工程測量學課程教學改革實踐

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2025）12-0048-04

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2025.12.012

Abstract：ThispaperexplorestheintegrationofNon-destructivetesting（NDT）technologiesintoengineeringsurveying education.Throughcuriculumreform，NDTmethodsarecombinedwithengineringsurveying toenhancestudentspracticalsils andinovationcapabilities.Thisreform，whichincludesoptimizingcoursecontentandexperimentaldesign，helpsstudentsmaster advancedtechniqueslikeground-penetratingradarandelectromagneticinduction.Theresultsshowimprovedpracticaland interdisciplinaryabilities，metingmodernengineeingneeds.ThisstudyconcludesthatincorporatingNDTintoteachingisan effective way to enhance educational quality and cultivate skilled professionals.

KeyWords：enginering surveying；non-destructivetesting；teachingreform；practicalability；innovationability

隨著我國工程建設技術的迅速發展，傳統的工程測量學教學面臨著新的挑戰。尤其是在地下工程和復雜工程環境中的測量工作，要求測量技術不斷創新與發展。無損檢測技術（Non-destructive testing，NDT）作為一種高效的測量技術手段，已在多個工程領域得到廣泛應用，尤其是在建筑、橋梁和隧道等工程中，其高精度、無破壞的特性使其成為日益重要的測量工具，能獲取精準的測量數據。因此，如何將這一先進技術融入傳統的工程測量學教學中，已成為提升教學質量和學生創新能力的重要任務[2]。

近年來，教育部發布了一系列教育與人才培養方針政策，其中明確指出現代工程教育應當緊跟科技發展步伐，強化實踐教學環節，培養具備創新精神和實踐能力的高素質工程技術人才。特別是在《“十四五”時期教育強國推進工程實施方案》和《中國教育現代化2035》中，提出了要推動信息技術與傳統工程學科的深度融合，推動多學科交叉融合，培養復合型人才，適應新時代科技和產業發展的需求。這為工程測量學教學改革提供了政策支持和理論指導[3-4]。

本研究旨在探討在工程測量學教學中引入無損檢測技術的必要性和可行性，分析其對學生實踐能力、創新能力和跨學科整合能力的提升效果。同時，結合地下工程測量的實際需求，優化教學內容和實驗設計，使學生能夠在掌握傳統工程測量方法的基礎上，拓展新技術的應用領域5。通過此次教學改革，期望能夠培養出具有較強實際操作能力和創新思維的高素質工程測量人才，滿足當今工程建設對人才的多元化需求。

一國內外現狀

（一） 工程測量學教學現狀

同濟大學在本科三年級開設工程測量學專業必修課已有七十余年歷史，旨在將測繪基礎理論與實際工程需求相結合，培養學生解決工程測量實際問題的能力與創新思維。該課程在學生修完基礎測量學課程后開設，面向工程中的測量需求，講授內容涵蓋地形信息獲取、施工控制網建立、工程精度分析等技術應用，培養學生掌握高精度測量方法、變形測量、數據處理等核心技能，并通過現場教學提升實際操作能力。此外，課程注重創新思維和系統思維的培養，結合實際工程案例激發學生的創新意識，增強其對工程測量的應用理解，為未來的職業生涯奠定基礎。2023年，該課程改名為現代工程測量，通過講授國內外先進工程測量技術，突出新時代新技術特點，幫助學生了解工程測量領域的最新發展，拓寬學術視野。

一直以來，工程測量學的教學改革與工程實踐和技術創新相輔相成。在國外，許多歐美高校通過虛擬仿真技術和高端測量設備，如無人機、激光掃描儀等，借助數字化平臺幫助學生掌握復雜的測量技術，并通過開設跨學科合作課程增強學生解決復雜工程問題的能力[5-。與此相比，國內的改革起步較晚但發展迅速，通過引入無人機、合成孔徑雷達干涉等現代測量技術，不斷拓展工程測量課程的技術范疇2。盡管如此，針對工程中非空氣介質內的測量技術，國內高校課程體系中仍鮮有覆蓋。這種橫跨地球物理探測和工程測量領域的無損檢測技術手段，需要作為重要的技術補充和拓展，納入到現代工程測量課程體系，推動教學創新與發展。

（二）無損檢測技術在工程測量中的應用

在工程測量領域，尤其是在地下工程中，傳統測量方法面臨許多挑戰，如難以獲取地下結構的詳細信息。無損檢測技術有效彌補了這一不足，并越來越成為現代工程測量的重要手段，并在建筑、道路、橋梁和隧道等多個工程領域得到廣泛應用。其主要優勢在于能夠在不破壞被測物體的情況下，獲取準確的結構信息，例如電磁感應檢測、聲吶/超聲波檢測、X射線檢測等多種手段可以有效檢測結構內部的缺陷，如裂縫、腐蝕、變形等；地質雷達能夠探測地下管線位置、地下空洞和其他隱蔽的地下基礎設施結構[6.8]，通過不斷涌現的軟硬件新技術，提高測量精度，為工程質量控制和安全評估提供了重要依據，進一步為工程的全生命周期提供保障。

