“GPS测量原理及应用”课程教学改革研究

郭英起,曲建光,冯守良,曹先革

(黑龙江工程学院 测绘工程系,黑龙江 哈尔滨 150050)

“GPS测量原理及应用”课程教学改革研究

郭英起,曲建光,冯守良,曹先革

(黑龙江工程学院 测绘工程系,黑龙江 哈尔滨 150050)

“GPS测量原理及应用”课程是测绘工程专业的专业基础课程之一。文中介绍为改善课程的教学效果和提高教学质量,对“GPS测量原理及应用”课程的教学内容、教材建设、教学手段和实践性教学等方面进行调整与改革的研究。

测绘工程;教学质量;教学改革;实践教学

早在20世纪80年代末,我国许多本专科院校已经在工程测量和大地测量等专业开设了“GPS测量原理及应用”课程。随着我国高等教育改革的不断发展和深入,“GPS测量原理及应用”课程已经是测绘工程专业各专业方向的公共专业基础课程之一,是测绘工程专业本、专科学生必修的专业基础课程。近几年随着现代测绘高新技术日新月异的迅猛发展,卫星大地测量定位技术的理论和方法亦在不断发展和完善。使卫星大地测量定位技术在社会发展的众多领域得到非常广泛的应用。各高校开设的“GPS测量原理及应用”课程也都针对本院校教学定位的具体情况在多方面进行了调整和改革,形成了各自的特色。我院开设“GPS测量原理及应用”课程已有20余年,期间针对我院的具体情况亦对该课程进行了不断地调整和改革,改革的内容主要体现在教学内容、教材建设、教学手段和实践性教学等方面。

1 理论教学环节的调整与改革

1.1 教学内容的定位与调整

我国高等教育改革的根本目的是培养高素质人才,出高水平成果。高等院校培养的学生必须具有宽厚的理论基础。在测绘工程专业本科教学中利用足够的课时讲授“GPS测量原理及应用”课程的基本理论、基本原理和测量定位的基本方法。除此之外还较全面地讲授有关坐标系统和时间系统的概念和相关理论,以及卫星运动的基础理论,为学生打下良好的理论基础。坐标系统的相互转换是放在GPS数据处理中进行详细讲解,同时便于学生掌握和理解 GPS数据平差处理的各种形式(如:无约束平差、约束平差和联合平差等)。卫星大地测量定位技术理论和方法最新发展情况除安排一定的学时进行专门介绍外,同时在授课的不同阶段结合课程的相关内容穿插进行介绍。另外,由于各相关学科的交叉渗透与融合,测绘学正在向着数字化、信息化、网络化和自动化的方向发展。以“3S”技术为代表的现代测绘新技术为科技、经济和社会发展服务的领域也在不断扩大。卫星测量定位技术在各相关学科(如地理学、天体力学、地球物理学、海洋学、空间科学和军事科学等)中的应用也要做较全面的介绍,使学生知道该课程与现代科技和高新技术是相互渗透与融合的,激发学生学习该课程的热情和兴趣。

结合我院培养高等应用型本科人才的定位,利用一定学时专门介绍 GPS卫星测量定位技术在各项工程建设以及在工程建设的各个阶段的应用情况,尤其是前人在各方面应用的成功经验,通过实例进行讲解,易于学生了解和掌握,便于在将来工作中遇到类似的问题时参考应用。

