“GNSS原理与应用”课程教学改革探索

武静

[摘 要] “GNSS原理与应用”多年来一直是测绘工程专业的主干课程，具有非常强的理论性和实践性。随着导航定位技术的不断发展，以GPS为代表的单一导航定位系统具有极大的局限性，未来必定是GNSS多系统融合发展的新时代。为适应新技术发展趋势和市场对创新人才的需求，本文结合许昌学院近几年GNSS课程的教学现状，从教学内容、教学手段和实践性教学环节等方面对课程教学进行了探索，以多种形式的授课方法让学生掌握更多的知识和技能，培养更为优秀的专业技术人才。

[关键词] GNSS;教学改革;测绘工程

[中图分类号]G642   [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2020） 11-0074-02

一 课程教学目前存在的问题

（一）教材更新速度慢，内容滞后

目前，GNSS技术的迅猛发展使相关教材显著滞后。以《GPS测量原理及应用》（第四版）为例，该教材仍然以介绍GPS为主。限于教材编写修订的客观条件，该教材对GLONASS、Galileo和北斗系统只做了简单提及，对我国北斗系统的介绍仍然停留于北斗一号，教材内容介绍相对滞后。目前卫星导航定位系统的发展已呈现多系统融合并存的局面，新兴技术不断更新，然而教材内容更新滞后，与科研联系存在脱节现象，导致学生无法及时接触到行业新技术的发展成果。

（二）课程理论部分抽象，总课时量不足

课程教学为36课时，去掉一周的综合实习，理论部分课时总量为34学时，目前教学大纲安排的教学内容多且理论知识难，特别是定位原理较为抽象，在有限的教学时间内授课，学生理解上有一定难度。并且GNSS与大地测量学基础存在重叠知识点，这在一定程度上造成教学内容的重复，从而占用了理论课时，影响整体教学效果。

（三）实践基地单一，实验设备不足

“GNSS原理与应用”是理论与实践相辅相成的一门专业课，尤其是实习实践部分在本门课中占有重要地位，实习基地的完善就显得十分必要。目前，校内实习基地单一，非综合性实践基地，而且随着时间的推移，原有控制网的部分控制点遭到破坏，使GNSS综合实习受到限制，实习效率和效果较差。而且，由于学校投入实践教学的仪器数量不足，设备短缺，在一定程度上影响实践教学的有序开展。

二 教学改革措施

（一）教学内容扩充与知识体系重构

卫星定位技术一直在快速发展，涵盖内容也在不断丰富，GNSS发展领域内更便捷、有效的新技术不断涌现。因此，在教材选取上要能够体现学科领域的基本理论和前沿技术，在教学内容上，将BDS、其他导航系统、最新的技术成果以及教材之外代表GNSS当前发展领域的最新理论知识纳入课堂教学中，并且适当淘汰一些陈旧的技术手段，立足于教材又不拘泥于教材，采取各种有效的教学方式激发学生的学习兴趣和热情。另外，考虑到目前GNSS与大地测量学存在重复交叉内容，在GNSS教学中省略坐标系统和时间系统地讲授，避免教学内容重叠，缓解学时，合理安排学时，为实践实习提供足够的课时保障，有效整合与联系，在有限的学时内实现上述教学目标。经过知识体系重构，将课堂教学内容整合为四大部分：第一，GNSS系统的组成与发展;第二，GNSS测量原理（卫星运动基础及卫星信号、GNSS伪距测量原理、GNSS载波相位测量原理、整周未知数的确定方法与周跳分析、GNSS静态定位与动态定位原理）;第三，GNSS测量误差来源及其影响;第四，GNSS外业测量设计实施与测量数据处理。通过这些知识的学习，可以使学生较好地理解和掌握GNSS定位的关键理论和重要知识。

（二）优化授课方式，丰富教学手段

紧跟网络时代步伐，借助丰富的网络资源，探索课堂教学新模式，融合多种方式辅助课堂教学。根据教学大纲、知识点的难易创建线上课堂，对于需要学生自学的知识提前录制教学视頻并放入网络教学平台，学生可以提前观看教学视频，对于难点和重点知识，可以反复观看。利用MOOC等优质教学资源，丰富课程内容，甄别筛选良好先进的学习资料供学生学习，充分运用先进教学技术，丰富、完善授课内容，扩充教学空间。

对于课堂教学方面，由于“GNSS原理与应用”课程内容比较抽象，而目前大学生普遍对数理基础较强的理论教学丧失学习兴趣，导致课堂教学效果不佳。针对这一问题，我们在多媒体课件的设计与制作上多下功夫，把抽象枯燥的理论知识设计和制作成富有实效性、针对性的多媒体课件，通过精心优化设计的课件，可以将抽象的知识形象化，例如通过动画、图片、视频等向学生直观地展示GNSS伪距测量原理、载波相位测量原理、RTK工作模式、GNSS后处理软件的数据处理过程等难以理解的教学内容，让学生更好地理解，增强课程的吸引力和学生的获得感。

