面向非測繪專業的工程測量課程教學綜合改革研究

王磊 楊紅霞 李盛斌 郭娟 紀加強

近年來，我國在基礎設施建設工程中需要數量龐大、操作技能嫻熟以及具有較強創新意識的工程測量專業技術人員，高校的人才培養為工程建設任務的持續穩定推進提供了良好的保障。

伴隨著“一帶一路”倡議的深入推進，相關的國際工程建設已全面開啟。另外，新時代推進西部大開發的指導意見也促使西部地區高質量發展建設。在建設過程中需要大量的工程技術人員參與，測量工作會貫穿于工程建設項目全壽命周期內的各個階段。為了滿足社會建設過程中對專業工程師的需求，大多數高等院校啟動了卓越工程師培養計劃項目，應用型高等院校開設的工科專業也是以培養應用型人才為主要目標。

工程測量是眾多非測繪類工科專業中的一門理論與實踐相結合的專業基礎課，在土木工程、工程管理、城市規劃、給排水科學與工程、風景園林等專業中均有開設，其教學內容、教學方法、教學效果對培養高水平、創新型人才起著至關重要的作用。通過工程測量課程的學習，能使學生具備工程測量的基本理論知識和專業實踐技能，為從事建筑、道路、綠化、水利、地鐵等行業的規劃、設計、施工和運行管理工作奠定良好的基礎。

工程測量課程在眾多工科專業中廣泛開設，因各專業的教學側重點不同，課程實踐內容也有一定差異。作為眾多非測繪專業共同的基礎課，該課程的教學任務往往由某一個專業的教師完成。對此，教師必須結合專業特點，針對不同專業的工程測量要求，凝練面向多工科專業的工程測量課程教學內容，并建立相應的教學體系，不斷提高面向多專業的工程測量教學水平。本文針對眾多專業開設工程測量課程的需求，總結了工程測量課程的理論和實踐教學特點，分析了在各專業學習中需要達到的工程測量能力和水平，并提出了非測繪專業全過程、系統化的教學思路，最后建議高校多開展基于多專業協同作業的項目式課程實踐教學。

工程測量課程教學特點分析

測量科學是因人類工程建設中的定位需求而發展起來的應用科學，工程測量課程體系的核心特征是地面點定位，因此工程測量課程教學是將測量科學理論應用于工程實踐的重要環節。將地面點定位作為工程測量課程教學思想的引領，能夠實現測量技術與工程項目需求的結合，符合工程測量技術服務于各項工程建設的宗旨。

為了實現傳統意義上地面點的精確定位，需要開展一系列測量工作并通過大量的計算獲得地面上的點位坐標。工程測量教學內容中的基礎理論部分，主要論述了準確定位地面點位的三項基本工作原理，即高程測量原理、角度測量原理以及距離測量原理。在高程測量原理中，關鍵要理解水準儀的望遠鏡為高差測量計算的基本依據提供了嚴格的水平視線這一要點；在角度測量原理中，必須通過空間想象來理解此處的角度，是將地面點沿豎直面投影至同一水平面內的度盤上而形成的角度值；在距離測量原理中，光電技術的結合使得距離測定的精確度明顯提高。在此基礎上，按照極坐標方法并應用正弦和余弦定理計算平面坐標，再將各點的高程數據與平面坐標結合，即可由已知點位坐標計算得到地面點初步的三維坐標，最后按照相應測量等級的數據改正規定對坐標數據進行合理修正，則會得到未知地面點位的準確坐標。由此可見，工程測量課程的基礎理論涉及面廣，內容較為豐富，基本概念淺顯易懂且知識點之間的條理非常清晰，熟練掌握這些基本內容并非難事。

工程測量作為非測繪專業的重要專業基礎課，具有實踐性強的特點，教學形式和內容更傾向于工程應用。在國家積極推進“新工科”建設的背景下，為了提高實踐教學質量，培養真正卓越的工程技術人才，高校需要強化測量實踐教學，改進實踐教學方案。當前，如何在有限的教學條件下，進一步提高學生對工程測量理論知識的掌握程度及實踐操作能力，使學生達到“零距離”就業的水平，是每個高等院校專業教師應思考和研究的問題。筆者認為，工程測量理論與實踐教學的改革，必須以傳統的測量理論為指導，以現代測量技術為手段，以滿足工程測量的實際需求為目的，促進教育教學內容和教學模式的創新發展。因此，有必要實施“三步走”戰略，即透徹理解工程測量的基礎理論、熟練掌握儀器的基本操作、努力提升學生的測量技能水平。

非測繪專業中工程測量的綜合能力要求分析

非測繪類工科專業學生應掌握一定的測量知識和技能，各工科專業測量工作的相關理論知識與實踐環節也有較大區別。以下就延安大學各工科專業從事工程測量工作的能力要求進行初步分析。

