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1课程现状及存在的问题
1.1课程现状
目前,中国矿业大学采矿工程专业教材采用高井祥老师编写的《测量学》,课程主要分为理论课和实验课两大部分,其中课堂授课为24课时,实验课8课时,内容设置如表1所示。实验课程主要开设水准测量、角度测量及全站仪认识与使用及地形图认读等内容。
1.2课程存在的问题
分析课程现状,目前中国矿业大学采矿工程专业测量学课程的设置存在如下几个问题:
(1)课程内容较多,而学时较少
从测量基础理论知识到矿山测量的应用,课程几乎涵盖了大部分测量学科的相关知识,但只有24课时的课堂教学明显无法面面俱到,不得不对部分内容进行缩减,课程内容的连续性不易保证,影响了教学效果。
(2)基础理论多,而专业应用内容少
测量学的基础理论知识占到总课堂学时的91.7%,而与采矿工程专业相关的矿山测量知识较少,只讲解基本概念,无法让学生对井上下测量工作有深刻的认识。此外,还有矿图、开采沉陷变形及控制等内容没有包含在内。
(3)实践内容不足
实践是测量学这门课程的必备环节,能够加深同学对课程相关理论知识的认知,便于在生产中综合运用。为此,中国矿业大学专门建立了实验室开放系统,全校同学可以根据自己的情况进行预约实验。但是现有的8课时实验内容全部集中在测量基础知识的学习上,未涉及将来工作中可能用到的矿山测量知识,导致学生学习和生产应用的脱节。
(4)测绘新技术和理论讲述较少
近年来,测绘技术的变化日新月异,GPS、摄影测量、遥感等技术在各行业的应用越来越广。煤矿企业大多都配备有先进的测量仪器,如GPS、全站仪、自动安平水准仪、陀螺仪等。因此,在讲课过程中需要对测绘新技术、理论及仪器设备进行讲解,使学生能够把握测量知识的应用方向,而目前课程对此方面的讲述明显不足。
2理论教学内容的改革
2.1课程内容改革
(1)精简或删除部分基础测量理论及技术。
对于距离、高程和角度测量等内容,应精简钢尺量距、视距测量、经纬仪测角等占的比例;对小地区控制测量部分,应精简三角网和小三角测量及交会法定向的内容;对地形测图等内容,应删除平板仪测图、经纬仪联合小平板仪测图,精简经纬仪测图。
(2)增加测绘新技术、新理论的比例。
增加自动安平水准仪、数字水准仪、全站仪的相关内容和应用;在控制测量部分增加GPS、RTK的等原理的讲述;在地形图测图部分增加航空、低空摄影测量及遥感成图的相关内容。
(3)加强矿山测量部分的应用教学。
加强井下控制测量、巷道施工测量的内容;增加矿图的认识及开采沉陷变形监测;拓展新型沉陷变形监测技术,如合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)、激光三维扫描等新技术的介绍。
2.2教学方法、手段改革
多媒体是目前高校普遍采用的一种教学手段。与传统的黑板教学相比,多媒体教学图文并茂,便于演示,可以提高课堂教学效率和效果,但也存在内容多,信息量大的缺点,致使学生思路跟不上,容易走神。因此,有必要将多媒体和板书进行有机结合,以达到最佳的教学效果。例如在讲解经纬仪整平对中时,可以在多媒体中增加动画效果,模拟圆水准气泡、管水准气泡的移动同三脚架、脚螺旋移动的关系,使学生有直观的认识。在讲解方位角、导线坐标等公式的推算时,先采用板书推导,使学生的思路能够循序渐进,促进学生思考问题,推导完成之后,可以采用多媒体再播放一遍推导过程,巩固重点和难点内容。中国矿业大学在2012年新的教学大纲中要求课堂教学中应有一定的研讨学时,采矿专业测量学课程设置4课时。