以精品課程建設為契機,深化教學改革,提高教學質量*

高雅萍,葉 江,蘭 燕

(成都理工大學,四川 成都610059)

0 引 言

成都理工大學于1995年開設《GPS測量原理與數據處理》課程,1999年購買了一套三臺T rimble 4600ls單頻GPS接收機,并于同年在測繪工程專業開設了《GPS測量原理與數據處理》實驗教學課程。目前測繪工程系已具有Trimble RTK 1+1一套、手持GPS若干,并在全校相關專業范圍內設置了《GPS原理與應用》公選課程,在地理信息系統專業開設了《GPS原理與應用》專業基礎課程的教學。2009年《GPS測量原理與數據處理》課程成功地申報了成都理工大學校級精品課程。近年來,隨著GPS定位技術的發展,GPS動態定位、差分GPS、RTK技術已廣泛應用于道路工程、礦山測量、能源、農、林等各行各業,GPS技術已成為高等院校很多專業的必修和選修課程。考慮到GPS技術理論較深,涉及的知識面較廣,GPS技術發展速度快、內容更新快[1],加上各專業學生的知識結構不同,對知識的理解和接受能力也不盡相同。為了適應多專業對GPS定位技術的教學需要,同時也為了加強GPS技術的教學工作,有必要對已有的GPS課程教學進行改革。

1 深化教學改革,建立面向多專業的GPS課程教學體系

課程建設應當以遵循人才成長規律為出發點,合理建構學科知識體系,使課程內容、教學方式、教學手段符合全面發展的高素質人才培養需求,適應經濟社會發展的需要,課程建設的核心是教學內容的先進性和課程體系的優化整合。因此,為了建設面向多專業服務的GPS課程教學體系,從如下幾個方面進行了教學改革的嘗試:

1.1 適應GPS技術發展,修訂GPS課程教學大綱,整合課程內容

GPS技術自出現至今已有30多年,隨著科學技術的進步和空間定位技術的發展,GPS定位技術已從單一的靜態相對定位發展到現在的網絡RTK、差分GPS、CORS系統、精密單點定位技術,原先只用于經典靜態測量的GPS技術現在已廣泛應用于各行各業,原來以靜態相對定位為主的GPS教學大綱已越來越不適應現階段的教學需要,因此,在成都理工大學2010版的GPS課程教學大綱修訂中,我們對教學目的和要求進行了補充修訂,降低靜態相對定位作業模式在總課時中所占的比例,加強動態GPS、手持GPS、RT K的理論和實驗課時,強調GPS教學應培養學生了解靜態GPS、動態GPS、手持GPS等各種機型接收機的使用方法;強調GPS教學的目的是使學生掌握經典靜態GPS相對定位、動態GPS定位、準動態定位、差分GPS定位作業模式的工作程序,掌握網絡RTK技術的理論和應用。使學生熟練應用各種GPS接收機進行相關工程的作業和科學研究。體現在教學主要內容的修訂、實驗課程設置、考核方式的改變三方面。

1.2 適應學科發展,改革GPS課程教學內容

成都理工大學GPS課程是根據當時學科建設和專業建設的需要進行設置,《GPS測量原理與數據處理》教學的內容主要以靜態GPS控制網建立的方法和技術為主,后來雖然進行了幾次修訂,但仍存在片面重視測繪應用,忽視GPS知識的普及、拓展學生視野、增強學生素質[2]的作用。隨著動態定位、CORS綜合服務系統的廣泛應用,特別是隨著我國地質礦產資源的大力開發,GPS技術已成為地質勘探行業數據采集的重要手段,GPS技術已成為我校多個專業的專業基礎課,為了適應學科的發展和各行業對GPS教學的需要,因此非常有必要對原來的教學內容進行修訂和調整。為此,在2010版的新大綱中我們在總課時不變的基礎上增加了廣域差分GPS知識,在隨之配套的教學實驗內容增加了RTK的實習和解算、差分GPS的實驗、手持GPS接收機的使用等實驗內容,使教學大綱由原來強調單一的經典靜態相對定位擴充到包含動、靜態定位在內的多種定位方式相綜合的教學大綱,豐富了GPS教學大綱的內容,滿足了各個專業對GPS課程的需要。

1.3 適應GPS技術應用的需要,加強GPS實踐教學,改革GPS實驗教學項目

原有的《GPS測量原理與數據處理》實驗教學項目主要包括GPS網的選點、外業數據采集、GPS基線處理、GPS自由網平差、GPS網的約束平差五項內容,這些內容主要是根據GPS控制網的建立設置的,但隨著GPS技術應用范圍的擴展,道路中線放樣、土地整理中的宗地信息采集、高程數據使用等GPS內容的應用,都需要在教學中增加相關內容的講解和介紹,原有GPS實驗教學內容也需要及時調整,這樣才能理論聯系實際,因此,GPS實驗大綱的修訂已迫在眉睫。在2010版的實驗教學大綱中我們進行了實驗內容的調整,將原來的選點、外業采集統一放到了經典靜態定位實習中,將基線處理、自由網平差和約束平差放到數據處理里;增加RTK技術的使用和解算,里面包括放樣、測量;增加手持接收機的使用;差分GPS的解算;并計劃在以后的實習中逐漸增加GPS解算軟件的二次開發相關內容、網絡RTK、精密單點定位技術的應用講解,借此適應相關專業和行業對GPS技術使用要求。

