项目教学导向下《GPS原理与数据处理实习》教学模式探讨

2014-03-25邓健何原荣张明华厦门理工学院计算机与信息工程学院福建厦门361024

长江大学学报(自科版) 2014年1期

邓健，何原荣，张明华（厦门理工学院计算机与信息工程学院，福建厦门361024）

近十几年来，卫星导航定位技术得到了迅速发展，该技术具有全天候作业、定位速度快、精度高、自动化程度高等优势，目前已广泛应用于大地测量、工程测量、国土资源调查等测绘领域［1］。为培养适应社会需求的测绘工程技术高级应用人才，《卫星导航定位系统》、《GPS原理与数据处理》、《GPS原理与应用》等相关课程已成为众多高校测绘工程专业学生的必修课程。《GPS原理与数据处理实习》课程是卫星导航定位技术系列课程中的重要组成部分。与理论教学课程不同的是，该课程具有验证、综合、创新3大功能，在培养学生的实践能力方面起着重要作用，可帮助学生加深对GPS理论学习的理解，最大限度地将所学理论知识转化为实际应用，同时培养仪器操作技能，从而为今后工作奠定良好的基础。由于测绘工程专业自身特点，很多实践课程内容都是以小组为单位，采用团队协作的方式完成，在此过程中会出现如下问题，如部分学生的团队意识淡薄、缺乏参与实践操作的主动性和积极性，总处于“配角”状态，甚至抱着交作业式的应付心理，最终导致实践教学效果不佳。为了改变上述状况，笔者结合教学实践，对项目教学导向下《GPS原理与数据处理实习》课程教学模式的构建进行了探讨。

1 《GPS原理与数据处理实习》课程项目教学体系

项目教学法是围绕教学任务或单元设计出各种学习环境及其活动的一种教学方式，其最显著的特点是学生主动参与、自主协作和探索创新［1］。《GPS原理与数据处理实习》是学生在完成《GPS原理与数据处理》课程学习后开设的一门实践课程。在《GPS原理与数据处理》课程理论学习过程中，学生对GPS定位技术的基本原理已有一定了解，并初步掌握了GPS静态、动态测量（RTK）的基本操作以及相关静态数据处理软件。在此基础上，通过《GPS原理与数据处理实习》实践教学课程的学习，让学生能够应用GPS技术建立工程测量控制网，主要包括控制点选择、控制网方案设计、外业静态测量以及数据处理等内容，帮助学生加深对GPS理论知识的理解，最大限度地将所学理论知识转化为实际操作技能。

根据教学大纲要求，同时本着 “以项目教学为导向，以学生为中心，以教师为主导”的原则，将教学过程分为项目准备、项目实施和项目总结3个阶段［2-3］。项目准备阶段的主要内容包括任务分配、设备和材料准备；任务分配阶段的任务是项目的分组、具体内容的安排、基本要求和注意事项；设备和材料阶段的任务主要是仪器选用和检验，上述阶段分别安排半天时间的课时。项目实施阶段的主要内容包括控制点布设、方案设计、数据采集、数据处理。控制点布设的任务包括测区踏勘、选点、埋石标记；方案设计的任务包括布网方案和观测方案设计，上述2个阶段的课时安排均为2d。数据采集阶段的课时安排一般为3d。数据处理的任务主要是数据格式转换、处理和成果分析，课时安排一般为1d。项目总结阶段的任务是撰写项目总结报告、以小组为单位汇报项目实施过程及成果，课时安排一般为2d。在项目教学实施过程中，可以根据实际情况灵活调整时间，以便顺利完成实践教学计划。

2 《GPS原理与数据处理实习》课程项目教学设计

2.1 创设项目情境

根据实习课程教学大纲，以厦门理工学院校园及其周边3～5km作为工程控制网布设范围，结合实际环境，布设控制点总数为19～22个，测点间距不得小于500m，并以《全球定位系统（GPS）测量规范》中相关指标作为项目依据。在项目实施过程中，要求学生以 “保证质量，提高效率，控制成本”为原则来开展各项工作。完成实习后，要求以小组为单位进行项目总结汇报，并提交项目成果（控制点地方坐标及精度分析报告）和项目总结报告（实习报告）。

