任務(wù)驅(qū)動模式下《GNSS 定位原理與應(yīng)用》課程改革研究

文 曄 王松妍 馬明舟

（大連理工大學(xué)城市學(xué)院，遼寧 大連 116600）

0.引言

隨著空間大地測量學(xué)的高速發(fā)展及持續(xù)變革，空間定位技術(shù)逐步扮演著越發(fā)重要的角色，其中GNSS測量技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國的地方經(jīng)濟建設(shè)和社會可持續(xù)發(fā)展中[1]。在全國范圍內(nèi)所開設(shè)測繪類專業(yè)的院校中，都已經(jīng)開設(shè)了GNSS 技術(shù)課程及相關(guān)配套的實習教學(xué)。《GNSS 定位原理與應(yīng)用》是大連理工大學(xué)城市學(xué)院測繪工程專業(yè)的一個重點核心課程，集綜合、理論、技術(shù)、實踐等特征元素為一體且多門學(xué)科交叉，旨在令學(xué)生掌握新型測量技術(shù)，在社會需求中，滿足技術(shù)人才的成長目標。

大連理工大學(xué)城市學(xué)院是一所培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的高校，測繪工程專業(yè)作為遼寧省的首批本科高等學(xué)校應(yīng)用轉(zhuǎn)型試點專業(yè)，得到了遼寧省教育廳的強有力支持。大連理工大學(xué)城市學(xué)院測繪專業(yè)針對就業(yè)市場對技術(shù)人員的需求、面向社會的人才篩選機制、以學(xué)之即為可用的就業(yè)導(dǎo)向，參照職業(yè)資格標準，推進實際工作過程導(dǎo)向教學(xué)。

本文對《GNSS 定位原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)方式和內(nèi)容進行深入優(yōu)化，由書本教學(xué)為中心向以項目任務(wù)為中心完成轉(zhuǎn)換，將任務(wù)貫穿于教學(xué)始終[2]，提升學(xué)生在課程各任務(wù)完成過程中的自主性地位。實現(xiàn)最大化地調(diào)動學(xué)生積極性、增強其專業(yè)技術(shù)知識儲備的同時，改善校內(nèi)教學(xué)與實際生產(chǎn)的關(guān)系，增強教學(xué)內(nèi)容與職業(yè)標準的聯(lián)系，加深學(xué)生的技能水平和身份定位，著重提高學(xué)生在專業(yè)發(fā)展過程中的職業(yè)意識和自主學(xué)習理念培養(yǎng)[3]，滿足對技能應(yīng)用型測量人才的需要。

1.重構(gòu)課程體系

1.1 課程內(nèi)容

大連理工大學(xué)城市學(xué)院的《GNSS 定位原理與應(yīng)用》課程由原《GPS 定位原理與應(yīng)用》擴充發(fā)展而成，由原有的36 學(xué)時（理論24 學(xué)時+實驗12 學(xué)時）擴充為44 學(xué)時（理論32 學(xué)時 +實驗12 學(xué)時），并配有1 周的CORS GPS 實踐教學(xué)，同時與控制測量實習（1 周）結(jié)合，為學(xué)生設(shè)置一套完整的與實際生產(chǎn)相匹配的各項任務(wù)點，將課堂理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，拓展學(xué)生專業(yè)適應(yīng)度，精準應(yīng)用型、任務(wù)式的教學(xué)定位。

