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土木工程測量是土建類專業的一門重要專業技術基礎課程,隨著社會的發展和科技的進步,過去的一些教學內容和教學方法已不能適應社會對人才的需求,課程的教學必須不斷進行改革。教學工作既要立足于現在,更要著眼于未來。深化教學改革,提高教學質量,培養合格人才,是教學工作者的職責。筆者結合教學實際,探討了如何對《土木工程測量》這門課程進行教學研究改革。
1.講好緒論內容,把學生引領入門
我校土木工程測量課程采用的教材是覃輝主編,同濟大學出版“十一五”國家級規劃教材《土木工程測量》。教材第一章緒論的一些基本原理來源于假設,概念抽象,學生難理解。學生一般是大一或大二年級,缺泛工程知識。怎樣講好緒論內容,把學生引領入門,將原理深入淺出,統領全課程,是課程教學改革的基礎。
1.1利用Google地球開始講授緒論
打開Google地球,找到校園的Google地球上的圖像,以及校園數字化地形圖,展現給同學,學生對校園很熟悉,了解校園的地形分布情況,開始講授測量學的定義,使學生對地物、地貌、地形以及地形圖的概念一目了然;結合學校整體規劃圖以及學校在建工程,講授測定和測設的基本原理,土木工程測量的任務和作用。學生通過本課程的學習,能夠掌握地形圖的測繪和應用,施工測量的原理和方法,變形觀測,竣工測量等基本知識。從地球的形狀、大小開始,講授重力與鉛垂線的概念,水準面、水平面、大地水準面、參考橢球的概念及關系,由此引入測量基準線和基準面的概念。抓住重點與難點,緒論的重點內容是確定地面點位(X,Y,H)的概念,難點是高斯坐標系的建立過程,要求學生掌握三維坐標的概念:X=地面點到地球赤道的鉛垂距離;Y=帶號(前二位)+500KM+地面點到所處帶中央子午線的垂直距離;H=地面點到大地水準面的鉛垂距離。
1.2總結緒論內容提示后續章節內容
總結緒論內容并講授與后續章節內容的關系,起到承前啟后的作用。本課程的基本問題是確定地面點的三維坐標(X,Y,H),這三個量不能直接測出,要通過測量高差、角度、距離間接求得。后續章節內容是三項基本工作的測量原理,儀器的構造,儀器的使用,測量方法,計算方法,誤差的基本知識等。課程的主線表示為“緒論——測量基本工作——控制與測繪——土木工程測量技術”。
2.綜合理論教學內容
綜合理論教學內容在于精心備課,教案是衡量教學質量的基本內容,是課堂教學效果的基本保證,是調動學生聽課興趣的基本保障。以確定地面點位(X,Y,H)為中心,測量的三項基本工作為主線,通領全教材。正確處理傳統理論知識與現代測量技術之間的關系,既要考慮傳統教學方法,又要考慮現代教學方法,從而調動學生的學習興趣,保證學生學到與時代相應的測繪科學知識。
2.1整合傳統測量內容
打破各章節的順序和界限,合理地安排授課內容。例如將水準測量、角度測量、距離測量有機地聯系在一起,重點講授原理、儀器操作、觀測計算方法;簡單介紹儀器內部結構,儀器的檢驗與校正,誤差來源等。一些內容可以不講或讓學生自學,本教材附有光盤,方便學生自學拓展知識面。講授誤差基本知識時,分析三項測量基本工作的誤差來源、誤差分類,要求學生重點掌握偶然誤差的特性、衡量精度的指標等內容。控制測量是本課程的難點,是三項基本測量工作的綜合運用。在講授本章節前,先回顧緒論中的測量工作概述,使學生對測量工作的原則有初步認識。在控制測量概述中,講清楚什么叫控制測量?為什么要作控制測量?怎么作控制測量?再對照校園數字化地形圖,把校園看成一個測區,講授控制測量方法,控制點選點的要求,求控制點(X,Y,H)的方法,然后講授具體的導線測量、三角測量方法,三四等水準測量、三角高程測量方法。控制測量的實質是求地面點的(X,Y,H),測區大小不同,精度等級不同;把全國范圍當測區,在全國范圍內作控制測量,讓學生進一步理解全國坐標系統和高程系統的概念。講授地形圖部分時,對著校園數字化地形圖,講授地形圖的基本知識,地形圖的測繪方法,地形圖在工程建設中的應用。
2.2引進現代測量技術內容
