“GPS測量原理及應用”課程教學改革研究

郭英起,曲建光,馮守良,曹先革

(黑龍江工程學院 測繪工程系,黑龍江 哈爾濱 150050)

“GPS測量原理及應用”課程教學改革研究

郭英起,曲建光,馮守良,曹先革

(黑龍江工程學院 測繪工程系,黑龍江 哈爾濱 150050)

“GPS測量原理及應用”課程是測繪工程專業(yè)的專業(yè)基礎課程之一。文中介紹為改善課程的教學效果和提高教學質量,對“GPS測量原理及應用”課程的教學內容、教材建設、教學手段和實踐性教學等方面進行調整與改革的研究。

測繪工程;教學質量;教學改革;實踐教學

早在20世紀80年代末,我國許多本?？圃盒Ｒ呀浽诠こ虦y量和大地測量等專業(yè)開設了“GPS測量原理及應用”課程。隨著我國高等教育改革的不斷發(fā)展和深入,“GPS測量原理及應用”課程已經是測繪工程專業(yè)各專業(yè)方向的公共專業(yè)基礎課程之一,是測繪工程專業(yè)本、?？茖W生必修的專業(yè)基礎課程。近幾年隨著現(xiàn)代測繪高新技術日新月異的迅猛發(fā)展,衛(wèi)星大地測量定位技術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在社會發(fā)展的眾多領域得到非常廣泛的應用。各高校開設的“GPS測量原理及應用”課程也都針對本院校教學定位的具體情況在多方面進行了調整和改革,形成了各自的特色。我院開設“GPS測量原理及應用”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整和改革,改革的內容主要體現(xiàn)在教學內容、教材建設、教學手段和實踐性教學等方面。

1 理論教學環(huán)節(jié)的調整與改革

1.1 教學內容的定位與調整

我國高等教育改革的根本目的是培養(yǎng)高素質人才,出高水平成果。高等院校培養(yǎng)的學生必須具有寬厚的理論基礎。在測繪工程專業(yè)本科教學中利用足夠的課時講授“GPS測量原理及應用”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坐標系統(tǒng)和時間系統(tǒng)的概念和相關理論,以及衛(wèi)星運動的基礎理論,為學生打下良好的理論基礎。坐標系統(tǒng)的相互轉換是放在GPS數(shù)據(jù)處理中進行詳細講解,同時便于學生掌握和理解 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理論和方法最新發(fā)展情況除安排一定的學時進行專門介紹外,同時在授課的不同階段結合課程的相關內容穿插進行介紹。另外,由于各相關學科的交叉滲透與融合,測繪學正在向著數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡化和自動化的方向發(fā)展。以“3S”技術為代表的現(xiàn)代測繪新技術為科技、經濟和社會發(fā)展服務的領域也在不斷擴大。衛(wèi)星測量定位技術在各相關學科(如地理學、天體力學、地球物理學、海洋學、空間科學和軍事科學等)中的應用也要做較全面的介紹,使學生知道該課程與現(xiàn)代科技和高新技術是相互滲透與融合的,激發(fā)學生學習該課程的熱情和興趣。

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

1.2 教材的建設

在開設“GPS測量原理及應用”課程之初,并沒有與專業(yè)結構相符的比較完善的教材,查閱大量相關資料并結合有關內容相近的教材編寫了在校內使用的講義《GPS測量》。后來又選用了由武漢大學測繪學院編著并出版的有關教材,這在我院“GPS測量原理及應用”課程教學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上,還有一些 GPS測量定位技術的最新發(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測量定位技術在社會發(fā)展的眾多領域尤其是在各項工程建設中的廣泛應用。該教材現(xiàn)已經在多所院校的測繪工程專業(yè)教學中使用,得到廣大師生的認可。

