МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ОТКРЫТОГО УРОКА ПО МДК 03.01 «ГЕОДЕЗИЯ С ОСНОВАМИ КАРТОГРАФИИ И КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ЧЕРЧЕНИЯ» ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ. КЛАССИФИКАЦИЯ НИВЕЛИРОВАНИЯ. СПОСОБЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ
методическая разработка на тему

СОГБПОУ «КОЗЛОВСКИЙ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ОТКРЫТОГО УРОКА

ПО МДК 03.01 «ГЕОДЕЗИЯ С ОСНОВАМИ КАРТОГРАФИИ И КАРТОГРАФИЧЕСКОГО ЧЕРЧЕНИЯ»

ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ. КЛАССИФИКАЦИЯ НИВЕЛИРОВАНИЯ. СПОСОБЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ

ЕЛЬНЯ

2016Г

СОГЛАСОВАНО

И.В.Егоренкова
зав.по учебно-воспитательной работе

_______________
«___»  _________ 2016 г.

Рецензенты:
Т.Н.Агеева, методист

______________

«___»  _________ 2016 г.

Разработчик:

Н.М.Ивенкова - преподаватель  
___________

Пояснительная записка

Целью подготовки и проведения открытого занятия по МДК 03.01 «Геодезия с основами картографии и картографического черчения» является развитие опыта сотрудничества преподавателя и студентов, внедрение инновационных форм обучения, использование активных методов обучения согласно требованиям ФГОС СПО.

Для реализации поставленной цели выбран вид занятия урок усвоения новых знаний на тему «Геометрическое нивелирование. Классификация нивелирования. Способы геометрического нивелирования».

Урок проводится в рамках раздела «Изучение и освоение основных геодезических процессов», изучаемого студентами специальности 21.02.05 Земельно-имущественные отношения согласно календарно-тематическому плану МДК 03.01. Урок усвоения новых знаний позволяет использовать разнообразные методы работы, способствующие закреплению пройденного материала и изучению новых знаний.

Выбранная тема занятия важна для будущих специалистов в целях формирования профессиональных компетенций, подготовки конкурентоспособных всесторонне развитых специалистов.

Ни одно из современных строительств не обходится без геодезических работ, которые предшествуют, сопровождают и завершают процесс строительства. Геодезические работы на строительной площадке относятся к числу первоочередных в общем комплексе изысканий. На основе полученного в результате съемки топографического плана крупного масштаба разрабатывается генеральный план строительной площадки, на котором проектируют здания, сооружения, транспортные пути, инженерные сети и др. Не менее важное значение приобретает топографический план при проектировании строительного генерального плана, на котором намечают весь комплекс вспомогательных и временных зданий и сооружений. Топографический план служит, кроме того, исходным материалом для составления рабочих чертежей вертикальной планировки, архитектурно-строительных чертежей зданий, сооружений и различных инженерных сетей.

Для перенесения проектов зданий и сооружений на местность используют геодезическую основу, созданную на строительной площадке в виде полигонометрической сети или строительной сетки. От пунктов геодезической основы разбивают на местности положение главных осей зданий и сооружений.

По окончании строительства производится геодезическая съемка для изготовления чертежей, на основе которых составляется исполнительный генеральный план завершенного строительного объекта. С помощью контроля, производимого геодезическими методами, могут быть обнаружены и устранены строительные дефекты. Недооценка геодезических работ на строительной площадке приводит к задержке строительства, переделкам и снижению его качества.

Тема «Геометрическое нивелирование. Классификация нивелирования. Способы геометрического нивелирования» изучается студентами 2-го курса очной формы обучения специальности 21.02.05 Земельно-имущественные отношения в объеме 12 часов. Изучение данной темы основывается на знаниях, полученных студентами в предыдущих темах, а также на знаниях географии, математики, физики.

Внеаудиторный этап занятия:

• отбор материала, анализ информационных источников,
• подготовка сообщений обучающимися по заданным темам,
• консультирование студентов.

Аудиторный этап:

План занятия

Специальность: 21.02.05 Земельно-имущественные отношения

Курс: 2.

Группа: 21.

Преподаватель: Ивенкова Н.М.

МДК 03.01 Геодезия с основами картографии и картографического черчения.

Наименование раздела: Раздел 2. «Изучение и освоение основных геодезических процессов».

Тема занятия: Тема 2.4 Геометрическое нивелирование. Классификация нивелирования. Способы геометрического нивелирования.

Вид занятия: урок.

Тип (вид) урока: урок усвоения новых знаний.

Формируемые общие компетенции:

ОК.1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК.2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

Цель раздела: формирование профессиональных компетенций:

ПК 3.1. Выполнять работы по картографо-геодезическому обеспечению территорий, создавать графические материалы.

            ПК 3.5. Выполнять поверку и юстировку геодезических приборов и инструментов.

