任务驱动模式下《GNSS 定位原理与应用》课程改革研究

文 晔 王松妍 马明舟

（大连理工大学城市学院，辽宁 大连 116600）

0.引言

随着空间大地测量学的高速发展及持续变革，空间定位技术逐步扮演着越发重要的角色，其中GNSS测量技术已经广泛应用于我国的地方经济建设和社会可持续发展中[1]。在全国范围内所开设测绘类专业的院校中，都已经开设了GNSS 技术课程及相关配套的实习教学。《GNSS 定位原理与应用》是大连理工大学城市学院测绘工程专业的一个重点核心课程，集综合、理论、技术、实践等特征元素为一体且多门学科交叉，旨在令学生掌握新型测量技术，在社会需求中，满足技术人才的成长目标。

大连理工大学城市学院是一所培养应用技术型人才的高校，测绘工程专业作为辽宁省的首批本科高等学校应用转型试点专业，得到了辽宁省教育厅的强有力支持。大连理工大学城市学院测绘专业针对就业市场对技术人员的需求、面向社会的人才筛选机制、以学之即为可用的就业导向，参照职业资格标准，推进实际工作过程导向教学。

本文对《GNSS 定位原理与应用》课程的教学方式和内容进行深入优化，由书本教学为中心向以项目任务为中心完成转换，将任务贯穿于教学始终[2]，提升学生在课程各任务完成过程中的自主性地位。实现最大化地调动学生积极性、增强其专业技术知识储备的同时，改善校内教学与实际生产的关系，增强教学内容与职业标准的联系，加深学生的技能水平和身份定位，着重提高学生在专业发展过程中的职业意识和自主学习理念培养[3]，满足对技能应用型测量人才的需要。

1.重构课程体系

1.1 课程内容

大连理工大学城市学院的《GNSS 定位原理与应用》课程由原《GPS 定位原理与应用》扩充发展而成，由原有的36 学时（理论24 学时+实验12 学时）扩充为44 学时（理论32 学时 +实验12 学时），并配有1 周的CORS GPS 实践教学，同时与控制测量实习（1 周）结合，为学生设置一套完整的与实际生产相匹配的各项任务点，将课堂理论与生产实践相结合，拓展学生专业适应度，精准应用型、任务式的教学定位。

GNSS 测量技术作为空间数据采集方式中一个重要的手段，其特点鲜明，实践性强，多门学科交叉，且应用方法和技术手段的创新、拓展也从未有所停止，并不断拓展了新的应用领域，使测绘科学新技术在多种不同环境下展示了其优势，打开了应用的新局面。该课程理论知识本身比较生涩、理解较难，同时涉及仪器操作、等级控制网设计及优化、空间数据采集模式、复杂数据处理方法、GNSS 技术应用[4]，以及学生需要根据其所学、灵活实施达到解决项目不同复杂问题的非固定性实验内容。因此，在授课时根据学院的教学要求、时间安排及学生的实际情况，教材的章节顺序需适时调整，删减部分生僻内容，增加前沿空间技术的知识点，偏重实际教学，增加课程趣味性。选用武汉大学出版社的徐绍铨编著版本作为主讲教材，该版教材难易程度适宜，涵盖内容适合于学院该课程所设置的理论32 学时+ 实验12 学时的课时安排，同时，根据技术发展的实际情况，增加GNSS 技术新内容的知识点，将中国北斗技术、组合导航技术融合进课程中，实现在有限课时的情况下，能够发挥最大的教学效用，更全面地讲授空间定位测绘新技术，解决教学内容与课时之间的矛盾，使学生合理地接受新知识，加强学院应用技术型院校的培养定位。

1.2 课程体系

传统的课程内容体系大体都是按照学科体系进行构建的，我院新的课程内容体系则是按照行动体系完成构建。根据大连理工大学城市学院最新制定的该课程大纲及贴近实际生产的教学目标，采用理论、实践一体化式的教学模式，打开教室和场地的界限，以生产项目为载体构造出以行动体系为主线的知识吸收体系，实施性强，层次亦分明，并能够体现学生在其中的主体地位，完成了城市GNSS 控制网施测等多个学习设定；每个学习设定都是一个完整的工作过程，其中，包含多个任务节点对学生进行系统性地训练，符合学生对专业技术的认知规律，实现教学与生产联系对接，提高学生独立思考、组织管理、与人相处的能力。

2.任务驱动式程序搭建

根据《GNSS 定位原理与应用》的实验学时安排，提取了部分典型的工作任务，作为导入课程需求的学习背景。随课程配置的基础性实践教学项目，是为了使学生更进一步地深入理解及掌握GNSS 基本原理、基本技能而设计，是学生初始掌握GNSS 实操技能的首要步骤，对后续的实习教学及职业观念培养有举足轻重的作用。

选择基础性和代表性的工程环节作为实验教学内容，设置多个学习任务及任务情境，不同学习任务下设置多个不同的子任务，以职业能力训练与职业素质培养为最终训练目的，预设完成相应任务实现的内容和方式，与教学内容相互穿插，打破原有教材章节顺序，以任务点的技术需要进行授课，在理论课上将训练要求阐述、任务分点讲解，实验课上落地实操。学生规范、熟练掌握GNSS 设备使用的基础上，能够熟练完成数据采集、数据处理、成果输出等重要步骤的内容，在任务设置中最大程度地体现对学生自主性、创新意识的培养。任务搭建及实现内容（如图1、图2 所示）：

