項(xiàng)目教學(xué)導(dǎo)向下 《GPS原理與數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)》教學(xué)模式探討

鄧健，何原榮，張明華 （廈門理工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，福建 廈門361024）

近十幾年來，衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)得到了迅速發(fā)展，該技術(shù)具有全天候作業(yè)、定位速度快、精度高、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)，目前已廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、國(guó)土資源調(diào)查等測(cè)繪領(lǐng)域［1］。為培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的測(cè)繪工程技術(shù)高級(jí)應(yīng)用人才，《衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)》、《GPS原理與數(shù)據(jù)處理》、《GPS原理與應(yīng)用》等相關(guān)課程已成為眾多高校測(cè)繪工程專業(yè)學(xué)生的必修課程?！禛PS原理與數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)》課程是衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)系列課程中的重要組成部分。與理論教學(xué)課程不同的是，該課程具有驗(yàn)證、綜合、創(chuàng)新3大功能，在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力方面起著重要作用，可幫助學(xué)生加深對(duì)GPS理論學(xué)習(xí)的理解，最大限度地將所學(xué)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)培養(yǎng)儀器操作技能，從而為今后工作奠定良好的基礎(chǔ)。由于測(cè)繪工程專業(yè)自身特點(diǎn)，很多實(shí)踐課程內(nèi)容都是以小組為單位，采用團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式完成，在此過程中會(huì)出現(xiàn)如下問題，如部分學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)淡薄、缺乏參與實(shí)踐操作的主動(dòng)性和積極性，總處于“配角”狀態(tài)，甚至抱著交作業(yè)式的應(yīng)付心理，最終導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)效果不佳。為了改變上述狀況，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對(duì)項(xiàng)目教學(xué)導(dǎo)向下 《GPS原理與數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)》課程教學(xué)模式的構(gòu)建進(jìn)行了探討。

1 《GPS原理與數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)》課程項(xiàng)目教學(xué)體系

項(xiàng)目教學(xué)法是圍繞教學(xué)任務(wù)或單元設(shè)計(jì)出各種學(xué)習(xí)環(huán)境及其活動(dòng)的一種教學(xué)方式，其最顯著的特點(diǎn)是學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作和探索創(chuàng)新［1］?！禛PS原理與數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)》是學(xué)生在完成 《GPS原理與數(shù)據(jù)處理》課程學(xué)習(xí)后開設(shè)的一門實(shí)踐課程。在 《GPS原理與數(shù)據(jù)處理》課程理論學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對(duì)GPS定位技術(shù)的基本原理已有一定了解，并初步掌握了GPS靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量 （RTK）的基本操作以及相關(guān)靜態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件。在此基礎(chǔ)上，通過 《GPS原理與數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)》實(shí)踐教學(xué)課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠應(yīng)用GPS技術(shù)建立工程測(cè)量控制網(wǎng)，主要包括控制點(diǎn)選擇、控制網(wǎng)方案設(shè)計(jì)、外業(yè)靜態(tài)測(cè)量以及數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容，幫助學(xué)生加深對(duì)GPS理論知識(shí)的理解，最大限度地將所學(xué)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作技能。

根據(jù)教學(xué)大綱要求，同時(shí)本著 “以項(xiàng)目教學(xué)為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)”的原則，將教學(xué)過程分為項(xiàng)目準(zhǔn)備、項(xiàng)目實(shí)施和項(xiàng)目總結(jié)3個(gè)階段［2-3］。項(xiàng)目準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容包括任務(wù)分配、設(shè)備和材料準(zhǔn)備；任務(wù)分配階段的任務(wù)是項(xiàng)目的分組、具體內(nèi)容的安排、基本要求和注意事項(xiàng)；設(shè)備和材料階段的任務(wù)主要是儀器選用和檢驗(yàn)，上述階段分別安排半天時(shí)間的課時(shí)。項(xiàng)目實(shí)施階段的主要內(nèi)容包括控制點(diǎn)布設(shè)、方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理?？刂泣c(diǎn)布設(shè)的任務(wù)包括測(cè)區(qū)踏勘、選點(diǎn)、埋石標(biāo)記；方案設(shè)計(jì)的任務(wù)包括布網(wǎng)方案和觀測(cè)方案設(shè)計(jì)，上述2個(gè)階段的課時(shí)安排均為2d。數(shù)據(jù)采集階段的課時(shí)安排一般為3d。數(shù)據(jù)處理的任務(wù)主要是數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、處理和成果分析，課時(shí)安排一般為1d。項(xiàng)目總結(jié)階段的任務(wù)是撰寫項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告、以小組為單位匯報(bào)項(xiàng)目實(shí)施過程及成果，課時(shí)安排一般為2d。在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過程中，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整時(shí)間，以便順利完成實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃。

2 《GPS原理與數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)》課程項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目情境

