《GNSS發展與應用》課程互動教學探討

常亮 馮貴平 朱衛東 張進

【摘 要】面對上海海洋大學全校本科生的公共選修課程《GNSS發展與應用》至今已開設近三年，通過前期的教學總結和學生反饋，總結了存在的問題，并針對這些問題，探討課程互動的教學方法，以期提高教學效率。

【關鍵詞】GNSS；互動教學

中圖分類號： G633.6 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）13-0179-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.082

0 前言

全球導航衛星系統（GNSS）的發展最早起源于上世紀美國的全球定位系統（GPS），以及“冷戰”時期與之“對抗”和“競爭”的俄羅斯的GLONASS系統。進入21世紀后，歐盟深刻意識到擁有自主設計的衛星導航系統的需要，于是開始著手建立GALILEO系統。在歐盟的GALILEO系統建設初期，中國本著和歐盟一起共同建設、開發和利用GALILEO系統的初衷，嘗試與歐盟加入同一陣營。然而，由于花費大量投資后，卻并未在歐盟GALILEO系統的建設與開發中獲得相應的話語權，中國開始正式轉向研究自己的導航衛星系統，這便是中國的北斗衛星導航系統（BDS）產生的重要原因之一。自中國北斗衛星導航系統穩步實施“三步走”策略至今，已逐步向全球覆蓋和高精度定位應用方面不斷靠攏。盡管全球導航衛星系統在建立的初期均帶有軍事目的與背景，但隨著衛星技術的發展，全球導航衛星系統在民用領域也發揮了越來越重要的作用。目前，全球導航衛星系統的應用幾乎涵蓋我們日常生活的各個領域。為了提前適應我國北斗衛星導航系統即將實現的全球覆蓋，以及今后越來越多的應用，上海海洋大學海洋科學學院于2015年面向全校本科生開設了《GNSS發展與應用》公共選修課，旨在普及衛星導航的相關知識，并擴展學生在相關應用領域的見識。

自《GNSS發展與應用》課程開設接近三年以來，該課程在每學期都受到了全校學生的廣泛關注，每學期的選課人數均接近本課程容納人數的上限，這從另一角度也反應了開設本門課程得必要性。然而，由于GNSS技術的應用原理涉及到的專業知識較為復雜，包括電子、大地測量、海洋等等多個領域的知識，使得本門課程在講授過程中，外專業（特別是文科專業）的學生在相關關鍵問題的理解上難度較大。這直接導致了在關鍵原理的講授過程中，學生們逐步尚失了對本門課原有的積極性和熱情。為此，本文著手探討《GNSS發展與應用》公共選修課程的互動教學模式，以期提高教學質量，讓學生在輕松熟悉、了解到衛星導航方面的基本知識的同時，提高對常用GNSS應用領域的認識。

1 教學內容及存在的問題

1.1 教學內容

在過去幾個學期的《GNSS發展與應用》課程的講授中，我們主要制定了以下幾個方面的教學內容：

（1）緒論。以上世紀冷戰時期美國與蘇聯這世界兩極的軍事博弈作為出發點，探討以GPS和GLONASS衛星的發展歷史和過程。并結合我國北斗衛星導航系統建設初期，與歐盟在衛星導航系統建設的合作、談判破裂為線索，介紹同學們認識歐盟GALILEO和我國的北斗衛星導航系統的發展與現狀。考慮到GNSS系統的更新在不斷進行中，這要求每學期及時查閱并了解跟蹤衛星導航的發展近況，將衛星導航領域最新的發展情況反饋給學生。考慮到本門課是公共選修課，以掌握背景知識為主，此部分內容是需要重點掌握的內容。

（2）GNSS系統組成。此部分講授時，將以GPS系統為例來進行學習。了解GPS系統的組成部分，以及每個部分之間的關系與協作。此部分內容為熟悉程度即可。

（3）GNSS衛星信號結構。主要是掌握GNSS衛星信號、結構以及傳輸特點。由于此部分內容涉及大量的電子信息工程專業的知識，針對上課的很多學生都是文科生而言，此部分內容僅做適當了解即可。

（4）GNSS衛星定位基本原理。考慮到GPS系統是GNSS系統中發展最為完善，也是目前最成熟的系統，因此在本部分內容的學習時，我們以GPS系統為例來學習GNSS定位基本原理，并通過與我國北斗系統的比較，讓學習了解到我國北斗衛星導航系統相比GPS的優勢。此部分內容需要重點掌握。

（5）GNSS應用的影響因素。在此部分的學習中，可采用逆向思維的學習方式，讓學生認識到GNSS的應用如此廣泛的重要原因就在于其受到的多種誤差因素的影響。以GPS觀測過程中受到的對流層、電離層延遲誤差為例，再求解出這些誤差后，可進行氣象學方面的應用，并衍生了一門新的學科——《GNSS氣象學》。再如：多路徑誤差也是GNSS應用的重要誤差源，再采用模型等方法進行估計后，則可用于土壤濕度等領域的應用與研究。因此，理解和掌握GNSS的誤差來源是非常重要的內容。

（6）GNSS的應用及我國北斗的現狀。此部分主要是了解GNSS在軍事、科學研究、民間應用等各個領域的情況，可考慮讓學習通過查閱資料的方式，來進行匯報學習，這樣同時可以激發出學生的積極性。此部分內容與生活多個領域息息相關，因此需要重點掌握。

1.2 存在問題

（1）針對非理工類的本科生，進行原理部分的講授時，因涉及多個專業的知識，且理論化程度較高，導致相關概念難以理解，使得學生的學習積極性不高，上課注意力不集中；

（2）在課程末期進行的PPT集中匯報中，存在網上搜集他人作品的現象，而自身對相關內容并不熟悉，使得課程教學的效果大打折扣。

3 教學改革方法

考慮到近幾個學期的《GNSS發展與應用》課程的教學實踐中存在的問題，通過課后與學生的交流與學生的反饋，初步提出了互動教學的改革方法：

（1）以往的教學中，我們先進行了理論知識的講授，然后在最后兩節課集中進行PPT的匯報，這不僅導致很多同學做的報告ppt內容重復，甚至直接用他人作品冒充的行為，大大降低了教學效率。為此，我們將在課程講授中期分批進行PPT匯報，并且分批指定匯報學生的名單，和劃定匯報的大致內容。

（2）進行GNSS應用實例講解。由于理論部分的介紹較為枯燥，部分學生也不太感興趣。在今后的教學中，我們將增加應用部分的講授比例，除了采用常用的PPT教學外，還將結合部分應用實例的視頻資料進行講授。講授完畢后，可以讓學習根據視頻內容談談自己的理解與認識，這樣可以更好地調動學生積極性。

4 結論

本文主要通過總結過去幾個學期的《GNSS發展與應用》課程教學的教學訪學和學生反饋，針對教學時學生積極性不高的主觀原因，以及課程部分內容理論難度相對較大的客觀原因，進行了思考和總結。旨在通過課程互動教學，來進一步培養學生在課堂上學習的積極性，并加大認識與GNSS相關的理論與應用知識。此外，通過此次探討，希望在今后的教學過程中，能進一步改善課堂教學效果，提高教學質量和學生的接收知識效率，讓更多的學生認識和了解GNSS。