孫景領,王曉英,柯福陽

(南京信息工程大學 地理與遙感學院，江蘇 南京 210044)

“GNSS氣象學”課程實踐教學探討

孫景領,王曉英,柯福陽

(南京信息工程大學 地理與遙感學院，江蘇 南京 210044)

摘要：隨著測繪學科與氣象學科不斷交叉與滲透，測繪相關理論、技術與方法在氣象業(yè)務中的應用越來越深入，尤其全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)在氣象行業(yè)中的廣泛應用，急需大量的從事GNSS氣象應用方面的高級工程技術人才。結合南京信息工程大學測繪工程專業(yè)開設的“GNSS氣象學”課程，從實踐教學內容、教學手段、考核方式、實踐條件、師資隊伍等幾方面對該課程的實踐教學進行了探討，為高校培養(yǎng)測繪氣象復合型人才提供參考。

關鍵詞：GNSS氣象學；實踐教學探討；測繪工程

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.03.024

中圖分類號：P228.4

文獻標志碼：A

文章編號：號： 1008-9268(2015)03-0094-04

收稿日期：2015-02-11

作者簡介

Abstract:With the development of Surveying and Mapping Science and meteorological disciplines to cross and osmosis, surveying and mapping related theories, techniques and methods re more deeply applied in meteorological business, especially Global Navigation Satellite System (GNSS) is widely pplication in meteorology, a lot of high level engineering and technical personnel in GNSS meteorological applications are urgently needed. Combining with the course of 'GNSS meteorology' offered by Surveying and Mapping Engineering Specialty of Nanjing University of Information Science & Technology, the aspects of practice teaching content,teaching methods, assessment methods, practice conditions, teachers teaching practice for the course are discussed, which lays the foundation for developing practice skills of compound talents in surveying and mapping and meteorological.

0引言

GNSS氣象學是一門由衛(wèi)星動力學、大地測量學、地球物理學和氣象學交叉派生出來的新興學科，是近20年來蓬勃興起的衛(wèi)星導航技術在地球大氣探測中的全新應用[1-2]?！癎NSS氣象學”是我校測繪工程專業(yè)為貫徹落實我校“主動融入、主動接軌、主動服務，全面服務中國氣象事業(yè)”的發(fā)展理念，為氣象行業(yè)培養(yǎng)越來越多的高質量氣象人才，同時形成我校特色專業(yè)方向和擴大測繪工程專業(yè)學生的就業(yè)面，從2009年開始在測繪工程專業(yè)教學計劃里設置了該專業(yè)課程。該課程的建設將測繪學科與我校氣象學科的優(yōu)勢相結合，擴展測繪工程專業(yè)學生知識結構，提升測繪工程專業(yè)學生就業(yè)競爭力，使得我校測繪工程專業(yè)形成自身鮮明的人才培養(yǎng)與科研特色[3]?！癎NSS氣象學”課程的理論性和實踐性均很強，其實驗和實習是該課程的重要組成部分，是加強學生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，對于學生理解GNSS氣象學理論內容也有著極大的幫助。因此，本文以南京信息工程大學開設的GNSS氣象學課程為例，對該課程的實踐教學內容、教學方法、考核方式、教學條件、師資隊伍方面等給予探討。

1實踐教學探討

1.1　實踐教學內容

實踐教學是課堂教學的一個重要環(huán)節(jié)，有助于學生理解和鞏固課程理論知識，理論聯系實際，培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力[4]。因此，GNSS氣象學課程實踐教學內容在組織安排上保證學生從事GNSS氣象學的基本實驗技能訓練，掌握實驗知識與實驗技能,學習科學研究方法,提高學生理論聯系實際的能力，培養(yǎng)學生靈活運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力，以更好地滿足教學要求，從而提高實習效果與質量。該課程的實踐教學內容分為基礎性實驗、綜合型實習和創(chuàng)新型實驗。基礎型實驗主要是培養(yǎng)學生掌握GNSS接收機基本操作、外業(yè)數據采集、數據下載與預處理、數據處理、連續(xù)運行參考站(CORS)使用及GNSS反演水汽中的加權平均溫度計算等，其課時為12學時。理論課程結束后，安排一周的綜合型實習，主要是使學生掌握GNSS反演大氣水汽含量和GNSS電離層監(jiān)測及分析的原理、技術與方法，培養(yǎng)學生綜合運用GNSS技術解決氣象方面的需求。創(chuàng)新型實驗主要針對學習基礎好、科研興趣濃、學有余力的學生在課外開展的，主要是鍛煉學生的實驗動手能力，掌握基本的科學研究方法，建立科學思維，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，增強科研創(chuàng)新能力。其教學內容結構體系如圖1所示。

