“GNSS 原理與應用”課程教學改革探索*

武靜 （許昌學院城鄉規劃與園林學院）

一 課程教學目前存在的問題

（一）教材更新速度慢，內容滯后

目前，GNSS 技術的迅猛發展使相關教材顯著滯后。以《GPS 測量原理及應用》（第四版）為例，該教材仍然以介紹GPS 為主。限于教材編寫修訂的客觀條件，該教材對GLONASS、Galileo 和北斗系統只做了簡單提及，對我國北斗系統的介紹仍然停留于北斗一號，教材內容介紹相對滯后。目前衛星導航定位系統的發展已呈現多系統融合并存的局面，新興技術不斷更新，然而教材內容更新滯后，與科研聯系存在脫節現象，導致學生無法及時接觸到行業新技術的發展成果。

（二）課程理論部分抽象，總課時量不足

課程教學為36 課時，去掉一周的綜合實習，理論部分課時總量為34 學時，目前教學大綱安排的教學內容多且理論知識難，特別是定位原理較為抽象，在有限的教學時間內授課，學生理解上有一定難度。并且GNSS 與大地測量學基礎存在重疊知識點，這在一定程度上造成教學內容的重復，從而占用了理論課時，影響整體教學效果。

（三）實踐基地單一，實驗設備不足

“GNSS 原理與應用”是理論與實踐相輔相成的一門專業課，尤其是實習實踐部分在本門課中占有重要地位，實習基地的完善就顯得十分必要。目前，校內實習基地單一，非綜合性實踐基地，而且隨著時間的推移，原有控制網的部分控制點遭到破壞，使GNSS 綜合實習受到限制，實習效率和效果較差。而且，由于學校投入實踐教學的儀器數量不足，設備短缺，在一定程度上影響實踐教學的有序開展。

二 教學改革措施

（一）教學內容擴充與知識體系重構

衛星定位技術一直在快速發展，涵蓋內容也在不斷豐富，GNSS 發展領域內更便捷、有效的新技術不斷涌現。因此，在教材選取上要能夠體現學科領域的基本理論和前沿技術，在教學內容上，將BDS、其他導航系統、最新的技術成果以及教材之外代表GNSS 當前發展領域的最新理論知識納入課堂教學中，并且適當淘汰一些陳舊的技術手段，立足于教材又不拘泥于教材，采取各種有效的教學方式激發學生的學習興趣和熱情。另外，考慮到目前GNSS 與大地測量學存在重復交叉內容，在GNSS 教學中省略坐標系統和時間系統地講授，避免教學內容重疊，緩解學時，合理安排學時，為實踐實習提供足夠的課時保障，有效整合與聯系，在有限的學時內實現上述教學目標。經過知識體系重構，將課堂教學內容整合為四大部分：第一，GNSS 系統的組成與發展；第二，GNSS 測量原理（衛星運動基礎及衛星信號、GNSS 偽距測量原理、GNSS 載波相位測量原理、整周未知數的確定方法與周跳分析、GNSS 靜態定位與動態定位原理）；第三，GNSS 測量誤差來源及其影響；第四，GNSS 外業測量設計實施與測量數據處理。通過這些知識的學習，可以使學生較好地理解和掌握GNSS 定位的關鍵理論和重要知識。

（二）優化授課方式，豐富教學手段

緊跟網絡時代步伐，借助豐富的網絡資源，探索課堂教學新模式，融合多種方式輔助課堂教學。根據教學大綱、知識點的難易創建線上課堂，對于需要學生自學的知識提前錄制教學視頻并放入網絡教學平臺，學生可以提前觀看教學視頻，對于難點和重點知識，可以反復觀看。利用MOOC 等優質教學資源，豐富課程內容，甄別篩選良好先進的學習資料供學生學習，充分運用先進教學技術，豐富、完善授課內容，擴充教學空間。

對于課堂教學方面，由于“GNSS 原理與應用”課程內容比較抽象，而目前大學生普遍對數理基礎較強的理論教學喪失學習興趣，導致課堂教學效果不佳。針對這一問題，我們在多媒體課件的設計與制作上多下功夫，把抽象枯燥的理論知識設計和制作成富有實效性、針對性的多媒體課件，通過精心優化設計的課件，可以將抽象的知識形象化，例如通過動畫、圖片、視頻等向學生直觀地展示GNSS 偽距測量原理、載波相位測量原理、RTK 工作模式、GNSS 后處理軟件的數據處理過程等難以理解的教學內容，讓學生更好地理解，增強課程的吸引力和學生的獲得感。

