全球定位系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模塊的探索與研究

樂洋+江暢+王俊

摘要：隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷完善，全球定位系統(tǒng)課程成為普及衛(wèi)星導(dǎo)航知識(shí)的必要手段。本文針對(duì)地理信息系統(tǒng)專業(yè)和測(cè)繪專業(yè)的《全球定位系統(tǒng)》課程教學(xué)過(guò)程中的一些問(wèn)題進(jìn)行了較深入的討論，并就教學(xué)實(shí)踐提出了自己的幾點(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞：全球定位系統(tǒng);實(shí)踐教學(xué);探索

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2016）06-0161-02

引言：

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）是所有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的統(tǒng)稱，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，這其中又以全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）最廣為人知。GPS是美國(guó)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分組成。它能全天候、全天時(shí)為全球用戶提供精確的位置、速度信息。在地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)和個(gè)人計(jì)算機(jī)高速發(fā)展的今天，GPS以其高精度、自動(dòng)化、全天時(shí)、全天候等顯著特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、資源管理、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等諸多領(lǐng)域[1-2]。

在GPS的教學(xué)過(guò)程中，由于經(jīng)費(fèi)、經(jīng)驗(yàn)、基礎(chǔ)等客觀原因，很多學(xué)校缺乏充足的資料和相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)條件，使學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感到很費(fèi)力，學(xué)完以后也是一頭霧水。而如在教學(xué)過(guò)程中融入本學(xué)科前沿性的知識(shí)和教師的科研成果，給課程注入新鮮血液，讓學(xué)生了解本學(xué)科近年來(lái)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，從而吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的想象力，將大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。因此，探討GPS教學(xué)改革與實(shí)踐就顯得尤為重要[3-5]。

一、全球定位系統(tǒng)學(xué)科特點(diǎn)

1.GPS是一門交叉學(xué)科。作為一門兼具理論性與技術(shù)性的學(xué)科，既有自己專屬理論基礎(chǔ)，又有很強(qiáng)技術(shù)性的學(xué)科，GPS汲取了諸多相關(guān)學(xué)科的精華，同時(shí)又被多個(gè)相關(guān)學(xué)科所運(yùn)用，進(jìn)而也推動(dòng)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。GPS在學(xué)術(shù)上的交叉性決定了其專業(yè)性。和傳統(tǒng)專業(yè)與課程教學(xué)相比，GPS學(xué)科不僅要有深厚的理論基礎(chǔ)，還要對(duì)相關(guān)技術(shù)如最優(yōu)估計(jì)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)等有深刻的了解。

2.發(fā)展迅速與內(nèi)容更新快。從GPS開始研發(fā)到現(xiàn)在只有40多年的歷史，但GPS卻從以空間定位為主，到現(xiàn)在GPS和GIS、RS集成的蓬勃發(fā)展階段。GPS內(nèi)容和技術(shù)的快速更新性，對(duì)教學(xué)方法和手段也提出了更高的要求。對(duì)于教師而言，需要不斷地學(xué)習(xí)，補(bǔ)充新的知識(shí)，掌握發(fā)展動(dòng)態(tài)和趨勢(shì)，從而豐富教學(xué)內(nèi)容和開拓學(xué)生視野，理論性與應(yīng)用性并重。

3.空間抽象性。GPS的課程從空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)的建立，從定位原理到誤差精度分析以及數(shù)據(jù)處理，都是建立在對(duì)空間坐標(biāo)和衛(wèi)星信號(hào)的抽象和和描述基礎(chǔ)上。針對(duì)這類較為抽象和難以理解的內(nèi)容，宜采用接收機(jī)實(shí)物演示、多媒體等教學(xué)手段，使之直觀化、形象化和具體化，有助于概念的掌握和對(duì)內(nèi)容的理解。

二、GPS教學(xué)實(shí)踐中存在的問(wèn)題

1.師資不足成為發(fā)展瓶頸。GPS作為一門新興的學(xué)科，發(fā)展極為迅速，覆蓋了多個(gè)領(lǐng)域，體現(xiàn)了傳統(tǒng)科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)的高度融合，對(duì)教師的綜合素質(zhì)要求極高。目前而言，GPS師資明顯不足。為了提高GPS的教學(xué)水平，必須首先提高教師的水平，否則對(duì)于GPS人才的培養(yǎng)是極為不利的。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。GPS教學(xué)不僅對(duì)教師的要求高，對(duì)學(xué)生的要求同樣也很高。學(xué)生一般不易把握重點(diǎn)。作為一門專業(yè)課程，對(duì)于學(xué)生先修課程的掌握有較嚴(yán)格的要求。但是學(xué)生專業(yè)知識(shí)了解程度較低，且長(zhǎng)期習(xí)慣于應(yīng)試教育，缺乏學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，對(duì)主動(dòng)性思維要求較高的GPS課程從心理到知識(shí)準(zhǔn)備都不充分。在課堂上，學(xué)生很難把握知識(shí)要點(diǎn)，影響聽課效率;課后又極少花時(shí)間去實(shí)踐，難免陷入惡性循環(huán)。

三、GPS教學(xué)設(shè)計(jì)

