郭英起,曲建光,馮守良,曹先革

(黑龍江工程學(xué)院 測繪工程系,黑龍江 哈爾濱 150050)

“GPS測量原理及應(yīng)用”課程教學(xué)改革研究

郭英起,曲建光,馮守良,曹先革

(黑龍江工程學(xué)院 測繪工程系,黑龍江 哈爾濱 150050)

“GPS測量原理及應(yīng)用”課程是測繪工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。文中介紹為改善課程的教學(xué)效果和提高教學(xué)質(zhì)量,對“GPS測量原理及應(yīng)用”課程的教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、教學(xué)手段和實踐性教學(xué)等方面進行調(diào)整與改革的研究。

測繪工程;教學(xué)質(zhì)量;教學(xué)改革;實踐教學(xué)

早在20世紀80年代末,我國許多本專科院校已經(jīng)在工程測量和大地測量等專業(yè)開設(shè)了“GPS測量原理及應(yīng)用”課程。隨著我國高等教育改革的不斷發(fā)展和深入,“GPS測量原理及應(yīng)用”課程已經(jīng)是測繪工程專業(yè)各專業(yè)方向的公共專業(yè)基礎(chǔ)課程之一,是測繪工程專業(yè)本、?？茖W(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。近幾年隨著現(xiàn)代測繪高新技術(shù)日新月異的迅猛發(fā)展,衛(wèi)星大地測量定位技術(shù)的理論和方法亦在不斷發(fā)展和完善。使衛(wèi)星大地測量定位技術(shù)在社會發(fā)展的眾多領(lǐng)域得到非常廣泛的應(yīng)用。各高校開設(shè)的“GPS測量原理及應(yīng)用”課程也都針對本院校教學(xué)定位的具體情況在多方面進行了調(diào)整和改革,形成了各自的特色。我院開設(shè)“GPS測量原理及應(yīng)用”課程已有20余年,期間針對我院的具體情況亦對該課程進行了不斷地調(diào)整和改革,改革的內(nèi)容主要體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容、教材建設(shè)、教學(xué)手段和實踐性教學(xué)等方面。

1 理論教學(xué)環(huán)節(jié)的調(diào)整與改革

1.1 教學(xué)內(nèi)容的定位與調(diào)整

我國高等教育改革的根本目的是培養(yǎng)高素質(zhì)人才,出高水平成果。高等院校培養(yǎng)的學(xué)生必須具有寬厚的理論基礎(chǔ)。在測繪工程專業(yè)本科教學(xué)中利用足夠的課時講授“GPS測量原理及應(yīng)用”課程的基本理論、基本原理和測量定位的基本方法。除此之外還較全面地講授有關(guān)坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)的概念和相關(guān)理論,以及衛(wèi)星運動的基礎(chǔ)理論,為學(xué)生打下良好的理論基礎(chǔ)。坐標系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換是放在GPS數(shù)據(jù)處理中進行詳細講解,同時便于學(xué)生掌握和理解 GPS數(shù)據(jù)平差處理的各種形式(如:無約束平差、約束平差和聯(lián)合平差等)。衛(wèi)星大地測量定位技術(shù)理論和方法最新發(fā)展情況除安排一定的學(xué)時進行專門介紹外,同時在授課的不同階段結(jié)合課程的相關(guān)內(nèi)容穿插進行介紹。另外,由于各相關(guān)學(xué)科的交叉滲透與融合,測繪學(xué)正在向著數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化和自動化的方向發(fā)展。以“3S”技術(shù)為代表的現(xiàn)代測繪新技術(shù)為科技、經(jīng)濟和社會發(fā)展服務(wù)的領(lǐng)域也在不斷擴大。衛(wèi)星測量定位技術(shù)在各相關(guān)學(xué)科(如地理學(xué)、天體力學(xué)、地球物理學(xué)、海洋學(xué)、空間科學(xué)和軍事科學(xué)等)中的應(yīng)用也要做較全面的介紹,使學(xué)生知道該課程與現(xiàn)代科技和高新技術(shù)是相互滲透與融合的,激發(fā)學(xué)生學(xué)習該課程的熱情和興趣。