GNSS 測量技術(shù)作為空間數(shù)據(jù)采集方式中一個重要的手段，其特點鮮明，實踐性強，多門學(xué)科交叉，且應(yīng)用方法和技術(shù)手段的創(chuàng)新、拓展也從未有所停止，并不斷拓展了新的應(yīng)用領(lǐng)域，使測繪科學(xué)新技術(shù)在多種不同環(huán)境下展示了其優(yōu)勢，打開了應(yīng)用的新局面。該課程理論知識本身比較生澀、理解較難，同時涉及儀器操作、等級控制網(wǎng)設(shè)計及優(yōu)化、空間數(shù)據(jù)采集模式、復(fù)雜數(shù)據(jù)處理方法、GNSS 技術(shù)應(yīng)用[4]，以及學(xué)生需要根據(jù)其所學(xué)、靈活實施達到解決項目不同復(fù)雜問題的非固定性實驗內(nèi)容。因此，在授課時根據(jù)學(xué)院的教學(xué)要求、時間安排及學(xué)生的實際情況，教材的章節(jié)順序需適時調(diào)整，刪減部分生僻內(nèi)容，增加前沿空間技術(shù)的知識點，偏重實際教學(xué)，增加課程趣味性。選用武漢大學(xué)出版社的徐紹銓編著版本作為主講教材，該版教材難易程度適宜，涵蓋內(nèi)容適合于學(xué)院該課程所設(shè)置的理論32 學(xué)時+ 實驗12 學(xué)時的課時安排，同時，根據(jù)技術(shù)發(fā)展的實際情況，增加GNSS 技術(shù)新內(nèi)容的知識點，將中國北斗技術(shù)、組合導(dǎo)航技術(shù)融合進課程中，實現(xiàn)在有限課時的情況下，能夠發(fā)揮最大的教學(xué)效用，更全面地講授空間定位測繪新技術(shù)，解決教學(xué)內(nèi)容與課時之間的矛盾，使學(xué)生合理地接受新知識，加強學(xué)院應(yīng)用技術(shù)型院校的培養(yǎng)定位。

1.2 課程體系

傳統(tǒng)的課程內(nèi)容體系大體都是按照學(xué)科體系進行構(gòu)建的，我院新的課程內(nèi)容體系則是按照行動體系完成構(gòu)建。根據(jù)大連理工大學(xué)城市學(xué)院最新制定的該課程大綱及貼近實際生產(chǎn)的教學(xué)目標，采用理論、實踐一體化式的教學(xué)模式，打開教室和場地的界限，以生產(chǎn)項目為載體構(gòu)造出以行動體系為主線的知識吸收體系，實施性強，層次亦分明，并能夠體現(xiàn)學(xué)生在其中的主體地位，完成了城市GNSS 控制網(wǎng)施測等多個學(xué)習設(shè)定；每個學(xué)習設(shè)定都是一個完整的工作過程，其中，包含多個任務(wù)節(jié)點對學(xué)生進行系統(tǒng)性地訓(xùn)練，符合學(xué)生對專業(yè)技術(shù)的認知規(guī)律，實現(xiàn)教學(xué)與生產(chǎn)聯(lián)系對接，提高學(xué)生獨立思考、組織管理、與人相處的能力。

2.任務(wù)驅(qū)動式程序搭建

根據(jù)《GNSS 定位原理與應(yīng)用》的實驗學(xué)時安排，提取了部分典型的工作任務(wù)，作為導(dǎo)入課程需求的學(xué)習背景。隨課程配置的基礎(chǔ)性實踐教學(xué)項目，是為了使學(xué)生更進一步地深入理解及掌握GNSS 基本原理、基本技能而設(shè)計，是學(xué)生初始掌握GNSS 實操技能的首要步驟，對后續(xù)的實習教學(xué)及職業(yè)觀念培養(yǎng)有舉足輕重的作用。

選擇基礎(chǔ)性和代表性的工程環(huán)節(jié)作為實驗教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置多個學(xué)習任務(wù)及任務(wù)情境，不同學(xué)習任務(wù)下設(shè)置多個不同的子任務(wù)，以職業(yè)能力訓(xùn)練與職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)為最終訓(xùn)練目的，預(yù)設(shè)完成相應(yīng)任務(wù)實現(xiàn)的內(nèi)容和方式，與教學(xué)內(nèi)容相互穿插，打破原有教材章節(jié)順序，以任務(wù)點的技術(shù)需要進行授課，在理論課上將訓(xùn)練要求闡述、任務(wù)分點講解，實驗課上落地實操。學(xué)生規(guī)范、熟練掌握GNSS 設(shè)備使用的基礎(chǔ)上，能夠熟練完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、成果輸出等重要步驟的內(nèi)容，在任務(wù)設(shè)置中最大程度地體現(xiàn)對學(xué)生自主性、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。任務(wù)搭建及實現(xiàn)內(nèi)容（如圖1、圖2 所示）：

