以精品课程建设为契机,深化教学改革,提高教学质量*

高雅萍,叶 江,兰 燕

(成都理工大学,四川 成都610059)

0 引 言

成都理工大学于1995年开设《GPS测量原理与数据处理》课程,1999年购买了一套三台T rimble 4600ls单频GPS接收机,并于同年在测绘工程专业开设了《GPS测量原理与数据处理》实验教学课程。目前测绘工程系已具有Trimble RTK 1+1一套、手持GPS若干,并在全校相关专业范围内设置了《GPS原理与应用》公选课程,在地理信息系统专业开设了《GPS原理与应用》专业基础课程的教学。2009年《GPS测量原理与数据处理》课程成功地申报了成都理工大学校级精品课程。近年来,随着GPS定位技术的发展,GPS动态定位、差分GPS、RTK技术已广泛应用于道路工程、矿山测量、能源、农、林等各行各业,GPS技术已成为高等院校很多专业的必修和选修课程。考虑到GPS技术理论较深,涉及的知识面较广,GPS技术发展速度快、内容更新快[1],加上各专业学生的知识结构不同,对知识的理解和接受能力也不尽相同。为了适应多专业对GPS定位技术的教学需要,同时也为了加强GPS技术的教学工作,有必要对已有的GPS课程教学进行改革。

1 深化教学改革,建立面向多专业的GPS课程教学体系

课程建设应当以遵循人才成长规律为出发点,合理建构学科知识体系,使课程内容、教学方式、教学手段符合全面发展的高素质人才培养需求,适应经济社会发展的需要,课程建设的核心是教学内容的先进性和课程体系的优化整合。因此,为了建设面向多专业服务的GPS课程教学体系,从如下几个方面进行了教学改革的尝试:

1.1 适应GPS技术发展,修订GPS课程教学大纲,整合课程内容

GPS技术自出现至今已有30多年,随着科学技术的进步和空间定位技术的发展,GPS定位技术已从单一的静态相对定位发展到现在的网络RTK、差分GPS、CORS系统、精密单点定位技术,原先只用于经典静态测量的GPS技术现在已广泛应用于各行各业,原来以静态相对定位为主的GPS教学大纲已越来越不适应现阶段的教学需要,因此,在成都理工大学2010版的GPS课程教学大纲修订中,我们对教学目的和要求进行了补充修订,降低静态相对定位作业模式在总课时中所占的比例,加强动态GPS、手持GPS、RT K的理论和实验课时,强调GPS教学应培养学生了解静态GPS、动态GPS、手持GPS等各种机型接收机的使用方法;强调GPS教学的目的是使学生掌握经典静态GPS相对定位、动态GPS定位、准动态定位、差分GPS定位作业模式的工作程序,掌握网络RTK技术的理论和应用。使学生熟练应用各种GPS接收机进行相关工程的作业和科学研究。体现在教学主要内容的修订、实验课程设置、考核方式的改变三方面。

1.2 适应学科发展,改革GPS课程教学内容

成都理工大学GPS课程是根据当时学科建设和专业建设的需要进行设置,《GPS测量原理与数据处理》教学的内容主要以静态GPS控制网建立的方法和技术为主,后来虽然进行了几次修订,但仍存在片面重视测绘应用,忽视GPS知识的普及、拓展学生视野、增强学生素质[2]的作用。随着动态定位、CORS综合服务系统的广泛应用,特别是随着我国地质矿产资源的大力开发,GPS技术已成为地质勘探行业数据采集的重要手段,GPS技术已成为我校多个专业的专业基础课,为了适应学科的发展和各行业对GPS教学的需要,因此非常有必要对原来的教学内容进行修订和调整。为此,在2010版的新大纲中我们在总课时不变的基础上增加了广域差分GPS知识,在随之配套的教学实验内容增加了RTK的实习和解算、差分GPS的实验、手持GPS接收机的使用等实验内容,使教学大纲由原来强调单一的经典静态相对定位扩充到包含动、静态定位在内的多种定位方式相综合的教学大纲,丰富了GPS教学大纲的内容,满足了各个专业对GPS课程的需要。

1.3 适应GPS技术应用的需要,加强GPS实践教学,改革GPS实验教学项目

原有的《GPS测量原理与数据处理》实验教学项目主要包括GPS网的选点、外业数据采集、GPS基线处理、GPS自由网平差、GPS网的约束平差五项内容,这些内容主要是根据GPS控制网的建立设置的,但随着GPS技术应用范围的扩展,道路中线放样、土地整理中的宗地信息采集、高程数据使用等GPS内容的应用,都需要在教学中增加相关内容的讲解和介绍,原有GPS实验教学内容也需要及时调整,这样才能理论联系实际,因此,GPS实验大纲的修订已迫在眉睫。在2010版的实验教学大纲中我们进行了实验内容的调整,将原来的选点、外业采集统一放到了经典静态定位实习中,将基线处理、自由网平差和约束平差放到数据处理里;增加RTK技术的使用和解算,里面包括放样、测量;增加手持接收机的使用;差分GPS的解算;并计划在以后的实习中逐渐增加GPS解算软件的二次开发相关内容、网络RTK、精密单点定位技术的应用讲解,借此适应相关专业和行业对GPS技术使用要求。

