本文是一篇有關土木工程教學的論文，從工程測量學教學改革的必要性以及教學改革的內容還有教學改革效果總結等各個方面對土木工程教學做了詳細的介紹。本文選自：《土木工程與管理學報》，《土木工程與管理學報》是教育部主管，華中科技大學主辦的土木工程與工程管理類學術期刊，面向國內外公開發行,本刊是以城市工程規劃、建設與管理為主、同時兼顧城市科學相關領域的自然科學核心刊物。本刊前身為武漢城市建設學院學報、《華中科技大學學報(城市科學版)》，經教育部批準，報新聞出版總署審批，從2011年起正式更名為《土木工程與管理學報》。
摘要：運用多媒體手段,加強情景式教學有些內容,如儀器檢校、角度交會等作業方法和地形圖測繪等,單靠口述或課堂上演示儀器還難以完成教學任務?？梢园堰@些工作用攝像機錄制一個完整的過程,然后用視頻設備播放出來,播放的同時提醒工作要領,效果會好得多。此外,將電子經緯儀、光電測距儀的構造和原理通過三維圖件演示出來,便可以在不拆卸儀器的前提下讓學生在較短時間內全面、清楚、準確的了解儀器的內部結構。
關鍵詞：土木工程,工程應用,工程師論文
Abstract: the use of multimedia means, strengthening some situational teaching content, such as instrument calibration, such as Angle intersection operation method and the topographic map surveying and mapping, etc., by oral or classroom demo instruments alone is difficult to finish the teaching task. Can use camera to record a complete this work in process, and then use video broadcast equipment, while urging work main point, the effect will be much better. In addition, the structure and principle of electronic theodolite, photoelectric rangefinder through 3 d maps are drawn out, can not remove the instrument under the premise of students in a relatively short period of time comprehensive, clear and accurate understanding of the internal structure of the instrument.
Key words: civil engineering, engineering application, the engineer
一、工程測量學教學改革的必要性
工程測量作為一門傳統課程,其教學內容已經延續了幾十年。近幾年,以空間定位技術、航空航天遙感技術、地面一體化技術和地理信息技術以及3S集成技術為代表的當代測繪高新科學技術的發展,使得測繪的作業方式、生產手段、數據采集和處理向一體化、智能化的方向發展,標志著測繪科學技術已從手工機械時代向電子信息化、自動化、智能化發展。
面對測繪技術的迅猛發展,一直延續的工程測量學課程體系已經遠不能適應現實需求。畢業生在工作中暴露出了知識面窄、知識體系陳舊、適應能力差等問題。因此,如何打破傳統的教學模式,充實現代測繪技術,使工程測量與信息科學有機結合,成為當前土木工程專業測量學課程改革的重要工作。
二、教學改革的內容
(一) 教材及教學內容的優化
近年來,經過多次探討,大家對工程測量課程的任務和作用以及總學時已經取得了共識,即以40～80 學時的課內學時加上4周左右的勘測實習為宜。需要商榷的是如何改革教學內容,即增加一定學時的新內容,刪減少量過時和對本專業意義不大的內容,同時保證總課時不變或略少。
筆者認為,現行的《工程測量》教材應增加如下新內容:全站儀原理與使用; 電子水準儀原理與使用;廣義測量平差概念; GPS定位; GIS概念;數字化機助成圖;遙感知識;特種光電施工測量儀器(激光指向儀,準直儀,掃平儀,陀螺儀等) ;有關圖根控制測量中的小三角鎖、線形鎖網等控制測量的核心內容要建立在光電導線的基礎上。
(1)傳統內容的合理保留。在內容上要少而精,主要讓學生掌握基本的測量理論與方法,尤其掌握基本的技能。結合土木工程專業可以保留: ①水準儀和水準測量; ②經緯儀和角度測量; ③距離測量與測距儀; ④測量誤差基本知識; ⑤控制測量與導線測量; ⑥大比例尺地形圖測繪; ⑦地形圖的基本知識與應用; ⑧工程施工測量。在新舊技術并存的測繪工作中,傳統技術必不可少。從學生畢業后的工作技術需要上講,測量的基本技能是必須掌握的。
