常亮　郭立新　馮貴平

【摘 要】通過(guò)近幾學(xué)期上海海洋大學(xué)全校公共選修課程《GNSS發(fā)展與應(yīng)用》的教學(xué)實(shí)踐，從授課內(nèi)容、激發(fā)學(xué)生積極性以及授課方式等方面進(jìn)行了初步總結(jié)，提出總結(jié)了課程教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，并提出了今后的改進(jìn)方法。

【關(guān)鍵詞】GNSS；教學(xué)改革

0 前言

近年來(lái)，全球定位系統(tǒng)（GPS）的應(yīng)用應(yīng)拓展至人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，包括大地測(cè)量學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)、地球物理學(xué)、天體力學(xué)、載人航天學(xué)、全球海洋學(xué)和全球氣象學(xué)等領(lǐng)域，涵蓋了軍事國(guó)防、智能交通、郵電通信、礦業(yè)、石油、建筑、農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、金融、公安等部門和行業(yè)[1]。特別地，隨著包括俄羅斯GLONASS系統(tǒng)的復(fù)蘇，歐盟GALILEO系統(tǒng)的強(qiáng)勢(shì)發(fā)展，以及我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）的日趨完善，主要包括GPS、GLONASS、GALILEO和BDS等的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）越來(lái)越受到人們的關(guān)注。為了進(jìn)一步宣傳GNSS的廣泛應(yīng)用，拓展和普及學(xué)生對(duì)GNSS技術(shù)的認(rèn)識(shí)，上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院于2015年開設(shè)了面向全校學(xué)生的《GNSS發(fā)展與應(yīng)用》公共選修課。

開課4個(gè)學(xué)期以來(lái)，本課程受到全校學(xué)生的廣泛關(guān)注。然而，由于該課程所涉及到的專業(yè)理論知識(shí)廣泛且復(fù)雜，技術(shù)性較強(qiáng)，導(dǎo)致在課程的講授過(guò)程中，學(xué)生們對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的接受程度差距較大。通過(guò)近幾學(xué)期的教學(xué)思考，個(gè)人認(rèn)為有必要總結(jié)與探討教學(xué)中存在的問(wèn)題，以期提高教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生真正的熟悉、了解到衛(wèi)星導(dǎo)航方面的基本知識(shí)，為今后的各種應(yīng)用做充足儲(chǔ)備。

1 教學(xué)內(nèi)容及存在的問(wèn)題

1.1 教學(xué)內(nèi)容

《GNSS發(fā)展與應(yīng)用》課程開設(shè)以來(lái)，除了第一次開課學(xué)期選課人數(shù)較少外（21人），其他學(xué)期的人數(shù)均為90人以上，且近兩次學(xué)期均達(dá)到了100人。在第一次人數(shù)較少的教學(xué)中，主要是圍繞進(jìn)行了一下內(nèi)容的講授：

（1）緒論。了解衛(wèi)星導(dǎo)航的誕生與發(fā)展（冷戰(zhàn)時(shí)期美國(guó)GPS與前蘇聯(lián)GLONASS間博弈），以及其他導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀（包括歐盟GALILEO、我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等）；

（2）GNSS系統(tǒng)組成。了解GNSS系統(tǒng)的組成部分，以及每個(gè)部分的作用與功能。同時(shí)，比較不同GNSS系統(tǒng)之間的異同；

（3）GNSS衛(wèi)星信號(hào)結(jié)構(gòu)。主要是掌握GNSS衛(wèi)星信號(hào)、結(jié)構(gòu)以及傳輸特點(diǎn)。

（4）GNSS衛(wèi)星定位基本原理。由于GPS系統(tǒng)是GNSS系統(tǒng)中發(fā)展最為完善的系統(tǒng)，在本部分內(nèi)容的講解時(shí)，選用GPS系統(tǒng)為例來(lái)介紹GNSS定位基本原理。

（5）GNSS應(yīng)用的影響因素。GNSS的應(yīng)用如此廣泛的原因之一在于，GNSS系統(tǒng)受到多種因素的影響。比如：對(duì)流層、電離層延遲誤差對(duì)于GNSS氣象學(xué)的應(yīng)用，多路徑誤差對(duì)應(yīng)于GNSS反射信號(hào)的應(yīng)用等。因此，理解和掌握GNSS的誤差來(lái)源是非常重要的內(nèi)容。

