与时俱进的智慧工程测量实践教学改革与探索

摘  要：新工科形势下，高等工程教育改革的目标是培养实践和创新能力强的具有国际竞争力的复合应用型人才。该文结合深圳大学土木与交通工程学院开展的智慧工程测量实践教学实际，分析适合新工科发展和“双区”驱动的智慧工程测量实践教学需求，总结出智慧工程测量需从理论智慧化与实践信息化相结合的方式改革，提出从教育理念转变、教学体系构建、教学模式创新及考核多元化等方面的探索模式，依据改革成效提出展望，以期为顺应工科新要求的实践教学改革提供借鉴。

关键词：与时俱进；智慧工程测量；实践教学；新工科；双区

中图分类号：G642      文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2023）33-0046-05

Abstract： Under the context of the new engineering disciplines， the goal of higher engineering education reform is to cultivate highly competitive， versatile， and application-oriented professionals with strong practical and innovative abilities. This paper combines the practical experience of smart engineering surveying and mapping practice teaching conducted by the School of Civil and Transportation Engineering at Shenzhen University to analyze the demands for smart engineering surveying and mapping practice teaching that align with the development of the new engineering disciplines and the "dual-zone" driving force. It summarizes that the reform of smart engineering surveying and mapping should integrate theoretical intelligence with practical informatization， and proposes an exploratory model from the aspects of educational philosophy transformation， teaching system construction， teaching mode innovation， and diversified assessment. Based on the results of the reform， future prospects are suggested， aiming to provide insights for the reform of practical teaching that aligns with the new requirements of engineering disciplines.

Keywords： keeping pace with the times; engineering surveying; practicum teaching; new engineering; double First-Class

实践教学对高等工程教育人才培养至关重要。其能够帮助学生接触真实工程问题，培养实际操作技能，并强化问题解决能力。实践教学还能培养学生的团队合作能力和职业素养，使其更好地适应工程实践环境，更是大学生塑造正确价值观的良好契机。同时，实践教学对启迪学生创新能力具有重要意义。通过实践，学生在体验解决实际问题的过程中激发创新思维和提升创造性解决问题的能力。

在新一轮科技革命与产业变革的新形势下，教育部推出的“新工科”建设为中国高等工程教育改革明确了方向。新工科的内涵是“创新、综合、CDIO、开放”新理念，着眼“新的工科”和“工科的新要求”，目标是培养具有实践和创新能力强的具有国际竞争力的复合应用型人才[1]。诚然，新工科赋予了实践教学更高远、更神圣的使命，顺应新工科的实践教学改革必然成为教育教学改革的热点。传统工科涉及的专业面广，工科的新要求达成也可以为“新的工科”建设提供借鉴。根据工科的新要求，对于传统工科的专业人才培养，从宏观来说，是培养体系、课程设置、教学内容、教育技术的革新，从内涵来说，是综合能力的提高和综合素养的提升。落实到传统工科的实践教学环节，首先是课程体系重构与实践教学平台升级，再就是教学过程的策略优化和监控，达成的目标是人才培养质量的全方位提升。

工程测量技能是工程领域的勘测、设计、施工和管理人员必备的专业技能，工程测量的技术性质决定了工程测量实践教学在土木与交通类专业人才培养的核心作用。新形势下，工程测量实践教学改革应依新工科“五新（理念、结构、模式、质量、体系）”范式，以立德树人为引领，以技能提升为抓手，以创新训练为着力点，以卓越工程师培养为目标，进行与时俱进的系统改革。

本文结合深圳大学土木与交通工程学院近年来面对土木工程和智慧建造、智慧交通2个新专业开展的工程测量实践（实验实习）教学实际，从教育理念转变、教学体系构建、教学模式创新及考核多元化等方面，分析了适合新工科发展和“双区”驱动的智慧工程测量实践教学改革的实践探索和展望。

一  与新工科相适应的智慧工程测量实践教学体系构建

工程测量课程是随深大建设同步开设的专业基础课程，基于其技术性和应用性的双重特征及知识系统性要求，本课程配套设置了工程测量实验环节。在课程建设过程中，团队坚持与时俱进的改革与创新，不断加强实验教学，形成了目前理论与实验学时数分配为1∶1比例、理论与实践并重的格局，凸显了信息技术与测绘技术的“现代”特色。

为顺应新工科和“双区建设”对创新人才培养要求，突出工程测量知识技能对土木与交通类专业人才的支撑作用，本学院对工程测量实践教学体系进行了重构（表1），形成智慧工程测量新课堂：以随堂的智慧工程测量实验为技术技能培养基础，以集中的测量实习训练工程能力，挖掘课程思政元素春风化雨般融入立德树人过程，以注重过程的多元化考核激发学习兴趣，结合与测量相关的生产实习和毕业论文（设计）提升工程素养，以层次化的专业竞赛和创新项目强化实践能力，以赛促学，构建成了“实验—实训—实战—创新”多环节渐进式智慧工程测量实践教学体系，实现“实践锻炼不断线”与“三全育人”融合的实践教学[2-3]。