(2)新儀器、新技術的引進。測繪儀器科技進步在測繪發展中發揮著關鍵的作用,因此教學中應當引進新儀器理論和應用的內容。需要增加: ①全站儀及數字一體化測圖技術; ②GPS定位技術及測量方法; ③建筑物變形監測模型化; ④地理信息系統GIS的基本知識。這些內容的引進為學生畢業后在實際工作運用新儀器做好了準備。隨著新儀器內容的學習應用,必然為新技術、新儀器的推廣應用打好基礎。
(3)數字化測繪技術逐步代替平板測圖。由于工程測量與信息科學有機結合的程度不斷加強,數字化測繪技術應該成為測量學應用的重要內容。近幾年,數字化測繪技術在工程建設中的應用越來越廣泛,以此為基礎的教學內容也應在工程測量教學與實習中體現出來。
(4)工程放樣自動化。如今,數據庫技術,全站儀自動測量技術, GPS的RTK, RDK技術的日益成熟和發展,使工程放樣趨于實時化、自動化。現代測量技術的成熟和儀器設備的先進,必然會對測量學教學的內容產生很大的沖擊。為適應社會的要求,有必要把為工程放樣快速、準確提供便利的自動化放樣技術引入教學當中。在新形勢下,土木工程專業由原先的“小土木”逐漸轉變為“大土木”。調整之后的土木工程專業測量學課程,如何適應新的專業要求,人才培養如何滿足社會需求,如何建立一套與高速發展的科技相適應的教學體系和最優化的教學方法是目前測量學課程改革的重點。
(二)教學方法的改革
在目前教學時數減少、教學內容增多的情況下,課堂教學必須做到少而精,突出重點、難點和疑點。這就要求任課教師深刻理解和掌握課程內容,對教材中的重點和難點內容進行歸納總結,對教材中未涉及的現代測繪技術,通過有關資料進行收集整理有選擇的引入課堂,豐富教學內容。教師在努力搞好教學的同時,應積極參與科研和生產工作,不斷提高理論水平和豐富實踐經驗,從而達到深入淺出,生動活潑的教學效果。鼓勵教師編寫測量學多媒體課件,提倡采用多媒體教學,并輔以傳統的教學手段。
(1)課堂教學方法的多樣化。改變傳統的“灌輸式”課堂教學方法,以“啟發式”“引導式”方法。根據教學內容的難易分別采用講解、回答問題、討論、自學等多種教學方式。重點、難點部分采用詳細講解,并密切聯系工程實際情況,使學生對授課內容從感性認識上升到理性認識; 適當地在授課中利用討論的形式,讓學生發現問題,并進行分析解決。
采用啟發式教學,可以從根本上改變學生被動聽講的局面,培養了學生的自學能力、分析問題和解決問題能力。尤其對于公式的推導和復雜的數學運算,先講思路,后讓學生自學,并結合專業實際提出問題,開展課堂討論,引導學生思維,活躍課堂氣氛。
(2)將現代化的教學手段引入教學體系。教學過程中除常規教學手段外,利用計算機輔助教學,積極采用多媒體技術。利用多媒體動態教學可以形象直觀地完成教學任務,使得教學內容與表現形式呈現多樣化,以提高課堂教學效率和質量。采用電子教材、網絡、CA I課件等多媒體技術制作演示講稿,既可以利用圖像和文字進行說明,又可以結合聲音和動畫,將實物圖形、空間概念、定位原理等口述難以說明白的內容清晰直觀地演播給學生。如關于測量儀器的內部構造、讀數裝置的原理、GPS原理等內容可以充分發揮多媒體的優勢,加大授課信息量,不斷更新和拓寬知識面。適當的采用多媒體技術能極大的激發學生的學習興趣。
由于工程測量學圖表多、計算公式多,課堂教學難度大且效率低。教師應靈活運用不同的教學方法,使教學內容的表現形式和傳遞方法呈樣多樣化。授課中,可根據授課內容穿插圖片、錄像片段,讓學生一目了然,避免學生對所學內容一知半解和主觀臆斷。
(3)不斷培養學生的工程意識。在日常教學中引導學生把握工程整體觀念,結合測量教學實習,將具體的工程測量進行模擬設計。針對土木工程專業的應用領域,講解測量在工程實際中的應用。特別在當前的“大土木”環境下,應當不斷加強道路工程、橋梁工程、地下工程等內容的教授。根據具體工程實際結合施工組織設計,提出并設計測量工程施測方案,使學生獲得一種工程意識,不斷加強理論與實踐的結合能力。
(4)加強情景式教學將測量儀器帶進課堂。學生大多不熟悉甚至從沒有見過測量儀器,如果只是對著圖片講結構、操作方法就顯得很抽象,難以取得良好效果。對照實物則可以將抽象理論還原為具體問題,在課堂上如果對著模型解剖儀器內部構造,拿著儀器介紹各旋鈕的功能及應用,演示操作過程和使用技巧,可加深學生的直觀印象和理解。
充分利用現有的儀器設備。常規儀器對照實物進行現場講解,這樣非常直觀,使學生在很短的時間內就可以掌握儀器的基本結構和功能,較為熟練的操作儀器。先進儀器設備采用課堂演示的方法或采用學術講座的形式,這樣既開闊了學生的視野,又彌補了目前先進設備不足的問題。
三、教學改革效果總結
對于土木工程專業的測量學課程教學,要面向社會需求的人才市場,培養學生應用測繪技術解決實際問題的能力。必須以讓學生掌握地球空間信息采集的基本理論和基本技術方法,熟悉測繪科技成果的應用,了解先進的方法及其在土木工程領域的應用和未來發展前景為基本要求,培養學生全方位、多方法地解決在工程施工、設計、管理以及科學研究方面問題的能力,從而適應社會對畢業生能力的需求,使學生成功迎接跨學科擇業的挑戰。