（6）GNSS的應(yīng)用及我國(guó)北斗的現(xiàn)狀。主要是學(xué)習(xí)與討論GPS在測(cè)量領(lǐng)域（大地測(cè)量、工程測(cè)量、航測(cè)與遙感、地籍地形測(cè)量）、軍事、交通運(yùn)輸、大氣科學(xué)及其他領(lǐng)域的應(yīng)用，以及介紹我國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在各行各業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀和今后發(fā)展趨勢(shì)。

1.2 存在問(wèn)題

（1）針對(duì)非本專業(yè)的學(xué)生，如何進(jìn)行講授知識(shí)的篩選。由于選修本門課程的學(xué)生大都是外專業(yè)的，而且諸如經(jīng)濟(jì)、文學(xué)、外國(guó)語(yǔ)等文科專業(yè)的學(xué)生也占有很大比例，在進(jìn)行GPS定位基本原理等相關(guān)理論知識(shí)講授時(shí)，往往很多同學(xué)難以理解。但是如果不進(jìn)行此部分的講授，又會(huì)給人課程內(nèi)容不完整的感覺(jué)。

（2）由于GNSS課程相關(guān)理論部分講授時(shí)比較枯燥，利用講授給本專業(yè)學(xué)生本課程的方法，進(jìn)行公共選修課的講授時(shí)，學(xué)生們往往不太容易集中注意力，嚴(yán)重影響了課堂教學(xué)效果。

（3）目前在理論部分的介紹中，更多的介紹是以GPS為例來(lái)進(jìn)行講授的，針對(duì)GLONASS，GALILEO和我國(guó)北斗系統(tǒng)的原理介紹相對(duì)較少，是否需要在今后的教學(xué)中進(jìn)行擴(kuò)充講解。

2 教學(xué)改革方法

經(jīng)過(guò)近幾個(gè)學(xué)期的《GNSS發(fā)展與應(yīng)用》課程的教學(xué)實(shí)踐，以及課后與學(xué)生的交流，初步提出以下教學(xué)改革方法：

（1）針對(duì)GNSS定位及應(yīng)用原理較復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)，為提高學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解能力，有必要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念惐?。比如：講到利用C/A碼偽距、P碼偽距和L1、L2載波進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)，可以將這兩類共四種觀測(cè)值類比為兩種測(cè)量距離的尺子，其中一把叫“皮尺”（偽距），一把叫“鋼尺”（載波）。而這兩種尺子類型的最小刻度又不一樣，比如C/A碼偽距的最小刻度是293m，P碼偽距的最小刻度是29.3m，而L1、L2載波的最小刻度則是19cm和24cm。很明顯，最小刻度越小，用來(lái)測(cè)量距離時(shí)精度越準(zhǔn)確。如果通過(guò)這種方式進(jìn)行類比，在課堂上講授相關(guān)專業(yè)知識(shí)時(shí)，學(xué)生就更容易明白了。

（2）理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。在講授理論部分比較復(fù)雜的內(nèi)容時(shí)，可以先通過(guò)列舉現(xiàn)實(shí)生活中GNSS系統(tǒng)的實(shí)際使用，然后以此為出發(fā)點(diǎn)，來(lái)介（下轉(zhuǎn)第97頁(yè)）（上接第83頁(yè)）紹這種應(yīng)用中對(duì)應(yīng)的GNSS技術(shù)的理論知識(shí)。通過(guò)這種提出問(wèn)題并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的方式進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講授，更能引起學(xué)生的興趣，并讓學(xué)生集中注意力。

（3）雖然目前GPS相關(guān)理論及應(yīng)用的研究最為成熟，我們?nèi)匀恍枰ㄟ^(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，弄清除GPS之外的GNSS系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及認(rèn)識(shí)它們與GPS進(jìn)行導(dǎo)航定位等應(yīng)用的不同。特別地，在2020年我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)正式實(shí)現(xiàn)全球化即將到來(lái)前，我們更有必要進(jìn)一步認(rèn)識(shí)我們自己的北斗。今后我們將進(jìn)一步將強(qiáng)對(duì)我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的講授。

3 結(jié)論

在本文中，對(duì)上海海洋大學(xué)全校公選課程《GNSS發(fā)展與應(yīng)用》的教學(xué)改革方法進(jìn)行了探討，并針對(duì)存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。其最終目的是為了改善《GNSS發(fā)展與應(yīng)用》課程的教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)一步向全校學(xué)生普及GNSS的相關(guān)原理與知識(shí)，擴(kuò)展相關(guān)方面的見識(shí)。特別是讓更多學(xué)生認(rèn)識(shí)我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的歷史與發(fā)展，以及在各行各業(yè)的應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)，等.GPS測(cè)量原理及應(yīng)用（第三版）[M].武漢大學(xué)出版社，2008.endprint