1.3 課堂教學方法和教學手段的改革

由于各學科的飛速發(fā)展,學生在學校期間需要學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手段,在增加教學內容及相關信息量、提高教學質量和提高學生的學習效率等方面具有傳統(tǒng)教學手段不可比擬的優(yōu)勢。另外,學生可以通過下載和拷貝多媒體課件,便于學生課后和考試前復習教師授課的內容。較早就已經利用多媒體教學手段和傳統(tǒng)板書相結合的方式進行授課。利用多媒體教學手段進行授課在激發(fā)學生的學習興趣、調動學生的學習主動性和積極性、培養(yǎng)學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效果。在制作多媒體課件時注意完善以下幾個方面的內容:①利用大量的圖片和相應的表格進行講述和說明,增加課程的趣味性以提高學生的學習興趣。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,便于學生理解和掌握。這有利于克服傳統(tǒng)教學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習此前曾經講過的基本原理和有關公式,便于學生理解和掌握本節(jié)課所講授的新內容,也便于學生理解本課程的邏輯性和完整性。④在多媒體課件設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、悅目,動畫設計流暢、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過程時,是采用多媒體和傳統(tǒng)板書授課相結合的方式,板書推導公式過程清楚、層次分明、邏輯性強,有利于學生接受和理解。

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)的選擇以及有關參數(shù)的選擇和設置,使學生能夠掌握軟件的使用方法和技巧,便于教師的講解和學生的理解。

2 實踐性教學環(huán)節(jié)的調整與改革

社會和科學技術的迅猛發(fā)展,已使社會科學和自然科學相互滲透與融合。社會對人才的認知觀念已發(fā)生了轉變,已經從過去的唯學歷觀轉變成學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從過去的單純注重學歷發(fā)展到學歷與技能并重的綜合型人才。在當今社會沒有學歷很難找到滿意的工作,但是只有學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)高等應用型本科人才,學生僅僅具有專業(yè)理論知識是不夠的,還必須具有較強的專業(yè)技能。

在教學中始終非常注重提高學生的動手能力和培養(yǎng)學生的分析問題能力,不斷加強“GPS測量原理及應用”課程教學中實習實驗課程的建設,注重學生對現(xiàn)代先進測繪儀器的操作使用和實際應用的能力。①增加課間實習的學時數(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,隨時糾正學生在操作中的錯誤并解答學生提出的問題。便于學生掌握不同類型 GPS接收機的使用方法,提高學生的操作技能。②為了確保教學實習的質量,實習內容盡量與生產實際相結合,加強教學實習的規(guī)范化和系列化建設。前幾年已經利用學生做畢業(yè)設計的機會,在校園及其附近建立了規(guī)范化的 GPS控制網(wǎng),考慮到不同教學實習內容的需要,布設 GPS控制網(wǎng)時在校園內選擇的 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,主要考慮學生在進行靜態(tài)外業(yè)數(shù)據(jù)采集布設 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),通過教學實踐證明具有以下幾點優(yōu)勢。①可以將“GPS測量原理及應用”課程教學中各項實習(GPS接收機認識操作實習、GPS RTK實習、布設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可以有效地避免學生在實習操作與應用方面一知半解,尤其是蒙混過關的現(xiàn)象。③有了統(tǒng)一的實習環(huán)境和檢驗標準,便于對學生進行管理和成績評定。

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

3 結束語

在本文中,結合在多年“GPS測量原理及應用”課程的教學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內容、教學手段、教材建設和實踐教學等內容進行調整與改革的嘗試。其最終目的是為了改善“GPS測量原理及應用”課程的教學效果,提高教學質量。隨著現(xiàn)代測繪高新技術日新月異的發(fā)展,以及相關學科的相互滲透與融合,課程的內容及其應用范圍都在不斷地更新,因此,對該課程的教學內容和教學方法等方面的改革會不斷地深化,在以后的教學過程中還會遇到許多新的問題,這就需要不斷地學習,進行更深入的研究和探索。

[1]寧津生.測繪工程專業(yè)與測繪學[J].測繪工程,2000,9(2):70-74.

[2]花向紅,鄒進貴.測繪工程專業(yè)技能培養(yǎng)的實踐與思考[J].實驗室研究與探索,2007,26(8):103-106.

[3]黃聲享,向 東.GPS系列化教學實習的設計與實踐[J].測繪通報,2004(10):64-66.

[4]汪志明,許才軍,花向紅,等.測繪工程本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和體系初探[J].高等理科教育,2002(6):11-14.

[5]汪志明,花向紅,許才軍,等.加強實驗實踐教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)測繪工程專業(yè)創(chuàng)新人才[J].測繪工程,2004,13(1):57-59.

[6]黃聲享,郭英起,易慶林.GPS在測量工程中的應用[M].北京:測繪出版社,2007.

[7]花向紅,陶志忠,鄒進貴.測繪工程實踐教學質量控制的對策[J].測繪工程,2001,10(2):56-58.

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]