學校目前開設工程測量課程的有土木工程、工程管理、給排水科學與工程及園林四個本科專業。在工程測量課程教學中，水準測量、角度測量、距離測量及坐標測算等是各專業學生必學的基礎理論知識，而儀器操作能力、數據計算能力、地形圖測繪和應用能力則是實踐教學的統一要求。在各專業教學中，將現代測量技術（如GNSS、GIS、無人機等新型測繪技術）的基本原理、發展及應用現狀作為新增的重點內容進行講授，使學生充分認識測量理論與技術相輔相成的發展過程，尤其要將代表我國先進生產力、近年來在基礎建設領域實現了廣泛應用的北斗衛星導航系統（BDS）作為重點拓展知識進行講解。

另外，由于各專業的工程測量工程實踐方向有差異性，理論教學中的講授與實踐技能也必然有較大區別。在土木工程、工程管理專業的工程測量課程教學中，往往較注重房屋建筑工程方向的理論體系和實踐教學，重點介紹建筑工程放樣、施工測量及變形測量等內容。在給排水科學與工程專業的理論教學中，則更加注重管線工程的教學。例如，要重點分析管線施工測量的基本方法、管道定線測量、管道橫縱斷面測量、管道施工測量、頂管施工測量以及管道竣工測量等內容。在園林專業的理論教學中，要求學生熟練掌握平整土地測量、園路測量、路基放樣、挖湖堆山放樣、園林植物種植放樣等理論知識，為造園工程實踐中的水和土方工程測量，以及園林樹木種植點測設等奠定理論基礎。

經綜合分析可知，在以上非測繪專業的工程測量課程中，有一部分基礎理論是通用知識，另一部分指導工程實踐的內容則因專業不同而區別較大。因此，必須根據不同專業的能力要求，進行針對性的差異化理論教學和實踐教學。

全過程、系統化的工程測量課程教學思路分析

筆者認為，在以上非測繪類工科專業的工程測量課程教學中，應秉持理論教學與實踐教學并重的理念，統籌協調個人能力拓展和團隊精神提升，按年級分層次、系統性、全方位地培養學生工程測量的理論基礎與實踐能力，采取理論教學與實踐教學相結合、工程應用和社會實踐相結合的理實一體化教學機制。

在理論教學方面，既要從工程測量課程中反映不同專業的學科特點和非測繪專業的特殊性，又要體現測量技術理論基礎與實踐相結合的程度。因此，有必要建設以測量技術發展為主線的新課程體系，讓學生循序漸進、層層遞進地掌握測量基礎知識及測量技術。一方面要做到厚基礎，將“角度測量、距離測量及高程測量”作為重要的基礎內容，從工程測量需求及相關的數學基礎知識進行重點講解。另一方面，可依據各專業的工程測量工作特征及能力要求，分別講授實踐要點，建立適合多專業、多方向的測量理論與實踐框架，形成新課程體系。

在實踐教學方面，應以創新型人才培養為目標，打破傳統的工程測量實習單一的實踐訓練模式，在課程實踐環節加強常用儀器的訓練學習，如熟練運用自動安平水準儀、全站儀等，同時還要學習前沿測量技術，如GNSS技術的基本操作。另外，還應根據不同專業的工程測量實踐特點，從單一測量項目轉變為綜合工程項目的全面測量，提高學生的綜合能力。

在工程測量課程考核方面，基于目前和未來較長時期內的新工科教育以及卓越工程師計劃的人才培養要求，最關鍵的考核點在于學生如何用所學的測量知識解決實際問題。筆者認為，在對理論知識和儀器操作能力進行綜合考核時，可采取理論考試與實踐能力考核相結合的方式檢驗學生理解和掌握知識的程度，這是培養具備扎實理論基礎和高超測量技術人才的有效措施。

此外，也應將專業競賽的相關要求融入實踐中。高校可每年定期組織工程測量競賽活動，以促使學生鞏固理論知識、提高實踐操作能力。現階段很多高校要求學生在校期間取得一定的創新學分，即鼓勵廣大學生通過自主創新創業、參與各項競賽以及申報專利等方式獲得創新學分，專業競賽也被納入認定學分的范疇。例如，以建設工程的某項測量任務為背景，學生以小組形式參加測量比賽，對其測量過程中作業完成情況進行評審打分，再在創新學分方面予以適當加分，此舉可“以賽促學”，提高學生學習測量知識的主動性。學校可將測量實驗、實習與校級測量競賽有機結合，為全國高等學校大學生測繪技能大賽的參賽人員選拔提供重要依據。將實踐教學的考核分值離散地分布至教學實驗、實習、校級測量競賽及全國測量大賽中，可使學生充分認識到工程測量的基礎性作用和測量技術的重要性，能夠實現“明確目標、主動學習”的驅動性學習機制。

