面向现代测绘技术的土建类《工程测量》教学改革研究*

李璎昊 齐庆会 张 甲

（沈阳城市建设学院土木工程学院 辽宁沈阳 110000）

《工程测量》课程是土建类专业的基础课程之一，是本校的一门量大面广的专业课，包括土木、道桥、给排水、工程管理、工程造价等土建类学科的多个专业，能够为学生后续开展专业学习和就业奠定较好的基础。近年来伴随着通信技术、计算机技术以及地球空间技术迅猛发展，工程测量学科也已经进入了多学科融合发展的阶段，课程研究内容和知识体系需要不断地更迭变化[1]。基于无人机、航天航空摄影测量，三维激光扫描（LiDAR）技术及成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）等新兴测量设备为代表的三位一体的测绘作业模式，基于大范围、大尺度的实时空间地理信息获取技术，基于 ArcGIS、Envi、Google Earth 等软件为代表的空间信息数据处理平台，正在深刻地变革我们改造世界的思维模式，逐渐取代传统测绘模式。新理论与新技术的变革，对于高校土建类《工程测量》课程教学也带来了强烈的冲击，只有深刻的教学改革，才能符合当今现代测绘技术发展的潮流[2]。

一、课程教学中存在的主要问题

（一）知识体系未及时更新导致学生丧失专业自信心

在现代信息的加持下，滞后的教学内容容易使学生对课程产生乏味感和对专业失去信心。陈旧的内容会让学生对专业产生怀疑，认为自己所学的内容不如其他专业具有“高精尖”的技术，产生专业“自卑感”，适当调整教学内容，结合当今测绘发展主流趋势，才能给学生一定的引导，给予学生一定专业自信心，帮助学生构建完整的知识体系。

教师对受教育学生的心理变化不敏感，知识内容调整不及时。伴随社会的高速发展，高校学生心理特点也发生了巨大的变化，作为与互联网共同成长的一代人，在多变多元的社会思潮、功利色彩鲜明的应试教育影响下，他们的学习和生活方式都具有信息化工具使用娴熟、学习动力不足、学习目标多元等明显的时代特征；对测绘工程专业而言，由于其知识体系受市场、前沿技术等因素影响较大，学生特点的变化会直接影响到培养效果，因此受到的影响相对更大。

（二）传统测绘技术与现代测绘信息技术日益冲突

据查阅相关资料，国内高校（含民办）院校中非测绘专业开设《工程测量》课程的约 20 个[3]。综合分析课程教材，内容有绪论、水准测量、角度测量、距离测量与直线定向、误差基本理论、控制测量、地形图的基本知识、大比例地形图的测绘、建筑施工测量、道路桥梁施工测量及变形观测等[4-5]。

教材编写需要一定的时间，然而测绘技术正在朝着信息化发展，变化日新月异，因而存在一定的滞后性。常规教学内容以高程测量、角度测量及距离测量为基础，以传统的水准仪、经纬仪、全站仪的原理和操作为主，辅以误差理论和平差方法。但是，现代测绘地理信息理论内容却未曾涉及，比如基于机载LiDAR、机载三维激光扫描仪、无人机等大尺度数据获取在现代的地形图测绘中的重要应用[6]。

（三）实践教学设备陈旧未能与行业发展与时俱进

先进测量仪器设备不仅在测绘行业占比越来越大，在相关测绘行业的应用也日益广泛。鉴于众多院校的测量设备滞后于行业生产单位，较多的现代化测量仪器并未应用于实践教学中，多数还处于传统仪器采集数据、简单的数据生产阶段，从而导致学生学习积极性和专注度不足[7]。

（四）教学大纲中的教学内容更新速度滞后于行业发展

众多院校为稳定教学秩序能有所保障，以便于检核人才培养的成效，一般大纲内容制定周期为四年，甚至更久。但是就目前测绘行业飞速发展的趋势来看，更新速度略滞后于行业发展。本身教学内容相对于行业发展就具备滞后性，这样就导致比较严重的教学内容脱离行业发展，对培养应用型人才来讲，是很大的弊端。教学内容中无法及时展现出新兴的测量技术，然而在传统的教学模式下，学生又只能在课堂上听老师讲解演示 DS3 型水准仪、经纬仪等小部分的传统仪器。而类似于GNSS 等仪器的使用，由于受传统教学大纲中的教学内容的限制，教师在课堂中只能提及，很难讲解明白。

（五）线上线下混合式教学模式衔接不清

在后疫情时代，教学影响较大，一方面高校学生来自祖国各个地方，疫情情况不一致，一方面疫情反复无常，诸多的不确定性导致高校师生这个特殊的群体上课时间和方式不确定，打破原有授课计划，学校和教师需要灵活应变。但也有线上和线下授课衔接不清的问题存在，教学信息不对称、教学资源共享时效慢等问题就会出现，教学环境的频繁切换也会导致学生的心理随之变化，这些问题都需要解决。

二、深化教学改革

（一）课程体系改革

按照应用型人才培养方案，设置非测绘专业新知识体系、新知识框架，将原有工程测量学内容分为基础知识、工程测量在土建类专业中的应用及现代测绘技术三个模块，并为三个模块分别配置相应的实验课程。原课时为32+8 的教学时长分配，在保持课时总量和理论与实验配比不变的前提下，做如下调整。具体可参见表1：