（三）改革和強化實踐教學，注重學生能力培養

“GNSS 原理與應用”是一門理論和實踐密切結合的課程，在注重理論基礎的同時也要重視實踐教學，通過實踐教學讓學生深入理解課堂上所講的GNSS 測量理論和方法，掌握儀器使用方法及整套作業流程，使學生對GNSS 測量工作的全過程有深刻的認識，為今后走上工作崗位打下夯實基礎。目前，本校作為培養應用技術類型的本科院校，以培養高水平應用型本科生為目標，在教學中始終注重提高學生的動手能力和培養學生的分析問題能力。根據學校的總體培養目標，結合本門課程特點，探索實踐教學改革，進一步完善課內實踐教學環節的設計。經過幾個學期的教學實踐，以及與學生的交流討論，初步提出以下實踐環節改革方法：

第一，合理安排實踐教學內容，將認識GNSS 接收機、熟悉儀器等周期短的實踐教學工作穿插安排在理論課堂中，為此后的GNSS 綜合實習預留出充足時間，通過全面、系統的綜合實習強化GNSS 操作技能，使學生掌握GNSS 測量技術設計、作業模式、外業操作步驟、內業數據處理的方法，培養其踏實求是的工作作風、組織管理和協調能力以及團結協作的集體觀念。優化整合后的實踐教學項目如圖1 所示。

第二，加強實習過程的指導、檢查和監督工作，及時發現、解決實習中出現的問題。要求學生做到每天與指導老師聯系，遇到問題及時組織討論，按時匯報實習工作進展。教師現場跟蹤指導學生實習工作，檢查學生實習情況，及時處理實習中出現的問題，做好實習考核。

第三，目前，GNSS 綜合實習人均儀器數量不足，并且實習任務是按小組進行下達，教師室外演示儀器效率較低，為了讓每位學生都能清楚看到儀器演示掌握儀器使用方法，我們提出了錄制GNSS 儀器操作演示視頻，在綜合實習周前將儀器教學視頻、GNSS 接收機使用說明書、GNSS 數據后處理軟件以及實習大綱及實習指導書等資料提前發給學生，讓學生通過看教學資料掌握儀器操作要領，待實踐實習周，有針對性地鞏固儀器操作步驟，根據自身掌握程度，自由選擇觀看不熟練的操作步驟，再配合教師現場答疑，這樣既提高了學習效率，也達到了事半功倍的效果。

第四，良好的實踐教學條件是對學生進行實踐動手能力和科技創新能力培養的可靠保障。目前，本校實踐教學所使用的實習基地以校內實習基地為主，校園地形簡單，地物地貌單一，基本可以滿足課內教學實踐的需求，為了能夠更好地提高GNSS 技術實踐教學的實戰型，進一步完善實踐教學體系，計劃增建校外專業綜合實踐基地，讓學生能夠感受真實的測量工作，獨立完成整套連續作業，進行真實現場工作，培養理論與實踐都過硬的合格學生。

第五，根據學科發展需要，購買更新儀器設備，邀請測繪儀器生產廠商技術人員攜儀器來校進行現場講解、操作演示，申請開放實驗室項目，為學生提供課下學習時間，學生可利用課余時間自行申請借用儀器，實現儀器設備的高效利用和開放共享，在一定程度上解決人均儀器不足的問題。

第六，以賽促學，提高學生實踐能力。定期舉辦校內測繪技能大賽，積極參與河南省以及全國高校測繪技能大賽，通過技能競賽的組織、備賽、訓練、參賽等過程，有效地鍛煉學生理論聯系實際和團隊協作的能力，又能檢驗實踐教學效果，提升學生的實踐操作能力。同時，省級和國家級技能大賽也為本校和兄弟院校測繪專業發展建設搭建了學習借鑒的橋梁，在人才培養方案制定、創新人才培養模式、實踐教學改革等方面帶來新的啟發和思路。

（四）改善考核機制，提高積極性

GNSS 課程考核分為理論課程考核與綜合實習考核。其中理論課程考核標準為“平時成績：期末成績=3：7”，平時成績含考勤、作業情況。期末理論課程考核以閉卷方式進行，主要考察課程理論知識的掌握。GNSS 綜合實習單獨考核，實習通過小組形式進行實驗，每人單獨撰寫實習報告與個人總結，考核最終成績由三部分構成，即小組實習成果質量、個人實習報告撰寫質量及出勤狀況，其中小組實習成果評價指標以外業數據質量、內業數據解算及成圖成果質量為指標。由于小組成績不能充分體現組內所有同學的工作量，難以準確定量分數，因此在實習期間設立抽檢環節，隨機抽取每組2 到3 名同學演示儀器操作及數據處理，以期提升學生對此項部分考核的關注度，做到準備充分，輕松應對。