資助項目：南京信息工程大學大氣科學與環(huán)境氣象實驗實習教材建設項目(編號：SYJC2014C13)； 南京信息工程大學教學改革研究課題資助(編號：13JY064)

聯系人： 孫景領 E-mail: hhusjl@163.com

圖1　GNSS氣象學實驗實習內容

1.2　實踐教學方法

在GNSS氣象學課程實驗實踐教學中，堅持以學生為本，突出學生在實驗實踐教學中的主體地位，促進理論與實踐結合，引導學生自主學習，主動實踐，培養(yǎng)學生的實踐能力和科技創(chuàng)新能力?；A性實驗主要培養(yǎng)學生掌握GNSS接收機工作原理、基本操作和數據的處理與分析。任課教師提前向學生布置實驗內容，要求學生課下預習，不預習的學生不得參加本次實驗。在課堂實驗開始前，通過學生提問、老師提問等方式，了解學生的預習情況，對一些疑問做出解釋，同時明確實驗要求，強調實習紀律。在實驗進行過程中，教師掌握實驗進程，對實驗中出現的一些個性問題，啟發(fā)學生積極思考，引導學生自主解決問題，同時鼓勵同一小組的學生相互討論、交流，共同解決問題，對出現的共性問題進行集中講解。對實驗得到的結果和存在的問題，進行合理的分析和解釋。在實驗完成后，要求學生及時完成實驗報告，主要對實驗中出現的問題和實驗結果進行分析和討論[5]，并寫出自己的實習體會和建議。綜合型實習以項目教學的方式，將一個實習小組作為一個團隊，按照教師給出的項目主體，團隊成員自行制定目標和計劃，項目實施，項目檢查，編寫成果報告等。實習結束后，各團隊進行公開答辯，內容包括團隊成員分工、方案制定所依據的理論、方法與技術、實施過程、成果、存在的問題等，指導教師對項目進行評估，并根據實習成果、答辯情況、實習表現等對每個團隊進行評判，給出相應的實習成績。創(chuàng)新型實驗主要采用課題的形式進行，學生在教師給定的范圍內選擇課題，并自行組成課題小組，成員之間分工合作，共同完成課題，以全面培養(yǎng)學生自主研究和獨立思考、分析解決問題的能力，培養(yǎng)學生的團隊合作精神[6]。另外，實行開放式教學，實驗中心對學生進行全天候開放，采取預約-審批的方式，給予學生更廣的自主學習空間，為學生的自我完善、自行管理、自主創(chuàng)新創(chuàng)造條件。

1.3　實踐考核方式

考核是檢查和評價實驗教學效果的重要手段，為了對教學效果進行客觀評價，需建立完善的考核機制，以科學、合理的方式評定學生的成績[7-8]?；A型實驗成績評定主要依據課間實習時的表現，如出勤率、實習態(tài)度、是否遵守紀律、儀器設備完好的情況。掌握儀器設備操作技能程度，如使用儀器設備的嫻熟程度、操作的規(guī)范性、成果記錄、計算是否規(guī)范與完整、成果是否滿足精度要求等，其評定成績占“GNSS氣象學”課程總評成績的20～30%。綜合型實習采用單獨考核，單獨計算學分。主要從團隊成員的實習表現、實習方案的合理性、工作量、成果質量、實習報告、儀器及軟件使用情況等方面進行綜合考核，按百分制評定成績。創(chuàng)新型實驗主要采取答辯式結題考核方式，從實驗方案設計、文獻查閱、儀器設備、實施過程、成果質量、報告(論文)編寫等方面進行考核[9]，按等級制評定成績。

