新形势下《地下工程测量》教学改革的探索与实践
摘要：《地下工程测量》是河南理工大学测绘与国土信息工程学院一门重要的专业课。面对21世纪高等教育改革，在测绘学科高速发展的新形势下，针对《地下工程测量》教学中存在的问题，结合该课程的特点，进行了教学改革的探讨。从充实更新教学内容，到利用现代化教学手段进行授课；从教学过程中引导学生思维，进行创新能力的培养，到重视实践性教学环节，建设具有特色的实习基地等一系列措施，对该课程的教学体系进行了探索与实践，取得了明显效果。
关键词：地下工程测量；教学改革；创新能力；教学实习
近年来，随着测绘科学中测绘仪器、测绘新技术的高速发展和应用，对传统的矿山测绘形成了强有力的冲击，作为一门古老的学科和测绘工程专业一门重要的专业课——《地下工程测量》的教学改革也面临着一系列的挑战。如何使《地下工程测量学》的教学更加适应面向21世纪高等教育改革是值得探讨的重要课题。河南理工大学《地下工程测量》课程的建设与改革是在适应21世纪高等教育改革的要求下，在“厚基础、强能力、高素质、广适应”的通才教育模式的宏观背景下，[1]运用现代教育教学理念，对改革传统教学模式、提高教育教学质量、培养创新人才等方面进行了一系列的探索与实践。
教学体系改革的思路与措施
（一）教学内容的改革
在新形势下，以面向21世纪课程体系改革为重点的教学改革在全国高校已全面展开。压缩专业数量，拓宽专业面，强化基础，淡化专业等一系列教学改革正在实施。[2]在全国教育教学改革的大气候影响下，河南理工大学测绘工程专业的《地下工程测量》学时数也在不断减少，由过去的每届授课110～130学时减至目前70学时左右。但是，近十几年来，随着地下工程测量领域的新工程、新技术、新方法的不断出现，地下工程测量的内容已从原来的单纯利用测量、计算和绘图来确定矿山的空间三维坐标的学科，逐步发展到将测绘技术与计算机技术、光电子技术、GPS、GIS、RS等新技术、新学科的有机结合。[3]测绘新技术、新仪器、新方法不断推陈出新，教学信息量和教学内容不断增加，使得《地下工程测量》教学面临着一系列的严峻挑战。为了解决这一问题，只有更新观念，进行教学内容的大胆革新与不断探索，才能不断提高教学质量和教学效果。
具体措施是：以课堂教学、课堂实习、教学实习和课程设计共同构成一个完整的教学体系。在教学内容的安排上着重于素质教育，拓宽学生的工程知识面，增强对地下工程的适应性。课堂讲授在突出基本理论、基本方法、基本技术的前提下，对课程内容进行大胆革新。其中删减矿山测量过时、老化的内容，约占总内容的1/3；增加相关的地下工程的新科技、新方法内容，约占总内容的1/6；更新、改进、提高部分约占总内容的1/4。使得在教学信息量增多而课时压缩的情况下，能够突出《地下工程测量》学的特色与重点，突出导线测量、陀螺定向、曲线测设、地下工程的施工放样、贯通测量方法和误差预计等重点内容，达到强化教学效果的目的。另外，测绘学院《地下工程测量》教学小组的教师还编写了《地下工程测量课堂实习与作业指导书》、《地下工程测量学课程设计指导书》、《地下工程测量生产实习指导书》等配套教材，充实教材内容，更新作业方法。基本上达到了“学时要少、内容要更新、水平要高、效果要好”的目标。
（二）教学手段的改革
在教学手段上，为了适应素质教育的特点，针对地下工程测量课程中插图较繁、公式较多的特点，《地下工程测量》教学小组的教师以CAI课件为主，全部实行多媒体教学。并通过模拟实际地下工程条件下的测量环境，辅以录像教学、地下工程模型讲解等教学方式，改变了传统的教与学的教学方式，开发了学生的潜能，极大地激发了学生的学习兴趣。