这把传统上以“教”为主的教学模式转变为以学生“学”为主的教学模式,在课堂上采用“启发式”、“问题式”、“讨论式”、“探究式”等互动教学方法,可以激发学生的学习兴趣和积极性,加深学生对知识的理解,培养学生学以致用的能力。实施过程中可以采用分组讨论、辩论及学生讲课等形式。案例教学是一种非常重要的教学手段。学生通过案例分析可以更加深入的同应用相结合,有助于巩固课堂理论知识,培养学生分析问题和解决问题的能力。例如:在讲述大比例尺地形图测绘时,将校园作为实例,对平面控制测量和高程控制测量,甚至是GPS控制测量进行讲述和分析,然后再以学院楼、道路、花池等为例介绍大比例尺成图的过程和方法。由于同学对校园环境非常熟悉,更容易掌握相关的知识点和工程应用。
2.3考试与考核改革
课程考核是对学生掌握知识、技能、理论应用的一次检测,也是评定学生能否获取课程学分的一个重要依据。多数高校都将期末考试的70%~80%作为最终的课程考试成绩。这种一次考试定成绩的考核方式容易使学生出现考前突击、死记硬背、一知半解等情况,难以达到课程教学目的。因此,课程考试考核应采用多元化的方式,在课程教学中可以增加小测验、研讨、期中考试、课程论文等过程考核,完善现有的考试考核方式。此外,计算机技术也可以作为考核的一项重要手段,例如在完成导线计算的讲述后,可以让同学采用程序开发的方式实现导线的内业计算。这既可以让学生深入掌握导线计算的方法和流程,也可以锻炼学生的程序开发和应用能力。
3实践内容的改革
实践是培养工科专业学生动手操作、理论应用、团队协作意识等综合能力的必备环节。随着测绘仪器、理论及计算机技术的飞速发展,原有的一些测绘实践内容已无法满足社会需求,因此需要在有限的课时内对相关知识进行取舍优化,以达到实践教学的目的。
3.1实验教学改革
目前,中国矿业大学采矿工程专业只有8课时实验课,主要开设水准测量、角度测量及全站仪认识与使用及地形图认读等内容。实验课中课时安排不够合理,也未涉及矿山测量知识。此外,水准测量和角度测量所采用的仪器仍然为DS3水准仪和DJ6经纬仪,仪器过于陈旧,因此有必要对实验内容进行改革。将原有的水准测量实验仍设置为2课时,但需讲述DS3水准仪和自动安平水准仪的使用;原有角度测量减少为2课时,仪器改为全站仪测角和使用;去除全站仪认识与使用及地形图认读的实验内容,改为数字化测图(2课时);增加矿山测量实验内容,如矿井联系测量,实验场地可以设置在地下车库,以便模拟井下环境。
3.2科研促进教学
矿山测量是中国矿业大学的特色课程,采矿工程专业必须能够认识矿图,了解井下测量工作和开采沉陷及变形控制。中国矿业大学教师与矿山企业联系紧密,各类与矿山相关的科研项目较多,内容涉及矿山测量、井下开采方案设计、充填开采、开采沉陷及变形控制、建筑物损害鉴定、土地复垦及生态规划及重建等方面。在课堂、实践等教学过程中,适当穿插与科研项目相关的内容,可以增强学生的思考、动手、理论联系实际等能力,并且对矿山相关新技术能有初步的认知。这丰富了教学内容和方法,能够让学生了解所学知识的应用之处,有助于提高学生的学习兴趣。
4结语
“测量学”是采矿工程专业的基础必修课程。现有的教学内容、方法及实践教学等环节存在一些问题,必须根据测绘技术的发展及企业的需求来改变传统的教学理念和体系。教学应以学生为主,教师引导为辅,利用多元化的教学和考核手段,使学生爱学、擅学,并且能够学以致用,以满足企业对高素质应用型人才的需求。
作者:范洪冬 张宏贞 邓喀中 单位:中国矿业大学 中国矿业大学环境与测绘学院