（三）教學改革的必要性與意義

在工程測量學教學中引入無損檢測技術元素，對于提升學生的專業能力、創新能力和實踐能力具有重要意義[]。在傳統工程測量教學中，學生往往將大部分時間投入到基礎測量方法的原理學習中，缺乏對新技術融合的接觸、應用與理解。而無損檢測技術作為一種跨學科的高新技術，涉及物理學、地球物理學、計算機科學和測量學等多個領域，能夠激發學生的跨學科思維，培養創新能力和解決實際工程問題的能力[2.@。

隨著現代工程項目復雜性的增加，單一的傳統測量方法已難以滿足多樣化的測量需求。無損檢測技術的引入為測量工作，尤其是地下工程等特殊環境的測量需求，提供了更高效的解決方案。因此，將無損檢測技術納入工程測量學教學體系，既符合當前工程技術發展的需求，也能顯著提升學生的綜合能力素質，幫助他們更好地適應未來的工程實踐[210]。

二教學內容的優化

本次教學改革的核心目標是將無損檢測技術與傳統工程測量的教學內容有機結合，提升學生的技術操作能力和綜合素質。表1是優化后的教學內容設計，涵蓋從線路設計到地下工程測量的各個方面，同時在地下工程測量部分增加了無損檢測技術元素，以下劃線予以強調。

在地下工程測量部分，特別是在地下工程測量探測/檢測/監測技術和地下管線探測實驗環節，加入了種類多樣的無損檢測技術。在本次教學改革中引入這些技術元素的優點如下。 測量介質內部結構：無損檢測的優勢在于不破壞介質的情況下探測、檢測和檢測其內部目標體的位置和屬性信息，這是傳統工程測量質的飛躍。 提高測量精度：通過高精度的新技術和新裝備，減少了傳統方法的誤差，尤其在復雜地下工程中，提升數據質量。 降低施工風險：無損技術避免對待測結構的破壞，降低施工過程中對現有結構的擾動，確保工程安全。 滿足現代工程測量需求：隨著新時代工程項目復雜性的不斷增加，無損檢測能夠提供高效、安全的解決方案，滿足多樣化的測量需求。 增強跨學科能力：無損檢測涉及物理、計算機等領域，能夠激發學生的跨學科思維，培養創新和解決復雜問題的能力。

實驗環節是本次教學改革的核心之一，通過引入下述五項實驗內容，引導學生復習課堂教學中講授的技術原理，在動手實踐中使用現代無損檢測設備，加深了學生對技術原理的認知，同時也增強了學生的實踐能力。

管線探測儀：管線探測儀是一種傳統的地下管線無損檢測工具，能夠探測金屬管線的深度和位置。現代管線探測儀支持多頻段工作，可以針對不同管線材質（如金屬管道、鋪設示蹤帶的塑料管道）進行不同頻率的探測，學生通過實驗學習不同頻率對探測深度和精度的影響，提高探測技能的適應性。

射頻識別標識器：射頻識別標識器技術通過收發無線電頻率識別地下基礎設施的預埋標簽。通過自動讀取地下目標體預埋標簽的屬性信息，實現高效、實時的定位與數據反饋。學生能夠通過實踐操作，學會如何通過RFID技術對管線進行精準定位，極大提高探測效率。還可以了解這種無損檢測和智能標識的應用，掌握如何在實際工程中實現長期可靠的管線管理。

墻體探測儀：現代墻體探測儀通過收發超寬帶電磁波精確識別墻體內部的非金屬和金屬管線、空心結構等。在教學實驗中，學生基于不同頻段的電磁波回波信號特征和多維成像結果，分析墻內所對應的不同結構特征。提升學生在實際操作中的觀察能力和問題解決能力，幫助學生理解復雜的墻體結構和隱藏目標體的檢測方法。

紅外探測儀：紅外探測儀利用紅外輻射原理，探測地下管線或墻體內目標體的溫度差異，從而進行定位。實驗中，學生能夠通過溫度變化的成像，了解淺層目標的埋設深度、走向以及材質等信息，尤其對熱水管道和電力電纜等熱源管線的探測具有重要意義。紅外探測儀能在沒有標記或不易識別的情況下通過熱量特征進行定位。這為教學內容增添了新的探測維度，學生可以更加全面地理解無損檢測的多源內涵。

探地雷達：探地雷達是一種利用電磁波探測地下物體的高精度無損檢測手段，已廣泛應用于地下工程的勘察。能夠提供精確的地下目標物體分布圖像，特別適用于多層埋設的管線系統。學生通過實驗學習了如何調整探地雷達的頻率和采樣速率，進行多層次、多深度的管線探測。此外，還能夠學習如何將探測數據轉化為三維圖像，并結合GIS等技術進行地下管線的管理與分析，幫助他們理解如何在復雜環境下進行更直觀的數據整合和分析。

三教學改革的效果與展望

本次教學改革實現了工程測量教學內容的科學拓展，納入無損檢測技術及其實驗并進行了創新提升，著重強調了智能化、精確化、數據化和跨學科的綜合應用，推動了測量學課程教學的現代化。通過這次改革，學生不僅能夠掌握傳統工程測量技術，還能學會并應用現代無損檢測技術，在面對未來更為復雜的工程環境時，能夠高效、安全地完成測量任務。這將為學生未來在工程領域中的工作奠定堅實基礎，同時提升他們的創新能力和實踐能力，為工程測量學的教學改革注入新的活力。

本次教學改革的主要成效包括三方面。首先是實踐能力的提升。基于多種無損檢測技術，講授探地雷達、管線探測儀、紅外探測儀和射頻識別標識器等設備工作原理，能夠幫助學生在地下工程和復雜環境中選取合適的技術和設備獲取精確數據，增強其操作技能和現場應對能力。在地下管線探測實驗中，學生不僅掌握了設備操作，還將理論應用于實際案例，提升了解決工程問題的能力。其次是創新思維的培養。無損檢測技術的跨學科特點能夠促使學生不僅學會測量技能，還發展了跨學科思維和創新能力。在數據分析過程中，學生學會了如何結合技術與理論解決實際問題。最后是工程適應能力的增強。無損檢測技術能夠幫助學生應對現代工程項目，尤其是地下工程中的復雜環境。通過實時監控技術，學生能夠識別潛在問題并及時采取應對措施，提升了其應對動態工程環境的能力。

在總結上述主要成效的同時，筆者認為仍存在以下三方面的問題及其改進方向。首先是設備資源不足。高精度設備的采購和維護成本較高，本次教學改革實施過程中仍然存在近十名學生共用一臺設備的窘境，影響了學生開展實驗的體驗感。如何增加設備數量、建立設備共享平臺、降低設備采購成本并提高資源使用效率是未來改革的重點之一。其次是課程內容過于密集。無損檢測技術的跨學科性質使得課程內容日益復雜，給學生帶來了較大的學習壓力。如何合理平衡傳統內容和新增內容，進一步優化課程結構并通過分層次教學，將基礎測量技能、無損檢測技術原理和實際工程案例應用進行模塊化教學，幫助學生循序漸進地掌握新技術，是未來改革需要解決的問題之一。最后是教師隊伍的專業水平仍需提高。無損檢測技術的新穎性要求教師持續更新知識并提升實踐能力。面向新技術不斷快速發展的局面，教師仍需加強學習，通過定期培訓和技術交流保持與最新技術同步，以保證教學內容的時效性和有效性。高校應鼓勵教師參與行業研討會、技術培訓等，以提升教學質量，并采用案例教學、翻轉課堂等方式，提高課堂互動性。

四結束語

本次工程測量學教學改革通過引人無損檢測技術元素，順應了工程技術發展的需求，提升了學生的實踐能力和創新思維，幫助他們掌握了現代測量方法并應用于日益復雜的實際工程中。通過在地下工程、隧道和管線探測等方面引入無損檢測技術，不僅增強了學生對工程測量的認識廣度，也提升了他們的工程適應能力和解決復雜問題的能力。盡管改革取得了初步成效，但也面臨設備資源、課程設計和教師專業能力等方面的挑戰。未來，改革應通過資源共享、分層次教學等方式進一步優化，并加強教師培訓，以保持與行業技術的同步發展。這次改革不僅優化了教學內容和方法，更為工程測量學的教學注入了新的活力。通過持續改進，現代工程測量教學將更好地服務于新時代工程需求，培養更多具有創新精神和實踐能力的高素質人才，為我國工程建設事業的發展作出更大貢獻。

參考文獻：

[1]郭云飛.試論基于無損檢測的道路橋梁工程測量技術[J].中國設備工程，2021（16）：127-128.

[2]李浩軍，黃良珂.新工科背景下的工程測量學課程教學內容拓展[J].測繪通報，2024（5）：178-181.

[3]關于印發《“十四五\"時期教育強國推進工程實施方案》的通知[EB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-05/20/content_5609354.htm.

[4]中共中央、國務院印發《中國教育現代化2035》[EB/OLJ.https：//www.gov.cn/zhengce/2019-02/23/content_5367987.htm.

[5]陳忠良.無人機技術在測繪工程測量中的應用[J].科學技術創新，2018（34）：65-66.

[6]李勇康，朱四新.地質雷達在城市地下工程檢測中的應用[J].中國水運（下半月），2022，22（10）：149-153.

[7]李榮.測繪工程中測量技術的應用與發展[J].科技創新與應用，2022，12（24）：162-165.

[8]錢鵬，談順佳，王鳳剛，等.三維地質雷達探測技術在城市道路空洞病害普查中的應用研究[J].城市地質，2023，18（4）：98-106.

[9]雷升祥，趙偉，雷宇明.城市地下空間工程韌性提升研究[J].隧道建設（中英文），2023，43（10）：1627-1636.

[10]羅享寰，李偉文，劉軍，等.與時俱進的智慧工程測量實踐教學改革與探索[J].高教學刊，2023，9（33）：46-50.