“GNSS气象学”课程实践教学探讨

2016-01-15孙景领王晓英柯福阳

全球定位系统 2015年3期

关键词：测绘工程

孙景领,王晓英,柯福阳

(南京信息工程大学地理与遥感学院，江苏南京 210044)

“GNSS气象学”课程实践教学探讨

孙景领,王晓英,柯福阳

(南京信息工程大学地理与遥感学院，江苏南京 210044)

摘要：随着测绘学科与气象学科不断交叉与渗透，测绘相关理论、技术与方法在气象业务中的应用越来越深入，尤其全球导航卫星系统(GNSS)在气象行业中的广泛应用，急需大量的从事GNSS气象应用方面的高级工程技术人才。结合南京信息工程大学测绘工程专业开设的“GNSS气象学”课程，从实践教学内容、教学手段、考核方式、实践条件、师资队伍等几方面对该课程的实践教学进行了探讨，为高校培养测绘气象复合型人才提供参考。

关键词：GNSS气象学；实践教学探讨；测绘工程

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.03.024

中图分类号：P228.4

文献标志码：A

文章编号：号： 1008-9268(2015)03-0094-04

收稿日期：2015-02-11

作者简介

Abstract:With the development of Surveying and Mapping Science and meteorological disciplines to cross and osmosis, surveying and mapping related theories, techniques and methods re more deeply applied in meteorological business, especially Global Navigation Satellite System (GNSS) is widely pplication in meteorology, a lot of high level engineering and technical personnel in GNSS meteorological applications are urgently needed. Combining with the course of 'GNSS meteorology' offered by Surveying and Mapping Engineering Specialty of Nanjing University of Information Science & Technology, the aspects of practice teaching content,teaching methods, assessment methods, practice conditions, teachers teaching practice for the course are discussed, which lays the foundation for developing practice skills of compound talents in surveying and mapping and meteorological.

0引言

GNSS气象学是一门由卫星动力学、大地测量学、地球物理学和气象学交叉派生出来的新兴学科，是近20年来蓬勃兴起的卫星导航技术在地球大气探测中的全新应用[1-2]。“GNSS气象学”是我校测绘工程专业为贯彻落实我校“主动融入、主动接轨、主动服务，全面服务中国气象事业”的发展理念，为气象行业培养越来越多的高质量气象人才，同时形成我校特色专业方向和扩大测绘工程专业学生的就业面，从2009年开始在测绘工程专业教学计划里设置了该专业课程。该课程的建设将测绘学科与我校气象学科的优势相结合，扩展测绘工程专业学生知识结构，提升测绘工程专业学生就业竞争力，使得我校测绘工程专业形成自身鲜明的人才培养与科研特色[3]。“GNSS气象学”课程的理论性和实践性均很强，其实验和实习是该课程的重要组成部分，是加强学生实践能力和创新能力培养的重要环节，对于学生理解GNSS气象学理论内容也有着极大的帮助。因此，本文以南京信息工程大学开设的GNSS气象学课程为例，对该课程的实践教学内容、教学方法、考核方式、教学条件、师资队伍方面等给予探讨。

1实践教学探讨

1.1　实践教学内容

实践教学是课堂教学的一个重要环节，有助于学生理解和巩固课程理论知识，理论联系实际，培养学生的实践动手能力和创新能力[4]。因此，GNSS气象学课程实践教学内容在组织安排上保证学生从事GNSS气象学的基本实验技能训练，掌握实验知识与实验技能,学习科学研究方法,提高学生理论联系实际的能力，培养学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力和创新能力，以更好地满足教学要求，从而提高实习效果与质量。该课程的实践教学内容分为基础性实验、综合型实习和创新型实验。基础型实验主要是培养学生掌握GNSS接收机基本操作、外业数据采集、数据下载与预处理、数据处理、连续运行参考站(CORS)使用及GNSS反演水汽中的加权平均温度计算等，其课时为12学时。理论课程结束后，安排一周的综合型实习，主要是使学生掌握GNSS反演大气水汽含量和GNSS电离层监测及分析的原理、技术与方法，培养学生综合运用GNSS技术解决气象方面的需求。创新型实验主要针对学习基础好、科研兴趣浓、学有余力的学生在课外开展的，主要是锻炼学生的实验动手能力，掌握基本的科学研究方法，建立科学思维，培养创新精神，增强科研创新能力。其教学内容结构体系如图1所示。

资助项目：南京信息工程大学大气科学与环境气象实验实习教材建设项目(编号：SYJC2014C13)；南京信息工程大学教学改革研究课题资助(编号：13JY064)