表1 基于课程内容学时调整

压缩基础知识10 学时，补充至应用工程测量和现代测绘技术部分，均衡配比三个模块的学时，以基础知识为主线，以应用工程测量和现代测绘技术为辅线，以实验贯穿整个课程为引线，构建三位一体化的教学新架构，培养全面型测绘人才。

（二）教材、教学内容改革

在信息化测绘发展的阶段，现代测绘无论是在新技术还是新设备上，都在不断地冲击传统工程测量学，在大环境下，非测绘的土建类专业也应在教学内容上做出改变。在课程体系改革的前提下，调整工程测量授课内容，对于易于掌握或落后的知识，可以让学生自学，教学内容调整，在有限的学时内充分讲授新的测绘知识，健全学时知识体系，使得学生尽快适应当今土建类对测量的新要求[8]。

在第二类工程测量应用模块中，针对不同专业对测量的需求，有针对性地进行教学安排，做到因材施教。比如，对于土木工程专业来说，更倾向于工民建筑的施工放样、轴线高程传递等问题，对于道路桥梁与渡河工程专业来讲，更倾向于带状地形图的绘制、道路断面土石方量计算及道路施工放样等问题。在原有课程内容的基础上，依据不同专业增加更多的实际应用和课题讨论，并将测绘新技术始终贯穿课堂，如固定翼无人机代替传统全站仪或者RTK 模式测量带状地形图、三维激光扫描仪在道路建模中的应用等，帮助学生开阔眼界和思维。

（三）教学模式改革

信息化时代，改变教学手段，充分利用线上教学资源和教学手段，增加现代教育技术在本门课程中的应用比重，减少传统的单一教师单向输出模式，充分调动学生上课的积极性，提高学生的听课率。受疫情影响，线上授课模式逐渐被接受，借助于互联网教育资源和教育平台，教师可以根据授课对象不同，调整教学内容。借助网络，师生之间可以实现在线交流，教师能够及时把握学生对于知识点的掌握程度和兴趣点，引导学生自主学习。依托学习通平台，可以在课堂中设置随堂测验、抢答、随机选人以及分组等活动，丰富教学手段，加强师生之间的有效教学沟通，形成教师与学生、学生与学生之间帮助与互助，带动学困生共同进步。在实际教学中增加在线答疑、在线审核等，通过课后作业、讨论等方式使得考核内容多样化，要保持督促，并建立合理的奖励和惩罚机制，如在线答题中，快速答对的学生有一定的平时成绩加分。

（四）实践教学改革

实验建设过程中，在保证常规实验所需设备的基础上，依据自身情况和基础条件，采用多种方式、渠道进行建设，争取更多的资金支持，添置和更新现代化测量仪器，鉴于新型测量设备普遍造价较高的问题，可以采用分批次、厂商合作共建以及与其他院校资源共享等模式进行，提高仪器设备利用率，满足日常实践教学开展的条件，契合教学内容改革中的三个知识模块，使学生熟悉学生对于现代测绘地理信息仪器。

在实验室管理模式上，实行100%开放管理制度，向学生实行全开放，学生在课上未完成的实验，可以利用课余时间自行借仪器练习，提高对仪器的熟练度。对于表现突出的学生，可以推荐参加不同级别的测绘技能大赛，例如两年一次的辽宁省测绘地理信息之星大赛，激发学生的积极性。

在实践教学内容上，针对不同专业，实习内容应有所差别，调整后各专业的测绘实习内容如表2：

表2 测量实习内容

（五）线上线下混合式教学改革

基于学习通平台完成了线上教学资源建设，主要包括课程自学辅助视频及PPT、随堂练习、单元测试、相关教学资料等模块。截至目前，课程建设自学辅助视频及PPT 25 讲，共计时长1125 分钟，随堂练习、单元测试共25 套，拓展阅读素材若干篇，丰富的线上课程资源为有效实施线上线下混合式教学提供了有力的保障。针对线下教学活动建设线下课程资源，主要包括课程教案、教学PPT、教学案例、课程思政案例等。以土木工程专业2020 级学生为例，讲课理论学时为32 学时，实践学时8 学时。在2022 年春季学期，受疫情影响，线下授课学时为12 学时，线上学时为28 学时，含8学时课内实验学时，线上授课依托于超星课堂，基本满足授课需求，学生学习效果反馈较好。课内实验学时依托于金创立虚拟仿真软件平台，完成了等外闭合水准测量和测回法角度测量等实验。

结语

本文以现代测绘科学技术与非专业《工程测量》教学的现状为背景，从现代化建设对土建类专业的要求能力入手，对非测绘专业的《工程测量》课程进行教学改革，在课程体系的构建、教学和教材内容改革、教学模式改革、实践教学改革及混合式教学五个方面进行阐述，明确指出土建类《工程测量》教学目前存在的主要问题。针对这些问题进行教育教学改革，突出了土建类各专业在测量教学内容上的差异化，培养了学生独立思考、自学和动手的能力，使得学生学习的主动性明显增强，对测绘新技术学习的积极性普遍提高。