Цель занятия: дать определение понятия нивелира, их видов, методов и способов нивелирования; способствовать усвоению знаний о классификации методов и способов нивелирования.

Задачи занятия:

Образовательные (обучающие): 

• сообщить знания по теме;

• сообщить информацию о приборах и инструментах, используемых при определении превышений;
• углубить и систематизировать знания о классификации методов и способов нивелирования.

Развивающие:

• продолжить развитие умений профессионально и аргументировано излагать свои мысли;
• продолжить развивать навыки расчётов, навыки выполнения отметок с помощью нивелиров;
• развивать умения принимать аргументированные решения в нестандартных ситуациях.

Воспитательные:

- способствовать воспитанию деловых профессиональных качеств обучающихся;

• продолжить формирование профессиональной заинтересованности в качестве  выполняемых работ.

В результате  занятия  обучающиеся должны знать:

• основные понятия и термины, используемые в геодезии;
• приборы и инструменты, используемые при определении превышений;

должны уметь: 

• пользоваться приборами и инструментами, используемыми при определении превышений.

Технологии обучения: технология развивающего обучения, технология проблемного обучения, ИКТ- технологии.

Методы и приемы обучения: объяснительно-иллюстративные, информационно-коммуникационные.

Средства обучения:

• учебно – наглядное обеспечение: презентация «Виды нивелирования. Способы геометрического нивелирования», таблицы, схемы;                                                                                                                                        
• вербальные: учебная литература;
• технические средства обучения: ноутбук, видеопроектор, экран.

Междисциплинарные связи: математика, физика.

Место проведения: кабинет междисциплинарных курсов.

Ход занятия

1.        Организационный момент                                                      

• приветствие;
• проверка присутствующих и готовности студентов к проведению занятий;
• проверка готовности аудитории.  

2.        Мотивация к учебной деятельности (постановка проблемы).

Метод: проблемная задача.

- Вы знаете, что к любому построенному зданию подходит масса коммуникаций, и наиболее ответственной является канализация. Чтобы вырыть траншею под заданным уклоном, нужен постоянный контроль нивелирования под проектную отметку.

Как Вы считаете, к каким последствиям могут привести неверно  сделанные расчеты геодезистов?

(Ответы студентов)

3. Объяснение нового материала                                                                            

Сообщение темы, целей и плана изучения темы.

План изучения темы:

1. Классификация нивелирования.

2. Способы геометрического нивелирования.                                                               3. Простое и сложное нивелирование.

4. Вычисление отметок точек через «горизонт инструмента».

Изложение материала сопровождается слайдами презентации. В ходе изложения учебного материала преподавателем студенты составляют конспект.

Самостоятельная работа студентов на занятии:

Формы деятельности: индивидуальная.

4. Первичная проверка и закрепление изученного материала  

Методы проведения: фронтальный опрос; решение задачи.

Вопросы для закрепления изученного материала:

1. Дайте определение понятия нивелирование.

2. Назовите виды нивелирования.

3. Назовите способы нивелирования.

3. Что называется горизонтом инструмента?

Задание 1. Вычислить отметку передней точки двумя способами: через превышение h и ГИ, если Нзадн.=98.540м, отсчёты по рейкам: З =1269мм,      П =2604мм. Линию местности показать на чертеже.

 5.  Подведение итогов занятия (анализ и оценка успешности достижения цели, результативность занятия и рефлексия)

Обучающимся  предлагается ответить на вопрос: «Что на сегодняшнем занятии показалось вам наиболее интересным и полезным?»

6.  Задание на дом:

• изучить тему, используя литературу:

Киселев М.И., Михелев Д.Ш. Геодезия -  М., 2011;

• составить  ОЛК на тему «Виды нивелирования».

Информационные источники:

1. Киселев М.И., Михелев Д.Ш. Геодезия -  М., 2011
2. Федотов Г.А. Инженерная геодезия - М., 2009
3. Кусов В.С. Основы геодезии, картографии и космоаэросъемки -  М.: Издательский центр «Академия», 2012

Хронометраж урока

Презентация к уроку

Слайд 1.

Тема урока: Геометрическое нивелирование. Классификация нивелирования. Способы геометрического нивелирования.

      Преподаватель:

• Долго можно спорить на тему, кому более обязана своим развитием наука геодезия. Гораздо понятнее обстоит дело с самым распространенным и востребованным в геодезии направлением – нивелированием. Первое подобие нивелира встречалось еще на рисунках древних Египетских пирамид. Нивелир является одним из первых геодезических инструментов, которым пользуется человечество с древних времен.

Слайд 2.

План занятия.

Слайды 3 - 4.

Выступление студента с информационным сообщением об истории развития нивелирования.