1.4　實踐教學條件

良好的實踐教學條件是對學生進行實踐動手能力和科技創(chuàng)新能力培養(yǎng)的可靠保障[10]。為了滿足GNSS氣象學實踐教學和科研的需求，我校江蘇省數字測繪工程實踐教育中心建立了GNSS測量及氣象應用實驗室，擁有Trimble R8、Topcon Hiper Pro、南方靈銳S82、海星達HD32、華測X90等30余套GNSS接收機及配套的數據處理軟件[11]，并對學生實行全天候開放，保證每一位學生都有機會獨自使用不同類型的GNSS接收機，另建立了數據處理實驗室，配置了60臺計算機，每臺計算機都安裝了不同型號GNSS接收機的商用數據處理軟件和高精度GNSS數據處理軟件GAMIT，為學生處理與分析各種GNSS數據提供了先進的平臺和良好的環(huán)境。連續(xù)運行參考站系統(tǒng)(CORS)具有全天候、實時、作業(yè)范圍廣、可靠性強、精度高、用途多等優(yōu)點[12]，因此，在校園內建立華測單基站CORS，并將中國氣象局和瑞士徠卡測量系統(tǒng)大中華區(qū)捐贈我校的三套GPS/MET 設備、自動氣象觀測儀及相關配套軟件建立了多基站CORS，同時將基準站點與國家大地坐標系(CGCS2000坐標系)和南京市地方坐標系進行了聯測，并與IGS參考站聯合平差計算，獲得了基準站點穩(wěn)定可靠的坐標成果，為GNSS氣象學實踐教學提供了必要的條件。另外我校的國家級大氣科學與環(huán)境氣象實驗中心、具有中央氣象臺技術標準的“校氣象臺”、中國氣象局氣象探測實習培訓基地(南京)，以及江蘇省全球導航衛(wèi)星連續(xù)運行參考站綜合服務系統(tǒng)(JSCORS)等為GNSS氣象學的實踐教學提供了良好的實驗教學平臺和實踐教學基地。

1.5　師資隊伍建設

GNSS氣象學是測繪科學與技術與氣象學交叉課程，任課教師除具備較深厚的測繪科學與技術基礎知識，尤其是GNSS技術、理論與方法，以及儀器設備的熟練操作與使用，還應具有一定的氣象學知識，因此我校采取多種措施培養(yǎng)GNSS氣象學任課師資力量。近幾年，選拔多名從事GNSS教學的青年教師到中國大氣科學研究院、河海大學及我校攻讀博士學位，從事GNSS氣象方面的研究工作；支持教師申報GNSS氣象學方面的課題十余項，發(fā)表多篇相關科研論文；組成GNSS氣象學教學團隊，積極進行教學研究探討，承擔多項相關教學改革項目，提高教學效果；邀請氣象系統(tǒng)、兄弟院校及相關企事業(yè)單位里從事GNSS氣象研究的專家、學者、技術人員及高級管理人員來校講學、交流與培訓，并鼓勵教師到氣象系統(tǒng)進行掛職鍛煉，加強了校際間、校企間的合作。這些措施的實行為教師從事GNSS氣象教學奠定了堅實的理論基礎和豐富的實踐教學經驗。

2結束語

目前，我國的GNSS氣象學正處于方興未艾的發(fā)展階段，尤其北斗導航定位系統(tǒng)的投入使用，許多部門和有關企事業(yè)單位正面臨著承擔區(qū)域GNSS網的建設和GNSS氣象學的應用研究的任務，需要大量的從事GNSS氣象應用方面的高級工程技術人才?！癎NSS氣象學”作為我校測繪工程專業(yè)的特色課程， 對其實踐教學應在內容安排、教學條件、考核方式、實踐條件、師資隊伍等方面不斷進行建設和改革，為社會培養(yǎng)出更多的測繪與氣象復合型人才。

參考文獻

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孫景領(1978-)，男，河南杞縣人，碩士，高級實驗師，主要從事GNSS技術及氣象應用研究。

王曉英(1981-)，女，安徽安慶人，博士，講師，主要從事GNSS氣象學研究。

柯福陽(1981-)，男，福建惠安人，博士，講師，主要從事GNSS數據處理與GNSS氣象學研究。

Discussion on Practice Teaching for 'GNSS Meteorology' Course

SUN Jingling,WANG Xiaoying, KE Fuyang

(SchoolofGeography&RemoteSensing，NanjingUniversityofInformationScience

&Technology,Nanjing210044,China)

Key words: GNSS meteorology; practice teaching discussion; engineering of surveying and mapping