2 适应GPS现代教学的要求,改革GPS教学的方法

GPS技术是一门典型的多学科相互渗透的交叉学科[2],不仅包括大地测量学、空间信息技术、通讯技术等知识点,还包括电子技术、天体力学、人造卫星技术相关知识点,是一个跨专业、跨行业的高新技术,该课程内容涉及许多抽象概念和空间名词,传统的板书教学很难将这些概念和过程详细清晰地展现在学生面前。因此,为适应现代教学的需要,我校对原有的GPS教学方法进行改革。

2.1 采用走出去、请进来相结合的教学方式,拓展了学生的视野、丰富了学生的知识

传统的GPS实验教学往往是教师先演示,同学后操作,这种方法虽然可以让学生看到仪器及软件操作的具体步骤,但时间短、内容多,学生往往现场会操作,课后就忘记,无法保证教学效果,更谈不上做到熟练操作。另外,毕竟学校财力有限,不可能每一种型号的仪器都有,这样就使得学生对相关仪器操作和实验内容掌握不全面。针对这种情况,我们一方面采取请进来的方法,邀请相关仪器公司到学校进行仪器讲解和仪器展示,另一方面安排学生走出去,到仪器公司参观最新仪器,参加各种仪器展示会,使学生能够在有限的财力和时间内了解更多的测绘仪器和测绘新技术的发展。同时采用制作动画的方式或将相关仪器及实验的演示制作成CAI,在课堂上演示或上挂网页,吸引学生,方便学生学习。

2.2 适应GPS教学的目的,改革教与学的关系,加强工程案例的讲解。

《GPS测量原理与数据处理》是一门理论密切联系实际的课程,GPS教学的目的就是使学生掌握GPS测量的基本原理,熟悉GPS仪器操作,能够熟练应用GPS理论进行相关GPS工程的设计和实施。传统的教学方式,往往是以老师的主动教为主,学生多数情况下是被动的学习,这样学生的主观能动性不能很好的发挥出来,学习的积极性也不是很高。针对这种情况,在GPS教学中加大具体工程案例的讲解,采用“案例式教学”方式和“带着问题去学习的教学”[3]方式进行教学,课堂教学中所用的案例和数据均来自于学生参与教师科研、具体工程实践,一方面吸引学生对GPS测量课程产生兴趣,另一方面,学生在学习中会及时联系具体实践,带着实践中的问题进行有目的学习,在实践中解决问题,有效地提高了教学效果。

2.3 鼓励学生积极参与相关科学研究,加强学生与教师之间的互动,改革教学方法

教学的目的就是学以致用,GPS定位技术理论内容多、理论深,授课时受传统的大学教学方式的限制,往往造成学生抓不住课程重点和主线,学生容易出现听不懂或看不懂,如果学生和老师之间互动又很少,这样久而久之,学生就会产生厌学情绪,为此,我们加强学生和老师之间的互动,鼓励学生积极申报大学生科技立项或参加老师的科学研究,2010年度成都理工大学大学生科技立项《精密单点定位技术PPP在矿山测量中的实用研究》项目就是2007级学生在学完《GPS测量原理与数据处理》课程后,围绕着GPS定位技术在矿区的具体应用开展的(见图1,2)。这样的活动既增加了学生学习的积极性,又使得学生在自愿的情况下广泛查阅资料,学习最新的GPS定位方法,很好地解决了教与学、学与用之间的关系。

图1 测绘工程专业大四学生在四川甘洛参加校科技立项活动

图2 测绘工程专业在西藏 参加教师科研活动

3 积极开展科学研究活动,科研反哺科研、教学共发展

以科研促教学,积极开展相关科研活动和教学改革活动。现代GPS技术的发展正在由单一定位技术服务向网络化、综合化服务体系发展,CORS系统及技术的飞速发展也将推动GPS技术应用领域的飞速扩展,为了适应这一变化,GPS教学队伍积极开展相关科研和教学改革,先后开展了地基GPS水汽遥感理论研究和CORS系统的建设研究,申报了四川省教育厅重点项目和成都理工大学校基金项目的研究,实践着“科研思路反哺教学理念,科研实践反哺课程教学,科学实验反哺教学实验”的教学改革[4],不断拓展教师的视野,丰富教学知识,同时,通过科研和教学的结合,及时更新课堂和课件内容,促进教学质量的提高。

4 结 论

GPS定位技术已成为我国许多高校一门技术基础课程,GPS课程的开设一定要结合教学、科研实际需要,遵循科学合理的原则[5],只有根据GPS教学要求设计设置课程体系,帮助学生理解GPS卫星定位的基本原理,帮助和提高学生的实际动手能力,才能真正做到理论联系实际,培养出合格的专业性人才。

[1] 李天松,周海燕,陈明松.工科院校GPS基础实验室规划与建设[J].实验技术与管理,2010(6):177-180.

[2] 纪元法,孙希延,施浒立.改革“GPS原理与应用”课程教学,培养导航人才[J].全球定位系统,2010,35(2):61-64.

[3] 杨海莲,刘国琴,任东涛.以创造有意义学习经历为原则,实施生物化学课程教学设计[J].中国大学教学,2010(8),69-71.

[4] 汤国安,龙 毅,李云海.地理信息系统专业建设的探索与实践[J].中国大学教学,2009(9):45-47.

[5] 薛迎春.对改进的《GPS测量原理及应用》课程教学的思考[J].教育理论与实践,2009(7):59-60.