毛遠芳，劉曉燕

(廣州市建筑工程職業(yè)學校，廣東廣州 510403)

在2000年之前，測繪行業(yè)幾乎是我國衛(wèi)星導航技術唯一的成熟應用領域。但GPS技術在測繪技術專業(yè)學科的劃分中也只能從屬于其二級學科。21世紀以來，衛(wèi)星導航技術猛速發(fā)展，經歷了一系列的華麗轉身，從艱苦的測繪領域破繭而出，衛(wèi)星導航技術逐漸開始進入車載導航、智能手機等大眾日常領域，成為“高科技”的象征代表。然后衛(wèi)星導航由GPS轉向GNSS，從此衛(wèi)星導航技術被國民賦予了國防安全乃至民族崛起的神圣使命。[1]隨著GNSS RTK算法、GNSS CORS技術、基于廣域差分PPP等技術的成熟，衛(wèi)星導航設備已逐漸由單一接收機工程硬件擴展成為綜合導航設備、配套軟件和系統(tǒng)平臺等一系列服務產品。應用范圍也逐漸由單一的工程測量領域拓展到更多的行業(yè)領域，如安全監(jiān)測、航空航天、水利電力、無人機、智能手機、汽車導航等。

在中職學校的工程測量專業(yè)中，作為專業(yè)核心課程的“GPS定位技術”要求工程測量專業(yè)學生必須熟知GPS技術的基本原理以及熟練操作GPS相關設備。隨著全球衛(wèi)星定位導航技術的迅猛發(fā)展，導航定位原理和設備都不斷更新，行業(yè)的需求和應用也產生了巨大變化。2019年1月國務院公開發(fā)布的《國家職業(yè)教育改革實施方案》(國發(fā)〔2019〕4號)中也明確指出了教學標準的原則要求：職業(yè)教育與普通教育不同，職業(yè)學校教學須與市場需求盡量對接。要求每一個專業(yè)的教學標準都對接相關職業(yè)的技術標準(工作標準)。[2]技術在發(fā)展，教學必須隨著行業(yè)標準進行階段性調整不斷進步，對接科技發(fā)展趨勢和市場需求。

“GPS定位技術”課程還停留在GPS定位系統(tǒng)的時代，中職院校只有對授課內容、授課方式、配套設備等進行更新改革，才能實現(xiàn)職業(yè)教育改革方案中要求的教學標準與現(xiàn)行工作標準，教學與市場需求的雙雙對接，才有可能培養(yǎng)出滿足生產單位真正所需的技能型人才。

一、衛(wèi)星定位技術發(fā)展趨勢

最早的GPS衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)(Global Positioning System)起源于美國的一個軍方研究項目，以全球 24顆GPS衛(wèi)星為基礎，全球覆蓋率高達98%，可以向全球各地實時提供三維速度、位置坐標等信息。衛(wèi)星定位導航技術隨著高新科技的發(fā)展，占據(jù)主導地位的四大系統(tǒng)逐漸興起并日趨成熟，包括美國的GPS，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)，中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，歐盟的Galileo衛(wèi)星導航系統(tǒng)。GNSS(Global Navigation Satellite System，全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))隨各系統(tǒng)的成熟穩(wěn)定應運而生，它是由多系統(tǒng)、多模式、多層面的復雜組合系統(tǒng)形成，包括主要的全球系統(tǒng)、區(qū)域系統(tǒng)及增強系統(tǒng)等。當前的GNSS技術正處于四強并存、多系統(tǒng)兼容發(fā)展的態(tài)勢。

作為GNSS四大導航系統(tǒng)之一的我國北斗導航系統(tǒng)，已實現(xiàn)了區(qū)域導航、定位以及授時功能，能夠實時提供高精準度定位、導航、授時服務。[3]基于北斗系統(tǒng)的高精度服務日趨興盛，通過智能算法與服務平臺，GNSS可以利用星基地基融合互補、移動通信和網絡信息融合，大數(shù)據(jù)、云端一體等技術，使衛(wèi)星定位精度完全可以滿足用戶的一般生活場景需要，市場潛力巨大，未來在自動駕駛、無人機等應用中也將發(fā)揮重要作用。以融合為特征的應用模式逐步形成。

二、教學現(xiàn)狀與存在問題

(一)課程特點

GPS定位技術課程以GPS系統(tǒng)為主要內容，包括GPS系統(tǒng)基礎理論和接收機實際操作應用兩部分。課程要求學生能理解一定的GPS原理知識，以“夠用”為度，對GPS 接收機測量具有較強的操作能力，著重操作能力的培養(yǎng)。[4]GPS定位技術課程要求學生熟知 GPS系統(tǒng)的基本原理和組成，了解GPS衛(wèi)星導航方法和誤差來源，能完成GPS四等控制網的設計和施測，并且可以獨立處理和分析測量數(shù)據(jù)，能使用 RTK接收機實現(xiàn)坐標采集和工程放樣。同時，GPS定位技術課程還要求培養(yǎng)學生具備愛崗敬業(yè)、吃苦耐勞的精神，鍛煉學生的語言表達能力、自我學習能力、競爭和團結協(xié)作意識等綜合素質，為日后在工作崗位上從事專業(yè)工作奠定基礎。

