全球定位系統實踐教學模塊的探索與研究

樂洋+江暢+王俊

摘要：隨著全球衛星導航系統的不斷完善，全球定位系統課程成為普及衛星導航知識的必要手段。本文針對地理信息系統專業和測繪專業的《全球定位系統》課程教學過程中的一些問題進行了較深入的討論，并就教學實踐提出了自己的幾點看法。

關鍵詞：全球定位系統;實踐教學;探索

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）06-0161-02

引言：

全球衛星導航系統（GNSS）是所有衛星導航系統的統稱，包括全球的、區域的和增強的，這其中又以全球定位系統（Global Positioning System，GPS）最廣為人知。GPS是美國的衛星定位系統，由空間部分、地面監控部分和用戶部分組成。它能全天候、全天時為全球用戶提供精確的位置、速度信息。在地理信息系統、遙感技術和個人計算機高速發展的今天，GPS以其高精度、自動化、全天時、全天候等顯著特點，廣泛應用于城市規劃、資源管理、災害監測等諸多領域[1-2]。

在GPS的教學過程中，由于經費、經驗、基礎等客觀原因，很多學校缺乏充足的資料和相應的實現條件，使學生學習起來感到很費力，學完以后也是一頭霧水。而如在教學過程中融入本學科前沿性的知識和教師的科研成果，給課程注入新鮮血液，讓學生了解本學科近年來的發展現狀和趨勢，從而吸引學生的注意力，激發學生的想象力，將大大提高學生學習的積極性和主動性。因此，探討GPS教學改革與實踐就顯得尤為重要[3-5]。

一、全球定位系統學科特點

1.GPS是一門交叉學科。作為一門兼具理論性與技術性的學科，既有自己專屬理論基礎，又有很強技術性的學科，GPS汲取了諸多相關學科的精華，同時又被多個相關學科所運用，進而也推動了相關學科的發展。GPS在學術上的交叉性決定了其專業性。和傳統專業與課程教學相比，GPS學科不僅要有深厚的理論基礎，還要對相關技術如最優估計理論、計算機技術等有深刻的了解。

2.發展迅速與內容更新快。從GPS開始研發到現在只有40多年的歷史，但GPS卻從以空間定位為主，到現在GPS和GIS、RS集成的蓬勃發展階段。GPS內容和技術的快速更新性，對教學方法和手段也提出了更高的要求。對于教師而言，需要不斷地學習，補充新的知識，掌握發展動態和趨勢，從而豐富教學內容和開拓學生視野，理論性與應用性并重。

3.空間抽象性。GPS的課程從空間直角坐標系統的建立，從定位原理到誤差精度分析以及數據處理，都是建立在對空間坐標和衛星信號的抽象和和描述基礎上。針對這類較為抽象和難以理解的內容，宜采用接收機實物演示、多媒體等教學手段，使之直觀化、形象化和具體化，有助于概念的掌握和對內容的理解。

二、GPS教學實踐中存在的問題

1.師資不足成為發展瓶頸。GPS作為一門新興的學科，發展極為迅速，覆蓋了多個領域，體現了傳統科學和現代技術的高度融合，對教師的綜合素質要求極高。目前而言，GPS師資明顯不足。為了提高GPS的教學水平，必須首先提高教師的水平，否則對于GPS人才的培養是極為不利的。

2.學生的學習積極性不高。GPS教學不僅對教師的要求高，對學生的要求同樣也很高。學生一般不易把握重點。作為一門專業課程，對于學生先修課程的掌握有較嚴格的要求。但是學生專業知識了解程度較低，且長期習慣于應試教育，缺乏學習的主觀能動性，對主動性思維要求較高的GPS課程從心理到知識準備都不充分。在課堂上，學生很難把握知識要點，影響聽課效率;課后又極少花時間去實踐，難免陷入惡性循環。

三、GPS教學設計

1.教學內容設置。為了既讓學生了解GPS的基本理論、方法，又要在此基礎上強調具體應用背景，引進目前教師的科研成果是一個行之有效的辦法。科研成果作為思維與實踐的產物，有其獨特的內涵，比起采用其他任何手段來提高人們對教育科研的認識更有說服力。