Все официальные источники первое описание нивелира связывают с именами Герона Александрийского, ученого из Древней Греции, и Марка Витрувия Поллиона, архитектора из Древнего Рима. Их труды относятся к началу нашей эры. Два сообщающихся сосуда, наполненные жидкостью – так выглядел первый в истории человечества нивелир. Это простейшее устройство только в 1609 году усилиями Галилея было превращено в прибор со зрительной трубой. В 1611 году Кеплер, а в 1674 году Монтенари установили на трубу сетку из нитей для дальномерных работ. Однако оптические нивелиры появились лишь в середине XIX века после того как в1857 г. в мастерской Амслера_Лаффона построен нивелир с перекладным уровнем. Тогда они нашли свое практическое применение. Апофеозом развития оптического нивелира считается высокоточный прибор русского геодезиста Гедеонова, изготовленный им в 1890 году. Эти приборы стали широко использоваться в строительстве, инженерных изысканиях и топографогеодезических работах. Начиная со второй половины XIX века, нивелиры постоянно совершенствовались силами ученых и специалистов различных стран мира. Швейцарский геодезист Г. Вильд (1877–1951) предложил внутреннюю фокусировку в зрительной трубе, контактный уровень, оптический микрометр и инварные рейки. Разработкой начали заниматься целые коллективы и компании. Нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования были разработаны фирмой «Оптон» (Германия) в 1950 г. Среди достижений русских ученых можно привести автоматические компенсаторы Г.Ю. Стодолкевича (1946 г.),
Н.А. Гусева (50-е гг.).

Слайды 5-6.

Изложение учебного материала.

Основная задача нивелирования – это, безусловно, определение на местности высоты точек и их превышений. Основные рабочие инструменты маркшейдера - измерительные приборы, к которым относятся, в первую очередь, нивелир, теодолит и тахеометр.
Все эти приборы предназначены для измерения углов и расстояний, иногда - для измерения азимута (угла между плоскостью меридиана Земли и направлением).

Функциональные и конструктивные особенности этих приборов могут отличаться - научно-технический прогресс наложил отпечаток и на совершенствование измерительной техники самого высокого уровня, однако принципы их работы и назначение изменились мало за прошедшие десятилетия и даже столетия. Следует отметить, что по функциональным возможностям наиболее простым прибором является нивелир - он предназначен, в основном, для измерения вертикальных углов. Нивелир - прибор для геометрического определения разницы высот между опорными точками, которую называют превышением. Французское слово "niveau" буквально означает "уровень".

В настоящее время нивелиры разделяются по принципу действия. Оптико-механический нивелир представляет собой прибор, состоящий из зрительной трубы, механизма поворота трубы и чувствительного уровня. Прибор, как правило, устанавливается на штатив. В конструкцию  входит рейка и нитяной дальномер для определения расстояния по рейке.
Рейка нивелира представляет собой деревянную или металлическую линейку со шкалой, по которой считывается разность уровней опорных точек при помощи нивелира.

В современных оптико-механических нивелирах присутствует автоматический компенсатор для упрощения установки оси зрительной трубы в горизонтальное положение.

Электронные (отсчеты берутся самим прибором и регистрируются).

По степени точности измерений нивелиры подразделяются на высокоточные, точные и технические. В высокоточных нивелирах отсчеты берутся по штриховой инварной рейке, в нивелирах меньшей степени точности - по шашечной рейке.

Слайды 7-12.

Выступления студентов с информационными сообщениями об оптических, лазерных, цифровых, ротационных и трубных нивелирах.

Давным-давно первые нивелиры имели обратное изображение. Это означало, что когда человек смотрит в зрительную трубу, он видит перед собой картинку наоборот. Принцип позаимствован из старых фотоаппаратов. Оптический нивелир наводили на рейку с разноцветными шашками и для того чтобы сделать отметку, производили некоторые вычисления. Значения оказывались высокой точности, но работа трудоемкой. Специалисты, конечно, проводили эти работы быстро, но имели тем самым возможность ошибиться в вычислениях, что привело бы в дальнейшем к катастрофам, возможно гигантских масштабов. Наши нивелиры были впереди планеты всей и пользовались огромной популярностью в строительных и геодезических работах. В советское время стоимость оптического нивелира была относительно низка. В комплект нивелира всегда входил паспорт со свидетельством первичной поверки. Поверку нужно было проходить каждый год в специальных учреждениях. Но сейчас используются оптические нивелиры прямого изображения. А так же нивелирные телескопические рейки сменились на миллиметровую разметку. Теперь, когда инженер смотрит в глазок нивелира, он видит точную отметку относительно земли без каких-либо вычислений.  Так же прибор оснащен магнитным или воздушным компенсатором, что так же позволяет экономить время геодезиста. Совершенствованием и производством нивелиров занимаются в Германии, Швейцарии, Японии, США, Китае. В России аналогичными разработками в XIX веке занимались мастерские при Пулковской обсерватории и Генеральном штабе. Производство отечественных геодезических приборов было начато накануне Великой Отечественной войны. Разработка и выпуск отечественных нивелиров связаны с деятельностью институтов ГОИ им. С.И. Вавилова, МИИГАиК, ЦНИИГАиК,ВНИМИ и др. В настоящее время в России массовым производством оптических нивелиров занимается Уральский оптикомеханический завод(УОМЗ, Екатеринбург). Широкое распространение среди российских потребителей приобрели инструменты Экспериментального оптикомеханического завода (ЭОМЗ, Москва) ,Изюмского приборостроительного завода (ИПЗ, Украина), а также большого числа зарубежных производителей. Среди них фирмы: Zeiss (Германия), Leica Geosystems (Швейцария), Chicago SteelCorp./Berger (США), TopconCorp., Sokkia, Nikon (Япония),SETL (Китай) и др.Вторая половина прошлого века была ознаменована появлением лазерных нивелиров и лазерных насадок, которые в настоящее время находят массовое применение в строительстве .

