衛(wèi)星定位測(cè)量項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)模式探討

王果+劉小強(qiáng)+蔣瑞波

摘要：根據(jù)地方性本科院校畢業(yè)生就業(yè)市場(chǎng)的要求和衛(wèi)星定位測(cè)量與數(shù)據(jù)處理課程的特點(diǎn)，以提高學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐核心技能為根本，對(duì)衛(wèi)星定位測(cè)量項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行探討。以項(xiàng)目為牽引，在團(tuán)隊(duì)協(xié)作和評(píng)比競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中，學(xué)生自主組建項(xiàng)目組并參與完成項(xiàng)目，激發(fā)了學(xué)生實(shí)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，同時(shí)感受到實(shí)際責(zé)任并維持必要壓力，較為全面地訓(xùn)練了學(xué)生的工程能力。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式；衛(wèi)星定位測(cè)量；實(shí)踐教學(xué)；模式探討

基金項(xiàng)目：煤化工資源利用與污染治理河南省工程實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目（502002-B02、502002-B03）、河南工程學(xué)院博士基金（D2015040）

中圖分類號(hào)：N4。文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、引言

實(shí)踐教學(xué)是本科人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)工作，也是當(dāng)前高等工程教育改革與發(fā)展的關(guān)鍵[1]。衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，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》、《GPS原理與數(shù)據(jù)處理》、《GPS原理與應(yīng)用》等課程已成為高校測(cè)繪工程專業(yè)必修課和核心專業(yè)課之一[2-3]，然而，衛(wèi)星定位測(cè)量課程由于具有技術(shù)理論較深，涉及知識(shí)面廣等特點(diǎn)，學(xué)生在接觸相關(guān)課程內(nèi)容時(shí)往往存在理解和應(yīng)用困難[4]，而隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，社會(huì)對(duì)應(yīng)用型人才的需求越來(lái)越大[5]，地方性本科院校測(cè)繪工程專業(yè)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主，畢業(yè)生很多從事一線測(cè)繪工作，經(jīng)常會(huì)接觸和使用GPS相關(guān)知識(shí)和技能，如進(jìn)行控制測(cè)量數(shù)據(jù)采集和處理，這就要求學(xué)生不僅掌握儀器操作和數(shù)據(jù)處理技能，同時(shí)要掌握項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的整個(gè)環(huán)節(jié)。伴隨著教學(xué)改革的推進(jìn)和不斷深入，項(xiàng)目式教學(xué)法成為了熱門(mén)話題[6]。筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對(duì)衛(wèi)星定位測(cè)量與數(shù)據(jù)處理課程進(jìn)行項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行探討。

二、衛(wèi)星定位測(cè)量項(xiàng)目式教學(xué)的構(gòu)建

衛(wèi)星定位測(cè)量項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)是一種以項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)為核心的教學(xué)模式，其目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握衛(wèi)星定位測(cè)量與數(shù)據(jù)處理的核心技能，縮短甚至消除學(xué)生適應(yīng)實(shí)際工作崗位所需要的時(shí)間。

（一）構(gòu)建方法

以完成項(xiàng)目為引導(dǎo)目標(biāo)，將預(yù)備知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)在實(shí)習(xí)前進(jìn)行講解說(shuō)明，把理論教學(xué)的內(nèi)容融入實(shí)踐操作的項(xiàng)目中，其余的內(nèi)容穿插到項(xiàng)目式實(shí)踐教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)中。以學(xué)生為項(xiàng)目完成的主體，讓學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中，真正明白實(shí)習(xí)過(guò)程中需要做什么以及怎么做，避免被動(dòng)機(jī)械地按照教師精心準(zhǔn)備的實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)按步驟開(kāi)展實(shí)習(xí)，指導(dǎo)教師全程參與，對(duì)學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行講解和點(diǎn)評(píng)。