結(jié)合我院培養(yǎng)高等應(yīng)用型本科人才的定位,利用一定學(xué)時專門介紹 GPS衛(wèi)星測量定位技術(shù)在各項工程建設(shè)以及在工程建設(shè)的各個階段的應(yīng)用情況,尤其是前人在各方面應(yīng)用的成功經(jīng)驗,通過實例進行講解,易于學(xué)生了解和掌握,便于在將來工作中遇到類似的問題時參考應(yīng)用。

1.2 教材的建設(shè)

在開設(shè)“GPS測量原理及應(yīng)用”課程之初,并沒有與專業(yè)結(jié)構(gòu)相符的比較完善的教材,查閱大量相關(guān)資料并結(jié)合有關(guān)內(nèi)容相近的教材編寫了在校內(nèi)使用的講義《GPS測量》。后來又選用了由武漢大學(xué)測繪學(xué)院編著并出版的有關(guān)教材,這在我院“GPS測量原理及應(yīng)用”課程教學(xué)中起到了非常重要的作用,推動了我校該課程的發(fā)展與改革的步伐。2005年結(jié)合我校具體情況又編寫了《GPS測量定位原理和數(shù)據(jù)處理》教學(xué)參考書,由哈爾濱地圖出版社出版。近幾年,衛(wèi)星大地測量定位技術(shù)的理論和方法得到了很大的發(fā)展,同時我國高等教育改革也在不斷地深化,結(jié)合我院具體情況,與其他院校教師合作,編寫了新的教材《GPS在測量工程中的應(yīng)用》,2007年7月由測繪出版社出版發(fā)行。該教材在充分介紹 GPS測量基本原理和基本方法基礎(chǔ)上,還有一些 GPS測量定位技術(shù)的最新發(fā)展理論,并且利用大量的篇幅在教材的最后兩章集中介紹了 GPS測量定位技術(shù)在社會發(fā)展的眾多領(lǐng)域尤其是在各項工程建設(shè)中的廣泛應(yīng)用。該教材現(xiàn)已經(jīng)在多所院校的測繪工程專業(yè)教學(xué)中使用,得到廣大師生的認可。

1.3 課堂教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

由于各學(xué)科的飛速發(fā)展,學(xué)生在學(xué)校期間需要學(xué)習掌握的知識和需要了解的信息也越來越多。利用現(xiàn)代化計算機輔助教學(xué)手段,在增加教學(xué)內(nèi)容及相關(guān)信息量、提高教學(xué)質(zhì)量和提高學(xué)生的學(xué)習效率等方面具有傳統(tǒng)教學(xué)手段不可比擬的優(yōu)勢。另外,學(xué)生可以通過下載和拷貝多媒體課件,便于學(xué)生課后和考試前復(fù)習教師授課的內(nèi)容。較早就已經(jīng)利用多媒體教學(xué)手段和傳統(tǒng)板書相結(jié)合的方式進行授課。利用多媒體教學(xué)手段進行授課在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣、調(diào)動學(xué)生的學(xué)習主動性和積極性、培養(yǎng)學(xué)生的想象力等方面起到了非常重要的作用。利用多媒體教學(xué)手段進行授課,教師必須利用大量的課余時間制作較完善的多媒體課件,才可以保證良好的課堂教學(xué)效果。在制作多媒體課件時注意完善以下幾個方面的內(nèi)容:①利用大量的圖片和相應(yīng)的表格進行講述和說明,增加課程的趣味性以提高學(xué)生的學(xué)習興趣。②利用動畫形式模擬演示 GPS測量的基本原理、外業(yè)作業(yè)過程和操作方法(如:GPS測量定位的各種作業(yè)模式和靜態(tài)測量的各種布網(wǎng)方法等),有身臨其境的感覺,便于學(xué)生理解和掌握。這有利于克服傳統(tǒng)教學(xué)手段無法或很難模擬外業(yè)作業(yè)過程的缺陷。③利用鏈接的方式來回憶和復(fù)習此前曾經(jīng)講過的基本原理和有關(guān)公式,便于學(xué)生理解和掌握本節(jié)課所講授的新內(nèi)容,也便于學(xué)生理解本課程的邏輯性和完整性。④在多媒體課件設(shè)計時力求做到屏幕布局合理、美觀,畫面清楚穩(wěn)定,色彩搭配協(xié)調(diào)、悅目,動畫設(shè)計流暢、真實感強,必要時亦可搭配清晰動聽的音樂。⑤每次上課之前都要廣泛收集與該專業(yè)相關(guān)的最新資料,并參考借鑒他人多媒體課件的優(yōu)點,對多媒體課件進行補充、修改和完善,達到與時俱進的目的。