圖1 控制網(wǎng)任務(wù)搭建

圖2 RTK 任務(wù)搭建

在實驗任務(wù)環(huán)節(jié)中，教師可以少講解或不講解具體的實驗內(nèi)容，教師從旁做到引導(dǎo)作用，讓學(xué)生真正掌控實驗主動權(quán)，為其創(chuàng)立一種認知環(huán)境，確保成果符合測量規(guī)范要求即可。實驗前通過觀看課程資料庫內(nèi)的資料，將GNSS 設(shè)備的操作、系統(tǒng)配置及參數(shù)求解等方面的內(nèi)容，了解并簡單掌握，不僅縮短了學(xué)習的周期，還可以讓學(xué)生能夠在此基礎(chǔ)上有更多的時間自主性地閱讀任務(wù)書和查閱資料，也可以降低因?qū)W生不熟練儀器設(shè)備，使其損壞的可能性。

學(xué)生需于規(guī)定時間內(nèi)自行組織與安排討論任務(wù)內(nèi)容，班級及小組成員通力合作，根據(jù)任務(wù)目標的不同及所需的預(yù)備理論知識，將每個任務(wù)目標點細致闡述，制訂不同階段任務(wù)的學(xué)習計劃、實施方案，明確要解決的問題、工作步驟，確定個人承擔任務(wù)內(nèi)容以及進度安排，并撰寫相對應(yīng)的任務(wù)學(xué)習報告，在任務(wù)過程中，逐步具備科學(xué)思維和嚴謹作風。

拓寬學(xué)生眼界的同時，更加明確學(xué)習目的和整個任務(wù)項目，便于學(xué)習報告書的撰寫，培養(yǎng)闡述任務(wù)成果的表達能力。通過多種方式對學(xué)生進行多方位的啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)其自主構(gòu)建和延伸學(xué)習思維，切實提高教學(xué)成效，使學(xué)生能夠?qū)W以致用。并且學(xué)生通過搜索GNSS 空間技術(shù)的前沿資料，能夠及時接觸本課程的第一手新資料、新信息，同時，也能夠使學(xué)生逐步掌握專業(yè)文獻查詢技術(shù)，為畢業(yè)設(shè)計論文及未來工作做足準備。促進學(xué)生深度學(xué)習及成長，進而未來能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流。

3.教學(xué)實施及考核

將理論教學(xué)、實驗教學(xué)的內(nèi)容制作成短視頻、微課堂、任務(wù)書等，讓部分學(xué)生以學(xué)生自身視角進行課程考慮，形成以學(xué)生助課、組長作為實踐課主體，指導(dǎo)教師指導(dǎo)和監(jiān)督，提前分發(fā)學(xué)習視頻、文件，以點帶面，進而輻射整個班級的學(xué)生，進行有針對性地將專業(yè)知識用多種、不同的方式向?qū)W生群體傳播，使大多數(shù)學(xué)生接受。

在多個學(xué)習任務(wù)中，理論影響實操的考慮、實操行為的現(xiàn)場落實、出現(xiàn)的問題、問題的解決及最終的成果，以不同的形式提交成果，譬如圖片、視頻、Word、Excel、PPT、數(shù)據(jù)文件、圖紙等，指導(dǎo)教師嚴格審查，采用分組抽查的方式考核學(xué)生是否按照規(guī)定要求達到對應(yīng)的學(xué)習效果。由于有學(xué)生助課、組長的帶頭作用，老師于實操現(xiàn)場的不規(guī)律抽查，學(xué)生們會存有比較意識、追趕意識以及危機意識，并且男生、女生的任務(wù)相同、要求相同，引致學(xué)生的學(xué)習勁頭和學(xué)習效果都會有很大提高，不會再以最后的分數(shù)作為簡單性目標。

考核方式由原來“一紙考卷定高低”的單一性評價轉(zhuǎn)向“學(xué)習過程加考卷”的全面性方式，增強“重過程、重平時、重自主學(xué)習”的考核理念，提高平時成績的比例至40%，增加項目過程化評價，其中任務(wù)過程根據(jù)團隊及個人的成果質(zhì)量、設(shè)備掌握及應(yīng)用、方案報告綜合評分，并增加環(huán)節(jié)，安排階段性考核，考查學(xué)生對結(jié)合不同區(qū)塊知識的綜合掌握程度，包含基礎(chǔ)知識、實操、匯報材料三部分考查，廣泛地培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力[5]。

