基于积极教学法下的GNSS 原理与应用课程改革研究

阿尔达克·克里木，石 磊，唐 伟

（1.新疆工程学院，新疆 乌鲁木齐 830023；2.乌鲁木齐天地华测导航有限公司，新疆 乌鲁木齐 830023）

GNSS（Global Navigation Satellite System）是美国GPS，欧洲Galileo，俄罗斯Glonass 和中国北斗导航系统的统称——全球导航卫星系统。GNSS 着眼于国家安全和经济社会发展的需要，为全球用户提供全天候，全天时，高精度定位服务，拥有着良好的发展前景。

随着空间信息技术的不断开发，新型的GNSS测量成功的弥补了传统测绘技术无法满足的测绘工程技术发展的实际需求。GNSS 技术，摄影测量测图和地理信息系统等应用到建筑施工，铁路，公路，交通，市政城镇规划，桥梁和水利水电建设等领域[1]。因此，要求高校培养的学生快速扎根到生产队，从业人员应具备深扎生产一线，坚实的专业理论基础和一定的实践经验和实操技能，艰苦耐劳爱岗敬业的团队合作意识。

新疆工程学院作为应用型高校，为新疆地区乃至全国各地输送应用型和技术型人才。测绘工程专业在新疆属于紧缺专业，因此根据社会需求和结合自身的专业特色，开展相应的教学研究，如每2 年修改专业培养方案，严格筛选教材，修订和更新理论教学内容，调整和删减实验实习教学内容，不断提高该课程的教学质量。文章针对测绘工程专业在《GNSS 原理与应用》教学中存在的问题，利用新型的积极教学法阐述教学改革过程并提出建议。

1 课程改革的意义

GNSS 原理与应用课程是测绘工程本科专业学完《测量学基础》后必修专业课，是一门基础理论性，实践性和技术性很强的综合课程[2]。在信息化的时代，GNSS 测量定位技术现已广泛应用于国民建设的各个领域，并积极地引领测绘科学技术的发展趋势，代表了测绘工程专业的先进性，主科技性，在现代测绘科学技术教学中处理重要地位。

2 课程教学现状及存在的问题

2.1 教学现状

新疆工程学院升本以来测绘工程专业采用的教材是武汉大学出版社出版的《GPS 测量与数据处理》，该教材内容全面，概念清晰，通俗易懂，涵盖的内容全面[3]，没有复杂的解释词，尤其少数民族学生学起来不会费劲。适应面宽，可操作性强并不变，选用的教材已经得到国内诸多高校师生的认可。

《GNSS 原理与应用》课程作为专业基础课安排到第五学期，课程共计48 学时，其中实验教学8 学时，课程结束后针对该课程安排为期2 周的课程实习。通过本课程的学习，学生重点掌握GNSS 测量的基本原理和方法，误差来源，定位计算过程，能正确布设等级GNSS 网，能熟练使用静态GNSS 进行等级控制网，静态数据采集，内业数据处理、熟练使用动态RTK 系统进行数据采集与工程放样。培养学生独立思考、大胆创新的方法能力和组织管理，团队协作意识。

2.2 存在的问题

《GNSS 原理及应用》课程是测绘工程领域的新兴科学，该课程涉及的知识面广，其内容涵盖了物理、数学、航空遥感、测绘技术天文学、信息科学、电子电工学等诸多学科[4]。作者根据教学工作经验和学生反馈分析和总结存在的问题有：①授课方式却仍以讲授式为主一成不变。教学内容牵涉到的数学公式比较多，学生感到枯燥、教学过程僵化、课堂氛围沉闷、教学质量降低、教学效果不理想等。②教学内容无法满足当前新技术发展的趋势。课程内容缺乏我国北斗卫星导航的最新进展资料，教师在教学过程中只能以美国的GPS 为主，北斗卫星作为GNSS 之一，只作单方面的简单地介绍，没有从卫星的结构，定位结算过程等反面全面的讲解[5]。③以老师讲授为主，老师在课堂上照本宣科灌输式授课，过分依赖多媒体课件，无法发挥学生主动思考的积极性。这样的教学模式下学习效果不佳，容易引起学生厌学。④实验课和实习教学所需要的仪器数量和种类较少，型号陈旧、缺乏市场主流的新款仪器。不是每个学生在实验过程中都能够操作，不能全方面的把课堂上学习的基本理论从实验中验证。⑤理论和实习课程考核过程比较单一，局限于考试和实习报告。考核的内容较单一，不能准确评价学生的总体掌握程度。如何合理评价学生是否学透一门课的知识应该是综合的评定。

总结以上原因，学生学到的知识也只是浅层的理论，而不能深入理解其内部的工作原理。由于该课程是一门实践性较强的专业基础课，其课程理论的学习不仅要求学生掌握基础知识，还要侧重理论知识的应用及从业必备的操作技能。理论教学是为实践训练服务的。因此，将课程定位在注重培养学生以运用有用知识，完成工作任务或技能训练，提高实际应用能力、综合职业能力和社会适应能力等综合性目标的教学活动中[6]。我们选择测绘工程17-1 班（本科）为积极教学法的试点。