根據(jù)實(shí)習(xí)課程教學(xué)大綱，以廈門理工學(xué)院校園及其周邊3～5km作為工程控制網(wǎng)布設(shè)范圍，結(jié)合實(shí)際環(huán)境，布設(shè)控制點(diǎn)總數(shù)為19～22個(gè)，測(cè)點(diǎn)間距不得小于500m，并以 《全球定位系統(tǒng) （GPS）測(cè)量規(guī)范》中相關(guān)指標(biāo)作為項(xiàng)目依據(jù)。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，要求學(xué)生以 “保證質(zhì)量，提高效率，控制成本”為原則來開展各項(xiàng)工作。完成實(shí)習(xí)后，要求以小組為單位進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)匯報(bào)，并提交項(xiàng)目成果 （控制點(diǎn)地方坐標(biāo)及精度分析報(bào)告）和項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告 （實(shí)習(xí)報(bào)告）。

2.2 以學(xué)生實(shí)踐為中心

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備數(shù)量及課程特點(diǎn)，將全班分為2個(gè)大組，各設(shè)大組長(zhǎng)2名，主要負(fù)責(zé)全組GPS測(cè)量方案設(shè)計(jì)、任務(wù)分配和遷站調(diào)度等。每個(gè)大組分4個(gè)小組，每組4～5人，選定一人擔(dān)任小組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)該小組的實(shí)習(xí)任務(wù)分配、儀器的保管和管理工作。教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施過程中，以大組為單位，完成測(cè)區(qū)的踏勘、選點(diǎn)、測(cè)量方案設(shè)計(jì)及外業(yè)數(shù)據(jù)采集，學(xué)生自行組織安排項(xiàng)目實(shí)施具體內(nèi)容、時(shí)間，并計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi) （實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)）的使用。大組內(nèi)各小組協(xié)同工作，組員間互相配合，所有學(xué)生參與每個(gè)環(huán)節(jié)，使學(xué)生真正成為教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施的主角。

2.3 以教師為主導(dǎo)

教師在整個(gè)教學(xué)過程不再是知識(shí)的傳授者，而更是教學(xué)實(shí)施的引導(dǎo)者、咨詢者和評(píng)價(jià)者。具體來說，教師在項(xiàng)目的準(zhǔn)備階段，要向?qū)W生明確項(xiàng)目的具體任務(wù)、要求及注意事項(xiàng)，提供與完成教學(xué)項(xiàng)目相關(guān)的知識(shí)、信息與材料。在項(xiàng)目實(shí)施階段，要組織和引導(dǎo)教學(xué)過程，跟蹤教學(xué)項(xiàng)目的進(jìn)展，并及時(shí)糾正學(xué)生完成任務(wù)過程中產(chǎn)生的問題，控制項(xiàng)目完成質(zhì)量。在評(píng)價(jià)總結(jié)階段，要幫助學(xué)生對(duì)項(xiàng)目完成的過程、效果和存在的問題進(jìn)行反思，以便讓學(xué)生獲得更深刻的體驗(yàn)。

3 《GPS原理與數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)》課程項(xiàng)目教學(xué)的具體實(shí)施

3.1 任務(wù)分配

該過程以教師為主導(dǎo)，由教師介紹整個(gè)教學(xué)項(xiàng)目的總體情況、項(xiàng)目的內(nèi)容、計(jì)劃安排、具體要求及注意事項(xiàng)等，闡明該項(xiàng)目需要用到的理論知識(shí)及操作技能，引導(dǎo)學(xué)生自發(fā)收集查閱相關(guān)材料，明確項(xiàng)目實(shí)施過程中的規(guī)章制度，制定考核標(biāo)準(zhǔn)體系。同時(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，確定各組負(fù)責(zé)人。

3.2 設(shè)備材料準(zhǔn)備

以大組為單位，組員自行開會(huì)討論需要準(zhǔn)備哪些設(shè)備、材料，教師則作為引導(dǎo)者幫助學(xué)生做出正確的選擇。這樣可以讓學(xué)生充分融入到實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目中，真正明白要做什么以及怎么做。

3.3 控制點(diǎn)布設(shè)

讓學(xué)生收集測(cè)區(qū)影像圖，由各大組長(zhǎng)組織組員根據(jù)任務(wù)要求在影像圖中初步選點(diǎn)，然后根據(jù)初步點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)區(qū)踏勘，選擇合適的測(cè)量環(huán)境，確定具體點(diǎn)位并完成埋石標(biāo)記。教師在選點(diǎn)過程中應(yīng)給予必要的指導(dǎo)，以便讓學(xué)生能夠把握點(diǎn)位選擇的合理性。

3.4 方案設(shè)計(jì)

