1.3 地球的形状和大小（教案）《工程测量基本技能》同步精品课堂（江苏凤凰教育出版社）

《工程测量基本技能》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务1.3 地球的形状和大小 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 本节课面向工程测量初学者，学生已具备基础地理常识，但对水准面、大地水准面、参考椭球这一抽象链条缺乏系统认识，易混淆铅垂线、法线、垂线偏差等概念；空间想象与公式推导能力较弱，需借助动画、模型和实测案例降低理解门槛。学生对为何不能用大地水准面直接计算普遍存疑，可通过±150m起伏数据与工程实例对比，激发兴趣，强化精度、近似、实用的测量思维。 背景分析 工程测量需把地表观测归算到可计算的数学面，但地球自然表面崎岖、大地水准面又因密度不均而起伏不定，无法直接用于绘图与平差。为建立统一坐标系，我国先后采用54北京、80西安、2000国家大地坐标系，均以可公式化的参考椭球体逼近大地体，实现厘米级精度。课程在此背景展开，引导学生理解由真实到模型的测量基准演变。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 养成严谨认真，负有责任心的工作作风。 掌握水准面、大地水准面、铅垂线、大地体、参考椭球面、参考椭球体的概念； 掌握水准面、大地水准面、铅垂线、大地体、参考椭球面、参考椭球体相互之间的区别和联系 学习任务 描述 掌握水准面、大地水准面、铅垂线、大地体、参考椭球面、参考椭球体的概念； 掌握水准面、大地水准面、铅垂线、大地体、参考椭球面、参考椭球体相互之间的区别和联系； 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握水准面、大地水准面、铅垂线、大地体、参考椭球面、参考椭球体的概念； 教学难点 掌握水准面、大地水准面、铅垂线、大地体、参考椭球面、参考椭球体相互之间的区别和联系。 教学难点突破方法 本项目从概念开始学习，对水准面、大地水准面、铅垂线、大地体、参考椭球面、参考椭球体相互之间的区别和联系等内容做深入浅出的讲解并引导学生进行相关内容的学习。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《工程测量基本技能》，主编：朱磊明、包民先，2024年11月第1版；江苏凤凰教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 地球的形状和大小 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（10分钟） 一、地球的形状和大小 测量工作是在地球表面进行的，测量成果又需要归算到一平面上，才能进行计算与绘图，因此要先对地球的形状和大小有所了解。 我们可以把地球看作是被海水包围起来的球体，也就是设想有一个静止的海水面延伸穿过大陆和岛屿后形成的闭合曲面，这个封闭的曲面被称为水准面。水准面有无数多个，其中通过平均海水面的水准面叫作大地水准面，它是一个封闭曲面，并处处与铅垂线垂直，它所包围的地球形体被称为大地体，过水准面上任意一点与水准面相切的平面被称为水平面。由于地球内部质量分布不均匀引起铅垂线方向的变化，大地水准面成为一个十分复杂而又不规则的曲面，在这个曲面上是无法进行数学计算的。在实际工作中，人们用与其逼近的地球椭球体的表面代替大地水准面，以便把测量结果归算到地球椭球体上，进行计算和绘图。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（20分钟） 二、测量工作的基准线、基准面 1.铅垂线 如图1-3-1(a)所示，由于地球的自转，其表面任一质点P除受万有引力的作用外，还受到离心力的影响。两者的合力被称为重力，重力的方向为铅垂线方向。铅垂线是测量工作的基准线。 主要讲测量工作的基准线、基准面。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 2.水准面与大地水准面 如图1-3-1(a)所示，假想静止不动的水面延伸穿过陆地，包围整个地球，形成一个封闭的曲面，这个封闭的曲面被称为水准面，是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。由于水准面的高度未确定，因此符合该定义的水准面有无数个，其中与平均海水面相吻合的水准面被称为大地水准面，它所包围的地球形体被称为大地体。在实际测量中，以大地水准面作为测量工作的基准面。 教师根据水准面与大地水准面讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 3.参考椭球面 由于地球内部物质的密度分布不均，造成地球地面各处万有引力大小不同，重力方向产生变化，所以大地水准面实际上是一个有微小起伏的不规则曲面。如果将地面物体投影到这个复杂曲面上，将无法进行测量计算和绘图，因此必须用一个与大地水准面非常接近的、能用数学公式表示的椭球面作为投影的基准面。如图1-3-1(b)所示，这个椭球面是由长半轴为a、短半轴为b的椭圆NESW绕其短轴NS旋转而成的椭球体面，旋转椭球又被称为参考椭球，其表面被称为参考椭球面。由地表任一点向参考椭球面所作的垂线被称为法线，地表点铅垂线与法线一般不重合，其夹角δ被称为垂线偏差。 教师讲解参考椭球面等内容，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（3分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结测量工作的基准线、基准面的内容。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本课围绕地球形状、测量基准展开：先由静止海水面引出水淮面、大地水准面及大地体，说明其不规则性导致无法直接计算，继而引入参考椭球面，用长半轴、短半轴、扁率定义数学模型，对比54、80、2000坐标系参数，最后明确铅垂线为基准线，法线与垂线偏差概念，整体构建真实地球、重力面、数学面的知识框架，为后续控制测量与投影计算奠定基准概念基础。 布置下节课任务（2分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（3分钟） [完成作业]（13分钟） 1.简述测量技术的基本内容。 2.简述测量工作的基本原则。 3.简述测量工作的程序。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本课概念抽象，虽用动画、模型演示水准面与椭球面差异，部分学生仍混淆铅垂线、法线及垂线偏差；互动判断题暴露垂直于平面误区，需增设实验环节，用全站仪实测垂线偏差，强化感性认识，坐标系参数表信息量大，应改为对比卡片游戏，降低记忆负担，总结时发现学生忽略±150 m工程意义，后续可结合城市高程异常案例，让精度选择理念真正落地。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $