高雅萍,葉 江,蘭 燕

(成都理工大學(xué),四川 成都610059)

0 引 言

成都理工大學(xué)于1995年開設(shè)《GPS測量原理與數(shù)據(jù)處理》課程,1999年購買了一套三臺(tái)T rimble 4600ls單頻GPS接收機(jī),并于同年在測繪工程專業(yè)開設(shè)了《GPS測量原理與數(shù)據(jù)處理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。目前測繪工程系已具有Trimble RTK 1+1一套、手持GPS若干,并在全校相關(guān)專業(yè)范圍內(nèi)設(shè)置了《GPS原理與應(yīng)用》公選課程,在地理信息系統(tǒng)專業(yè)開設(shè)了《GPS原理與應(yīng)用》專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)。2009年《GPS測量原理與數(shù)據(jù)處理》課程成功地申報(bào)了成都理工大學(xué)校級(jí)精品課程。近年來,隨著GPS定位技術(shù)的發(fā)展,GPS動(dòng)態(tài)定位、差分GPS、RTK技術(shù)已廣泛應(yīng)用于道路工程、礦山測量、能源、農(nóng)、林等各行各業(yè),GPS技術(shù)已成為高等院校很多專業(yè)的必修和選修課程?？紤]到GPS技術(shù)理論較深,涉及的知識(shí)面較廣,GPS技術(shù)發(fā)展速度快、內(nèi)容更新快[1],加上各專業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)不同,對(duì)知識(shí)的理解和接受能力也不盡相同。為了適應(yīng)多專業(yè)對(duì)GPS定位技術(shù)的教學(xué)需要,同時(shí)也為了加強(qiáng)GPS技術(shù)的教學(xué)工作,有必要對(duì)已有的GPS課程教學(xué)進(jìn)行改革。

1 深化教學(xué)改革,建立面向多專業(yè)的GPS課程教學(xué)體系

課程建設(shè)應(yīng)當(dāng)以遵循人才成長規(guī)律為出發(fā)點(diǎn),合理建構(gòu)學(xué)科知識(shí)體系,使課程內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)手段符合全面發(fā)展的高素質(zhì)人才培養(yǎng)需求,適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要,課程建設(shè)的核心是教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和課程體系的優(yōu)化整合。因此,為了建設(shè)面向多專業(yè)服務(wù)的GPS課程教學(xué)體系,從如下幾個(gè)方面進(jìn)行了教學(xué)改革的嘗試:

1.1 適應(yīng)GPS技術(shù)發(fā)展,修訂GPS課程教學(xué)大綱,整合課程內(nèi)容

GPS技術(shù)自出現(xiàn)至今已有30多年,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和空間定位技術(shù)的發(fā)展,GPS定位技術(shù)已從單一的靜態(tài)相對(duì)定位發(fā)展到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)RTK、差分GPS、CORS系統(tǒng)、精密單點(diǎn)定位技術(shù),原先只用于經(jīng)典靜態(tài)測量的GPS技術(shù)現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),原來以靜態(tài)相對(duì)定位為主的GPS教學(xué)大綱已越來越不適應(yīng)現(xiàn)階段的教學(xué)需要,因此,在成都理工大學(xué)2010版的GPS課程教學(xué)大綱修訂中,我們對(duì)教學(xué)目的和要求進(jìn)行了補(bǔ)充修訂,降低靜態(tài)相對(duì)定位作業(yè)模式在總課時(shí)中所占的比例,加強(qiáng)動(dòng)態(tài)GPS、手持GPS、RT K的理論和實(shí)驗(yàn)課時(shí),強(qiáng)調(diào)GPS教學(xué)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生了解靜態(tài)GPS、動(dòng)態(tài)GPS、手持GPS等各種機(jī)型接收機(jī)的使用方法;強(qiáng)調(diào)GPS教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握經(jīng)典靜態(tài)GPS相對(duì)定位、動(dòng)態(tài)GPS定位、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位、差分GPS定位作業(yè)模式的工作程序,掌握網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的理論和應(yīng)用。使學(xué)生熟練應(yīng)用各種GPS接收機(jī)進(jìn)行相關(guān)工程的作業(yè)和科學(xué)研究。體現(xiàn)在教學(xué)主要內(nèi)容的修訂、實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置、考核方式的改變?nèi)矫妗?/p>

1.2 適應(yīng)學(xué)科發(fā)展,改革GPS課程教學(xué)內(nèi)容

成都理工大學(xué)GPS課程是根據(jù)當(dāng)時(shí)學(xué)科建設(shè)和專業(yè)建設(shè)的需要進(jìn)行設(shè)置,《GPS測量原理與數(shù)據(jù)處理》教學(xué)的內(nèi)容主要以靜態(tài)GPS控制網(wǎng)建立的方法和技術(shù)為主,后來雖然進(jìn)行了幾次修訂,但仍存在片面重視測繪應(yīng)用,忽視GPS知識(shí)的普及、拓展學(xué)生視野、增強(qiáng)學(xué)生素質(zhì)[2]的作用。隨著動(dòng)態(tài)定位、CORS綜合服務(wù)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,特別是隨著我國地質(zhì)礦產(chǎn)資源的大力開發(fā),GPS技術(shù)已成為地質(zhì)勘探行業(yè)數(shù)據(jù)采集的重要手段,GPS技術(shù)已成為我校多個(gè)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,為了適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展和各行業(yè)對(duì)GPS教學(xué)的需要,因此非常有必要對(duì)原來的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行修訂和調(diào)整。為此,在2010版的新大綱中我們?cè)诳傉n時(shí)不變的基礎(chǔ)上增加了廣域差分GPS知識(shí),在隨之配套的教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加了RTK的實(shí)習(xí)和解算、差分GPS的實(shí)驗(yàn)、手持GPS接收機(jī)的使用等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,使教學(xué)大綱由原來強(qiáng)調(diào)單一的經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)定位擴(kuò)充到包含動(dòng)、靜態(tài)定位在內(nèi)的多種定位方式相綜合的教學(xué)大綱,豐富了GPS教學(xué)大綱的內(nèi)容,滿足了各個(gè)專業(yè)對(duì)GPS課程的需要。

1.3 適應(yīng)GPS技術(shù)應(yīng)用的需要,加強(qiáng)GPS實(shí)踐教學(xué),改革GPS實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目

原有的《GPS測量原理與數(shù)據(jù)處理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目主要包括GPS網(wǎng)的選點(diǎn)、外業(yè)數(shù)據(jù)采集、GPS基線處理、GPS自由網(wǎng)平差、GPS網(wǎng)的約束平差五項(xiàng)內(nèi)容,這些內(nèi)容主要是根據(jù)GPS控制網(wǎng)的建立設(shè)置的,但隨著GPS技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展,道路中線放樣、土地整理中的宗地信息采集、高程數(shù)據(jù)使用等GPS內(nèi)容的應(yīng)用,都需要在教學(xué)中增加相關(guān)內(nèi)容的講解和介紹,原有GPS實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也需要及時(shí)調(diào)整,這樣才能理論聯(lián)系實(shí)際,因此,GPS實(shí)驗(yàn)大綱的修訂已迫在眉睫。在2010版的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整,將原來的選點(diǎn)、外業(yè)采集統(tǒng)一放到了經(jīng)典靜態(tài)定位實(shí)習(xí)中,將基線處理、自由網(wǎng)平差和約束平差放到數(shù)據(jù)處理里;增加RTK技術(shù)的使用和解算,里面包括放樣、測量;增加手持接收機(jī)的使用;差分GPS的解算;并計(jì)劃在以后的實(shí)習(xí)中逐漸增加GPS解算軟件的二次開發(fā)相關(guān)內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)RTK、精密單點(diǎn)定位技術(shù)的應(yīng)用講解,借此適應(yīng)相關(guān)專業(yè)和行業(yè)對(duì)GPS技術(shù)使用要求。

2 適應(yīng)GPS現(xiàn)代教學(xué)的要求,改革GPS教學(xué)的方法

GPS技術(shù)是一門典型的多學(xué)科相互滲透的交叉學(xué)科[2],不僅包括大地測量學(xué)、空間信息技術(shù)、通訊技術(shù)等知識(shí)點(diǎn),還包括電子技術(shù)、天體力學(xué)、人造衛(wèi)星技術(shù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn),是一個(gè)跨專業(yè)、跨行業(yè)的高新技術(shù),該課程內(nèi)容涉及許多抽象概念和空間名詞,傳統(tǒng)的板書教學(xué)很難將這些概念和過程詳細(xì)清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前。因此,為適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的需要,我校對(duì)原有的GPS教學(xué)方法進(jìn)行改革。

2.1 采用走出去、請(qǐng)進(jìn)來相結(jié)合的教學(xué)方式,拓展了學(xué)生的視野、豐富了學(xué)生的知識(shí)

傳統(tǒng)的GPS實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往是教師先演示,同學(xué)后操作,這種方法雖然可以讓學(xué)生看到儀器及軟件操作的具體步驟,但時(shí)間短、內(nèi)容多,學(xué)生往往現(xiàn)場會(huì)操作,課后就忘記,無法保證教學(xué)效果,更談不上做到熟練操作。另外,畢竟學(xué)校財(cái)力有限,不可能每一種型號(hào)的儀器都有,這樣就使得學(xué)生對(duì)相關(guān)儀器操作和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容掌握不全面。針對(duì)這種情況,我們一方面采取請(qǐng)進(jìn)來的方法,邀請(qǐng)相關(guān)儀器公司到學(xué)校進(jìn)行儀器講解和儀器展示,另一方面安排學(xué)生走出去,到儀器公司參觀最新儀器,參加各種儀器展示會(huì),使學(xué)生能夠在有限的財(cái)力和時(shí)間內(nèi)了解更多的測繪儀器和測繪新技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)采用制作動(dòng)畫的方式或?qū)⑾嚓P(guān)儀器及實(shí)驗(yàn)的演示制作成CAI,在課堂上演示或上掛網(wǎng)頁,吸引學(xué)生,方便學(xué)生學(xué)習(xí)。

2.2 適應(yīng)GPS教學(xué)的目的,改革教與學(xué)的關(guān)系,加強(qiáng)工程案例的講解。

《GPS測量原理與數(shù)據(jù)處理》是一門理論密切聯(lián)系實(shí)際的課程,GPS教學(xué)的目的就是使學(xué)生掌握GPS測量的基本原理,熟悉GPS儀器操作,能夠熟練應(yīng)用GPS理論進(jìn)行相關(guān)GPS工程的設(shè)計(jì)和實(shí)施。傳統(tǒng)的教學(xué)方式,往往是以老師的主動(dòng)教為主,學(xué)生多數(shù)情況下是被動(dòng)的學(xué)習(xí),這樣學(xué)生的主觀能動(dòng)性不能很好的發(fā)揮出來,學(xué)習(xí)的積極性也不是很高。針對(duì)這種情況,在GPS教學(xué)中加大具體工程案例的講解,采用“案例式教學(xué)”方式和“帶著問題去學(xué)習(xí)的教學(xué)”[3]方式進(jìn)行教學(xué),課堂教學(xué)中所用的案例和數(shù)據(jù)均來自于學(xué)生參與教師科研、具體工程實(shí)踐,一方面吸引學(xué)生對(duì)GPS測量課程產(chǎn)生興趣,另一方面,學(xué)生在學(xué)習(xí)中會(huì)及時(shí)聯(lián)系具體實(shí)踐,帶著實(shí)踐中的問題進(jìn)行有目的學(xué)習(xí),在實(shí)踐中解決問題,有效地提高了教學(xué)效果。

