摘要：測量學(xué)是一門需要密切結(jié)合理論與實踐的應(yīng)用科學(xué)，它不僅是其他相關(guān)學(xué)科學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，同時也是一門實用性極強、應(yīng)用范圍廣泛的學(xué)科。而在我國高?！皽y量學(xué)”的教學(xué)中，除了面向測繪專業(yè)開展相關(guān)教學(xué)，“測量學(xué)”也作為理工科的一門基礎(chǔ)學(xué)科，針對“非測繪”專業(yè)開展相關(guān)課程。其中“測量學(xué)基礎(chǔ)”是筆者所在院校地球物理工程專業(yè)在本科階段所開設(shè)的一項大類必修課，本文針對“測量學(xué)基礎(chǔ)”課程在地球物理學(xué)科中的教學(xué)方法進行探索與實踐，并對教學(xué)經(jīng)驗進行總結(jié)，為測量學(xué)課程在其它相關(guān)“非測繪”類專業(yè)課程的教學(xué)提供一些思路，有助于進一步提高專業(yè)人才培養(yǎng)水平。

關(guān)鍵詞：測量學(xué)；地球物理學(xué)；本科教學(xué)；教學(xué)方法

一、課程簡介與目前教學(xué)問題

地球物理專業(yè)是地球科學(xué)的重要專業(yè)分支，以地球為研究對象，通過定量的物理方法，對地球內(nèi)部進行深部探測[1]。通過高度專業(yè)化的研究和實踐，地球物理學(xué)為地質(zhì)勘探、自然資源探測以及地震預(yù)警等領(lǐng)域提供了不可或缺的工具和方法，對人類社會的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。根據(jù)最新的中國教育在線統(tǒng)計數(shù)據(jù)，國內(nèi)目前共有22所高校提供地球物理專業(yè)，其中包括了一些頗具聲望的學(xué)府，為學(xué)生提供了豐富的學(xué)術(shù)資源和實踐平臺，培養(yǎng)了一大批在地球物理領(lǐng)域取得杰出成就的專業(yè)人才。地球物理學(xué)涵蓋多個分支，其中包括地球動力學(xué)、大地測量學(xué)、水文地理學(xué)等。這些不同的分支相互交融，共同構(gòu)建了對地球內(nèi)部和外部的全面認(rèn)識。地球動力學(xué)關(guān)注地球內(nèi)部的運動和演變，通過對地殼、地幔等結(jié)構(gòu)的研究，揭示了地球形成和演化的奧秘。大地測量學(xué)則通過精密的儀器和技術(shù)，測量地球表面的形狀、重力場等參數(shù)，為地質(zhì)勘探和資源探測提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。水文地理學(xué)則關(guān)注地球上水文循環(huán)和水資源的分布狀況，為合理利用水資源提供科學(xué)依據(jù)。

測量學(xué)又稱測繪學(xué)，測量學(xué)主要研究的是與地理空間分布有關(guān)的各類幾何、物理等信息，因此測量學(xué)也被視為地球科學(xué)的一個衍生學(xué)科。例如清華大學(xué)向土木系、環(huán)境系等專業(yè)的本科生開設(shè)“測量學(xué)”專業(yè)基礎(chǔ)課程[2]。測量學(xué)對于測量實踐能力的要求很高，因此無論是在測繪專業(yè)或非測繪專業(yè)的課堂授課之外，掌握實踐能力至關(guān)重要[3]。實踐是測量學(xué)學(xué)科中不可或缺的一環(huán)，不僅用于驗證理論知識，更通過科學(xué)的測量實踐為學(xué)生提供了深入了解和掌握知識的機會[4]。學(xué)生在實際測量操作中鞏固和強化理論知識的同時，也能夠更好地理解知識之間的邏輯關(guān)系，提升綜合運用知識的能力。此外，實踐不僅僅是對理論知識的應(yīng)用，更是一種科學(xué)訓(xùn)練，有助于培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度。通過實際操作，學(xué)生能夠培養(yǎng)精準(zhǔn)觀察、分析問題的能力，從而養(yǎng)成科學(xué)研究中必不可少的嚴(yán)密思維習(xí)慣。這種實踐中鍛煉出的技能和態(tài)度，將為學(xué)生未來的學(xué)術(shù)和職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

目前筆者教學(xué)所使用教材為崔希民教授主編的《測量學(xué)教程》，教學(xué)內(nèi)容主要涉及測量的基本知識、角度測量、高程測量、距離測量等內(nèi)容，其知識結(jié)構(gòu)體系完整，重點突出，且理論結(jié)合實際，學(xué)生能從課堂中學(xué)習(xí)到較強的理論性知識。然而，作為非測繪專業(yè)，這門課對于地球物理專業(yè)的學(xué)生來說，課程內(nèi)容較為繁雜，課程學(xué)時較少，有些學(xué)生對于這門非本專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)科興趣欠缺，未能真正領(lǐng)會其重要性，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)過程中存在了囫圇吞棗的現(xiàn)象，因而可能會在應(yīng)用實踐中感到困擾。對于非測繪專業(yè)的測量學(xué)課堂教學(xué)方式一般為室內(nèi)講授，進行綜合教學(xué)實習(xí)的時間較短，這樣的教學(xué)方式可能對于培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力存在一定的制約。學(xué)生在短時間內(nèi)難以深入實踐，缺乏充足的實際經(jīng)驗，難以將理論知識轉(zhuǎn)化為實際技能，從而影響了他們在地球物理專業(yè)實際應(yīng)用中的綜合能力發(fā)展。依據(jù)學(xué)生的課程評價，部分學(xué)生難以對測量學(xué)知識有深入的理解，很難在地球物理專業(yè)的學(xué)習(xí)中運用好測量學(xué)的課程知識。課程規(guī)劃在專業(yè)建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用，核心課程的質(zhì)量直接影響其未來的發(fā)展方向[5]。一個全面、科學(xué)的課程規(guī)劃不僅僅關(guān)乎當(dāng)前學(xué)科的傳承，更關(guān)系到未來專業(yè)的持續(xù)繁榮和應(yīng)對不斷變化科技環(huán)境的能力。在測繪技術(shù)手段迅猛發(fā)展、廣泛運用的今天，為了使學(xué)生能在未來更多地參與到科研科技創(chuàng)新中去，應(yīng)結(jié)合地球物理專業(yè)與測繪專業(yè)的特點，加強測量基礎(chǔ)技能的實踐教學(xué)，推出“寓教于練”的實踐教學(xué)模式[6]。

綜上所述，測量學(xué)課程在非測繪類專業(yè)的教學(xué)過程中存在內(nèi)容繁雜、實踐性弱、學(xué)生積極性不夠等諸多問題，這都為課程教學(xué)帶來困難。針對以上情況，筆者在教學(xué)過程中進行實踐探索，進一步分析問題所在，提煉解決方案，在此介紹在教學(xué)過程中采取的一些措施、教學(xué)特點以及與此適應(yīng)的考核方式。最后就“測量學(xué)”在地球物理學(xué)科教學(xué)中的方法探索與實踐進行了總結(jié)。

二、教學(xué)方法探索

目前，全國有上百所高校開設(shè)測量課程教學(xué)。在測繪專業(yè)的培養(yǎng)方案中，主要可分為學(xué)術(shù)型培養(yǎng)和行業(yè)特色培養(yǎng)兩大類，分別以武漢大學(xué)和中國礦業(yè)大學(xué)為代表。然而，這兩類培養(yǎng)方案，都是為了系統(tǒng)培養(yǎng)本專業(yè)學(xué)生的測繪知識與技能應(yīng)用，在教學(xué)內(nèi)容上主要以測量學(xué)以及其它相關(guān)的測繪專業(yè)課程作為基礎(chǔ)[7]。對于地球物理專業(yè)的學(xué)生來說，他們隸屬于非測繪專業(yè)，對于測量學(xué)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)、知識結(jié)構(gòu)體系以及學(xué)時分配上應(yīng)當(dāng)進行改進與調(diào)整，不能生搬硬套測繪專業(yè)的教學(xué)方案進行課程學(xué)習(xí)。此外，由于課程改革，目前筆者所在院校的地球物理專業(yè)的測量學(xué)授課時長為32學(xué)時，在短時間內(nèi)想要讓學(xué)生既能打下較為扎實的基礎(chǔ)，又要盡快融會貫通于本專業(yè)，是目前在地球物理專業(yè)教學(xué)中一大困難。綜上所述，參考周鶴峰等人[7]的改革經(jīng)驗，提出面向地球物理專業(yè)的測量學(xué)課程的教學(xué)思路，即“理論融入實踐、專業(yè)融入通識”。

