测量学实践教学模式的探索与研究

2011-07-25杨玲霞

山西建筑 2011年29期

杨玲霞

0 引言

测量学是我校成人教育学院建筑工程技术专业的一门专业技术基础课程。课程的主要任务是学习本专业所必须的测量基本理论、基本知识、基本方法和基本操作技能，为培养建筑工程一线施工与管理专业人才奠定基础。我校2010年的建筑工程技术专业教学计划修订后，在原有教学内容基本不变的情况下，面授课时数由最初的72课时，降为现在的36课时(包括实验)。如何在有限的课时内保证和提高测量学课程的教学质量，探索更好的教学模式，就是目前摆在我们面前的主要问题。

1 合理安排实验实训时间

测量实验是比较重要的一个教学环节，通过实验掌握测量仪器的安置、观测、记录、计算等过程，真正掌握测量的基本方法和基本技能。根据教学实际情况，将测量实验穿插在课堂教学过程中，也就是在讲授相关章节的同时进行课间实验，依据测量学教学内容和目标，教学大纲要求实验课共开设8个学时，其中验证性实验4学时，综合性实验4学时，内容分别是水准仪操作、经纬仪使用、测回法观测水平角和竖直角观测，通过这些实验使学生了解仪器的基本结构、测量原理、实际操作方法、步骤以及计算的基本方法，同时也为下一步的实习打下基础。

测量实训安排在课堂教学全部结束之后进行，是各项试验的综合练习，也是对整个测量课程的系统性复习和强化。使学生全面了解和综合掌握所学的知识，达到实践印证理论，理论指导实践的目的。

根据实训教学内容和目标，集中实训时间为1周;实训内容有水准仪和经纬仪的检验与校正、四等水准测量、图根导线测量、数据处理和施工放样五个方面的实习内容;实习分组进行，每小组6人，每班配备一名实习指导老师。

2 增加实验实训设备

目前我校学生实验和实训所用仪器都从相关大学的实验室租用，教学仪器和设备根本不能满足学生实训的要求，一方面体现在教学仪器的数量。比如每6人的小组，应该同时具有水准仪和经纬仪两套设备，但是学校考虑到实习经费的问题，会租用相对较少的仪器，每小组往往只有一套设备，要么是水准仪要么是经纬仪，水准测量完毕的学生想用经纬仪测量就得去经纬仪那组互换，如果经纬仪这组学生还没有测量完毕，那么学生就得等待，浪费很多宝贵时间，也降低了学生的学习效率。另一方面是教学仪器的性能往往不一致。比如租来的同是经纬仪，有的是DJ6型号光学经纬仪、有的是电子经纬仪;同时不同厂家的经纬仪构造多多少少都会有一些不同。同样，水准仪有比较老式的微倾式水准仪，也有自动整平水准仪，没有一个统一的标准，因此我校实验室和实验设备的建设刻不容缓。根据我校多年招生的规模，建筑工程技术专业总共2个班级，每班45人左右，粗略按100人计算，如果每6人一小组，每组各两套仪器(一套水准仪、一套经纬仪)，这样就需要水准仪和经纬仪各17套。

3 建设固定实验实训场地

实习场地是实践教学的课堂，它的完善与否，直接影响教学的质量。目前我校学生实习场地都在我校郭杜校区内进行，校区实验场地建设还不是很完善，许多地方还有待改进和提高。为了便于在以后的实习中组织实施测量实习，同时也鉴定学生的实习成果，应建立固定的校内实习场地。在校内建立实习控制网(三级导线和四等水准路线)，导线总长约2 km，设置若干永久性测点，可以是附和线路也可以是闭合线路。在这样的固定路线和固定测点实习，多次实习过程中，实习指导老师熟悉指导场地的情况，在实习过程中能及时发现问题，并找到解决问题的方法。

