基于自主学习理念的GPS课程实践教学改革

范士杰， 王振杰， 彭秀英

(中国石油大学 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580)



基于自主学习理念的GPS课程实践教学改革

范士杰， 王振杰， 彭秀英

(中国石油大学 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580)

高校实践教学是激发学生创新意识、开拓学生创新思维的重要环节。论文基于自主学习理念，以职业技能和创新能力培养为目标，对GPS课程实践教学进行改革和探索。借助课间实验和集中实习两个平台，分三个层次和七个模块，构建了GPS课程实践教学新体系；通过对实践教学内容的优化、实践教学方法的优选以及实践教学考核方式的改革，切实改善GPS课程实践教学的效果，以培养和提高学生的学习能力、实践能力、创新能力以及职业技能和素养、团队协作能力等。

自主学习； 实践教学； 职业技能； 创新能力； 教学改革

0 引 言

高等学校的实践教学可以激发学生的创新意识、拓展学生的创新思维、增长学生的创新技能、涵养学生的创新品格，培养学生的团队协作精神，是其他任何教学形式所不能替代的[1]。GPS课程具有很强的应用性和实践性，因此各高校在该课程的教学活动中，均安排适当学时的实践教学环节。实践教学并非是书本知识到实际应用的简单复制，而是要使学生对所学的知识在实践中加以理解、消化和吸收，从而主动构建起自己新的知识体系[2]。为此要通过实践教学，训练学生的基本操作技能，为后续的自主学习和自主实践奠定基础；提高学生理论知识的运用能力，以自主解决工程中的实际问题；增强学生的实践能力，以提高其工作适应能力；培养学生的自主创新能力，以拓宽其发展空间、增强其发展后劲。但该课程实践教学所安排学时相对较少，如何在有限教学时间内有效地提高实践教学效果、实现教学目标，成为该课程实践教学改革的关键。

20世纪80年代，Henri Holec提出了“自主学习”概念。继Holec之后，Dickinson、Ellis、Kenning、Scharle和Szabo、Reinders、华维芬、彭金定、庞维国、徐锦芬、霍秉坤等国内外学者对自主学习做了进一步地探讨与研究。21世纪初，Littlewood将自主学习分为前瞻性自主学习(proactive autonomy)和反应性自主学习(reactive autonomy)两种运行模式。前者指学习者参与学习方向的制定并进行自主学习，后者指学习者在教师确立学习方向之后自动组织相应资源从事自主学习活动[3]。在我国目前高等教育背景下，反应性自主学习模式具有更高的适切性。在该学习理念下，教师设定学习方向，通过学生的自学、尝试练习、自查小结、协商讨论以及教师针对各自主学习环节的个性化指导，最终实现学习目标。该学习理念突出学生学习的主体性，体现学生学习的自主性，更有效调动学生学习的能动性，因而更有利于实践教学活动的开展[4]。

从查阅的大量文献来看，与上述自主学习模式相关的研究主要集中于语言教学领域，实践教学领域的研究相对较少。徐俊对自主学习模式在“网络工程”教学中的应用做了相关的研究；李琰等研究了自主学习模式下的实验教学体系的构建；陆源等研究了自主学习、自主实验、自主创新教学的有关问题；殷伟凤就以实践为主的学生自主学习模式进行了改革和探索。作者结合多年的教学实践，针对高校GPS课程实践教学的特点，基于自主学习理念，以职业技能和创新能力培养为目标，对GPS课程实践教学内容、教学方法及考核方式等进行了一些有益的改革与探索。

