全球定位系统实践教学模块的探索与研究

乐洋+江畅+王俊

摘要：随着全球卫星导航系统的不断完善，全球定位系统课程成为普及卫星导航知识的必要手段。本文针对地理信息系统专业和测绘专业的《全球定位系统》课程教学过程中的一些问题进行了较深入的讨论，并就教学实践提出了自己的几点看法。

关键词：全球定位系统;实践教学;探索

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）06-0161-02

引言：

全球卫星导航系统（GNSS）是所有卫星导航系统的统称，包括全球的、区域的和增强的，这其中又以全球定位系统（Global Positioning System，GPS）最广为人知。GPS是美国的卫星定位系统，由空间部分、地面监控部分和用户部分组成。它能全天候、全天时为全球用户提供精确的位置、速度信息。在地理信息系统、遥感技术和个人计算机高速发展的今天，GPS以其高精度、自动化、全天时、全天候等显著特点，广泛应用于城市规划、资源管理、灾害监测等诸多领域[1-2]。

在GPS的教学过程中，由于经费、经验、基础等客观原因，很多学校缺乏充足的资料和相应的实现条件，使学生学习起来感到很费力，学完以后也是一头雾水。而如在教学过程中融入本学科前沿性的知识和教师的科研成果，给课程注入新鲜血液，让学生了解本学科近年来的发展现状和趋势，从而吸引学生的注意力，激发学生的想象力，将大大提高学生学习的积极性和主动性。因此，探讨GPS教学改革与实践就显得尤为重要[3-5]。

一、全球定位系统学科特点

1.GPS是一门交叉学科。作为一门兼具理论性与技术性的学科，既有自己专属理论基础，又有很强技术性的学科，GPS汲取了诸多相关学科的精华，同时又被多个相关学科所运用，进而也推动了相关学科的发展。GPS在学术上的交叉性决定了其专业性。和传统专业与课程教学相比，GPS学科不仅要有深厚的理论基础，还要对相关技术如最优估计理论、计算机技术等有深刻的了解。

2.发展迅速与内容更新快。从GPS开始研发到现在只有40多年的历史，但GPS却从以空间定位为主，到现在GPS和GIS、RS集成的蓬勃发展阶段。GPS内容和技术的快速更新性，对教学方法和手段也提出了更高的要求。对于教师而言，需要不断地学习，补充新的知识，掌握发展动态和趋势，从而丰富教学内容和开拓学生视野，理论性与应用性并重。

3.空间抽象性。GPS的课程从空间直角坐标系统的建立，从定位原理到误差精度分析以及数据处理，都是建立在对空间坐标和卫星信号的抽象和和描述基础上。针对这类较为抽象和难以理解的内容，宜采用接收机实物演示、多媒体等教学手段，使之直观化、形象化和具体化，有助于概念的掌握和对内容的理解。

二、GPS教学实践中存在的问题

1.师资不足成为发展瓶颈。GPS作为一门新兴的学科，发展极为迅速，覆盖了多个领域，体现了传统科学和现代技术的高度融合，对教师的综合素质要求极高。目前而言，GPS师资明显不足。为了提高GPS的教学水平，必须首先提高教师的水平，否则对于GPS人才的培养是极为不利的。

2.学生的学习积极性不高。GPS教学不仅对教师的要求高，对学生的要求同样也很高。学生一般不易把握重点。作为一门专业课程，对于学生先修课程的掌握有较严格的要求。但是学生专业知识了解程度较低，且长期习惯于应试教育，缺乏学习的主观能动性，对主动性思维要求较高的GPS课程从心理到知识准备都不充分。在课堂上，学生很难把握知识要点，影响听课效率;课后又极少花时间去实践，难免陷入恶性循环。

三、GPS教学设计

1.教学内容设置。为了既让学生了解GPS的基本理论、方法，又要在此基础上强调具体应用背景，引进目前教师的科研成果是一个行之有效的办法。科研成果作为思维与实践的产物，有其独特的内涵，比起采用其他任何手段来提高人们对教育科研的认识更有说服力。