二  智慧工程测量实践教学模式改革与创新

（一）  优选实践教学内容，体现现代测绘技术特征

夯实基础、紧跟前沿、自主创新，这是“新工科”和“双区”驱动的时代需求，教学内容的革新必须围绕这个需求进行优化组合。

1  夯实基础的课堂实验项目的更新

测绘技术是一门应用范围较广的工程技术，在数字城市、地质、矿业、水利和农林等行业的建设中扮演着重要角色，在人才培养时，既要紧跟前沿，更要夯实基础[4]。传统工程测量以水准仪、经纬仪和全站仪为主，这些仪器的操作使用及检验是土木交通类学生必需掌握的基本训练内容。然而，受益于计算机技术、空间科学、信息技术和光电技术的迅速发展，工程测量仪器持续更新换代，由普通光学向电子、激光甚至数字化智能化发展，测量新技术不断涌现。智慧工程测量的应用范围由地面向地下、水下和太空全域拓展，随着智慧城市、智慧建造、智慧工地、自动化监测等工程的推进，智慧工程测量手段必然产生相应变革，北斗卫星导航技术、无人机低空摄影测量、三维激光雷达测量和室内精准定位等先进测量技术逐渐替代传统方法。因此，工程测量实验内容应体现由基础型测量向拓展型测绘进展的趋势，让学生夯实工程领域的测量技术基础，与时俱进地引入先进技术，主动对接行业和区域经济社会发展需求。

基于上述分析，对智慧工程测量实验项目进行了调整更新，如删去了电子经纬仪和钢尺量距相关的四个实验项目，新增全站仪、GNSS动态测量、手持激光雷达及低空无人机三维测量四项内容，对课程进行智慧化信息化提升。采用应用技术与基本实验相结合的方式，把部分验证性实验整合成综合性实验项目，如经纬仪角度测量与距离测量整合成全站仪坐标测量（表1）。

表1  智慧工程测量课程实验项目调整表

为了解决内容多课时少的矛盾，通过开放实验室、线上平台练习、发布网络或自制短视频等措施拓宽实践时空，使学生得到多维度的强化训练，由基本掌握提升到熟练灵活应用，夯实了测量基础理论、基本技术及其应用知识，同时有助于学生对技术发展史的深入了解，使实验教学在有限的时间内尽可能大的发挥效能[5]。

2  注重工程综合能力培养的智慧测量实习内容优化组合

工程测量实习是本学院对学生进行工程素质和综合能力培养的重要实践性教学，通过实习，使学生运用工程测量课程所学的各类测量仪器知识进行综合性项目的测绘训练，巩固课堂所学测量理论知识，掌握测量工作中“外业测、内业算；绘图、放样”等基本技能，培养学生理论联系实际、分析问题与解决问题的能力，同时培养团队合作和独立创新精神，为学生在工程一线工作打下坚实的实践基础[6-8]。

在更新的智慧测量实习内容的选定上，充分考虑土木与交通工程（非测绘）对测量的专业需求，结合地形测绘和施工测量知识技能的要求，如控制测量的外业和内业、碎部点的采集、大比例尺地形图的绘制和施工测量等内容，同时尽可能地选用先进仪器设备，如电子水准仪、GNSS接收机、全站仪等。把小地区控制测量、地形测量实践教学融入于一个具体综合应用的项目中，如校园大比例尺三维测量，在对校园分组测绘地形图项目中学会测图、绘图、拼图。各分组测区均选取坡度显著区域，区域内包含植被、道路和建筑物等地物，锻炼学生综合能力。测量成果要求舍弃传统的手绘制图，采用数字制图系统建立基于绝对坐标系的平面模型，为后续GIS和BIM相关课程提供数字底座基础，有助于学科专业构建系统连贯的课程体系[9]。

3  体现现代测绘技术特征的虚拟仿真教学

在“双区”建设的持续推进背景下，土木与交通工程学院专业建设向智慧交通和城市地下空间方向发展。为了学院的特色化发展和响应“点亮数字化未来”的国家战略，智慧工程测量实验平台作为学院的重要专业基础实验平台，其建设正在向智能化、数字化、动态化升级。虚拟仿真测量平台正在逐步完善并已投入使用，依托虚拟仿真测量平台，摆脱了教学设备及实验环境的限制，搭建实际难以构建的复杂或极端的大型综合性场景，进行了北斗卫星导航技术、无人机低空摄影测量、三维激光雷达测量等先进测量技术的教学，极大地提高了学生兴趣；同时，通过对虚拟设备的认识、操作，降低了高难度操作过程中因理论或实践知识掌握不足造成安全事故的可能性，提高实践教学质量。

借助虚拟仿真平台，开展线上线下混合模式教学，加强课前导学、课中互动拓展、课后巩固升华等环节的教学功能。课前，教师依据课程体系和教学大纲设置本节课教学内容，发布微视频及文本性资料等课程资源到虚拟平台，分析本节课疑难点并据此设计课中活动内容。学生则在平台上观看教学微视频并阅读相关文本资料进行自主学习。课中，于数字化平台设置疑难、大众的问题，引导小组讨论，让学生真正变为学习的主体，在活跃了课堂气氛的同时也提高课堂效率。课后，通过虚拟仿真测试和展示相关工程案例完成课程知识的拓展与升华，培养学生的创新思维。