（一）理論融入實踐

地學(xué)研究需要對地表進行詳細(xì)的觀測和測量，以獲得準(zhǔn)確的地理空間數(shù)據(jù)，而測繪技術(shù)能夠提供詳盡的地表乃至地下信息，因此掌握測量技能對地球物理專業(yè)學(xué)生尤為重要。測量學(xué)一直以來是一門注重動手能力的學(xué)科，它要求學(xué)生學(xué)習(xí)到的知識要能夠付諸實踐，不能只停留在紙上談兵。通常測量學(xué)教學(xué)計劃是將大量課時放在前期基礎(chǔ)知識講解階段，而對于地球物理專業(yè)此類非測繪專業(yè)教學(xué)課時較短的情況，花費大量時間進行基礎(chǔ)知識鋪墊顯然不現(xiàn)實。因此，我們選擇在課堂教學(xué)中進行高效、快速的知識點精講，設(shè)定教學(xué)內(nèi)容的方向以傳統(tǒng)的測繪理論為引導(dǎo)，借助各種現(xiàn)代測量技術(shù)和儀器等技術(shù)手段，著眼于培養(yǎng)學(xué)生運用測量學(xué)理論知識的能力，使其能夠迅速適應(yīng)測量原理并靈活應(yīng)用于實際儀器操作[7]。對于知識的滲透，則通過課程實踐進行深入學(xué)習(xí)，加強理論與實踐的聯(lián)系，營造課程理論知識貫穿實踐的實驗條件，任課教師應(yīng)注重應(yīng)用于地球物理專業(yè)的實踐技能要求，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)測量學(xué)在地球物理專業(yè)中應(yīng)用的關(guān)鍵點，緊跟地球物理專業(yè)領(lǐng)域理論與技術(shù)的發(fā)展前沿，將最新的地球物理理論和技術(shù)前沿融入教學(xué)中。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這樣可以幫助學(xué)生理解測量學(xué)在實際問題解決中的價值，并培養(yǎng)他們將理論應(yīng)用于實際的能力。此外，培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能也是教學(xué)的重點之一，通過讓學(xué)生進行實際的測量操作，熟悉各種測量儀器的使用方法，以及對實驗結(jié)果的分析和解讀，可以幫助學(xué)生更好地理解測量學(xué)的原理和應(yīng)用，并提升他們在地球物理專業(yè)中運用測量技術(shù)的能力。通過高效精講、實踐與理論結(jié)合、引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵點和培養(yǎng)實踐技能等教學(xué)方法和策略，可以幫助學(xué)生快速掌握測量學(xué)的理論知識，并且同時培養(yǎng)學(xué)生自主實踐、儀器操作、實驗結(jié)果分析的能力，有助于深化他們對測量學(xué)相關(guān)理論的認(rèn)識，進而錘煉學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，并拓展他們在分析解決地球物理專業(yè)實際問題上的應(yīng)用技能。