在授課中如果有公式推倒需要演示推導(dǎo)過程時,是采用多媒體和傳統(tǒng)板書授課相結(jié)合的方式,板書推導(dǎo)公式過程清楚、層次分明、邏輯性強,有利于學(xué)生接受和理解。

利用多媒體授課還可以非常直觀地演示利用各種數(shù)據(jù)處理軟件對 GPS觀測數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、基線向量解算、無約束平差(或約束平差)和高程擬合等全部過程。特別是在數(shù)據(jù)處理過程中,坐標系統(tǒng)的選擇以及有關(guān)參數(shù)的選擇和設(shè)置,使學(xué)生能夠掌握軟件的使用方法和技巧,便于教師的講解和學(xué)生的理解。

2 實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的調(diào)整與改革

社會和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,已使社會科學(xué)和自然科學(xué)相互滲透與融合。社會對人才的認知觀念已發(fā)生了轉(zhuǎn)變,已經(jīng)從過去的唯學(xué)歷觀轉(zhuǎn)變成學(xué)歷和技能并重的理性擇才觀。社會和企業(yè)對人才的選擇也已經(jīng)從過去的單純注重學(xué)歷發(fā)展到學(xué)歷與技能并重的綜合型人才。在當今社會沒有學(xué)歷很難找到滿意的工作,但是只有學(xué)歷沒有能力也很難在社會工作中得到發(fā)展。我院是培養(yǎng)高等應(yīng)用型本科人才,學(xué)生僅僅具有專業(yè)理論知識是不夠的,還必須具有較強的專業(yè)技能。

在教學(xué)中始終非常注重提高學(xué)生的動手能力和培養(yǎng)學(xué)生的分析問題能力,不斷加強“GPS測量原理及應(yīng)用”課程教學(xué)中實習實驗課程的建設(shè),注重學(xué)生對現(xiàn)代先進測繪儀器的操作使用和實際應(yīng)用的能力。①增加課間實習的學(xué)時數(shù),充分發(fā)揮我院 GPS接收機數(shù)目多、種類全的優(yōu)勢,讓每一位學(xué)生都有獨自操作不同類型 GPS接收機的機會。老師在旁邊進行指導(dǎo),隨時糾正學(xué)生在操作中的錯誤并解答學(xué)生提出的問題。便于學(xué)生掌握不同類型 GPS接收機的使用方法,提高學(xué)生的操作技能。②為了確保教學(xué)實習的質(zhì)量,實習內(nèi)容盡量與生產(chǎn)實際相結(jié)合,加強教學(xué)實習的規(guī)范化和系列化建設(shè)。前幾年已經(jīng)利用學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計的機會,在校園及其附近建立了規(guī)范化的 GPS控制網(wǎng),考慮到不同教學(xué)實習內(nèi)容的需要,布設(shè) GPS控制網(wǎng)時在校園內(nèi)選擇的 GPS點較多,主要滿足 GPS RTK實習的需要。在校園附近選擇的 GPS點相對較少,相鄰點間距離較長,主要考慮學(xué)生在進行靜態(tài)外業(yè)數(shù)據(jù)采集布設(shè) GPS網(wǎng)時有更多的選擇余地。