首先由教師講授圖形設(shè)計(jì)及觀測(cè)方案設(shè)計(jì)的基本原則和注意事項(xiàng)，而后要求每位學(xué)生獨(dú)自完成方案設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，以小組為單位，每小組內(nèi)部各自分析比較本組成員的方案，并推薦1～2個(gè)方案作為大組備選方案。最后，由教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)備選方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并確定最終實(shí)施的方案。

3.5 數(shù)據(jù)采集

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，由各大組長(zhǎng)組織，制定各小組分工、具體時(shí)間安排和遷站過程中車輛調(diào)度等，共同完成外業(yè)數(shù)據(jù)采集。教師應(yīng)作為觀察員檢驗(yàn)學(xué)生基本操作技能、數(shù)據(jù)記錄情況，并及時(shí)糾正學(xué)生在測(cè)量過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

3.6 數(shù)據(jù)處理

要求每位學(xué)生完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，并選擇任意一種靜態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在此過程中，可以小組為單位進(jìn)行交流探討。教師可作為咨詢者幫助學(xué)生解決數(shù)據(jù)處理過程中出現(xiàn)的問題。

3.7 總結(jié)匯報(bào)

由教師制定總結(jié)報(bào)告模板，明確報(bào)告主要內(nèi)容，并要求每位學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告。同時(shí)，以小組為單位，每組選派1～2位學(xué)生，制作PPT進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)匯報(bào)，教師作為評(píng)價(jià)者，對(duì)匯報(bào)過程進(jìn)行提問、點(diǎn)評(píng)，同時(shí)依據(jù)考核體系對(duì)項(xiàng)目總體完成情況進(jìn)行考核。

3.8 過程監(jiān)控與考核

為了保證整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的順利進(jìn)行，根據(jù)學(xué)校有關(guān)文件和規(guī)定，制定了合適的過程監(jiān)控規(guī)定，包括學(xué)生的出勤考核制度、團(tuán)隊(duì)協(xié)作要求、項(xiàng)目進(jìn)展及過程檢查要求、儀器使用保管規(guī)定等內(nèi)容。同時(shí)，為了公平公正地評(píng)價(jià)項(xiàng)目整體完成的質(zhì)量，同時(shí)考核每個(gè)學(xué)生參與完成項(xiàng)目的情況，并根據(jù)項(xiàng)目各階段的不同任務(wù)及特點(diǎn)，從大組、小組及個(gè)人3個(gè)方面制定考核細(xì)則。大組的考核內(nèi)容主要包括測(cè)量點(diǎn)選擇是否合理 （數(shù)量、間距、周圍環(huán)境情況）、網(wǎng)形布設(shè)、遷站方案是否合理 （質(zhì)量、效率、成本）和實(shí)際作業(yè)進(jìn)度 （每個(gè)時(shí)段觀測(cè)時(shí)間）；小組的考核內(nèi)容主要包括儀器維護(hù) （有無丟失、損壞）、儀器操作是否規(guī)范、記錄是否清晰完整、數(shù)據(jù)是否合格、格式是否準(zhǔn)確以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作情況。個(gè)人考核內(nèi)容主要包括出勤情況、參與項(xiàng)目完成情況 （重點(diǎn)考察數(shù)據(jù)處理是否獨(dú)立完成、結(jié)果是否正確、實(shí)習(xí)報(bào)告內(nèi)容是否完整、格式是否規(guī)范）。大評(píng)分分值劃分一般為大組20分、小組30分、個(gè)人50分。每位學(xué)生的總評(píng)成績(jī)中團(tuán)體考核與個(gè)人考核各占50%，這就要求學(xué)生在完成教學(xué)項(xiàng)目過程中，要有較強(qiáng)的集體觀念，積極參與到每個(gè)實(shí)習(xí)內(nèi)容中，為項(xiàng)目的順利進(jìn)行出謀劃策。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐教學(xué)對(duì)提高課程的教學(xué)質(zhì)量具有重要作用。將項(xiàng)目教學(xué)法引入 《GPS原理與數(shù)據(jù)處理實(shí)習(xí)》課程教學(xué)中，充分發(fā)掘?qū)W生的積極性、主動(dòng)性及創(chuàng)造潛能，提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力，取得了較好的教學(xué)效果。

［1］李天文 .校際公共選修課教學(xué)改革初探——以 《GPS原理與應(yīng)用》課程的實(shí)踐為例 ［J］.高等理科教育，2003，10（2）：148-150.

［2］郭秋英，趙吉濤 .“GPS原理與應(yīng)用”課程教學(xué)實(shí)踐與探討 ［J］.測(cè)繪工程，2008，17（1）：75-77.

［3］袁德寶，催希民，金晶晶，等 .“GPS原理與應(yīng)用”課程教學(xué)實(shí)踐與探討 ［J］.測(cè)繪工程，2012，21（6）：86-88.

［4］石雙忠 .《GPS原理與應(yīng)用》課程教學(xué)與實(shí)踐方法的探討 ［J］.礦山測(cè)量，2012（3）：56-58.