項目教學導向下 《GPS原理與數據處理實習》教學模式探討

鄧健，何原榮，張明華 （廈門理工學院計算機與信息工程學院，福建 廈門361024）

近十幾年來，衛星導航定位技術得到了迅速發展，該技術具有全天候作業、定位速度快、精度高、自動化程度高等優勢，目前已廣泛應用于大地測量、工程測量、國土資源調查等測繪領域［1］。為培養適應社會需求的測繪工程技術高級應用人才，《衛星導航定位系統》、《GPS原理與數據處理》、《GPS原理與應用》等相關課程已成為眾多高校測繪工程專業學生的必修課程。《GPS原理與數據處理實習》課程是衛星導航定位技術系列課程中的重要組成部分。與理論教學課程不同的是，該課程具有驗證、綜合、創新3大功能，在培養學生的實踐能力方面起著重要作用，可幫助學生加深對GPS理論學習的理解，最大限度地將所學理論知識轉化為實際應用，同時培養儀器操作技能，從而為今后工作奠定良好的基礎。由于測繪工程專業自身特點，很多實踐課程內容都是以小組為單位，采用團隊協作的方式完成，在此過程中會出現如下問題，如部分學生的團隊意識淡薄、缺乏參與實踐操作的主動性和積極性，總處于“配角”狀態，甚至抱著交作業式的應付心理，最終導致實踐教學效果不佳。為了改變上述狀況，筆者結合教學實踐，對項目教學導向下 《GPS原理與數據處理實習》課程教學模式的構建進行了探討。

1 《GPS原理與數據處理實習》課程項目教學體系

項目教學法是圍繞教學任務或單元設計出各種學習環境及其活動的一種教學方式，其最顯著的特點是學生主動參與、自主協作和探索創新［1］。《GPS原理與數據處理實習》是學生在完成 《GPS原理與數據處理》課程學習后開設的一門實踐課程。在 《GPS原理與數據處理》課程理論學習過程中，學生對GPS定位技術的基本原理已有一定了解，并初步掌握了GPS靜態、動態測量 （RTK）的基本操作以及相關靜態數據處理軟件。在此基礎上，通過 《GPS原理與數據處理實習》實踐教學課程的學習，讓學生能夠應用GPS技術建立工程測量控制網，主要包括控制點選擇、控制網方案設計、外業靜態測量以及數據處理等內容，幫助學生加深對GPS理論知識的理解，最大限度地將所學理論知識轉化為實際操作技能。

根據教學大綱要求，同時本著 “以項目教學為導向，以學生為中心，以教師為主導”的原則，將教學過程分為項目準備、項目實施和項目總結3個階段［2-3］。項目準備階段的主要內容包括任務分配、設備和材料準備；任務分配階段的任務是項目的分組、具體內容的安排、基本要求和注意事項；設備和材料階段的任務主要是儀器選用和檢驗，上述階段分別安排半天時間的課時。項目實施階段的主要內容包括控制點布設、方案設計、數據采集、數據處理。控制點布設的任務包括測區踏勘、選點、埋石標記；方案設計的任務包括布網方案和觀測方案設計，上述2個階段的課時安排均為2d。數據采集階段的課時安排一般為3d。數據處理的任務主要是數據格式轉換、處理和成果分析，課時安排一般為1d。項目總結階段的任務是撰寫項目總結報告、以小組為單位匯報項目實施過程及成果，課時安排一般為2d。在項目教學實施過程中，可以根據實際情況靈活調整時間，以便順利完成實踐教學計劃。

2 《GPS原理與數據處理實習》課程項目教學設計

2.1 創設項目情境

根據實習課程教學大綱，以廈門理工學院校園及其周邊3～5km作為工程控制網布設范圍，結合實際環境，布設控制點總數為19～22個，測點間距不得小于500m，并以 《全球定位系統 （GPS）測量規范》中相關指標作為項目依據。在項目實施過程中，要求學生以 “保證質量，提高效率，控制成本”為原則來開展各項工作。完成實習后，要求以小組為單位進行項目總結匯報，并提交項目成果 （控制點地方坐標及精度分析報告）和項目總結報告 （實習報告）。

2.2 以學生實踐為中心

根據實驗室設備數量及課程特點，將全班分為2個大組，各設大組長2名，主要負責全組GPS測量方案設計、任務分配和遷站調度等。每個大組分4個小組，每組4～5人，選定一人擔任小組長，負責該小組的實習任務分配、儀器的保管和管理工作。教學項目實施過程中，以大組為單位，完成測區的踏勘、選點、測量方案設計及外業數據采集，學生自行組織安排項目實施具體內容、時間，并計劃項目經費 （實習經費）的使用。大組內各小組協同工作，組員間互相配合，所有學生參與每個環節，使學生真正成為教學項目實施的主角。