图1 控制网任务搭建

图2 RTK 任务搭建

在实验任务环节中，教师可以少讲解或不讲解具体的实验内容，教师从旁做到引导作用，让学生真正掌控实验主动权，为其创立一种认知环境，确保成果符合测量规范要求即可。实验前通过观看课程资料库内的资料，将GNSS 设备的操作、系统配置及参数求解等方面的内容，了解并简单掌握，不仅缩短了学习的周期，还可以让学生能够在此基础上有更多的时间自主性地阅读任务书和查阅资料，也可以降低因学生不熟练仪器设备，使其损坏的可能性。

学生需于规定时间内自行组织与安排讨论任务内容，班级及小组成员通力合作，根据任务目标的不同及所需的预备理论知识，将每个任务目标点细致阐述，制订不同阶段任务的学习计划、实施方案，明确要解决的问题、工作步骤，确定个人承担任务内容以及进度安排，并撰写相对应的任务学习报告，在任务过程中，逐步具备科学思维和严谨作风。

拓宽学生眼界的同时，更加明确学习目的和整个任务项目，便于学习报告书的撰写，培养阐述任务成果的表达能力。通过多种方式对学生进行多方位的启发式教学，引导其自主构建和延伸学习思维，切实提高教学成效，使学生能够学以致用。并且学生通过搜索GNSS 空间技术的前沿资料，能够及时接触本课程的第一手新资料、新信息，同时，也能够使学生逐步掌握专业文献查询技术，为毕业设计论文及未来工作做足准备。促进学生深度学习及成长，进而未来能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。

3.教学实施及考核

将理论教学、实验教学的内容制作成短视频、微课堂、任务书等，让部分学生以学生自身视角进行课程考虑，形成以学生助课、组长作为实践课主体，指导教师指导和监督，提前分发学习视频、文件，以点带面，进而辐射整个班级的学生，进行有针对性地将专业知识用多种、不同的方式向学生群体传播，使大多数学生接受。

在多个学习任务中，理论影响实操的考虑、实操行为的现场落实、出现的问题、问题的解决及最终的成果，以不同的形式提交成果，譬如图片、视频、Word、Excel、PPT、数据文件、图纸等，指导教师严格审查，采用分组抽查的方式考核学生是否按照规定要求达到对应的学习效果。由于有学生助课、组长的带头作用，老师于实操现场的不规律抽查，学生们会存有比较意识、追赶意识以及危机意识，并且男生、女生的任务相同、要求相同，引致学生的学习劲头和学习效果都会有很大提高，不会再以最后的分数作为简单性目标。

考核方式由原来“一纸考卷定高低”的单一性评价转向“学习过程加考卷”的全面性方式，增强“重过程、重平时、重自主学习”的考核理念，提高平时成绩的比例至40%，增加项目过程化评价，其中任务过程根据团队及个人的成果质量、设备掌握及应用、方案报告综合评分，并增加环节，安排阶段性考核，考查学生对结合不同区块知识的综合掌握程度，包含基础知识、实操、汇报材料三部分考查，广泛地培养学生综合素质和创新能力[5]。

4.能力展示情境

通过多阶段的任务性训练，鼓励和支持学生从不同的各个层面中强化专业能力，采用自主式的学习方法，使学生接受并消化，将学生的个人潜能最大限度地发挥出来。

鼓励学生参加测量技能大赛（国家级、省级），比赛内容和要求，都是行业内的各专家们共同制定，最大限度地体现了行业对学生的技能要求，也能通过竞赛总结出本校学生的优势和不足，在课程教授和实训方面，不断进行改革，旨在与行业更好地融合。目前本校学生的GNSS 专业能力得到了较大地认可，在国家级、省级比赛中均获得了多项荣誉，令学生的能力得到了很好地展示，增强了学生的学习信心。与企业积极合作，在企业顶岗实践，与一线技术人员深入学习和交流，学习更多的实际经验，企业员工对学生言传身教，使学生更快、更准确地获取自身定位，缩短学生向工作岗位角色转变适应期，也对测绘行业有了认识。目前学院已与相关企业合作，学生都能很好地完成GNSS 测量岗位相关工作，受到企业好评。改革效果之能力展示情境（如图 3 所示）：

图3 能力展示情境

5.建立教学课程材料库、案例库

GNSS 技术属于测绘学科的前沿技术，具有实践性强、设备类型繁多、更新较快的特点，各大高校在及时性引进新设备方面都较为困难，同时行业中数据处理软件又各异，校内的更新换代频率无法紧跟生产单位需求。为了使学生走出校门后，对行业内种类繁多的测绘产品经过短期学习都可以快速地投入工作，通过不同途径收集生产厂家内的多类型号仪器和多种软件的说明书、操作视频、培训文件等[6]，获取行业市场中最新技术方法、处理手段、生产案例，结合本学院设备及使用情况，进而融会贯通。使学生清楚理解，各设备根据理论所指导的实践方式虽有不同，但大同小异，学生面对新鲜事物的变通能力及增强自主学习的理念，才能将所学知识真正融入自身当中。

6.结束语

以项目为载体的任务式教学在提升学生的自主式学习能力、实践应用能力的同时，也提升了学生的“主人翁”意识，主动融入班级，在集体中共同成长、互帮互助，有效培养了学生的主动思考和解决问题的能力，进而深入提高了班级团结力、提升学生的组织协调能力和沟通能力，增强了学生的职业竞争力，出校即成为员工，实现与职业岗位的无缝对接。最终培养知理论、懂技术、打破固有思维的应用型体系学生，提升团队协作意识，锻炼角色定位及进行价值体现，促进学生深度学习及成长[7]，并能够就复杂的工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。