针对我校郭杜校区实习场地情况，布置了12个控制点，组成一个全程2 km的固定闭合线路(见图1)，实习内容中的四等水准测量和图根导线测量都选用本条线路。图根导线测量中主要测量闭合路线的内角和导线边长，即从起始点1开始到点12依次类推测量内角 β1，β2，β3，β4，β5，β6，β7，β8，β9，β10，β11，β12和边长 D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，D8，D9，D10，D11，D12。其中测量内角用测回法，测量边长用钢尺量距或者视距测量，在实际实习中我们没有钢尺，学生都采用视距测量，同时用视距测量出的距离也相对精确。角度测量时用经纬仪在导线点上设站，测量相邻导线边之间的水平角。我们知道位于导线前进方向左侧的水平角称为左角，位于右侧的称为右角，通常观测左角，闭合导线以逆时针为前进方向，所以左角也就是我们测量的闭合多边形的内角。四等水准测量采用后—前—前—后(黑—黑—红—红)的观测顺序，也就是在每一测站上先观测后视水准尺黑面上、中、下丝的读数，然后观测前视尺黑面上、中、下丝读数，再观测前视尺红面中丝读数，最后观测后视尺红面中丝读数，计算出黑面所测的两点高差h黑和红面所测高差h红，如果h黑-h红≤±5 mm等其他限差要求，则挪到下一测站进行测量，直到测量出所有高差。

为确保测量实验的质量，建立相对固定的水平角、竖直角和高程测量实验场地。比如测回法观测水平角实验时布设如图2所示实验场地，点C为测站点，点A和点B为目标方向(点A和点B分别为教学主楼东北和西北拐角)，从而测量水平角β。

建设固定的实验和实习场地后，每一届的学生都在同一场地进行实习，指导老师也在同一场地指导相同内容的实验和实习。指导老师熟悉场地情况，在学生实习过程中能够及时发现问题，找到解决问题的方法，同时也可将上一届，甚至更上一届学生测量数据和本次实习所测数据进行比较，寻找存在的问题。

图1 闭合路线布置示意图

图2 测回法测量水平角实验示例图

4 改进实验实训指导书

详细的实验和实训指导书可以节省讲解和布置实验时间，使得学生有更多的时间用于实际操作练习，也方便了教师对实验报告的批阅。

指导书有测量实验指导书和测量实训指导书两部分，在实验指导书中详细说明每项实验的目的、仪器设备、实验方法与步骤、限差要求和注意事项等，并附有实验数据记录表格。比如测回法观测水平角实验，实验目的是掌握经纬仪水平角度的测量、记录及计算。仪器设备是经纬仪一台。实验方法与步骤是安置仪器→粗略整平→瞄准目标→精确整平→读出数据。注意事项是应注意仪器设备的安全，尽量不要把仪器架在道路上;在操作仪器时，转动各螺旋力量不要太大;三角架的架腿不要太开也不要太小，要把角架踩实等。以往我们没有给出每个实验完整的数据记录表格，只说明按教材上某某表格模式进行实验数据记录，多次的试验过程中我们发现，学生的记录过程并不合理，数据记录表格前后顺序颠倒，有的学生干脆没有表格，随意记录测量实验数据，试验报告书写零乱，也给教师批阅带来困难。为了使学生养成按规则记录的良好习惯，同时也使得实验报告整齐美观，在每个试验说明后面我们都附有试验数据记录表格，如普通水准测量记录手簿、测回法观测水平角记录手簿、垂直角观测记录手簿等。

实训指导书用来说明实训的计划和安排、注意事项、基本方法和技术指导以及实习成绩的考核方式等，学生通过阅读实习指导，对实训的内容和要求有了明确认识，提高实习的主动性和自觉性。实训内容里面主要部分是四等水准测量和图根导线测量的路线布设。四等水准测量中首先要进行路线设计，根据实训场地和实训要求，全组同学共同协商，并考虑导线测量的需要，布设一个水准线路，尽可能构成附和或闭合路线，同时要求图根导线测量的路线与四等水准测量路线一致。但是多次实际操作中我们发现学生选点不是非常合理，有些控制点选在松软的草坪内，有些相邻控制点间出现比较高大茂盛的松树，有的布置线路时导线边长相差比较悬殊，某些相邻边长之比超过1∶3，再者控制点布置也不是很均匀。这样就给整个测量实习带来诸多不便，不仅浪费实习时间，而且也不利于学生直观理解。针对这样的实际情况，实习指导老师提前布置好一个完整的闭合线路，实习的时候指导老师通过实地实例直观讲解，说明控制点的选择理由，如相邻导线点间应通视良好，以便于角度和距离测量，点位应选在土质坚硬、便于长期保存和安置仪器的地方等，从而加深理解并使学生效仿之。