1.教學(xué)內(nèi)容設(shè)置。為了既讓學(xué)生了解GPS的基本理論、方法，又要在此基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)具體應(yīng)用背景，引進(jìn)目前教師的科研成果是一個(gè)行之有效的辦法。科研成果作為思維與實(shí)踐的產(chǎn)物，有其獨(dú)特的內(nèi)涵，比起采用其他任何手段來(lái)提高人們對(duì)教育科研的認(rèn)識(shí)更有說(shuō)服力。

2.教學(xué)方法創(chuàng)新。根據(jù)GPS課程的特點(diǎn)，宜采用多媒體教學(xué)方式。就教學(xué)方法而言，一般有三種方法可以采用：一是啟發(fā)式教學(xué)。鼓勵(lì)學(xué)生自問(wèn)自答，用簡(jiǎn)單的方法啟發(fā)學(xué)生，讓他們通過(guò)自己的思考來(lái)解決問(wèn)題。二是引導(dǎo)式教學(xué)。通過(guò)在課堂上引導(dǎo)學(xué)生積極思維，而不是被動(dòng)接受。三是互動(dòng)式教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中與學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行互動(dòng)交流，營(yíng)造一個(gè)良好的課堂氛圍，有助于學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容。這三種方法并不是彼此孤立的，教師需要經(jīng)常和學(xué)生進(jìn)行思想上的溝通，以便隨時(shí)調(diào)整教學(xué)方法。

3.考核方式要靈活。GPS課程可采取平時(shí)成績(jī)40%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)20%，期末成績(jī)40%的比例來(lái)考核學(xué)生。平時(shí)要求學(xué)生做好聽課筆記，鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上主動(dòng)和教師交流、討論;做實(shí)驗(yàn)時(shí)要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前做好一切準(zhǔn)備工作，實(shí)驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，逐項(xiàng)完成實(shí)驗(yàn);期末考試可以采用作業(yè)、論文、考試中的一種或幾種相結(jié)合的方式。

四、提高GPS課程教學(xué)效果的途徑

1.選編適合本專業(yè)的教材。教材是GPS能否順利開展的關(guān)鍵因素。任何一種教學(xué)方法的實(shí)施或教學(xué)理論的提出，都必須通過(guò)教材才能實(shí)現(xiàn)，也只有通過(guò)教材才能得到檢驗(yàn)和論證。為此，必須搞好GPS教學(xué)的教材建設(shè)。我院現(xiàn)在正組織一批教學(xué)一線的資深教師完成該課程教材的編寫工作。

2.加強(qiáng)師資的培訓(xùn)。高素質(zhì)教師隊(duì)伍是保證課程教授水平的關(guān)鍵。教師是教學(xué)成功與否的源頭，教師的工作態(tài)度和能力對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)至關(guān)重要，因此教師隊(duì)伍的建設(shè)關(guān)系到GPS課程教學(xué)的成敗。為了增強(qiáng)師資力量，提高教師教學(xué)水平，需要組織多種形式的教學(xué)交流活動(dòng)，如聽課、培訓(xùn)、講座等，從中選拔優(yōu)秀人才，為提高教師GPS教學(xué)水平打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。另外作為高校而言，也可嘗試與科研單位聯(lián)合辦學(xué)，一方面聘用研究院所的科研人員作為兼職教師，另一方面組織學(xué)生到相關(guān)科研單位實(shí)習(xí)，為學(xué)生提供新的學(xué)習(xí)場(chǎng)所，以充實(shí)、豐富GPS教學(xué)內(nèi)容。

3.提升學(xué)生適應(yīng)GPS教學(xué)的能力。在學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中，作為主體的學(xué)生面臨著學(xué)習(xí)深度與廣度選擇的問(wèn)題。通常GPS本科教育深度應(yīng)該適中，不宜過(guò)深，而核心專業(yè)技能卻是學(xué)生必須掌握的。如何做好讀書筆記，確立學(xué)習(xí)深度和廣度間的關(guān)系，學(xué)生應(yīng)該做到心中有數(shù)，盡管學(xué)生可以清晰地明確并做到這一點(diǎn)并不容易。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)以下方法進(jìn)行廣度取舍與深度研究：（1）培養(yǎng)閱讀別人文章，多加以分析，提出自己觀點(diǎn)的能力;（2）培養(yǎng)自學(xué)能力，即獨(dú)自在圖書館和網(wǎng)絡(luò)上查找所需要的文獻(xiàn)、資料的能力;（3）向縱深方向發(fā)展，對(duì)教學(xué)內(nèi)容做最深入的研究和發(fā)掘。

五、結(jié)束語(yǔ)

全球定位系統(tǒng)的理論和技術(shù)方法已經(jīng)滲透到自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，社會(huì)對(duì)掌握定位技術(shù)人才的需求也越來(lái)越大。開設(shè)GPS課程的大學(xué)應(yīng)該及時(shí)學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)內(nèi)外一流大學(xué)GPS教學(xué)方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善教學(xué)體系，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，與自己學(xué)校的學(xué)科背景和特點(diǎn)相結(jié)合，培養(yǎng)有市場(chǎng)需求的GPS專業(yè)人才。

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