（二）專業(yè)融入通識

地球物理專業(yè)屬于理學(xué)范疇，因此對于測量學(xué)專業(yè)知識的講解不能一味地按照針對測繪專業(yè)學(xué)生定制的教學(xué)方案進行常規(guī)教學(xué)，需要根據(jù)自身專業(yè)的特點和需求進行定制化的教學(xué)，講授的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)滿足背景專業(yè)的特定需求。在展現(xiàn)出測繪專業(yè)的學(xué)科特色的同時，要兼顧地球物理專業(yè)內(nèi)容的特點，打通測量學(xué)專業(yè)培訓(xùn)與非測量學(xué)專業(yè)間通識教育的鏈路[7]。作為教師，應(yīng)當(dāng)著重選取與地球物理專業(yè)緊密相關(guān)的測量學(xué)基礎(chǔ)知識作為引子，在激起學(xué)生興趣的同時將測量學(xué)與地球物理進行有機結(jié)合，使得學(xué)生更好地理解和運用這些知識，實現(xiàn)雙重教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。

在地球物理專業(yè)中，測量學(xué)的重要性在于提供準(zhǔn)確的地理空間數(shù)據(jù)，以支持地學(xué)研究的深入。因此，教師在課堂上應(yīng)著重介紹地球物理數(shù)據(jù)的測量與處理，通過講解測量學(xué)中的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，如現(xiàn)代的3S、激光測距等技術(shù)，以及這些技術(shù)在地球物理學(xué)中的具體運用：包括如何使用GPS數(shù)據(jù)研究地殼運動，如何利用激光測距技術(shù)獲取地表高程數(shù)據(jù)等，這樣的教學(xué)方法有助于強調(diào)測量學(xué)在地球物理研究中起到的關(guān)鍵性作用。并引導(dǎo)學(xué)生思考地球物理測量中的各種因素對數(shù)據(jù)的影響，認(rèn)識到誤差的存在，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)讓學(xué)生更加謹(jǐn)慎地開展測量實踐，促使學(xué)生深入思考測量的可靠性和準(zhǔn)確性，有利于培養(yǎng)學(xué)生對于專業(yè)研究和測量的謹(jǐn)慎態(tài)度，通過實踐活動，如實地測量和實驗室實踐，學(xué)生可以親身參與測量過程，加深對測量學(xué)理論的理解，并培養(yǎng)他們運用測量技術(shù)解決實際問題的能力，為他們未來的職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

三、教學(xué)方法實踐

測量的基本工作是測距、測角和測高差。以角度測量為例，在被廣泛用于研究地球的形狀和地表地形的同時，角度測量也在地球運動和地殼變形的監(jiān)測中扮演關(guān)鍵角色。通過追蹤地面或建筑物的角度變化，科學(xué)家可以了解地球運動、地震活動和地殼變形等現(xiàn)象。通過準(zhǔn)確的角度測量，可以確保測量儀器在地面或水下的準(zhǔn)確位置，有助于獲取更精確的地球物理數(shù)據(jù)。

隨著科技的不斷進步，測角儀器在測量領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。測角儀器的發(fā)展主要經(jīng)歷了以下幾個階段，第一代的經(jīng)緯儀使用了金屬度盤，第二代改為使用玻璃度盤的光學(xué)度盤經(jīng)緯儀，而最新的第三代電子經(jīng)緯儀使用光柵度盤、編碼度盤，通過光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，能自動顯示角度，標(biāo)志著儀器技術(shù)的顯著進步。這一演進過程不僅反映了測量技術(shù)的發(fā)展歷程，也對于提高測量精度和效率起到了關(guān)鍵推動作用。深入了解這些發(fā)展階段，使學(xué)生能夠更好地理解科技變革對測量領(lǐng)域的影響，為未來創(chuàng)新提供更為廣闊的視野。作為培養(yǎng)現(xiàn)代科技應(yīng)用型人才的高校，筆者在教學(xué)實驗設(shè)計時選擇最新的電子經(jīng)緯儀進行角度測量實踐教學(xué)，以確保教學(xué)內(nèi)容的先進性與實用性。