1 明确实践教学目标，找准实践教学定位

以“传承实践知识、提升实践理性、优化实践策略和生成实践智慧”为课程实践教学的总目标[5]。力求通过本课程实践教学，除让学生能够获取必备的知识和技能外，更重要的是培养学生自主学习、自主实验和自主创新能力[6]。创新能力的培养必须建立在一定的专业基础知识和基本专业操作技能基础之上[7]。在自主学习模式下，首先通过实践教学使学生掌握GPS课程的基础知识，形成相应的专业理论知识和实践知识结构体系，完成知识的认知过程；其次，在知识认知基础上，通过实践教学培养学生的操作能力、发现、分析和解决问题的能力及科研创新能力；最后，通过实践教学加强对学生身体、心理、道德文化、智能等素质，以及创新意识和能力、团队协作、职业素养、实践能力等方面的培养，使其具备对新知识、新技术、新业务较强的适应能力和学习能力，具备可持续发展的潜力。从而实现培养和造就具备健全人格、专业知识结构合理、自主学习能力强、职业技能和创新能力突出、适应现代测绘行业发展的高级测绘专业人才的目标。

2 完善实践教学体系，优化实践教学内容

2.1 实践教学体系构建

结合我校教学实际，根据实践教学目标，基于自主学习理念，以职业技能和创新能力培养为目标，充分利用课间实验和集中实习两个实践教学平台，按三层次、七模块构建既独立于其理论教学，又与理论教学密不可分的GPS课程实践教学新体系，见图1。努力做到以获得知识和培养能力为中心，理论与实践并重，全面提高学生的测绘专业技术水平和职业素养[8]。

图1 实践教学体系构建

2.2 课间实验教学内容优化

结合上述实践教学体系，在注重实践教学的综合性、设计性和应用性的基础上，对实践教学内容进行优化。以自主学习为前提，给学生创造更多的实践机会，以提高学生的动手能力和创新能力。如：GPS观测由静态测量到动态测量进行过渡；GPS技术应用由控制测量到RTK测图、放样进行设计。

课间实验是GPS理论教学的中间环节，二者交叉进行，是为促进学生深入理解和掌握GPS基本原理、方法和基本技能而设计的基础性实践教学项目，是学生掌握专业技能的第一步，对后续实践教学和职业素养培养有直接影响。为此，作者选择基础性和代表性的工程环节作为GPS课间实验教学内容(见图2)，使学生学会规范、熟练地操作GPS相关仪器设备，掌握GPS测量的基本方法，培养学生的数据采集、数据处理、成果输出等基本技能。通过对教学内容精心设计，力求在基础性实验中体现研究和创新意识。如：GPS RTK教学内容中既有RTK系统的认识和设备使用，又有RTK快速定位与放样等技术应用。这样既加深了学生对理论教学内容的理解，又为后续RTK数字化测图实习奠定了基础。

图2 课间实验教学设计

2.3 集中实习教学内容优化

集中实习是在完成GPS理论教学和课间实验教学之后而安排的第二个实践教学活动。此时，学生已掌握相应基础理论知识，获取了一定的GPS基本操作技能和专业技术技能。但其知识和技能水平还远未达到测绘生产实际的需求，其职业技能和职业素养还需进一步培养和强化。

在自主学习理念下，模拟测绘生产环境及要求，以相对集中的形式对GPS测绘生产中所需专业技能和职业技能进行系统训练，最终由学生交出实践“产品”。这是集中实习教学设计的基本过程，该过程模拟GPS测绘生产的每一个环节，让学生明确各环节的衔接关系，对其理解所学知识及前后知识点的融会贯通大有益处。因此，选择特点鲜明的工程实例，优化设计GPS集中实习的教学内容(见图3)，使整个实习过程符合GPS测绘生产实际，便显得至关重要。

以中国石油大学(青岛校区)数字地形图测绘为模拟“生产任务”，以GPS静态相对定位方法实现测区的控制测量(包括控制网优化设计、布设、数据采集、基线解算和网平差处理)，以GPS RTK技术进行碎部测量数据采集(包括基准站的架设和参数设置、数据通讯链路的建立、流动站的参数设置、坐标系统设置等)，最后借助成图软件制作测区数字地形图。因此，整个实习内容不仅具备综合性和设计性，而且具有一定的研究性。实习过程既有内业，又有外业；既有硬件操作，又有软件使用；不仅体现了GPS课程理论教学的全过程，而且基本反映了当前工程项目的实际生产过程。实习过程中，学生利用已掌握的基本知识和基本技能，独立完成从项目前期准备、技术设计、数据采集、数据处理、成果整理等模拟GPS测绘生产项目的全过程，充分调动学生的主观能动性和自主学习意识，增强其对GPS测绘生产项目的整体性、过程性认知，从而实现培养具有较强的内、外业动手能力、工程实践和创新能力的高级应用型测绘科技人才的目标[9]。