1.2 教材的建设

在开设“GPS测量原理及应用”课程之初,并没有与专业结构相符的比较完善的教材,查阅大量相关资料并结合有关内容相近的教材编写了在校内使用的讲义《GPS测量》。后来又选用了由武汉大学测绘学院编著并出版的有关教材,这在我院“GPS测量原理及应用”课程教学中起到了非常重要的作用,推动了我校该课程的发展与改革的步伐。2005年结合我校具体情况又编写了《GPS测量定位原理和数据处理》教学参考书,由哈尔滨地图出版社出版。近几年,卫星大地测量定位技术的理论和方法得到了很大的发展,同时我国高等教育改革也在不断地深化,结合我院具体情况,与其他院校教师合作,编写了新的教材《GPS在测量工程中的应用》,2007年7月由测绘出版社出版发行。该教材在充分介绍 GPS测量基本原理和基本方法基础上,还有一些 GPS测量定位技术的最新发展理论,并且利用大量的篇幅在教材的最后两章集中介绍了 GPS测量定位技术在社会发展的众多领域尤其是在各项工程建设中的广泛应用。该教材现已经在多所院校的测绘工程专业教学中使用,得到广大师生的认可。

1.3 课堂教学方法和教学手段的改革

由于各学科的飞速发展,学生在学校期间需要学习掌握的知识和需要了解的信息也越来越多。利用现代化计算机辅助教学手段,在增加教学内容及相关信息量、提高教学质量和提高学生的学习效率等方面具有传统教学手段不可比拟的优势。另外,学生可以通过下载和拷贝多媒体课件,便于学生课后和考试前复习教师授课的内容。较早就已经利用多媒体教学手段和传统板书相结合的方式进行授课。利用多媒体教学手段进行授课在激发学生的学习兴趣、调动学生的学习主动性和积极性、培养学生的想象力等方面起到了非常重要的作用。利用多媒体教学手段进行授课,教师必须利用大量的课余时间制作较完善的多媒体课件,才可以保证良好的课堂教学效果。在制作多媒体课件时注意完善以下几个方面的内容:①利用大量的图片和相应的表格进行讲述和说明,增加课程的趣味性以提高学生的学习兴趣。②利用动画形式模拟演示 GPS测量的基本原理、外业作业过程和操作方法(如:GPS测量定位的各种作业模式和静态测量的各种布网方法等),有身临其境的感觉,便于学生理解和掌握。这有利于克服传统教学手段无法或很难模拟外业作业过程的缺陷。③利用链接的方式来回忆和复习此前曾经讲过的基本原理和有关公式,便于学生理解和掌握本节课所讲授的新内容,也便于学生理解本课程的逻辑性和完整性。④在多媒体课件设计时力求做到屏幕布局合理、美观,画面清楚稳定,色彩搭配协调、悦目,动画设计流畅、真实感强,必要时亦可搭配清晰动听的音乐。⑤每次上课之前都要广泛收集与该专业相关的最新资料,并参考借鉴他人多媒体课件的优点,对多媒体课件进行补充、修改和完善,达到与时俱进的目的。

在授课中如果有公式推倒需要演示推导过程时,是采用多媒体和传统板书授课相结合的方式,板书推导公式过程清楚、层次分明、逻辑性强,有利于学生接受和理解。

利用多媒体授课还可以非常直观地演示利用各种数据处理软件对 GPS观测数据进行预处理、基线向量解算、无约束平差(或约束平差)和高程拟合等全部过程。特别是在数据处理过程中,坐标系统的选择以及有关参数的选择和设置,使学生能够掌握软件的使用方法和技巧,便于教师的讲解和学生的理解。

2 实践性教学环节的调整与改革

社会和科学技术的迅猛发展,已使社会科学和自然科学相互渗透与融合。社会对人才的认知观念已发生了转变,已经从过去的唯学历观转变成学历和技能并重的理性择才观。社会和企业对人才的选择也已经从过去的单纯注重学历发展到学历与技能并重的综合型人才。在当今社会没有学历很难找到满意的工作,但是只有学历没有能力也很难在社会工作中得到发展。我院是培养高等应用型本科人才,学生仅仅具有专业理论知识是不够的,还必须具有较强的专业技能。