針對角度測量，分為兩次實驗進行實踐教學(xué)，實驗一側(cè)重于實驗儀器的認(rèn)識與使用，實驗二則需要利用實驗儀器進行角度測量設(shè)計實驗，學(xué)生需要進行數(shù)據(jù)采集、處理與解釋，最后綜合分析得出結(jié)論。實驗一要求學(xué)生掌握經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造，并熟悉儀器的組成部件及其功能，隨后要求學(xué)生分組進行對中、整平等操作練習(xí)并進行讀數(shù)與記錄，最后對精度做出要求，例如達(dá)成對中誤差＜3mm，整平誤差＜1格。課堂教學(xué)時，學(xué)生僅從課本文字內(nèi)無法切身感知，儀器與人為操作的誤差對于生產(chǎn)生活造成的影響。簡單的儀器入門實驗，既讓學(xué)生體會到測量大地的樂趣，亦能基于測量學(xué)相關(guān)知識對具體地球形態(tài)問題進行合理分析，進一步理解地球物理勘探專業(yè)工程實際生產(chǎn)作業(yè)的困難，提升學(xué)生的責(zé)任感與使命感。實驗二設(shè)計測回法進行實際的角度測量，需要每位學(xué)生掌握測回法測量水平角的方法，并在實驗期間進行數(shù)據(jù)記錄以及相應(yīng)的計算。實驗二對于操作的完整性以及精度都有了進一步的要求，上、下半測回角值之間的誤差以及各測回角值的互差均有規(guī)定。

在設(shè)計實驗內(nèi)容時，需要特別注重合理性。考慮到地球物理專業(yè)不需要像測繪專業(yè)學(xué)生那樣對測量具有極高的專業(yè)性，實驗的內(nèi)容設(shè)計并不復(fù)雜。盡管如此，通過系統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)和實際操作，學(xué)生對于角度測量知識建立了深刻的認(rèn)識。在實驗過程中，學(xué)生不僅加深了對角度測量基礎(chǔ)知識的理解，還成功將這些理論知識應(yīng)用于實際操作中。實踐教學(xué)不僅提升了學(xué)生的動手能力，更培養(yǎng)了他們運用知識解決實際問題的能力。這種合理的實驗內(nèi)容設(shè)計旨在讓學(xué)生在輕松的氛圍中建立自信，同時培養(yǎng)實際操作的技能?？紤]到現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，實驗內(nèi)容也強調(diào)將理論知識與科技創(chuàng)新相結(jié)合，使學(xué)生更好地適應(yīng)未來科技挑戰(zhàn)。這樣的安排不僅有助于學(xué)生全面理解測量的重要性，也為他們未來在科研和技術(shù)領(lǐng)域中更深層次的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

筆者在所有的教學(xué)過程中充分貫徹“理論融入實踐、專業(yè)融入通識”的教學(xué)思路，時刻關(guān)注學(xué)生能否在教學(xué)課時內(nèi)達(dá)到教學(xué)目的，在這一思路的指導(dǎo)下，綜合地球物理專業(yè)特點與測量學(xué)知識，完成課堂教學(xué)任務(wù)并達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

結(jié)語

本文以筆者所帶課程為例，調(diào)研了測量學(xué)課程在地球物理專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)狀，并從優(yōu)化改進教學(xué)方式、豐富原本的教學(xué)手段等方面入手[8]，提出面向地球物理專業(yè)的測量學(xué)課程的教學(xué)目思路，即“理論融入實踐、專業(yè)融入通識”。基于這一教學(xué)改革思路進行實際教學(xué)實踐，分析該教學(xué)改革思路的實施情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)取得了較好的教學(xué)效果，既使學(xué)生掌握了測量學(xué)的基礎(chǔ)知識，又能聯(lián)系地球物理專業(yè)內(nèi)容，為學(xué)生在本專業(yè)學(xué)科的未來發(fā)展進步做好鋪墊，滿足當(dāng)下需求，在培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣和促進他們的科研積極性方面具有雙重的積極意義，同時也為其它非測繪專業(yè)的相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)思路提供參考和借鑒。

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作者簡介：李康寧（1993—），女，漢族，安徽馬鞍山人，博士，研究方向：城市遙感。