2.2 以学生实践为中心

根据实验室设备数量及课程特点，将全班分为2个大组，各设大组长2名，主要负责全组GPS测量方案设计、任务分配和迁站调度等。每个大组分4个小组，每组4～5人，选定一人担任小组长，负责该小组的实习任务分配、仪器的保管和管理工作。教学项目实施过程中，以大组为单位，完成测区的踏勘、选点、测量方案设计及外业数据采集，学生自行组织安排项目实施具体内容、时间，并计划项目经费（实习经费）的使用。大组内各小组协同工作，组员间互相配合，所有学生参与每个环节，使学生真正成为教学项目实施的主角。

2.3 以教师为主导

教师在整个教学过程不再是知识的传授者，而更是教学实施的引导者、咨询者和评价者。具体来说，教师在项目的准备阶段，要向学生明确项目的具体任务、要求及注意事项，提供与完成教学项目相关的知识、信息与材料。在项目实施阶段，要组织和引导教学过程，跟踪教学项目的进展，并及时纠正学生完成任务过程中产生的问题，控制项目完成质量。在评价总结阶段，要帮助学生对项目完成的过程、效果和存在的问题进行反思，以便让学生获得更深刻的体验。

3 《GPS原理与数据处理实习》课程项目教学的具体实施

3.1 任务分配

该过程以教师为主导，由教师介绍整个教学项目的总体情况、项目的内容、计划安排、具体要求及注意事项等，阐明该项目需要用到的理论知识及操作技能，引导学生自发收集查阅相关材料，明确项目实施过程中的规章制度，制定考核标准体系。同时，对学生进行分组，确定各组负责人。

3.2 设备材料准备

以大组为单位，组员自行开会讨论需要准备哪些设备、材料，教师则作为引导者帮助学生做出正确的选择。这样可以让学生充分融入到实践教学项目中，真正明白要做什么以及怎么做。

3.3 控制点布设

让学生收集测区影像图，由各大组长组织组员根据任务要求在影像图中初步选点，然后根据初步点位进行测区踏勘，选择合适的测量环境，确定具体点位并完成埋石标记。教师在选点过程中应给予必要的指导，以便让学生能够把握点位选择的合理性。

3.4 方案设计

首先由教师讲授图形设计及观测方案设计的基本原则和注意事项，而后要求每位学生独自完成方案设计。在此基础上，以小组为单位，每小组内部各自分析比较本组成员的方案，并推荐1～2个方案作为大组备选方案。最后，由教师引导学生对备选方案进行点评，并确定最终实施的方案。

3.5 数据采集

根据设计方案，由各大组长组织，制定各小组分工、具体时间安排和迁站过程中车辆调度等，共同完成外业数据采集。教师应作为观察员检验学生基本操作技能、数据记录情况，并及时纠正学生在测量过程中出现的错误。

3.6 数据处理

要求每位学生完成数据格式的转换，并选择任意一种静态数据处理软件进行数据处理。在此过程中，可以小组为单位进行交流探讨。教师可作为咨询者帮助学生解决数据处理过程中出现的问题。

3.7 总结汇报

由教师制定总结报告模板，明确报告主要内容，并要求每位学生独立完成项目总结报告。同时，以小组为单位，每组选派1～2位学生，制作PPT进行项目总结汇报，教师作为评价者，对汇报过程进行提问、点评，同时依据考核体系对项目总体完成情况进行考核。

3.8 过程监控与考核

为了保证整个项目教学的顺利进行，根据学校有关文件和规定，制定了合适的过程监控规定，包括学生的出勤考核制度、团队协作要求、项目进展及过程检查要求、仪器使用保管规定等内容。同时，为了公平公正地评价项目整体完成的质量，同时考核每个学生参与完成项目的情况，并根据项目各阶段的不同任务及特点，从大组、小组及个人3个方面制定考核细则。大组的考核内容主要包括测量点选择是否合理（数量、间距、周围环境情况）、网形布设、迁站方案是否合理（质量、效率、成本）和实际作业进度（每个时段观测时间）；小组的考核内容主要包括仪器维护（有无丢失、损坏）、仪器操作是否规范、记录是否清晰完整、数据是否合格、格式是否准确以及团队协作情况。个人考核内容主要包括出勤情况、参与项目完成情况（重点考察数据处理是否独立完成、结果是否正确、实习报告内容是否完整、格式是否规范）。大评分分值划分一般为大组20分、小组30分、个人50分。每位学生的总评成绩中团体考核与个人考核各占50%，这就要求学生在完成教学项目过程中，要有较强的集体观念，积极参与到每个实习内容中，为项目的顺利进行出谋划策。