近三年来，以《地下工程测量学》课程建设为契机，在河南省教育厅“地下工程测量教学改革实践”项目的资助下，通过不懈的努力和不断完善，该课程的一些任课教师共同开发了《地下工程测量网络课堂系统》，其内容主要有：地下工程测量内容概述、课件下载、网上课堂讨论、答疑辅导、实习指导、自我测试、地下工程测量最新进展、地下工程安全知识等内容。该网络课堂在河南理工大学率先完成，并成功推出了文本、图形、动画、视频技术为一体的立体化、网络化的《地下工程测量》课程教学资源，活跃了课堂气氛，加大了授课信息量，丰富了课堂讲授内容。
通过现代化教学手段改革传统教学方式，改变了传统教学模式单一的状况，对指导学生怎么学、学什么起到了重要的桥梁作用；拓宽了学生的地下工程知识面；培养了学生的综合素质和创新能力；提高了授课效率和教学效果，解决了教学新内容增多而课时减少的矛盾；使学生改变了传统的学习方式，可以不依赖于学校，不依赖于教室，不依赖于书本，不受时间和空间的限制。目前，该网络课程的点击率明显上升，受到了师生们的一致好评。
（三）创新能力的培养
对于学生创新能力的培养，清华大学的范钦珊教授认为，课堂教学要想吸引学生，讲课内容一定要有丰富的内涵，内容的精选与内容的深度缺一不可。所谓内涵，一方面要突出重点和难点，次要内容一带而过；另一方面是指教学内容要有一定的深度。要做到这一点，就需用自己的语言、自己的体会“讲”课程的内容；要结合讲课的内容，去讲解书本上没有的、但又是与课程教学内容有关的知识，诸如自己的研究成果与科研经历、地下工程测量发展的历史与现状，以及具体的地下工程贯通的设计与实现、陀螺定向等工程实例等等。
在教学改革的探索中，对于学生创新能力的培养，在立足于启发学生的思维的前提下，不仅仅是教学内容的改革，而且是教学思想上的突破，是在知识的不断积累上的创新。例如，在讲解“地下工程的施工放样”时，要善于从地下工程背景引入理论问题，对于不同的地下工程，由于其测设特点、测设精度、测设方法等方面均各有优缺，应从简单问题引出复杂问题，从一类问题转化到另一类问题，并要注意在讲课过程中做到善于提出问题，提出矛盾，引导学生去解决矛盾。对于“地下工程测量的精度分析”部分，要淡化繁琐的数学推导与数学运算，强化定性分析，突出分析思路和分析方法。对于例题和习题要加以精选，并要有启发性，能够举一反三，提倡一例多变，一题多变，留出一些问题和习题让学生自己去思索，引导学生自己思考，并得到某些结论。在讲解“地下贯通工程测量方案的选择与误差预计”部分时，[4]要留出充分的思维空间，引导学生改变学习方法和思维方法，这样做不仅可以使课堂教学更具吸引力，帮助学生加深对教学内容的理解，更重要的是可以活跃和启发学生的思维，培养学生的创新能力。
（四）实习基地的建设
《地下工程测量》是一门实践性很强的课程，实习是该课程的重要组成部分。它不仅是培养学生实际动手能力、分析问题能力、现场解决问题能力的有效途径，而且也是加深理论教学的一个重要方法，然而，该课程的实习对场地要求较高，在实习中需要占用一个或一对井筒、一段主要大巷和一部分掘进巷道等一些地下工程。由于每次实习学生人数多，而学生又是第一次在地下进行测量工作，对环境也很不适应，这样势必会占用井筒和井下巷道时间过长，这种实习会给生产矿井带来很大的经济损失和诸多不安全因素。在当今市场经济冲击下，实习矿不愿意也不可能接受这样的实习，使得《地下工程测量》的实习几乎无法进行。