(二)教學資源

目前GPS相關課程的教材雖多種多樣，但大多教材編寫以GPS系統(tǒng)為主，出版于5年甚至10年之前，對于全球導航定位系統(tǒng)的其他組成部分和新型應用領域，如北斗系統(tǒng)等內容涉及比較少。由于學習GPS課程的測量相關專業(yè)多為高職及本科以上，較多GPS相關教程都注重理論原理知識，缺乏實踐技能項目的指導，導致適合中職學校工程測量專業(yè)的GPS相關課程的教材特別少，相應配套的其他教學資源，如課件PP、教學視頻、微課等更加缺乏。

(三)教學模式和教學內容

GPS定位技術課程主要包括基礎原理知識和實訓項目。課改前教學內容分為了四個部分，包括GPS控制網設計、GPS控制網施測和數(shù)據(jù)處理、GPS-RTK數(shù)據(jù)采集和GPS-RTK工程放樣。其中，課程環(huán)節(jié)先進行理論知識講解，再安排實踐操作內容，學生小組完成實訓任務，最后進行評價。雖然教學內容按項目劃分，教學環(huán)節(jié)按照項目教學法設置，但教師為主體的知識講解與工作任務引領方式是完全不同的。教學內容的項目任務和教學環(huán)節(jié)需要重新設計才能實現(xiàn)真正的項目教學。

教學內容以GPS系統(tǒng)為主已經不符合當前的行業(yè)趨勢了，內容相對滯后，需要針對現(xiàn)行的職業(yè)標準和行業(yè)需求調整課程標準和教學內容。

(四)學生情況分析

教學內容必須循序漸進，基礎理論知識薄弱的中職學生加上照本宣科的教師只會是一個糟糕的課堂。其中，如何激發(fā)學生的學習興趣尤為重要，多媒體授課具有一定環(huán)境優(yōu)勢，但更需要課前設計好符合學情的教學設計。當前中職學生主要存在學習目標不明確，積極主動性低等學習問題。教師需要改變學生的學習動機，將“要我學”從根本上轉變?yōu)椤拔乙獙W”，在課堂上調動學生的學習主動性。

(五)實訓設備及場地

接收機設備更新?lián)Q代速度非?？欤貏e是近五年的GNSS 接收機，不僅是信號體制的更新變革實現(xiàn)多星多頻技術，技術和系統(tǒng)的跨界融合使得接收機系統(tǒng)的形態(tài)在發(fā)生根本性的變化，還實現(xiàn)了接收機硬件的簡化，外觀極致小巧。陳舊落后的單頻GPS設備無法滿足教學需求，“GPS定位技術”課程實訓還需要根據(jù)各班級人數(shù)配備相應數(shù)量的接收機設備。

GNSS接收機只能在上空無障礙物遮擋的地方接收衛(wèi)星信號，安排實訓教學時只能在室外空曠的場地進行。但市區(qū)內的學校除體育運動場外校園空曠區(qū)域少，樓房密集，特別是學校周邊高樓較多，實訓時接收機信號受限，甚至沒有信號無法正常測量。場地的制約會嚴重影響教學進度和效果。

四、GNSS測量技術與應用課程改革有效措施

(一)GNSS測量技術與應用教學資源整合更新

廣州市建筑工程職業(yè)學校(以下簡稱“我?！?將原課程名稱“GPS定位技術”更名為“GNSS測量技術與應用”，將GPS 教學轉變?yōu)?GNSS 教學，增加除GPS外的GNSS部分教學內容，增加工程測量專業(yè)GNSS課程總課時，合理安排講授和實訓課時。2018—2019學年，我校開始探索增加工程測量專業(yè)班GNSS課程的總課時，將原來的周課時4節(jié)調整為6節(jié)，原一周GNSS測量實訓不變。

在 GNSS 教學過程中，由于增添了大量教材上沒有的新系統(tǒng)新技術內容，我校教研組教師集體備課，準備教學資料，分工安排具體內容，建設一套包括PPT課件、任務工作頁、操作視頻、微課等在內的完整的教學資源，反復教學實踐后再計劃將教學科研成果、實踐教學內容和自編講義結合起來編輯出版教材。為了讓學生便于提前學習和復習相關技能，每次上課教師都要準備好至少后兩周完整的課件資料，讓學生可以在共享資源中參考學習。