3 积极教学法的改革

3.1 教材及内容的改进

新疆工程学院之前一直采用传统的“教师教、学生学”的教学模式，作为新型的应用型本科院校，这样枯燥的教学模式不再适合新疆工程学院学生的特点。根据该课程结构体特征，依然选用武汉大学出版社编写的《GPS 测量与数据处理》作为主教材，网上下载最新的GPS、北斗卫星技术进展报告、华测、中海达等测绘公司研制的产品使用手册作为辅助教材，课堂上供学生分析和讨论，激发学生的创新思维，同时引导学生自主学习。比如，第一章绪论里讲授GNSS 的发展背景，我们选取视频教材，直观的介绍美国GPS、北斗卫星研发和应用。学生观看视频后结合主教材内容补充学习SA（选择可用）和AS（反电子欺骗）技术。积极教学法提倡课堂组织教学过程中“以学生为主体，教师引导”模式，更多的把课堂交给学生，老师点评和讲解。教学视频和知识点的讲解可以很好地结合起到有效的作用。

3.2 教学内容适当的进行补充和删减

GNSS 定位技术涉及到多科学，课程与天体力学，电磁学，电子相关理论及相对论效应。该课程与《大地测量学》，《遥感原理与应用》等课程的部分内容重复。如在讲授第二章坐标系与时间系统和第四章卫星导航电文与卫星信号时，其中测量学常用的坐标系、时间系统、电磁波的基本知识等内容可以一笔带过。

测绘工程专业班级在上物理课之前，我们测绘工程专业老师和基础学院的物理老师及时沟通，物理教学的培养方案积极配合《GNSS 原理与应用》课程，重点讲解相关的电磁波谱，相对论效应等物理知识。因此，根据不同班级整体知识水平和特色，物理学专业教师修改物理教学培养方案。

现在动态GPS-RTK、CORS 站的应用比较实用，学生走向工作岗位后，不可避免地会用到。因此在第五章时补了充新疆工程学院CORS 站建设的具体内容等。经过这样的教学，学生在学习该课程时就比较轻松，也容易掌握。

3.3 教学手段的改进

积极教学法常用的方法是“有效提问”。首先抛出问题，再“给定思考时间”即给足了学生独立自主思考的空间，最后再点名回答。这种方法可以有效避免“先点名”后只有被点学生参与思考而其他学生放松，使得全班学生都能参与独立思考，达到有效提问的教-学互动目的。

可以把一堂课分为4 个部分。课程导入、教学主体、总结和课堂评价。教师根据教学内容的不同知识点，设计不同类型和时段的教学活动。比如：头脑风暴、，分组讨论、案例分析、画思维导图、角色扮演等[7]。这样所有学生能够参与学习当中把课堂交给学生，课堂气氛活跃，发挥学生的主体作用。

3.4 实验教学中的不足与改革

根据教学大纲，实验课时8 学时。过去的教学方法和手段单一，实验指导老师根据实验指导书对实验的内容、目的、步骤、方法、注意事项等逐一讲解。学生上实验课时按照实验指导书的内容机械操作，学生的创新能力和解决实际问题的能力不能很好地发挥。加之实验小组为单位，组内成员中部分学生主动性差，实验效果不理想。

为了提高学生的实验兴趣，可以利用积极教学法的“模仿”方法。观看仪器操作视频，比如在GPS接收机的认识和使用实验中很好的表现。首先学生可以对仪器各部件及具体的操作步骤有直观的认识，然后根据看到的内容在室外演示，最后指导老师亲自演示。学生容易悟出自己的问题，尤其对操作错误的地方印象会非常深刻。

另外，新疆工程学院与乌鲁木齐天地华测公司已建立校企合作关系，由专业技术人员讲解仪器操作步骤和共享仪器，弥补新疆工程学院仪器不足的困难，以拓宽学生的知识面。

3.5 考核

理论课和实验课考核方式过于简单。以往都是70%考试和实习报告成绩，30%平时成绩作为总成绩的考核依据不能反映学生的真实水平。因此修订考核方式，期末考试成绩占70%，平时成绩占10%，实验课占20%，实习课程指定标准的考核方式，根据每天学生完成的任务给分，这样所有的学生都能够参与到实际的教学中。

4 结 语

经过一个学期的课堂教学，积极教学法的效果比起传统教学法效果明显。积极教学法优点在于以学生为主体，把课堂交给学生，关注学生掌握的知识程度和专业技能。新疆工程学院首次对《GNSS 原理与应用》课程进行教学改革，不断探索和总结经验，积极教学法对教师的要求比较高，激发专业教师创新教学方法，更好地对教学内容更新、补充、删减，改进实验教学，加强学生的实践操作能力，以便很好地融入企业生产中。积极教学法要求学生从以前的被动转为主动，刚开始学生很难适应这样的新型教学模式，在后续的教学过程中，我们团队将会继续深入改革和总结经验，并在此过程中不断调整教育观念，改变教学方式、教学行为，坚持探索和改进。