通過對傳統內容的優化整合,能節省較多的課時用于現代測量技術的講授,內容包括全站儀和數字化測圖技術,GPS原理與方法,GIS的基本知識,先進儀器的的原理復雜,但操作簡單,采用現場示范或參觀教學等方法。引導學生理解現代測繪技術的發展方向:自動化、數字化、統一化和高精度化,讓學生了解測繪新技術及其應用,培養學生的想象力和創造力。
2.3結合案例分析講授施工測量
施工測量是測量的三項基本工作的原理與方法在工程建設中的應用。結合學校在建工程案例,講授施工測量內容,通過講解每個案例把相關知識串起來,帶學生到工程項目上現場講解操作,這樣不但能使學生理解專業知識,而且能夠留下牢固的印象。強調測量技術原理在土木工程測量中的應用,測量技術方法與土木工程施工的密切關系,注重吸取土木工程學科的成果,使土木測量技術更好地為土木工程服務。施工測量按技術應用分為:工程用圖、測設方法、工程測量、變形測量、和儀器檢校;按工程類型分為:建筑工程、道路工程、橋梁工程、隧道工程、路線工程等五種類型。
3.優化實踐教學內容
土木工程測量實踐教學由課間實驗和綜合實習兩部分組成。本校土木工程測量的教學時數為56學時,其中理論教學為40學時,課間實驗為16學時(8個實驗項目),綜合實習為2周。為了提高實踐教學質量,在有限的學時情況下,必須優化實踐教學內容。掌握土木工程測量的基本知識、基本原理、基本方法;掌握常用測量儀器:水準儀、經緯儀、測距儀、全站儀等的使用,儀器的安置、瞄準、讀數、記錄、計算等基本操作方法,儀器的檢驗校正、維護,獲得測、算、繪的基本技能。
3.1明確實驗內容精選實驗項目
課間實驗內容分三部分:水準儀的認識與水準測量;經緯儀的認識與角度測量;全站儀的認識與距離測量。刪掉了一些過時的,或工程實際中很少使用的項目,如鋼尺量距、羅盤儀的使用等。水準儀測量部分開設了:(1)DS3水準儀的認識與使用;(2)普通水準測量。經緯儀測量部分開設了:(3)DJ6經緯儀的認識與使用;(4)測回法測水平角;(5)豎直角測量;(6)視距測量。全站儀測量部分開設了:(7)TOPCON全站儀的認識與使用及距離測量;(8)全站儀三維坐標測量,測量儀器的檢校列入看錄像課程。調整了一些實驗項目到綜合實習中,如DJ2儀器的使用、四等水準測量、導線測量等。每次實驗對儀器性能的介紹、操作都在課堂內進行演示和講解,采用教師手把手的演示和錄像片、多媒體體課件播放相結合的方式,可以將復雜、繁瑣的文字敘述變為容易接受的感性操作,縮短學生對知識的理解過程,提高學生的學習積極性。
3.2根據專業特色按排實習內容
土木工程測量的綜合實習是2周的停課實習,在校園內進行。實習內容分兩部分進行,一部分是控制測量和地形圖測繪,是每個專業必作內容。控制測量——平面控制采用閉合導線,設6-7個點,角度用DJ6經緯儀觀測二測回,全站儀測距,給定已知點坐標,按圖根導線精度要求,計算各導線點坐標;高程控制測量采用四等水準測量按閉合路線求各點的高程。地形圖測繪——在控制點上用經緯儀測繪1:500地形圖,每個小組應完成16個方格的地形測繪任務。另一部分是與土木各專業方向相結合的施工測量實習。施工測量實習分以下幾個方面:(1)建筑工程方向要求學生在已完成的地形圖上作斷面圖、求土石方量、設計坡度線,簡單房屋的基礎平面圖放樣。(2)道路橋梁方向要求學生在已完成的地形圖上作曲線設計和放樣,縱橫斷面圖測繪等。(3)規劃建筑各專業要求學生能應用地形圖作規劃設計等內容。
4.建立合理的教學考核制度
土木工程測量的成績評定分理論教學成績和實踐教學成績。理論成績根據試卷考試成績、平時作業情況、課間實驗、考勤情況等綜合評定。實踐教學成績以組為單位進行,建立了統一的評價體系。將成績評定分為多個部分,根據小組上交的資料,個人的成果資料,出勤情況,實踐動手能力,實踐知識掌握程度,儀器操作考核等方面進行評定。課間實驗不單獨計成績,是理論課程成績的一部分,一般占理論課程成績的30%,根據實驗過程中的表現,儀器操作情況,實驗報告情況等進行評定。
5.結束語
通過多年的教學實踐,筆者認識到,教師是課程教學質量的重要保證。教師必須有很強的責任心,要把握好課堂教學內容,讓學生能聽懂講授的內容,要處理好課堂教學與實踐教學的關系,土木工程測量的教學內容要緊貼土木工程建設所必需,為社會培養綜合素質高的土木工程技術人才。
作者:葉巧云 單位:湖南城市學院市政與測繪工程學院