История нивелирования в начале двадцатого века развивается в двух основных направлениях. Во-первых, расширяется область использования нивелира. Помимо армии, прибор активно задействуется во всем мире в строительстве, инженерных изысканиях и масштабных топографических работах. Во-вторых, оптический нивелир становится очень популярен, и его производством начинает заниматься большое число фирм в разных странах. География производства выходит за пределы Европы и России, перемещаясь в США и Японию. Уральский завод в России и Изюмский в Украине продолжают производить нивелиры по сегодняшний день, однако основная доля рынка находится в руках торговых марок США, Германии и Японии.Уходящий двадцатый век во все области науки и техники принес тотальную компьютеризацию и наукоемкие технологии. Не обидел он и нивелиры. Электронные и лазерные приборы постепенно начинают вытеснять старые модели. Они превосходят их по всем характеристикам, начиная от простоты и удобства в эксплуатации и заканчивая точностью получаемых данных, возможностью автоматизации процесса и др.

       Нивелир  - прибор для определения разницы высот между опорными точками, которую называют превышением.  Французское слово "niveau" буквально означает "уровень".

• Оптико-механический нивелир представляет собой прибор, состоящий из зрительной трубы, механизма поворота трубы и чувствительного уровня. Прибор, как правило, устанавливается на штатив. В конструкцию входит рейка и нитяной дальномер для определения расстояния по рейке. 
• Цифровые нивелиры имеют встроенный процессор для автоматизации вычислений результатов измерений их запоминания, и оснащены специальной рейкой
• Лазерные нивелиры используют для измерений углов и уровней плоский лазерный луч, а также специальную измерительную рейку. При производстве мелкомасштабной съемки они применяются редко, поскольку приборы с оптикой дают более точные результаты
• Гидростатические

Слайд 13. Обозначение отечественных нивелиров.

Согласно действующим ГОСТам нивелиры изготавливают трех типов: высокоточные – Н-05; точные – Н-3; технические – Н-10.

• Буква Н – нивелир
• Число, указывающее среднюю квадратическую погрешность измерения превышения на 1 км двойного хода
• Л - прибор снабжен лимбом, с помощью которого можно с точностью отсчета до 6 угловых минут измерять горизонтальные углы;
• К - в конструкцию прибора входит компенсатор, позволяющий удерживать визирную ось зрительной трубы в горизонтальном положении,
•  П - со зрительной трубой прямого изображения.

Например: Н05, Н1, Н2, Н3, Н10, 3Н– 3КЛ

Слайды 14-22. Методы нивелирования.

При тригонометрическом нивелировании используется наклонный луч теодолита или тахеометра. Этот метод особенно популярен при съемке местности, а также при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации некоторых инженерных сооружений.
Геометрическое нивелирование
Физическое нивелирование при определении высоты точек использует различные физические явления и в зависимости от них подразделяется на:
-барометрическое, основанное на определении уменьшения давления с повышением высоты;
-гидростатическое - по равновесию жидкости в соединенных сосудах;
-радиолокационное - по скорости распространения электромагнитных волн;
-механическое – по линии перемещения механических или электромеханических приборов;
-стереофотограмметрическое – по различию между снимками одинаковой местности с разных точек;
-наземно-космическое – по спутниковой навигации. Этот метод считается наиболее перспективным.

Слайд 23. Контроль геометрического нивелирования.

Слайд 24.        

• Для нивелирования I класса характерна высочайшая точность работ
• При осуществлении нивелирования II класса также необходимы высокоточные нивелиры оптические с конструкцией, включающей в себя и плоскопараллельные пластины, и компенсатор или контактный уровень.
• Для проведения измерений III класса предпочтителен нивелир оптический с компенсатором встроенного типа
• Для IV класса — нивелир как с уровнем, так и с компенсатором.