《控制测量学》教学改革研究

控制测量学教学改革研究 摘要：本文针对在课时减少的情况下，如何保证控制测量学课程的教学效果，介绍了一系列改革措施。具体措施包括：教学材料选取、理论教学方法改革和实践环节质量控制。实践证明，这些措施提高了教学效果，保证了教学质量。 关键词：控制测量学；教学改革；测绘工程；大地测量学 中图分类号：G642.0文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）32-0036-02 控制测量学是测绘专业本科生必修的一门核心专业课程，在整个专业的学习过程中具有非常重要的地位。然而由于当今的就业和升学竞争激烈，为拓宽学生的知识面，提高学生的竞争力，各高校不得不开设更多的专业相关的其他课程，以致本课程的教学课时不得不压缩。如何使课时量的减少对本课程的教学质量的影响减至最小成为测绘专业老师不得不思考的问题，作者从教学材料的选取、理论教学方法改革和实践环节的质量把握等方面提出对本课程的教学改革方法进行了探讨。 一、教学材料选取 根据现行教学大纲，学习完本课程应达到的要求有：了解国家控制网建立的一般情况；掌握工程控制网设计的理论和方法，具有控制测量的外业观测技能，能完成控制测量的外业工作；掌握控制测量数据处理的理论和方法，具备平差计算的基本技能、能完成内业计算。掌握这些基本要求后，我们就可以按本课程的理论建立测量控制网，从而确定地面点的坐标了。测量控制网的建立方法有两种：传统大地测量控制网和GPS控制网。为此，我们应该学习的内容有：国家控制网的建立原理和方法、工程水平控制网的技术设计、控制测量的基本测量技术与方法、地球椭球及其数学投影变换的原理与应用、常用大地测量坐标系及其变换、控制测量外业观测数据的内业处理等。 对照市面上的教材，我们认为武汉大学出版社2006年版的控制测量学（孔祥元、郭际明主编），能最好地覆盖上述内容，然而由于教学学时的原因，我们在有限的60个左右的学时内难以完整地学习这些内容。因而我们必须综合考虑整个专业课程体系的设置，从教材中选取其他相关课程中涉及较少的重点内容给学生进行重点讲述，使教材内容实用。 考虑到学生在学习本课程之前，学习过大比例尺数字测图原理，这部分内容与控制测量的外业观测方法部分有重叠；学生之前学习的测量平差基础部分与该教材中工程控制网的条件和间接平差部分也有一些重叠；所以在进行本课程教学时，只须将该两部分与之前学习内容不同的地方加以讲解即可。按教学大纲，本课程之后后续课程有GPS原理与应用课程，因此教学过程中，可以完全不讲授GPS原理与应用的相关内容。对于教学内容的选取，除了这里说到的删减一些教材的内容外，我们还有必要增加一些布网和计算的实例，从而加深学生的直观印象和提升学生的学习兴趣。 二、理论教学方法的改革 传统教学模式中，学生在教学过程中没有思考的空间，被动接受，主观能动性不能得到充分发挥。另外，本课程自身的特点是部分内容较抽象，学生通过教材给出的内容难以形成直观印象，从而影响学生的学习效果。为提高理论教学效果，我建议从如下两个方面加强。 1.通过提出问题，学生讨论分析，提升学习效果。控制测量外业作业过程中，有许多规范需要遵守，如在精密水准测量的过程中（以二等水准为例），教材中列出的作业一般规定有11项，其中有些项教材给出了这种做法的好处，有的则没有。教学这类问题的时候，我们可以预先布置下节课要讲的内容，让学生在课外思考讨论，下次课让学生上台将所考虑结果讲给大家听，其他学生做补充，最后教师做总结。例如，精密水准测量中要求“一个测段的水准测量路线的往测和返测应在不同的气象条件下进行，如分别在上午和下午观测”。教材中对于该项要求的原因没有做详细的解释，我们可以让学生将其考虑结果跟别的同学交流，最好老师做总结。当然具体这项要求，是因为大气密度的变化受温度的影响，而大气密度的变化会引起大气折光的变化。上午地面吸热，地面上的大气层离地面越高温度越低；午后，地面逐渐散热，地面温度开始低于大气温度。所以，大气折光的影响在一天中不同时间不同，一个测段的往返测分别在上下午的话，其观测高差的平均值可以减弱大气折光的影响。同时，我们可以将教学内容延伸，让学生讨论不宜进行水准测量的时段和原因。这样的讨论，能很好的激励学生的主观能动性，提升学生的学习兴趣和学生的成就感，从而提高学习效果。 