2.3 以教師為主導

教師在整個教學過程不再是知識的傳授者，而更是教學實施的引導者、咨詢者和評價者。具體來說，教師在項目的準備階段，要向學生明確項目的具體任務、要求及注意事項，提供與完成教學項目相關的知識、信息與材料。在項目實施階段，要組織和引導教學過程，跟蹤教學項目的進展，并及時糾正學生完成任務過程中產生的問題，控制項目完成質量。在評價總結階段，要幫助學生對項目完成的過程、效果和存在的問題進行反思，以便讓學生獲得更深刻的體驗。

3 《GPS原理與數據處理實習》課程項目教學的具體實施

3.1 任務分配

該過程以教師為主導，由教師介紹整個教學項目的總體情況、項目的內容、計劃安排、具體要求及注意事項等，闡明該項目需要用到的理論知識及操作技能，引導學生自發收集查閱相關材料，明確項目實施過程中的規章制度，制定考核標準體系。同時，對學生進行分組，確定各組負責人。

3.2 設備材料準備

以大組為單位，組員自行開會討論需要準備哪些設備、材料，教師則作為引導者幫助學生做出正確的選擇。這樣可以讓學生充分融入到實踐教學項目中，真正明白要做什么以及怎么做。

3.3 控制點布設

讓學生收集測區影像圖，由各大組長組織組員根據任務要求在影像圖中初步選點，然后根據初步點位進行測區踏勘，選擇合適的測量環境，確定具體點位并完成埋石標記。教師在選點過程中應給予必要的指導，以便讓學生能夠把握點位選擇的合理性。

3.4 方案設計

首先由教師講授圖形設計及觀測方案設計的基本原則和注意事項，而后要求每位學生獨自完成方案設計。在此基礎上，以小組為單位，每小組內部各自分析比較本組成員的方案，并推薦1～2個方案作為大組備選方案。最后，由教師引導學生對備選方案進行點評，并確定最終實施的方案。

3.5 數據采集

根據設計方案，由各大組長組織，制定各小組分工、具體時間安排和遷站過程中車輛調度等，共同完成外業數據采集。教師應作為觀察員檢驗學生基本操作技能、數據記錄情況，并及時糾正學生在測量過程中出現的錯誤。

3.6 數據處理

要求每位學生完成數據格式的轉換，并選擇任意一種靜態數據處理軟件進行數據處理。在此過程中，可以小組為單位進行交流探討。教師可作為咨詢者幫助學生解決數據處理過程中出現的問題。

3.7 總結匯報

由教師制定總結報告模板，明確報告主要內容，并要求每位學生獨立完成項目總結報告。同時，以小組為單位，每組選派1～2位學生，制作PPT進行項目總結匯報，教師作為評價者，對匯報過程進行提問、點評，同時依據考核體系對項目總體完成情況進行考核。

3.8 過程監控與考核

為了保證整個項目教學的順利進行，根據學校有關文件和規定，制定了合適的過程監控規定，包括學生的出勤考核制度、團隊協作要求、項目進展及過程檢查要求、儀器使用保管規定等內容。同時，為了公平公正地評價項目整體完成的質量，同時考核每個學生參與完成項目的情況，并根據項目各階段的不同任務及特點，從大組、小組及個人3個方面制定考核細則。大組的考核內容主要包括測量點選擇是否合理 （數量、間距、周圍環境情況）、網形布設、遷站方案是否合理 （質量、效率、成本）和實際作業進度 （每個時段觀測時間）；小組的考核內容主要包括儀器維護 （有無丟失、損壞）、儀器操作是否規范、記錄是否清晰完整、數據是否合格、格式是否準確以及團隊協作情況。個人考核內容主要包括出勤情況、參與項目完成情況 （重點考察數據處理是否獨立完成、結果是否正確、實習報告內容是否完整、格式是否規范）。大評分分值劃分一般為大組20分、小組30分、個人50分。每位學生的總評成績中團體考核與個人考核各占50%，這就要求學生在完成教學項目過程中，要有較強的集體觀念，積極參與到每個實習內容中，為項目的順利進行出謀劃策。

4 結語

實踐教學對提高課程的教學質量具有重要作用。將項目教學法引入 《GPS原理與數據處理實習》課程教學中，充分發掘學生的積極性、主動性及創造潛能，提高了學生解決實際問題的綜合能力，取得了較好的教學效果。

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

［2］郭秋英，趙吉濤 .“GPS原理與應用”課程教學實踐與探討 ［J］.測繪工程，2008，17（1）：75-77.

［3］袁德寶，催希民，金晶晶，等 .“GPS原理與應用”課程教學實踐與探討 ［J］.測繪工程，2012，21（6）：86-88.

［4］石雙忠 .《GPS原理與應用》課程教學與實踐方法的探討 ［J］.礦山測量，2012（3）：56-58.