（二）實(shí)習(xí)內(nèi)容安排

結(jié)合《衛(wèi)星導(dǎo)航定位》課程，根據(jù)工程項(xiàng)目中衛(wèi)星定位測(cè)量所起的作用，將實(shí)習(xí)分為GPS靜態(tài)控制測(cè)量實(shí)習(xí)和GPS-RTK實(shí)習(xí)，其中GPS-RTK測(cè)量實(shí)習(xí)作為課堂實(shí)習(xí)內(nèi)容，GPS控制測(cè)量實(shí)習(xí)作為一周的集中實(shí)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)，包括選點(diǎn)埋設(shè)標(biāo)志、方案設(shè)計(jì)（儀器設(shè)備、人員配備、制定外業(yè)調(diào)度方案）、外業(yè)觀測(cè)、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理（基線解算、網(wǎng)平差、高程擬合）、最終以實(shí)習(xí)報(bào)告的形式進(jìn)行項(xiàng)目技術(shù)總結(jié)，具體內(nèi)容分配如下圖所示。

（三）項(xiàng)目情景設(shè)置

按照實(shí)習(xí)大綱，以河南工程學(xué)院本部和南校區(qū)及其周邊作為控制網(wǎng)布設(shè)范圍，依據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》，進(jìn)行選點(diǎn)，埋設(shè)標(biāo)志，觀測(cè)方案設(shè)計(jì)，作業(yè)調(diào)度，數(shù)據(jù)獲取，數(shù)據(jù)處理等項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)，并最終以控制點(diǎn)坐標(biāo)、精度分析報(bào)告以及實(shí)習(xí)報(bào)告的形式提交項(xiàng)目成果。

（四）考核體系的建立

為了保證整個(gè)項(xiàng)目教學(xué)的順利進(jìn)行，從學(xué)生的出勤考核、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、項(xiàng)目完成質(zhì)量等方面對(duì)每個(gè)參與完成項(xiàng)目的學(xué)生進(jìn)行監(jiān)控考核，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)人三個(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?chē)h(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(wú)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(guò)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。

三、衛(wèi)星定位測(cè)量項(xiàng)目式教學(xué)具體實(shí)施

（一）引入評(píng)比機(jī)制的任務(wù)分配

將實(shí)習(xí)學(xué)生分為兩個(gè)大組，以一個(gè)校區(qū)及周邊為項(xiàng)目區(qū)，在任務(wù)分配過(guò)程中，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，進(jìn)行選點(diǎn)、觀測(cè)方案制定和數(shù)據(jù)處理及成果提交，參與實(shí)習(xí)的兩個(gè)大組，自行推選出一名項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，征集各小組的意見(jiàn)，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目全程進(jìn)行調(diào)度負(fù)責(zé)，同時(shí)在兩個(gè)大組之間引入競(jìng)爭(zhēng)評(píng)比制度，對(duì)所選點(diǎn)位質(zhì)量，調(diào)度方案以及數(shù)據(jù)處理和成果等方面進(jìn)行評(píng)比，明確項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的規(guī)章制度，制定考核標(biāo)準(zhǔn)體系，如圖2所示，指導(dǎo)教師全程參與，發(fā)現(xiàn)實(shí)習(xí)中存在的問(wèn)題，并予以糾正。

（二）設(shè)備材料準(zhǔn)備

以大組為單位，組員自行討論完成本次實(shí)習(xí)內(nèi)容所需要的儀器設(shè)備以及所需要的材料，指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生所選的儀器設(shè)備和材料進(jìn)行分析，作為引導(dǎo)者幫助學(xué)生在設(shè)備材料方面做出正確選擇。使得學(xué)生充分融入到實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目中，真正明白實(shí)習(xí)過(guò)程中需要做什么以及怎么做，避免了學(xué)生被動(dòng)機(jī)械地按照教師精心準(zhǔn)備好的實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)按步驟開(kāi)展實(shí)習(xí)，從而鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考、自主完成實(shí)習(xí)的目的。

（三）控制點(diǎn)布設(shè)

