任務驅動模式下《GNSS 定位原理與應用》課程改革研究

文 曄 王松妍 馬明舟

（大連理工大學城市學院，遼寧 大連 116600）

0.引言

隨著空間大地測量學的高速發(fā)展及持續(xù)變革，空間定位技術逐步扮演著越發(fā)重要的角色，其中GNSS測量技術已經(jīng)廣泛應用于我國的地方經(jīng)濟建設和社會可持續(xù)發(fā)展中[1]。在全國范圍內所開設測繪類專業(yè)的院校中，都已經(jīng)開設了GNSS 技術課程及相關配套的實習教學。《GNSS 定位原理與應用》是大連理工大學城市學院測繪工程專業(yè)的一個重點核心課程，集綜合、理論、技術、實踐等特征元素為一體且多門學科交叉，旨在令學生掌握新型測量技術，在社會需求中，滿足技術人才的成長目標。

大連理工大學城市學院是一所培養(yǎng)應用技術型人才的高校，測繪工程專業(yè)作為遼寧省的首批本科高等學校應用轉型試點專業(yè)，得到了遼寧省教育廳的強有力支持。大連理工大學城市學院測繪專業(yè)針對就業(yè)市場對技術人員的需求、面向社會的人才篩選機制、以學之即為可用的就業(yè)導向，參照職業(yè)資格標準，推進實際工作過程導向教學。

本文對《GNSS 定位原理與應用》課程的教學方式和內容進行深入優(yōu)化，由書本教學為中心向以項目任務為中心完成轉換，將任務貫穿于教學始終[2]，提升學生在課程各任務完成過程中的自主性地位。實現(xiàn)最大化地調動學生積極性、增強其專業(yè)技術知識儲備的同時，改善校內教學與實際生產(chǎn)的關系，增強教學內容與職業(yè)標準的聯(lián)系，加深學生的技能水平和身份定位，著重提高學生在專業(yè)發(fā)展過程中的職業(yè)意識和自主學習理念培養(yǎng)[3]，滿足對技能應用型測量人才的需要。

1.重構課程體系

1.1 課程內容

大連理工大學城市學院的《GNSS 定位原理與應用》課程由原《GPS 定位原理與應用》擴充發(fā)展而成，由原有的36 學時（理論24 學時+實驗12 學時）擴充為44 學時（理論32 學時 +實驗12 學時），并配有1 周的CORS GPS 實踐教學，同時與控制測量實習（1 周）結合，為學生設置一套完整的與實際生產(chǎn)相匹配的各項任務點，將課堂理論與生產(chǎn)實踐相結合，拓展學生專業(yè)適應度，精準應用型、任務式的教學定位。

GNSS 測量技術作為空間數(shù)據(jù)采集方式中一個重要的手段，其特點鮮明，實踐性強，多門學科交叉，且應用方法和技術手段的創(chuàng)新、拓展也從未有所停止，并不斷拓展了新的應用領域，使測繪科學新技術在多種不同環(huán)境下展示了其優(yōu)勢，打開了應用的新局面。該課程理論知識本身比較生澀、理解較難，同時涉及儀器操作、等級控制網(wǎng)設計及優(yōu)化、空間數(shù)據(jù)采集模式、復雜數(shù)據(jù)處理方法、GNSS 技術應用[4]，以及學生需要根據(jù)其所學、靈活實施達到解決項目不同復雜問題的非固定性實驗內容。因此，在授課時根據(jù)學院的教學要求、時間安排及學生的實際情況，教材的章節(jié)順序需適時調整，刪減部分生僻內容，增加前沿空間技術的知識點，偏重實際教學，增加課程趣味性。選用武漢大學出版社的徐紹銓編著版本作為主講教材，該版教材難易程度適宜，涵蓋內容適合于學院該課程所設置的理論32 學時+ 實驗12 學時的課時安排，同時，根據(jù)技術發(fā)展的實際情況，增加GNSS 技術新內容的知識點，將中國北斗技術、組合導航技術融合進課程中，實現(xiàn)在有限課時的情況下，能夠發(fā)揮最大的教學效用，更全面地講授空間定位測繪新技術，解決教學內容與課時之間的矛盾，使學生合理地接受新知識，加強學院應用技術型院校的培養(yǎng)定位。