基于以上分析，對本科階段的非測繪類專業學生，應采取全過程、系統化的工程測量教育與學習體系。以大學四年學制為例，在一年級時主要學習相關公共基礎課，使學生具備工程意識，夯實數學基礎；二年級期間，學習測量理論課程，并開展測量實驗及實習，系統性地學習工程測量的理論知識，熟練掌握儀器的基本操作流程，能在教師的指導下完成小區域平面圖測量任務；第三年統一安排短期的工程見習，同時舉辦校級工程測量競賽，選拔優秀學生參加全國測量大賽，使學生開闊眼界，提升學習能力及先進儀器的運用能力；最后一年，在保障安全的前提下，讓學生作為輔助人員參與校園內的基礎設施建設工作，或在綜合實習訓練基地開展工程測量實踐工作。以上教學思路貫穿了本科工程測量教育教學的全時段，能夠為學生進入工作崗位打下堅實的基礎。

基于協同作業的多專業項目式工程測量課程實踐教學

實踐技能水平不僅能夠反映學生在現場測設等外業作業，以及數據整理分析和圖紙繪制等內業作業方面的能力，還能體現其理論知識向實踐動手能力轉化的程度。因此，以學生的技能訓練為中心，以工程實踐和社會服務為輔助手段，用先進的實踐教學方案開展教學活動，是培養優秀工程測量人才的關鍵。學校應最大限度地整合校內外資源，豐富學生的生產實踐活動。例如，校園內部的基礎設施建設，可在做好各項安全保障措施的前提下，讓高年級學生作為輔助人員參與各項工程測量項目。在教學中，應針對不同專業設置相應的實踐教學內容，使學生有的放矢地掌握測量知識和實踐技能。

為了更好地滿足全社會對測量專業技術人才的需求，學校必須緊密聯系工程測量實際，針對不同專業開展項目式實訓教學，研究制訂工程測量實踐教學課程體系，通過全方位、立體式的學習和實踐，使學生能夠實現零適應期就業。在實際工程中，項目組成員緊密協作是高效完成測量任務的關鍵，因此，應在實踐教學中注重培養學生的團隊協作能力。例如，結合工程測量課程的實際情況，用分專業任務法、項目教學法等開展教學，讓不同專業的學生完成整體測量項目中的不同實訓任務，開展更具針對性的實訓教學。實訓期間，團隊成員在不同任務階段中擔任測量負責人，形成了分階段的責任壓實機制，依靠團隊協作方式一起完成所有的測量工作。在項目式實踐教學考核中，將儀器操作和團隊協作能力作為考查重點，主要包括學生使用測量儀器的熟練程度、個人所負責的階段性實訓工作的完成情況、測量作業期間的團隊內部互評等。

為了滿足非測繪專業的工程測量實習需求，可有效利用校園內的房屋、綠化和管道等基礎設施，開展多專業團隊協作的項目式實踐教學。例如，設定測量任務為“校園內某區域地下管網布置圖測量”，邀請測量課程授課教師和校內外工程技術人員為指導和評判專家，對學生的測量過程進行指導并最終評判各個團隊的測量成果。為了獲得完整的地下管網布置圖，必須首先測量地面建筑物以及綠化部分等基礎設施，然后在圖幅上確定地下管網與地表構造物（房屋、道路、綠化等）之間的相對位置關系，最終獲得的地下管網布置圖應具備可供查閱或指導施工的作用。在測量期間，學生需開展兩個階段的測量工作，第一，測量任務區域內的地面建筑、道路、綠化等基礎設施，形成區域地形圖；第二，根據實地勘察的地下管網位置，將測得的管網坐標與地形圖組合形成完整的地下管網布置圖。具體實施時，可要求不同專業的學生分批次進入測區實施測量。土木工程和工程管理專業學生完成建筑物和構筑物的測量工作，給排水專業學生實施地下水網測量，園林專業學生完成綠化區域及道路測量工作，之后收集各專業的測量成果形成小區域地下管網布置圖，即通過多專業學生通力協作的方式完成整體的測量任務。

項目式協同作業實踐教學具有重要的實際意義：第一，測量過程中的各項數據可為以后的工程測量課程教學及實驗項目安排提供基礎資料。第二，在全部測量工作結束之后，團隊人員及時總結和分享測量過程中的個人感想及測量經驗，能夠真正達到學以致用的目的。第三，在項目實踐中，學生能夠及時發現所用儀器的優缺點，并提出針對性改造升級方案，有的還可以形成專利等有益成果，不僅豐富了工程測量理論教學與實踐教學的內容，還能提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。第四，通過扎實開展“確定任務—制訂方案—方案實施（其間專家實地指導檢查）—成果歸檔—評估總結”這一系統性的實踐教學活動，使學生的測量技能水平和創新創業能力得到大幅提高。

結 語

隨著測量理論與測量技術的不斷發展，在新工科教育以及卓越工程師計劃的人才培養要求下，高校必須建立起全過程、系統化的工程測量教育教學體系，全方位培養學生應用測量知識解決實際問題的能力。另外，因眾多非測繪專業工程測量實踐的融合程度越來越高，對各專業人員從事工程測量工作的協同作業能力提出了新要求，對此，工程測量課程教學也應沿這一方向持續改革。教師應在工程測量教學實踐中不斷研討，總結經驗，發現其中的問題，尋求并創建能夠持續改進的措施，為社會主義現代化建設輸送更多優秀的工程測量人才。