联系人：孙景领 E-mail: hhusjl@163.com

图1　GNSS气象学实验实习内容

1.2　实践教学方法

在GNSS气象学课程实验实践教学中，坚持以学生为本，突出学生在实验实践教学中的主体地位，促进理论与实践结合，引导学生自主学习，主动实践，培养学生的实践能力和科技创新能力。基础性实验主要培养学生掌握GNSS接收机工作原理、基本操作和数据的处理与分析。任课教师提前向学生布置实验内容，要求学生课下预习，不预习的学生不得参加本次实验。在课堂实验开始前，通过学生提问、老师提问等方式，了解学生的预习情况，对一些疑问做出解释，同时明确实验要求，强调实习纪律。在实验进行过程中，教师掌握实验进程，对实验中出现的一些个性问题，启发学生积极思考，引导学生自主解决问题，同时鼓励同一小组的学生相互讨论、交流，共同解决问题，对出现的共性问题进行集中讲解。对实验得到的结果和存在的问题，进行合理的分析和解释。在实验完成后，要求学生及时完成实验报告，主要对实验中出现的问题和实验结果进行分析和讨论[5]，并写出自己的实习体会和建议。综合型实习以项目教学的方式，将一个实习小组作为一个团队，按照教师给出的项目主体，团队成员自行制定目标和计划，项目实施，项目检查，编写成果报告等。实习结束后，各团队进行公开答辩，内容包括团队成员分工、方案制定所依据的理论、方法与技术、实施过程、成果、存在的问题等，指导教师对项目进行评估，并根据实习成果、答辩情况、实习表现等对每个团队进行评判，给出相应的实习成绩。创新型实验主要采用课题的形式进行，学生在教师给定的范围内选择课题，并自行组成课题小组，成员之间分工合作，共同完成课题，以全面培养学生自主研究和独立思考、分析解决问题的能力，培养学生的团队合作精神[6]。另外，实行开放式教学，实验中心对学生进行全天候开放，采取预约-审批的方式，给予学生更广的自主学习空间，为学生的自我完善、自行管理、自主创新创造条件。

1.3　实践考核方式

考核是检查和评价实验教学效果的重要手段，为了对教学效果进行客观评价，需建立完善的考核机制，以科学、合理的方式评定学生的成绩[7-8]。基础型实验成绩评定主要依据课间实习时的表现，如出勤率、实习态度、是否遵守纪律、仪器设备完好的情况。掌握仪器设备操作技能程度，如使用仪器设备的娴熟程度、操作的规范性、成果记录、计算是否规范与完整、成果是否满足精度要求等，其评定成绩占“GNSS气象学”课程总评成绩的20～30%。综合型实习采用单独考核，单独计算学分。主要从团队成员的实习表现、实习方案的合理性、工作量、成果质量、实习报告、仪器及软件使用情况等方面进行综合考核，按百分制评定成绩。创新型实验主要采取答辩式结题考核方式，从实验方案设计、文献查阅、仪器设备、实施过程、成果质量、报告(论文)编写等方面进行考核[9]，按等级制评定成绩。

1.4　实践教学条件

良好的实践教学条件是对学生进行实践动手能力和科技创新能力培养的可靠保障[10]。为了满足GNSS气象学实践教学和科研的需求，我校江苏省数字测绘工程实践教育中心建立了GNSS测量及气象应用实验室，拥有Trimble R8、Topcon Hiper Pro、南方灵锐S82、海星达HD32、华测X90等30余套GNSS接收机及配套的数据处理软件[11]，并对学生实行全天候开放，保证每一位学生都有机会独自使用不同类型的GNSS接收机，另建立了数据处理实验室，配置了60台计算机，每台计算机都安装了不同型号GNSS接收机的商用数据处理软件和高精度GNSS数据处理软件GAMIT，为学生处理与分析各种GNSS数据提供了先进的平台和良好的环境。连续运行参考站系统(CORS)具有全天候、实时、作业范围广、可靠性强、精度高、用途多等优点[12]，因此，在校园内建立华测单基站CORS，并将中国气象局和瑞士徕卡测量系统大中华区捐赠我校的三套GPS/MET 设备、自动气象观测仪及相关配套软件建立了多基站CORS，同时将基准站点与国家大地坐标系(CGCS2000坐标系)和南京市地方坐标系进行了联测，并与IGS参考站联合平差计算，获得了基准站点稳定可靠的坐标成果，为GNSS气象学实践教学提供了必要的条件。另外我校的国家级大气科学与环境气象实验中心、具有中央气象台技术标准的“校气象台”、中国气象局气象探测实习培训基地(南京)，以及江苏省全球导航卫星连续运行参考站综合服务系统(JSCORS)等为GNSS气象学的实践教学提供了良好的实验教学平台和实践教学基地。

1.5　师资队伍建设

GNSS气象学是测绘科学与技术与气象学交叉课程，任课教师除具备较深厚的测绘科学与技术基础知识，尤其是GNSS技术、理论与方法，以及仪器设备的熟练操作与使用，还应具有一定的气象学知识，因此我校采取多种措施培养GNSS气象学任课师资力量。近几年，选拔多名从事GNSS教学的青年教师到中国大气科学研究院、河海大学及我校攻读博士学位，从事GNSS气象方面的研究工作；支持教师申报GNSS气象学方面的课题十余项，发表多篇相关科研论文；组成GNSS气象学教学团队，积极进行教学研究探讨，承担多项相关教学改革项目，提高教学效果；邀请气象系统、兄弟院校及相关企事业单位里从事GNSS气象研究的专家、学者、技术人员及高级管理人员来校讲学、交流与培训，并鼓励教师到气象系统进行挂职锻炼，加强了校际间、校企间的合作。这些措施的实行为教师从事GNSS气象教学奠定了坚实的理论基础和丰富的实践教学经验。

2结束语

目前，我国的GNSS气象学正处于方兴未艾的发展阶段，尤其北斗导航定位系统的投入使用，许多部门和有关企事业单位正面临着承担区域GNSS网的建设和GNSS气象学的应用研究的任务，需要大量的从事GNSS气象应用方面的高级工程技术人才。“GNSS气象学”作为我校测绘工程专业的特色课程，对其实践教学应在内容安排、教学条件、考核方式、实践条件、师资队伍等方面不断进行建设和改革，为社会培养出更多的测绘与气象复合型人才。

参考文献

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[2] 李国平.地基GPS气象学 [M].北京：科学出版社,2010.

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