1.2 課程體系

傳統(tǒng)的課程內容體系大體都是按照學科體系進行構建的，我院新的課程內容體系則是按照行動體系完成構建。根據(jù)大連理工大學城市學院最新制定的該課程大綱及貼近實際生產(chǎn)的教學目標，采用理論、實踐一體化式的教學模式，打開教室和場地的界限，以生產(chǎn)項目為載體構造出以行動體系為主線的知識吸收體系，實施性強，層次亦分明，并能夠體現(xiàn)學生在其中的主體地位，完成了城市GNSS 控制網(wǎng)施測等多個學習設定；每個學習設定都是一個完整的工作過程，其中，包含多個任務節(jié)點對學生進行系統(tǒng)性地訓練，符合學生對專業(yè)技術的認知規(guī)律，實現(xiàn)教學與生產(chǎn)聯(lián)系對接，提高學生獨立思考、組織管理、與人相處的能力。

2.任務驅動式程序搭建

根據(jù)《GNSS 定位原理與應用》的實驗學時安排，提取了部分典型的工作任務，作為導入課程需求的學習背景。隨課程配置的基礎性實踐教學項目，是為了使學生更進一步地深入理解及掌握GNSS 基本原理、基本技能而設計，是學生初始掌握GNSS 實操技能的首要步驟，對后續(xù)的實習教學及職業(yè)觀念培養(yǎng)有舉足輕重的作用。

選擇基礎性和代表性的工程環(huán)節(jié)作為實驗教學內容，設置多個學習任務及任務情境，不同學習任務下設置多個不同的子任務，以職業(yè)能力訓練與職業(yè)素質培養(yǎng)為最終訓練目的，預設完成相應任務實現(xiàn)的內容和方式，與教學內容相互穿插，打破原有教材章節(jié)順序，以任務點的技術需要進行授課，在理論課上將訓練要求闡述、任務分點講解，實驗課上落地實操。學生規(guī)范、熟練掌握GNSS 設備使用的基礎上，能夠熟練完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、成果輸出等重要步驟的內容，在任務設置中最大程度地體現(xiàn)對學生自主性、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。任務搭建及實現(xiàn)內容（如圖1、圖2 所示）：

圖1 控制網(wǎng)任務搭建

圖2 RTK 任務搭建

在實驗任務環(huán)節(jié)中，教師可以少講解或不講解具體的實驗內容，教師從旁做到引導作用，讓學生真正掌控實驗主動權，為其創(chuàng)立一種認知環(huán)境，確保成果符合測量規(guī)范要求即可。實驗前通過觀看課程資料庫內的資料，將GNSS 設備的操作、系統(tǒng)配置及參數(shù)求解等方面的內容，了解并簡單掌握，不僅縮短了學習的周期，還可以讓學生能夠在此基礎上有更多的時間自主性地閱讀任務書和查閱資料，也可以降低因學生不熟練儀器設備，使其損壞的可能性。

學生需于規(guī)定時間內自行組織與安排討論任務內容，班級及小組成員通力合作，根據(jù)任務目標的不同及所需的預備理論知識，將每個任務目標點細致闡述，制訂不同階段任務的學習計劃、實施方案，明確要解決的問題、工作步驟，確定個人承擔任務內容以及進度安排，并撰寫相對應的任務學習報告，在任務過程中，逐步具備科學思維和嚴謹作風。

拓寬學生眼界的同時，更加明確學習目的和整個任務項目，便于學習報告書的撰寫，培養(yǎng)闡述任務成果的表達能力。通過多種方式對學生進行多方位的啟發(fā)式教學，引導其自主構建和延伸學習思維，切實提高教學成效，使學生能夠學以致用。并且學生通過搜索GNSS 空間技術的前沿資料，能夠及時接觸本課程的第一手新資料、新信息，同時，也能夠使學生逐步掌握專業(yè)文獻查詢技術，為畢業(yè)設計論文及未來工作做足準備。促進學生深度學習及成長，進而未來能夠就復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流。

3.教學實施及考核

將理論教學、實驗教學的內容制作成短視頻、微課堂、任務書等，讓部分學生以學生自身視角進行課程考慮，形成以學生助課、組長作為實踐課主體，指導教師指導和監(jiān)督，提前分發(fā)學習視頻、文件，以點帶面，進而輻射整個班級的學生，進行有針對性地將專業(yè)知識用多種、不同的方式向學生群體傳播，使大多數(shù)學生接受。