河南理工大学在20世纪70年代初挖掘了地下防空地道，为地下工程测量实习奠定了坚实的基础。利用防空地道模拟地下工程，形象、安全、安静，又有足够的时间供学生实习，避免扰乱生产矿井的正常生产，是很理想的实习场地。按照《工程测量规程》，《地下工程测量》任课小组的教师克服了种种困难，在学校武装部及后勤部门的大力支持下，自力更生，在防空地道的顶板上埋设了一系列的永久导线点和水准点，并统一编号，用红漆作了标记，既便于学生寻找测点点位，使测绘任务定量化，又便于指导教师为检核学生观测质量进行实地考核。经过不懈努力，终于建成了颇具特色的《地下工程测量学》实习基地，满足了教学要求，使得学生有充裕的练习时间，节约了大量的实习经费，避免了井下作业的不安全问题，可谓一举多得，受到了师生们的一致好评。在《地下工程测量学》实习基地的建设与利用过程中，通过不断地充实、完善和提高实习基地建设水平，为《地下工程测量》实习稳定、安全、规范、有效地进行提供了保证。在以上实习基础上，我们利用实习基地的特点，结合《地下工程测量学》课程建设，制作完成了该课程一套实习录像片，学生反映效果很好。
数年来，通过在人防工程内模拟地下导线测量、地下水准测量、地下三角高程测量、陀螺定向、地下工程放样等科目的实习，积累了许多宝贵的经验，使地下工程测量实习工作进一步规范化、标准化、实战化。目前，在防空地道实习基地内共有首级控制导线点24个，次级控制导线点50个，地下水准点48个，陀螺定向基线10条，极大缓解了实习难以安排的困难。
实践的效果
通过《地下工程测量》课程的教学改革与实践，深化了教学改革，加大了实习基地建设力度，加强了实践性教学环节，巩固了课堂理论知识，优化了学生的知识、能力结构，拓宽了专业口径，极大地促进和提高了教师的教学、科研水平，教学效果非常明显。几年来，学校教师不断地将《地下工程测量》课程建设与改革的最新成果应用于教学实践中，并在教学实践中不断地完善和提高，取得了良好的效果。
在实习资金保障方面，《地下工程测量》实习若到生产单位进行，需要付管理费、讲课费、住宿费、乘车费、占用巷道井筒费等多项费用。而学生在已建成的实习基地进行实习，按学生每人次实习平均节约300元计算，到2005年为止，3000名测绘工程专业的学生已累计为学校节约实习经费90万元，在目前学校实习经费非常紧张的情况下，其经济效益是十分可观的。
在教学与科研结合方面，1998年，《地下工程测量》课程被评为省级优质课程，测量工程系一些教师所做的科研项目“地下工程测量教学改革实践”，于2000年获河南理工大学教学成果一等奖，并于2001年通过了河南省教育厅的鉴定。
在学生能力培养方面，在新的人才培养模式下，通过《地下工程测量》教学改革的不断探索与实践，我校测绘工程专业学生的能力得到了全面锻炼，综合素质得到了明显提高，许多毕业生在隧道工程、地铁工程、矿山工程等地下工程测量中显示出了较强的业务素质。在2004年河南理工大学本科评估过程中，通过教学测评和学生及用人单位的意见反馈，《地下工程测量》课程的教学效果优秀，得到了相关专家的一致好评。
探索永无止境，高度永远是一个变量。教学有法，但无定法，贵在开拓，妙在优化。对《地下工程测量》教学改革，我们做出了大胆尝试并取得了一定成绩。但是，教学改革是一项长期而艰巨的任务，我们更应当高瞻远瞩、勇于探索、不断创新。
参考文献：
[1]顾和和，张绍良，马昌忠，等.地下工程测量学课程建设与改革的理论与实践[J].矿山测量，2004，（3）.
[2]张绍良，赵宗堂.论采矿专业《测量学》的教学改革[J].矿山测量，1998，（4）.
[3]赫建忠.我国矿山测量技术的新进展[J].测绘通报，1999，（10）.
[4]张国良，朱家钰，顾和和.地下工程测量学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.