2.教學方法創新。根據GPS課程的特點，宜采用多媒體教學方式。就教學方法而言，一般有三種方法可以采用：一是啟發式教學。鼓勵學生自問自答，用簡單的方法啟發學生，讓他們通過自己的思考來解決問題。二是引導式教學。通過在課堂上引導學生積極思維，而不是被動接受。三是互動式教學。在教學過程中與學生經常進行互動交流，營造一個良好的課堂氛圍，有助于學生更好地理解教學內容。這三種方法并不是彼此孤立的，教師需要經常和學生進行思想上的溝通，以便隨時調整教學方法。

3.考核方式要靈活。GPS課程可采取平時成績40%，實驗成績20%，期末成績40%的比例來考核學生。平時要求學生做好聽課筆記，鼓勵學生在課堂上主動和教師交流、討論;做實驗時要求學生在實驗前做好一切準備工作，實驗時嚴格按照實驗指導書的要求，逐項完成實驗;期末考試可以采用作業、論文、考試中的一種或幾種相結合的方式。

四、提高GPS課程教學效果的途徑

1.選編適合本專業的教材。教材是GPS能否順利開展的關鍵因素。任何一種教學方法的實施或教學理論的提出，都必須通過教材才能實現，也只有通過教材才能得到檢驗和論證。為此，必須搞好GPS教學的教材建設。我院現在正組織一批教學一線的資深教師完成該課程教材的編寫工作。

2.加強師資的培訓。高素質教師隊伍是保證課程教授水平的關鍵。教師是教學成功與否的源頭，教師的工作態度和能力對學生的成長至關重要，因此教師隊伍的建設關系到GPS課程教學的成敗。為了增強師資力量，提高教師教學水平，需要組織多種形式的教學交流活動，如聽課、培訓、講座等，從中選拔優秀人才，為提高教師GPS教學水平打下堅實基礎。另外作為高校而言，也可嘗試與科研單位聯合辦學，一方面聘用研究院所的科研人員作為兼職教師，另一方面組織學生到相關科研單位實習，為學生提供新的學習場所，以充實、豐富GPS教學內容。

3.提升學生適應GPS教學的能力。在學生學習的過程中，作為主體的學生面臨著學習深度與廣度選擇的問題。通常GPS本科教育深度應該適中，不宜過深，而核心專業技能卻是學生必須掌握的。如何做好讀書筆記，確立學習深度和廣度間的關系，學生應該做到心中有數，盡管學生可以清晰地明確并做到這一點并不容易。為了解決這個問題，可以通過以下方法進行廣度取舍與深度研究：（1）培養閱讀別人文章，多加以分析，提出自己觀點的能力;（2）培養自學能力，即獨自在圖書館和網絡上查找所需要的文獻、資料的能力;（3）向縱深方向發展，對教學內容做最深入的研究和發掘。

五、結束語

全球定位系統的理論和技術方法已經滲透到自然科學和社會科學的各個領域，社會對掌握定位技術人才的需求也越來越大。開設GPS課程的大學應該及時學習和借鑒國內外一流大學GPS教學方面的先進經驗，不斷完善教學體系，不斷改進教學方法，與自己學校的學科背景和特點相結合，培養有市場需求的GPS專業人才。

參考文獻：

[1]周忠謨，易杰軍，周琪.GPS衛星測量原理與應用[M].北京：測繪出版社，1999.

[2]張勤，李家權.GPS測量原理及應用[M].北京：科學出版社，2005.

[3]劉健，余坤勇，賴日文.3S技術課程教學實習的改革與實踐[J].福建農林大學學報：哲學版，2007，（6）：83-85.

[4]趙學勝，陳宜金.測繪工程專業3S課程群的設置與探討[J].礦山測量，2007，（1）：5-7.

[5]劉峰.GIS課程的教學探索與實踐[J].長沙民政職業技術學院學報，2010，17（3）：93-94.