2.3 鼓勵(lì)學(xué)生積極參與相關(guān)科學(xué)研究,加強(qiáng)學(xué)生與教師之間的互動(dòng),改革教學(xué)方法

教學(xué)的目的就是學(xué)以致用,GPS定位技術(shù)理論內(nèi)容多、理論深,授課時(shí)受傳統(tǒng)的大學(xué)教學(xué)方式的限制,往往造成學(xué)生抓不住課程重點(diǎn)和主線,學(xué)生容易出現(xiàn)聽不懂或看不懂,如果學(xué)生和老師之間互動(dòng)又很少,這樣久而久之,學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)情緒,為此,我們加強(qiáng)學(xué)生和老師之間的互動(dòng),鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)大學(xué)生科技立項(xiàng)或參加老師的科學(xué)研究,2010年度成都理工大學(xué)大學(xué)生科技立項(xiàng)《精密單點(diǎn)定位技術(shù)PPP在礦山測量中的實(shí)用研究》項(xiàng)目就是2007級(jí)學(xué)生在學(xué)完《GPS測量原理與數(shù)據(jù)處理》課程后,圍繞著GPS定位技術(shù)在礦區(qū)的具體應(yīng)用開展的(見圖1,2)。這樣的活動(dòng)既增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,又使得學(xué)生在自愿的情況下廣泛查閱資料,學(xué)習(xí)最新的GPS定位方法,很好地解決了教與學(xué)、學(xué)與用之間的關(guān)系。

圖1 測繪工程專業(yè)大四學(xué)生在四川甘洛參加校科技立項(xiàng)活動(dòng)

圖2 測繪工程專業(yè)在西藏 參加教師科研活動(dòng)

3 積極開展科學(xué)研究活動(dòng),科研反哺科研、教學(xué)共發(fā)展

以科研促教學(xué),積極開展相關(guān)科研活動(dòng)和教學(xué)改革活動(dòng)。現(xiàn)代GPS技術(shù)的發(fā)展正在由單一定位技術(shù)服務(wù)向網(wǎng)絡(luò)化、綜合化服務(wù)體系發(fā)展,CORS系統(tǒng)及技術(shù)的飛速發(fā)展也將推動(dòng)GPS技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的飛速擴(kuò)展,為了適應(yīng)這一變化,GPS教學(xué)隊(duì)伍積極開展相關(guān)科研和教學(xué)改革,先后開展了地基GPS水汽遙感理論研究和CORS系統(tǒng)的建設(shè)研究,申報(bào)了四川省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目和成都理工大學(xué)校基金項(xiàng)目的研究,實(shí)踐著“科研思路反哺教學(xué)理念,科研實(shí)踐反哺課程教學(xué),科學(xué)實(shí)驗(yàn)反哺教學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)改革[4],不斷拓展教師的視野,豐富教學(xué)知識(shí),同時(shí),通過科研和教學(xué)的結(jié)合,及時(shí)更新課堂和課件內(nèi)容,促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

4 結(jié) 論

GPS定位技術(shù)已成為我國許多高校一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,GPS課程的開設(shè)一定要結(jié)合教學(xué)、科研實(shí)際需要,遵循科學(xué)合理的原則[5],只有根據(jù)GPS教學(xué)要求設(shè)計(jì)設(shè)置課程體系,幫助學(xué)生理解GPS衛(wèi)星定位的基本原理,幫助和提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,才能真正做到理論聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)出合格的專業(yè)性人才。

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[2] 紀(jì)元法,孫希延,施滸立.改革“GPS原理與應(yīng)用”課程教學(xué),培養(yǎng)導(dǎo)航人才[J].全球定位系統(tǒng),2010,35(2):61-64.

[3] 楊海蓮,劉國琴,任東濤.以創(chuàng)造有意義學(xué)習(xí)經(jīng)歷為原則,實(shí)施生物化學(xué)課程教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國大學(xué)教學(xué),2010(8),69-71.

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