图3 集中实习教学设计

经过逐步优化后，整个实践教学内容完整、前后衔接、循序渐进。课间实验和集中实习等实践教学环节有机结合，力争在有限课时内达到最优的实践教学效果，使动手能力、实践能力和创新意识的培养贯穿于实践教学全过程。

3 注重自主学习能力培养，优选实践教学方法

教学中，教是外因，学是内因，教必须通过学起作用。为增强学生自主获取知识、自主学习的意识，提高学生自学、应用和创新的能力，优选与GPS课程实践教学目标和要求相适应的实践教学方法十分重要。结合我校的实际情况，确定以自主学习为主，辅以“小组学习”、“讨论式学习”等方法，开展实践教学活动。具体教学过程中给学生更多自主学习空间，真正让学生成为实践教学的主体。

3.1 课间实验教学

对于课间实验，教师不讲解具体实验内容。实验前通过观看与实验有关的视频资料(如：GPS接收机的认识与操作、GPS RTK系统的配置和参数设置等)，将实验教学内容和仪器使用等，生动、形象、真实地展现给学生，帮助学生在较短时间内了解整个实验项目。在此基础上，以小组为单位自主阅读实验指导书和查阅相关资料，进一步明确实验目的、要求，确定实验方法和操作步骤(过程)，并撰写实验预习报告[10-11]。这样既能调动学生自主学习的积极性，大大提高实验教学效率，同时又能减少或避免实验过程中仪器操作的失误和实验仪器的损坏[12]。实验中，结合前期准备情况，每个学生独立完成每一项实验任务，熟练掌握各项操作技术要领。发现问题，首先通过小组研究讨论自主解决，教师仅起引导作用，真正让学生掌控实验主动权[13]。这样既能培养学生发现问题的能力，又能提高学生独立分析问题和解决问题的能力，促使其养成科学的思维习惯和严谨的工作作风。实验后，要求每个学生认真独立完成实验报告，以培养阐述实验结果的表达能力。

3.2 集中实习教学

模拟GPS测绘生产项目，组织实践教学内容和过程，以便创立一种认知环境，使学生更深刻地理解GPS测量原理与方法。实习开始前，通过实习动员，要求学生就实习项目查阅相关资料，自主获取相关知识，充分理解和掌握GPS测量工作的基本流程和方法。通过师生、生生对话，讨论确定实习项目的最终实施方案。这样不仅有利于学生更深入理解已有理论知识，有助于学生分析和综合能力的提高，还有利于激发学生求知欲和培养创新思维的习惯和能力。同时，通过训练让学生学会讨论，有助于学生学会认知、学会做事、学会生活生存[14]。实习过程中，教师现场指导，协助学生及时检查项目成果资料，以确保成果符合测量规范要求；鼓励学生及时发现实习过程中的问题，通过小组内、小组间的学习、讨论和分析进一步自主解决问题。这样既能增加学生掌握知识的主动性和积极性，又能培养学生发现问题、分析和解决实际问题的能力，提高工程实践能力。另外，在实习初期，为了解实习的进度、遇到的问题以及问题解决的情况，建立日汇报制度，以便做到及时对学生启发和引导[15]。实习结束后，按照学术论文格式要求，撰写实习报告和技术总结，完成从实践中抽象出能力和方法并训练科技写作能力的过程。通过集中实习模拟生产项目的“做中学”训练，使学生形成获取知识(自主学习)、共享知识(自主团队合作)、应用知识(自主解决问题)、总结知识(自主创新)和传播知识(沟通交流)的能力，从而切实提高其专业和职业素养[16]。

4 注重综合能力评价，改革实践教学考核方式

结合实践教学目标和教学内容，对每个学生考核，给出客观、实际、公平的实习成绩，是确保GPS课程实践教学效果的关键之一[13]。为此对传统实践教学考核方式进行改革，将考核贯穿于实践教学全过程，采用多模块考核方式，将过程评价与结果评价相结合，开展对学生综合能力的评价，避免考核结果的片面性，确保实习成绩公正性和客观性[17]。