利用較多的時間和精力建立規(guī)范化的 GPS控制網(wǎng),通過教學(xué)實踐證明具有以下幾點優(yōu)勢。①可以將“GPS測量原理及應(yīng)用”課程教學(xué)中各項實習(GPS接收機認識操作實習、GPS RTK實習、布設(shè)GPS網(wǎng)靜態(tài)外業(yè)數(shù)據(jù)采集實習和GPS數(shù)據(jù)處理)融為一體。②可以有效地避免學(xué)生在實習操作與應(yīng)用方面一知半解,尤其是蒙混過關(guān)的現(xiàn)象。③有了統(tǒng)一的實習環(huán)境和檢驗標準,便于對學(xué)生進行管理和成績評定。

在教學(xué)過程中,注重將教學(xué)與生產(chǎn)結(jié)合起來,提高實踐性教學(xué)的質(zhì)量。鼓勵和支持學(xué)生參加生產(chǎn)實踐活動,參與完成生產(chǎn)任務(wù)。在操作練習和實際生產(chǎn)作業(yè)中,對每個實習的學(xué)生進行考核,并結(jié)合最終完成任務(wù)情況評定成績,促使學(xué)生認真地參加生產(chǎn)實習,練出過硬的專業(yè)技能。在實踐中提高學(xué)生的動手能力和分析問題能力,開闊學(xué)生的眼界和思路,提高學(xué)生在社會市場中的競爭力。也同樣注重教學(xué)與科研的結(jié)合,利用畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)或在學(xué)生中選拔學(xué)習成績較好、對科研有興趣的學(xué)生,經(jīng)過考核后成立科研小組,在導(dǎo)師的指導(dǎo)下參與完成相關(guān)的科研項目,使學(xué)生接觸到本學(xué)科發(fā)展的前沿知識并了解學(xué)科發(fā)展的動態(tài)。通過長期的實踐證明,將實踐教學(xué)與生產(chǎn)、科研結(jié)合起來,在提高學(xué)生綜合技能、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力等方面起到非常重要的作用,也是培養(yǎng)高質(zhì)量創(chuàng)新人才的重要手段。

3 結(jié)束語

在本文中,結(jié)合在多年“GPS測量原理及應(yīng)用”課程的教學(xué)實踐過程中遇到的一些問題,并針對解決這些問題進行了一些探討,提出了對課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教材建設(shè)和實踐教學(xué)等內(nèi)容進行調(diào)整與改革的嘗試。其最終目的是為了改善“GPS測量原理及應(yīng)用”課程的教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量。隨著現(xiàn)代測繪高新技術(shù)日新月異的發(fā)展,以及相關(guān)學(xué)科的相互滲透與融合,課程的內(nèi)容及其應(yīng)用范圍都在不斷地更新,因此,對該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面的改革會不斷地深化,在以后的教學(xué)過程中還會遇到許多新的問題,這就需要不斷地學(xué)習,進行更深入的研究和探索。

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Research on teaching reform for the course of
GPSSurveying Principle and Applications

GUO Ying-qi,QU Jian-guang,FENG Shou-liang,CAO Xian-ge
(Dep t.of Surveying and Mapping Engineering,Heilongjiang Institute of Technology,Harbin 150050,China)

The course of GPS Surveying Princip le and App lications is one of p rofessional basic courses for the specialty of surveying and mapping engineering.In this paper,the adjustment and reform in teaching contents,teaching material construction,teaching methods and p ractical teaching about the course are p resented fo r the purpose of imp roving teaching effectiveness and teaching quality.

surveying and mapping engineering;teaching qualities;teaching refo rm;p ractical teaching

G642.0

A

1006-7949(2010)01-0078-03

2009-05-18

黑龍江省教育廳基金資助項目(11521230)

郭英起(1963-),男,副教授.

[責任編輯劉文霞]