2.引入计算软件，加深学生对教材内容的直观印象。本课程有许多改化公式，也就是在直接量的基础上加入一个改正数。遇到这种问题时，教材中经常会说某个量比较小可以略去，某个量比较小但不能略去。对于这样的内容，学生经常会困惑到底哪个小的量能略去，哪个不能略去？对于这样的问题，作者建议教学过程适当用一些数据举例。例中数据的计算可通过MATLAB软件进行。以椭球面上距离改化到平面上需要加入的改正数为例，在不同等级的控制网中采用的公式不同，为什么会不同呢？学生难以通过教材给出的内容形成直观的印象，从而影响学生对于该部分内容的学习效果。 教材上提到一等三角网的距离改正公式为： S=D-S=S（1+）-S=S（+） 二等三角网的距离改正公式为： S=D-S=S（1+）-S=S（+） 为什么在二等三角网的距离改化计算时可以少取一项呢，我们以武汉市某点附近一段距离为例加以计算进行说明。该点经纬度为北纬29度58分20秒，东经113度53分29秒，采用1975国家推荐椭球，假设一段长度为50KM。按正算公式可以计算得出该点附近的Ym=279117.006m，该点的平均曲率半径为Rm=6.367393842723078e+006，将S代入，可得两式计算的结果差为0.007692315735459m，相对误差为1.538463147091861e-007。可见这样小的相对误差，当然可以省去。MATLAB的引入，可以让学生对于这些微小量有直观的印象，当然能提高学习效果。同时，由于MATLAB在测绘专业中的重要性，这样也能增加学生学习MATLAB的兴趣。 三、实践环节质量控制 本课程实践性很强，按照教学计划，在课程教学结束后有一个集中实习。实习是学生应用理论知识解决实际问题的关键环节，因此实习环节质量直接关系着该课程的学习效果。如何提高实习质量呢？ 首先，需要使学生清楚实习的重要性。其重要性的体现可以通过告知学生实习目的以实现，控制测量实习的目的有：巩固课堂知识，加深对基本理论的理解；掌握控制测量的作业程序及施测方法；掌握测量成果的平差处理方法；提高学生从事测绘工作的计划、组织和管理能力，培养学生的专业品质和职业道德。其实，需要精心组织实习内容。实习内容要符合教学计划，并能加深学生对控制测量整体概念的理解。实习内容包括：精密边角测量，含精密测距仪和经纬仪检验及外业观测和成果处理；精密水准测量，含精密水准仪检验及二等水准观测和数据处理；导线测量，主要是导线网的观测与平差计算。通常实习是模拟实际，由学生完成一个假定控制网设计和测设。如果条件允许，最好能将实习与生产实际相结合。如果实际情况不允许，也应尽量组织学生参观一些实际生产项目。最后，成绩评定阶段，老师需综合客观地给出学生的实习成绩。成绩评定时，可首先按每个小组打分。具体的做法是将实习项目分别赋予一定的权重值，然后对于每个子项目按任务完成情况和成果情况打分，该两项各50%的权重，再计算该子项目的得分，最后加权平均形成小组得分。在小组得分基础上，按个人业务能力、工作态度、团队协作、出勤等，给出一个调整系数，取系数范围0.81.2（这个系数的取得可由小组组长建议）。最后老师根据实习报告以及班干部、课代表等的建议，对系数再进行微调，将最终系数乘以小组成绩，得到个人实习成绩。 四、结论 作为测绘专业的主干课程，控制测量学的教学改革对于本专业的人才培养具有重要意义。作者根据自身教学实践，从该课程的教学材料选取、理论教学方法改革和实践环节质量控制等方面进行了总结。实践证明，经过改革，学生的理论知识更加扎实，分析和解决问题的能力明显提升，动手能力也进一步增强。教学改革无止境，为进一步提高教学效果，我们还需要不断地进行摸索以培养最能适应社会需求的测绘人才。 参考文献： 1孔祥元，郭际明.控制测量学M.武汉：武汉大学出版社，2006. 2田林亚，潘松庆.测绘专业控制测量学课程教学改革与思考J.勘察科学技术，2003，（6）：27-30. 3徐卓揆.控制测量课程设计教学中的软件应用方法J.测绘通报，2012，（1）：105-107. 4孙文彬，赵学胜.“控制测量学”教学改革的探讨J.矿山测量，2009，（2）：71-73. 5杨柳.问题教学法在控制测量教学中的实践探索J.测绘信息与工程，2011，（6）：52-54.第 7 页 共 7 页