(二)課程教學內容重構

GNSS測量技術與應用課程不再是簡單分為基礎原理知識和實踐操作兩大部分，而是根據(jù)實際工作任務將原理和操作整合為項目學習任務。課程的教學內容重新構建調整后分4個項目共計11個學習任務，具體如表1所示。根據(jù)實際工作對應設置學習任務，每個項目所含的工作任務都是針對測量職業(yè)能力中的某個具體技能，工作任務間也是相互連接和過渡，逐漸以從簡單到復雜，由新手到能手的遞進方式進行教學訓練，嚴格遵循職業(yè)能力的培養(yǎng)規(guī)律。

表1 GNSS測量技術與應用教學內容

課程安排一周GNSS測量實訓，設計了 GNSS 控制網測量、RTK 數(shù)字測圖和 RTK 工程放樣三個生產性實訓項目，具體教學內容安排如表2所示。

表2 GNSS實訓項目內容

(三)考核方案改革

GNSS測量技術與應用課程重點考核實踐操作和應用，采用學習任務過程性評價方式。[5]學習任務以理實一體化教學模式開展教學活動?？己藘热莶粌H包括學生對專業(yè)知識與技能的掌握程度，還包括學生的職業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新應用，全面考查每位學生在學習過程中的專業(yè)能力。在考核職業(yè)技能人才所需掌握的專業(yè)系統(tǒng)知識的同時，還要結合相關職業(yè)技能資格證書的考核要求。

(四)實訓設備和場地建設

要保證實訓教學質量，首先必須配備滿足GNSS測量技術教學需求的儀器設備。在GNSS課程建設過程中，我校分批采購了中海達新款多星多頻GNSS單元的iRTK2 接收機測量系統(tǒng)30套移動站加3套基準站，高精度手持地理信息采集平板設備25套，并配套數(shù)據(jù)處理軟件。設備足夠滿足2個班級同時使用。

iRTK2接收機的操作可以采用多媒體模擬軟件或手機APP模擬軟件進行練習，學生通過電腦或手機都可以模擬操作接收機的作業(yè)流程。

雖然校園場地受限很難改變，但在探索過程中另辟蹊徑。將學校教學樓、實驗室等中低樓層的頂樓重新打造，做好安全防護措施，改建成GNSS技術教學實訓場地，不僅解決了實訓場地面積問題，而且衛(wèi)星接收信息良好，保證了正常教學操作。

五、課程改革實踐成效

GNSS測量技術與應用課程改革過程中，我校多次組織調研、專家訪談、問卷調查，保證改革成效。課題組成員及骨干教師深入到企業(yè)相關技術崗位實踐，全面、系統(tǒng)地掌握了生產實踐的工作項目、過程、目標及要求。根據(jù)現(xiàn)行的職業(yè)標準和行業(yè)需求，課題組教師編制了《GNSS測量技術與應用課程標準》。根據(jù)行業(yè)企業(yè)實施的常規(guī)GNSS測量工程提煉重點工作任務，結合專業(yè)教學具體分析確定學習性工作任務，任課教師根據(jù)學習性工作任務和教學班實際學情調整教學內容，并按理實一體化教學模式開展教學活動。

GNSS測量技術與應用課程從2018學年在我校開始實踐教學，根據(jù)學習任務按理實一體化教學模式實施教學活動。與之前常規(guī)教學課堂相比，學習任務式課程明顯提高動了學生的參與度，激發(fā)了學生的學習興奮點，小組合作性更強，學生的責任感更重，學生對課程的教學評價反饋明顯提高。在企業(yè)頂崗實習中測量專業(yè)學生能較快地勝任 GNSS測量技術工作崗位，受到實習單位好評。教師們在參與課程建設過程中教學業(yè)務水平明顯提升，一體化教學過程把控更加自如。課程改革仍在探索建設中，還有較多有待改進的環(huán)節(jié)，需要持續(xù)在教學過程中不斷總結，繼續(xù)完善。

從 GPS 到 GNSS的變革，不僅是科學技術的變革，也是職業(yè)教育技能培養(yǎng)模式的變革。通過GNSS測量技術與應用課程教學改革探索和實踐，教學課堂、學生技能、教師水平都具有明顯成效。課程改革建設在改變教學模式的同時還必須注重培養(yǎng)學生滿足行業(yè)需求的綜合職業(yè)能力，教學內容需要源于工程實踐生產，只有這樣才能實現(xiàn)職業(yè)教育教學與企業(yè)需求、課程標準與技術標準的對接，職業(yè)技術教育才能培養(yǎng)出適應社會發(fā)展?jié)M足行業(yè)需求的技能型人才。