在教学中始终非常注重提高学生的动手能力和培养学生的分析问题能力,不断加强“GPS测量原理及应用”课程教学中实习实验课程的建设,注重学生对现代先进测绘仪器的操作使用和实际应用的能力。①增加课间实习的学时数,充分发挥我院 GPS接收机数目多、种类全的优势,让每一位学生都有独自操作不同类型 GPS接收机的机会。老师在旁边进行指导,随时纠正学生在操作中的错误并解答学生提出的问题。便于学生掌握不同类型 GPS接收机的使用方法,提高学生的操作技能。②为了确保教学实习的质量,实习内容尽量与生产实际相结合,加强教学实习的规范化和系列化建设。前几年已经利用学生做毕业设计的机会,在校园及其附近建立了规范化的 GPS控制网,考虑到不同教学实习内容的需要,布设 GPS控制网时在校园内选择的 GPS点较多,主要满足 GPS RTK实习的需要。在校园附近选择的 GPS点相对较少,相邻点间距离较长,主要考虑学生在进行静态外业数据采集布设 GPS网时有更多的选择余地。

利用较多的时间和精力建立规范化的 GPS控制网,通过教学实践证明具有以下几点优势。①可以将“GPS测量原理及应用”课程教学中各项实习(GPS接收机认识操作实习、GPS RTK实习、布设GPS网静态外业数据采集实习和GPS数据处理)融为一体。②可以有效地避免学生在实习操作与应用方面一知半解,尤其是蒙混过关的现象。③有了统一的实习环境和检验标准,便于对学生进行管理和成绩评定。

在教学过程中,注重将教学与生产结合起来,提高实践性教学的质量。鼓励和支持学生参加生产实践活动,参与完成生产任务。在操作练习和实际生产作业中,对每个实习的学生进行考核,并结合最终完成任务情况评定成绩,促使学生认真地参加生产实习,练出过硬的专业技能。在实践中提高学生的动手能力和分析问题能力,开阔学生的眼界和思路,提高学生在社会市场中的竞争力。也同样注重教学与科研的结合,利用毕业设计环节或在学生中选拔学习成绩较好、对科研有兴趣的学生,经过考核后成立科研小组,在导师的指导下参与完成相关的科研项目,使学生接触到本学科发展的前沿知识并了解学科发展的动态。通过长期的实践证明,将实践教学与生产、科研结合起来,在提高学生综合技能、培养学生的创新精神,提高学生的创新能力等方面起到非常重要的作用,也是培养高质量创新人才的重要手段。

3 结束语

在本文中,结合在多年“GPS测量原理及应用”课程的教学实践过程中遇到的一些问题,并针对解决这些问题进行了一些探讨,提出了对课程的教学内容、教学手段、教材建设和实践教学等内容进行调整与改革的尝试。其最终目的是为了改善“GPS测量原理及应用”课程的教学效果,提高教学质量。随着现代测绘高新技术日新月异的发展,以及相关学科的相互渗透与融合,课程的内容及其应用范围都在不断地更新,因此,对该课程的教学内容和教学方法等方面的改革会不断地深化,在以后的教学过程中还会遇到许多新的问题,这就需要不断地学习,进行更深入的研究和探索。

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Research on teaching reform for the course of
GPSSurveying Principle and Applications

GUO Ying-qi,QU Jian-guang,FENG Shou-liang,CAO Xian-ge
(Dep t.of Surveying and Mapping Engineering,Heilongjiang Institute of Technology,Harbin 150050,China)

The course of GPS Surveying Princip le and App lications is one of p rofessional basic courses for the specialty of surveying and mapping engineering.In this paper,the adjustment and reform in teaching contents,teaching material construction,teaching methods and p ractical teaching about the course are p resented fo r the purpose of imp roving teaching effectiveness and teaching quality.

surveying and mapping engineering;teaching qualities;teaching refo rm;p ractical teaching

G642.0

A

1006-7949(2010)01-0078-03

2009-05-18

黑龙江省教育厅基金资助项目(11521230)

郭英起(1963-),男,副教授.

[责任编辑刘文霞]