（三）改革和强化实践教学，注重学生能力培养

“GNSS原理与应用”是一门理论和实践密切结合的课程，在注重理论基础的同时也要重视实践教学，通过实践教学让学生深入理解课堂上所讲的GNSS测量理论和方法，掌握仪器使用方法及整套作业流程，使学生对GNSS测量工作的全过程有深刻的认识，为今后走上工作岗位打下夯实基础。目前，本校作为培养应用技术类型的本科院校，以培养高水平应用型本科生为目标，在教学中始终注重提高学生的动手能力和培养学生的分析问题能力。根据学校的总体培养目标，结合本门课程特点，探索实践教学改革，进一步完善课内实践教学环节的设计。经过几个学期的教学实践，以及与学生的交流讨论，初步提出以下实践环节改革方法：

第一，合理安排实践教学内容，将认识GNSS接收机、熟悉仪器等周期短的实践教学工作穿插安排在理论课堂中，为此后的GNSS综合实习预留出充足时间，通过全面、系统的综合实习强化GNSS操作技能，使学生掌握GNSS测量技术设计、作业模式、外业操作步骤、内业数据处理的方法，培养其踏实求是的工作作风、组织管理和协调能力以及团结协作的集体观念。优化整合后的实践教学项目如图1所示。

第二，加强实习过程的指导、检查和监督工作，及时发现、解决实习中出现的问题。要求学生做到每天与指导老师联系，遇到问题及时组织讨论，按时汇报实习工作进展。教师现场跟踪指导学生实习工作，检查学生实习情况，及时处理实习中出现的问题，做好实习考核。

第三，目前，GNSS综合实习人均仪器数量不足，并且实习任务是按小组进行下达，教师室外演示仪器效率较低，为了让每位学生都能清楚看到仪器演示掌握仪器使用方法，我们提出了录制GNSS仪器操作演示视频，在综合实习周前将仪器教学视频、GNSS接收机使用说明书、GNSS数据后处理软件以及实习大纲及实习指导书等资料提前发给学生，让学生通过看教学资料掌握仪器操作要领，待实践实习周，有针对性地巩固仪器操作步骤，根据自身掌握程度，自由选择观看不熟练的操作步骤，再配合教师现场答疑，这样既提高了学习效率，也达到了事半功倍的效果。

第四，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。目前，本校实践教学所使用的实习基地以校内实习基地为主，校园地形简单，地物地貌单一，基本可以满足课内教学实践的需求，为了能够更好地提高GNSS技术实践教学的实战型，进一步完善实践教学体系，计划增建校外专业综合实践基地，让学生能够感受真实的测量工作，独立完成整套连续作业，进行真实现场工作，培养理论与实践都过硬的合格学生。

第五，根据学科发展需要，购买更新仪器设备，邀请测绘仪器生产厂商技术人员携仪器来校进行现场讲解、操作演示，申请开放实验室项目，为学生提供课下学习时间，学生可利用课余时间自行申请借用仪器，实现仪器设备的高效利用和开放共享，在一定程度上解决人均仪器不足的问题。

第六，以赛促学，提高学生实践能力。定期举办校内测绘技能大赛，积极参与河南省以及全国高校测绘技能大赛，通过技能竞赛的组织、备赛、训练、参赛等过程，有效地锻炼学生理论联系实际和团队协作的能力，又能检验实践教学效果，提升学生的实践操作能力。同时，省级和国家级技能大赛也为本校和兄弟院校测绘专业发展建设搭建了学习借鉴的桥梁，在人才培养方案制定、创新人才培养模式、实践教学改革等方面带来新的启发和思路。

（四）改善考核机制，提高積极性

GNSS课程考核分为理论课程考核与综合实习考核。其中理论课程考核标准为“平时成绩：期末成绩=3：7”，平时成绩含考勤、作业情况。期末理论课程考核以闭卷方式进行，主要考察课程理论知识的掌握。GNSS综合实习单独考核，实习通过小组形式进行实验，每人单独撰写实习报告与个人总结，考核最终成绩由三部分构成，即小组实习成果质量、个人实习报告撰写质量及出勤状况，其中小组实习成果评价指标以外业数据质量、内业数据解算及成图成果质量为指标。由于小组成绩不能充分体现组内所有同学的工作量，难以准确定量分数，因此在实习期间设立抽检环节，随机抽取每组2到3名同学演示仪器操作及数据处理，以期提升学生对此项部分考核的关注度，做到准备充分，轻松应对。

参考文献：

[1]王华，陶庭叶.“GPS测量原理与应用”课程教学改革实践[J].测绘通报，2016（06）.

[2]邓岳川，杨灿灿，于洋，等.MOOCs背景下的“GPS原理与应用”课程教学改革探讨[J].长江大学学报（自科版），2015（16）.

（责任编辑：王义祥）