2.教学方法创新。根据GPS课程的特点，宜采用多媒体教学方式。就教学方法而言，一般有三种方法可以采用：一是启发式教学。鼓励学生自问自答，用简单的方法启发学生，让他们通过自己的思考来解决问题。二是引导式教学。通过在课堂上引导学生积极思维，而不是被动接受。三是互动式教学。在教学过程中与学生经常进行互动交流，营造一个良好的课堂氛围，有助于学生更好地理解教学内容。这三种方法并不是彼此孤立的，教师需要经常和学生进行思想上的沟通，以便随时调整教学方法。

3.考核方式要灵活。GPS课程可采取平时成绩40%，实验成绩20%，期末成绩40%的比例来考核学生。平时要求学生做好听课笔记，鼓励学生在课堂上主动和教师交流、讨论;做实验时要求学生在实验前做好一切准备工作，实验时严格按照实验指导书的要求，逐项完成实验;期末考试可以采用作业、论文、考试中的一种或几种相结合的方式。

四、提高GPS课程教学效果的途径

1.选编适合本专业的教材。教材是GPS能否顺利开展的关键因素。任何一种教学方法的实施或教学理论的提出，都必须通过教材才能实现，也只有通过教材才能得到检验和论证。为此，必须搞好GPS教学的教材建设。我院现在正组织一批教学一线的资深教师完成该课程教材的编写工作。

2.加强师资的培训。高素质教师队伍是保证课程教授水平的关键。教师是教学成功与否的源头，教师的工作态度和能力对学生的成长至关重要，因此教师队伍的建设关系到GPS课程教学的成败。为了增强师资力量，提高教师教学水平，需要组织多种形式的教学交流活动，如听课、培训、讲座等，从中选拔优秀人才，为提高教师GPS教学水平打下坚实基础。另外作为高校而言，也可尝试与科研单位联合办学，一方面聘用研究院所的科研人员作为兼职教师，另一方面组织学生到相关科研单位实习，为学生提供新的学习场所，以充实、丰富GPS教学内容。

3.提升学生适应GPS教学的能力。在学生学习的过程中，作为主体的学生面临着学习深度与广度选择的问题。通常GPS本科教育深度应该适中，不宜过深，而核心专业技能却是学生必须掌握的。如何做好读书笔记，确立学习深度和广度间的关系，学生应该做到心中有数，尽管学生可以清晰地明确并做到这一点并不容易。为了解决这个问题，可以通过以下方法进行广度取舍与深度研究：（1）培养阅读别人文章，多加以分析，提出自己观点的能力;（2）培养自学能力，即独自在图书馆和网络上查找所需要的文献、资料的能力;（3）向纵深方向发展，对教学内容做最深入的研究和发掘。

五、结束语

全球定位系统的理论和技术方法已经渗透到自然科学和社会科学的各个领域，社会对掌握定位技术人才的需求也越来越大。开设GPS课程的大学应该及时学习和借鉴国内外一流大学GPS教学方面的先进经验，不断完善教学体系，不断改进教学方法，与自己学校的学科背景和特点相结合，培养有市场需求的GPS专业人才。

参考文献：

[1]周忠谟，易杰军，周琪.GPS卫星测量原理与应用[M].北京：测绘出版社，1999.

[2]张勤，李家权.GPS测量原理及应用[M].北京：科学出版社，2005.

[3]刘健，余坤勇，赖日文.3S技术课程教学实习的改革与实践[J].福建农林大学学报：哲学版，2007，（6）：83-85.

[4]赵学胜，陈宜金.测绘工程专业3S课程群的设置与探讨[J].矿山测量，2007，（1）：5-7.

[5]刘峰.GIS课程的教学探索与实践[J].长沙民政职业技术学院学报，2010，17（3）：93-94.