和現代測量技術引入三個方面面臨的問題進行了探討，并給出了相關改革建議。土建類測量學綜合教學改革是一項長期的過程，需要明確教學目標和課程定位，建立長期有效機制，切實提高教學質量，增強學生的理論與實踐能力，培養出更多的滿足當前社會發展需求的復合型土建類技術人才。

基金項目：長沙理工大學教學改革研究項目“面向新工科建設的土建類專業基礎課程教學改革研究”（XJG20-81）

參考文獻：

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[10]寧津生，王正濤.2012～2013年測繪學科發展綜合報告[J]測繪科學，2014，39（02）：3-10