由各大組長(zhǎng)組織所有小組組員根據(jù)任務(wù)要求利用測(cè)區(qū)影像圖或者數(shù)字線畫(huà)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，并在實(shí)地對(duì)初選點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)記，指導(dǎo)教師在選點(diǎn)過(guò)程中對(duì)初選點(diǎn)位進(jìn)行評(píng)取舍，并現(xiàn)場(chǎng)講解點(diǎn)位取舍的原因，讓學(xué)生深刻理解如何合理的選擇點(diǎn)位，并對(duì)最終確定的點(diǎn)完成埋石標(biāo)記。

（四）方案設(shè)計(jì)

在教師講授網(wǎng)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)的基礎(chǔ)上，要求每位學(xué)生獨(dú)立完成一套方案設(shè)計(jì)。然后以小組為單位，通過(guò)小組內(nèi)部討論比較分析每位組員所設(shè)計(jì)的方案，并推薦1～2個(gè)方案作為大組內(nèi)備選方案。最后，由指導(dǎo)教師對(duì)大組內(nèi)的備選方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并確定每個(gè)大組的最終實(shí)施方案。

（五）外業(yè)調(diào)度及數(shù)據(jù)采集

根據(jù)最終確定的設(shè)計(jì)方案，由各大組長(zhǎng)組織，通過(guò)對(duì)講機(jī)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，制定各小組分工、具體時(shí)間安排和遷站等，共同完成外業(yè)數(shù)據(jù)采集。指導(dǎo)教師在此環(huán)節(jié)，全程跟蹤，作為觀察員，觀察記錄學(xué)生的基本操作技能，團(tuán)隊(duì)協(xié)作技能，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和錯(cuò)誤。

（六）數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理

指導(dǎo)教師制作數(shù)據(jù)處理視頻教程，要求每個(gè)小組完成數(shù)據(jù)的傳輸，并按照標(biāo)準(zhǔn)命名方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行命名，然后大組長(zhǎng)負(fù)責(zé)收集本大組內(nèi)所有數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給所有組員。選擇靜態(tài)數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)外業(yè)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行基線解算、網(wǎng)平差等步驟數(shù)據(jù)處理，指導(dǎo)教師在此過(guò)程中作為咨詢者幫助學(xué)生解決數(shù)據(jù)處理過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

（七）實(shí)習(xí)總結(jié)

由教師制定實(shí)習(xí)總結(jié)報(bào)告模板，明確報(bào)告主要內(nèi)容以及撰寫(xiě)方法，要求每位學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告，并以實(shí)習(xí)報(bào)告的形式提交。同時(shí)，以大組為單位，制作PPT進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)匯報(bào)，此過(guò)程全體學(xué)生參與，指導(dǎo)教師作為評(píng)價(jià)者，對(duì)各個(gè)大組匯報(bào)內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)、點(diǎn)評(píng)，同時(shí)依據(jù)考核體系對(duì)項(xiàng)目總體完成情況和大組內(nèi)的協(xié)作情況，進(jìn)行評(píng)比和考核。

四、結(jié)束語(yǔ)

測(cè)繪工程專業(yè)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，針對(duì)測(cè)繪工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中學(xué)生積極性不高和實(shí)習(xí)效果差的問(wèn)題，將項(xiàng)目教學(xué)法引入《衛(wèi)星定位測(cè)量與數(shù)據(jù)處理》實(shí)踐課程教學(xué)中，設(shè)計(jì)了實(shí)踐課程項(xiàng)目教學(xué)體系，制定了過(guò)程監(jiān)控及考核標(biāo)準(zhǔn)，形成了“以項(xiàng)目為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)”的課程教學(xué)模式。通過(guò)2012級(jí)、213級(jí)和2014級(jí)的教學(xué)實(shí)踐表明，采用該課程教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，使學(xué)生在牢固掌握衛(wèi)星導(dǎo)航定位理論知識(shí)與實(shí)際操作技能的同時(shí)，鍛煉了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和獨(dú)立思考解決實(shí)際問(wèn)題的能力，因而受到學(xué)生的好評(píng)。