课间实验没有单独设课，将每个学生的实验考核情况作为理论课平时成绩评定的主要依据之一。课间实验考核包括预习报告、外业操作熟练程度、实验完成情况、实验报告质量4个模块。预习报告和实验报告由指导教师评阅，外业操作和实验完成情况由指导教师现场测评。最终课间实验成绩按照如下权重评定：预习报告(20%)+外业操作熟练程度(30%)+实验完成情况(30%)+实验报告质量(20%)。

集中实习单独设课，其教学内容模拟GPS测绘生产项目。测绘是一项非常严谨的工作，所获得数据必须真实可靠，因此必须从知识、能力和职业素养等方面对学生进行综合考核。集中实习考核同样分模块进行，各模块及其所占分值比例分别为：平时表现20%、仪器和软件操作20%、成果质量30%、实习报告(包括自主学习报告、技术总结)30%。平时表现主要考查学生的出勤情况、实习态度、责任心和协作能力，采取学生小组自评、互评以及教师评定相结合的方式，确定每个学生的平时表现成绩。仪器和软件操作采用实习过程中现场考核与实习结束后的专业技能测试相结合的方法进行。现场考核结合基本原理、方法和技能方面的知识，预设一些问题进行随机提问。专业技能测试事先做好相关测试项目标签，每个学生现场抽签决定参加的操作项目，根据学生完成操作时间长短及数据准确性等定量指标进行评定。成果质量考核主要考察原始数据采集是否符合规范要求，各项测量技术指标是否合格，数据处理过程与结果分析是否合理，以及相关图表、图件是否完整等。实习报告主要从自主学习效果、内容、组织、语言表达、规范性等方面综合评定学生自主获取知识能力、综合应用知识能力、数据处理和分析能力、语言表达和论证能力，以及发现问题和运用所学知识解决问题能力。

5 结 语

自主学习理念下GPS课程实践教学改革在我校测绘工程、地理信息科学等本科专业进行了多年的探索和研究。本文以职业技能和创新能力培养为目标，借助课间实验和集中实习两个平台，分三个层次和七个模块，构建了GPS课程实践教学新体系，取得了显著的教学效果。通过GPS课程实践教学改革，激发了学生对该课程的学习兴趣，每年都有一大批学生积极申请与GPS相关的各类科技创新项目(如“校级大学生创新创业训练项目”等)，同时选择GPS方向的研究生比例逐年提高；提高了学生的职业技能、职业素养和工程应用能力，培养了一大批知识面宽、基础知识扎实、创新意识强的高素质测绘人才。

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Practical Teaching Reform for the Course of GPS Based on Autonomous Learning Mode

FANShi-jie,WANGZhen-jie,PENGXiu-ying

(School of Geosciences, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)

The practical teaching in university is an important part of inspiring the students' innovative consciousness and exploiting the students' innovative thinking. In this paper, GPS practical teaching reform and exploration are conducted based on autonomous learning mode, taking professional skills and innovation ability training as an objective. Using the experiment and practical training as two platforms, the new GPS practical teaching system is constructed according to three levels and seven modules. The practical teaching effect is significantly improved through the optimization of practical teaching contents and methods together with the reform of examination approaches. The ultimate goal is to develop students' learning ability, practical ability, innovation ability, professional skill and literacy, and teamwork skill.

autonomous learning; practical teaching; professional skill; innovation ability; teaching reform

2015-01-30

国家自然科学基金项目(41274011, 41374008)；中国石油大学(华东)校级教改项目(JY-B201267)；中国石油大学(华东)研究生教育研究与教学改革项目(YJ-B1403)

范士杰(1969-)，男，山东聊城人，博士，副教授，主要从事GPS精密定位、GPS气象学等研究。

Tel.: 15853276325；E-mail: fshijie@upc.edu.cn

G 642

A

1006-7167(2016)01-0146-04