4.能力展示情境

通過多階段的任務(wù)性訓(xùn)練，鼓勵和支持學(xué)生從不同的各個層面中強化專業(yè)能力，采用自主式的學(xué)習方法，使學(xué)生接受并消化，將學(xué)生的個人潛能最大限度地發(fā)揮出來。

鼓勵學(xué)生參加測量技能大賽（國家級、省級），比賽內(nèi)容和要求，都是行業(yè)內(nèi)的各專家們共同制定，最大限度地體現(xiàn)了行業(yè)對學(xué)生的技能要求，也能通過競賽總結(jié)出本校學(xué)生的優(yōu)勢和不足，在課程教授和實訓(xùn)方面，不斷進行改革，旨在與行業(yè)更好地融合。目前本校學(xué)生的GNSS 專業(yè)能力得到了較大地認可，在國家級、省級比賽中均獲得了多項榮譽，令學(xué)生的能力得到了很好地展示，增強了學(xué)生的學(xué)習信心。與企業(yè)積極合作，在企業(yè)頂崗實踐，與一線技術(shù)人員深入學(xué)習和交流，學(xué)習更多的實際經(jīng)驗，企業(yè)員工對學(xué)生言傳身教，使學(xué)生更快、更準確地獲取自身定位，縮短學(xué)生向工作崗位角色轉(zhuǎn)變適應(yīng)期，也對測繪行業(yè)有了認識。目前學(xué)院已與相關(guān)企業(yè)合作，學(xué)生都能很好地完成GNSS 測量崗位相關(guān)工作，受到企業(yè)好評。改革效果之能力展示情境（如圖 3 所示）：

圖3 能力展示情境

5.建立教學(xué)課程材料庫、案例庫

GNSS 技術(shù)屬于測繪學(xué)科的前沿技術(shù)，具有實踐性強、設(shè)備類型繁多、更新較快的特點，各大高校在及時性引進新設(shè)備方面都較為困難，同時行業(yè)中數(shù)據(jù)處理軟件又各異，校內(nèi)的更新?lián)Q代頻率無法緊跟生產(chǎn)單位需求。為了使學(xué)生走出校門后，對行業(yè)內(nèi)種類繁多的測繪產(chǎn)品經(jīng)過短期學(xué)習都可以快速地投入工作，通過不同途徑收集生產(chǎn)廠家內(nèi)的多類型號儀器和多種軟件的說明書、操作視頻、培訓(xùn)文件等[6]，獲取行業(yè)市場中最新技術(shù)方法、處理手段、生產(chǎn)案例，結(jié)合本學(xué)院設(shè)備及使用情況，進而融會貫通。使學(xué)生清楚理解，各設(shè)備根據(jù)理論所指導(dǎo)的實踐方式雖有不同，但大同小異，學(xué)生面對新鮮事物的變通能力及增強自主學(xué)習的理念，才能將所學(xué)知識真正融入自身當中。

6.結(jié)束語

以項目為載體的任務(wù)式教學(xué)在提升學(xué)生的自主式學(xué)習能力、實踐應(yīng)用能力的同時，也提升了學(xué)生的“主人翁”意識，主動融入班級，在集體中共同成長、互幫互助，有效培養(yǎng)了學(xué)生的主動思考和解決問題的能力，進而深入提高了班級團結(jié)力、提升學(xué)生的組織協(xié)調(diào)能力和溝通能力，增強了學(xué)生的職業(yè)競爭力，出校即成為員工，實現(xiàn)與職業(yè)崗位的無縫對接。最終培養(yǎng)知理論、懂技術(shù)、打破固有思維的應(yīng)用型體系學(xué)生，提升團隊協(xié)作意識，鍛煉角色定位及進行價值體現(xiàn)，促進學(xué)生深度學(xué)習及成長[7]，并能夠就復(fù)雜的工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流。