在多個學習任務中，理論影響實操的考慮、實操行為的現(xiàn)場落實、出現(xiàn)的問題、問題的解決及最終的成果，以不同的形式提交成果，譬如圖片、視頻、Word、Excel、PPT、數(shù)據(jù)文件、圖紙等，指導教師嚴格審查，采用分組抽查的方式考核學生是否按照規(guī)定要求達到對應的學習效果。由于有學生助課、組長的帶頭作用，老師于實操現(xiàn)場的不規(guī)律抽查，學生們會存有比較意識、追趕意識以及危機意識，并且男生、女生的任務相同、要求相同，引致學生的學習勁頭和學習效果都會有很大提高，不會再以最后的分數(shù)作為簡單性目標。

考核方式由原來“一紙考卷定高低”的單一性評價轉向“學習過程加考卷”的全面性方式，增強“重過程、重平時、重自主學習”的考核理念，提高平時成績的比例至40%，增加項目過程化評價，其中任務過程根據(jù)團隊及個人的成果質量、設備掌握及應用、方案報告綜合評分，并增加環(huán)節(jié)，安排階段性考核，考查學生對結合不同區(qū)塊知識的綜合掌握程度，包含基礎知識、實操、匯報材料三部分考查，廣泛地培養(yǎng)學生綜合素質和創(chuàng)新能力[5]。

4.能力展示情境

通過多階段的任務性訓練，鼓勵和支持學生從不同的各個層面中強化專業(yè)能力，采用自主式的學習方法，使學生接受并消化，將學生的個人潛能最大限度地發(fā)揮出來。

鼓勵學生參加測量技能大賽（國家級、省級），比賽內容和要求，都是行業(yè)內的各專家們共同制定，最大限度地體現(xiàn)了行業(yè)對學生的技能要求，也能通過競賽總結出本校學生的優(yōu)勢和不足，在課程教授和實訓方面，不斷進行改革，旨在與行業(yè)更好地融合。目前本校學生的GNSS 專業(yè)能力得到了較大地認可，在國家級、省級比賽中均獲得了多項榮譽，令學生的能力得到了很好地展示，增強了學生的學習信心。與企業(yè)積極合作，在企業(yè)頂崗實踐，與一線技術人員深入學習和交流，學習更多的實際經(jīng)驗，企業(yè)員工對學生言傳身教，使學生更快、更準確地獲取自身定位，縮短學生向工作崗位角色轉變適應期，也對測繪行業(yè)有了認識。目前學院已與相關企業(yè)合作，學生都能很好地完成GNSS 測量崗位相關工作，受到企業(yè)好評。改革效果之能力展示情境（如圖 3 所示）：

圖3 能力展示情境

5.建立教學課程材料庫、案例庫

GNSS 技術屬于測繪學科的前沿技術，具有實踐性強、設備類型繁多、更新較快的特點，各大高校在及時性引進新設備方面都較為困難，同時行業(yè)中數(shù)據(jù)處理軟件又各異，校內的更新?lián)Q代頻率無法緊跟生產(chǎn)單位需求。為了使學生走出校門后，對行業(yè)內種類繁多的測繪產(chǎn)品經(jīng)過短期學習都可以快速地投入工作，通過不同途徑收集生產(chǎn)廠家內的多類型號儀器和多種軟件的說明書、操作視頻、培訓文件等[6]，獲取行業(yè)市場中最新技術方法、處理手段、生產(chǎn)案例，結合本學院設備及使用情況，進而融會貫通。使學生清楚理解，各設備根據(jù)理論所指導的實踐方式雖有不同，但大同小異，學生面對新鮮事物的變通能力及增強自主學習的理念，才能將所學知識真正融入自身當中。

6.結束語

以項目為載體的任務式教學在提升學生的自主式學習能力、實踐應用能力的同時，也提升了學生的“主人翁”意識，主動融入班級，在集體中共同成長、互幫互助，有效培養(yǎng)了學生的主動思考和解決問題的能力，進而深入提高了班級團結力、提升學生的組織協(xié)調能力和溝通能力，增強了學生的職業(yè)競爭力，出校即成為員工，實現(xiàn)與職業(yè)崗位的無縫對接。最終培養(yǎng)知理論、懂技術、打破固有思維的應用型體系學生，提升團隊協(xié)作意識，鍛煉角色定位及進行價值體現(xiàn)，促進學生深度學習及成長[7]，并能夠就復雜的工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流。