2 適應GPS現代教學的要求,改革GPS教學的方法

GPS技術是一門典型的多學科相互滲透的交叉學科[2],不僅包括大地測量學、空間信息技術、通訊技術等知識點,還包括電子技術、天體力學、人造衛星技術相關知識點,是一個跨專業、跨行業的高新技術,該課程內容涉及許多抽象概念和空間名詞,傳統的板書教學很難將這些概念和過程詳細清晰地展現在學生面前。因此,為適應現代教學的需要,我校對原有的GPS教學方法進行改革。

2.1 采用走出去、請進來相結合的教學方式,拓展了學生的視野、豐富了學生的知識

傳統的GPS實驗教學往往是教師先演示,同學后操作,這種方法雖然可以讓學生看到儀器及軟件操作的具體步驟,但時間短、內容多,學生往往現場會操作,課后就忘記,無法保證教學效果,更談不上做到熟練操作。另外,畢竟學校財力有限,不可能每一種型號的儀器都有,這樣就使得學生對相關儀器操作和實驗內容掌握不全面。針對這種情況,我們一方面采取請進來的方法,邀請相關儀器公司到學校進行儀器講解和儀器展示,另一方面安排學生走出去,到儀器公司參觀最新儀器,參加各種儀器展示會,使學生能夠在有限的財力和時間內了解更多的測繪儀器和測繪新技術的發展。同時采用制作動畫的方式或將相關儀器及實驗的演示制作成CAI,在課堂上演示或上掛網頁,吸引學生,方便學生學習。

2.2 適應GPS教學的目的,改革教與學的關系,加強工程案例的講解。

《GPS測量原理與數據處理》是一門理論密切聯系實際的課程,GPS教學的目的就是使學生掌握GPS測量的基本原理,熟悉GPS儀器操作,能夠熟練應用GPS理論進行相關GPS工程的設計和實施。傳統的教學方式,往往是以老師的主動教為主,學生多數情況下是被動的學習,這樣學生的主觀能動性不能很好的發揮出來,學習的積極性也不是很高。針對這種情況,在GPS教學中加大具體工程案例的講解,采用“案例式教學”方式和“帶著問題去學習的教學”[3]方式進行教學,課堂教學中所用的案例和數據均來自于學生參與教師科研、具體工程實踐,一方面吸引學生對GPS測量課程產生興趣,另一方面,學生在學習中會及時聯系具體實踐,帶著實踐中的問題進行有目的學習,在實踐中解決問題,有效地提高了教學效果。

2.3 鼓勵學生積極參與相關科學研究,加強學生與教師之間的互動,改革教學方法

教學的目的就是學以致用,GPS定位技術理論內容多、理論深,授課時受傳統的大學教學方式的限制,往往造成學生抓不住課程重點和主線,學生容易出現聽不懂或看不懂,如果學生和老師之間互動又很少,這樣久而久之,學生就會產生厭學情緒,為此,我們加強學生和老師之間的互動,鼓勵學生積極申報大學生科技立項或參加老師的科學研究,2010年度成都理工大學大學生科技立項《精密單點定位技術PPP在礦山測量中的實用研究》項目就是2007級學生在學完《GPS測量原理與數據處理》課程后,圍繞著GPS定位技術在礦區的具體應用開展的(見圖1,2)。這樣的活動既增加了學生學習的積極性,又使得學生在自愿的情況下廣泛查閱資料,學習最新的GPS定位方法,很好地解決了教與學、學與用之間的關系。

圖1 測繪工程專業大四學生在四川甘洛參加校科技立項活動

圖2 測繪工程專業在西藏 參加教師科研活動

3 積極開展科學研究活動,科研反哺科研、教學共發展

以科研促教學,積極開展相關科研活動和教學改革活動。現代GPS技術的發展正在由單一定位技術服務向網絡化、綜合化服務體系發展,CORS系統及技術的飛速發展也將推動GPS技術應用領域的飛速擴展,為了適應這一變化,GPS教學隊伍積極開展相關科研和教學改革,先后開展了地基GPS水汽遙感理論研究和CORS系統的建設研究,申報了四川省教育廳重點項目和成都理工大學校基金項目的研究,實踐著“科研思路反哺教學理念,科研實踐反哺課程教學,科學實驗反哺教學實驗”的教學改革[4],不斷拓展教師的視野,豐富教學知識,同時,通過科研和教學的結合,及時更新課堂和課件內容,促進教學質量的提高。

4 結 論

GPS定位技術已成為我國許多高校一門技術基礎課程,GPS課程的開設一定要結合教學、科研實際需要,遵循科學合理的原則[5],只有根據GPS教學要求設計設置課程體系,幫助學生理解GPS衛星定位的基本原理,幫助和提高學生的實際動手能力,才能真正做到理論聯系實際,培養出合格的專業性人才。

[1] 李天松,周海燕,陳明松.工科院校GPS基礎實驗室規劃與建設[J].實驗技術與管理,2010(6):177-180.

[2] 紀元法,孫希延,施滸立.改革“GPS原理與應用”課程教學,培養導航人才[J].全球定位系統,2010,35(2):61-64.

[3] 楊海蓮,劉國琴,任東濤.以創造有意義學習經歷為原則,實施生物化學課程教學設計[J].中國大學教學,2010(8),69-71.

[4] 湯國安,龍 毅,李云海.地理信息系統專業建設的探索與實踐[J].中國大學教學,2009(9):45-47.

[5] 薛迎春.對改進的《GPS測量原理及應用》課程教學的思考[J].教育理論與實踐,2009(7):59-60.