基于積極教學(xué)法下的GNSS 原理與應(yīng)用課程改革研究

阿爾達(dá)克·克里木，石 磊，唐 偉

（1.新疆工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830023；2.烏魯木齊天地華測(cè)導(dǎo)航有限公司，新疆 烏魯木齊 830023）

GNSS（Global Navigation Satellite System）是美國(guó)GPS，歐洲Galileo，俄羅斯Glonass 和中國(guó)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的統(tǒng)稱——全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。GNSS 著眼于國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，為全球用戶提供全天候，全天時(shí)，高精度定位服務(wù)，擁有著良好的發(fā)展前景。

隨著空間信息技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)，新型的GNSS測(cè)量成功的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)無(wú)法滿足的測(cè)繪工程技術(shù)發(fā)展的實(shí)際需求。GNSS 技術(shù)，攝影測(cè)量測(cè)圖和地理信息系統(tǒng)等應(yīng)用到建筑施工，鐵路，公路，交通，市政城鎮(zhèn)規(guī)劃，橋梁和水利水電建設(shè)等領(lǐng)域[1]。因此，要求高校培養(yǎng)的學(xué)生快速扎根到生產(chǎn)隊(duì)，從業(yè)人員應(yīng)具備深扎生產(chǎn)一線，堅(jiān)實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)和一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)操技能，艱苦耐勞愛(ài)崗敬業(yè)的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

新疆工程學(xué)院作為應(yīng)用型高校，為新疆地區(qū)乃至全國(guó)各地輸送應(yīng)用型和技術(shù)型人才。測(cè)繪工程專業(yè)在新疆屬于緊缺專業(yè)，因此根據(jù)社會(huì)需求和結(jié)合自身的專業(yè)特色，開(kāi)展相應(yīng)的教學(xué)研究，如每2 年修改專業(yè)培養(yǎng)方案，嚴(yán)格篩選教材，修訂和更新理論教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整和刪減實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，不斷提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。文章針對(duì)測(cè)繪工程專業(yè)在《GNSS 原理與應(yīng)用》教學(xué)中存在的問(wèn)題，利用新型的積極教學(xué)法闡述教學(xué)改革過(guò)程并提出建議。

1 課程改革的意義

GNSS 原理與應(yīng)用課程是測(cè)繪工程本科專業(yè)學(xué)完《測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)》后必修專業(yè)課，是一門(mén)基礎(chǔ)理論性，實(shí)踐性和技術(shù)性很強(qiáng)的綜合課程[2]。在信息化的時(shí)代，GNSS 測(cè)量定位技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，并積極地引領(lǐng)測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，代表了測(cè)繪工程專業(yè)的先進(jìn)性，主科技性，在現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)技術(shù)教學(xué)中處理重要地位。

2 課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2.1 教學(xué)現(xiàn)狀

新疆工程學(xué)院升本以來(lái)測(cè)繪工程專業(yè)采用的教材是武漢大學(xué)出版社出版的《GPS 測(cè)量與數(shù)據(jù)處理》，該教材內(nèi)容全面，概念清晰，通俗易懂，涵蓋的內(nèi)容全面[3]，沒(méi)有復(fù)雜的解釋詞，尤其少數(shù)民族學(xué)生學(xué)起來(lái)不會(huì)費(fèi)勁。適應(yīng)面寬，可操作性強(qiáng)并不變，選用的教材已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)諸多高校師生的認(rèn)可。

《GNSS 原理與應(yīng)用》課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課安排到第五學(xué)期，課程共計(jì)48 學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)8 學(xué)時(shí)，課程結(jié)束后針對(duì)該課程安排為期2 周的課程實(shí)習(xí)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生重點(diǎn)掌握GNSS 測(cè)量的基本原理和方法，誤差來(lái)源，定位計(jì)算過(guò)程，能正確布設(shè)等級(jí)GNSS 網(wǎng)，能熟練使用靜態(tài)GNSS 進(jìn)行等級(jí)控制網(wǎng)，靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、熟練使用動(dòng)態(tài)RTK 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與工程放樣。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、大膽創(chuàng)新的方法能力和組織管理，團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。

2.2 存在的問(wèn)題

《GNSS 原理及應(yīng)用》課程是測(cè)繪工程領(lǐng)域的新興科學(xué)，該課程涉及的知識(shí)面廣，其內(nèi)容涵蓋了物理、數(shù)學(xué)、航空遙感、測(cè)繪技術(shù)天文學(xué)、信息科學(xué)、電子電工學(xué)等諸多學(xué)科[4]。作者根據(jù)教學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生反饋分析和總結(jié)存在的問(wèn)題有：①授課方式卻仍以講授式為主一成不變。教學(xué)內(nèi)容牽涉到的數(shù)學(xué)公式比較多，學(xué)生感到枯燥、教學(xué)過(guò)程僵化、課堂氛圍沉悶、教學(xué)質(zhì)量降低、教學(xué)效果不理想等。②教學(xué)內(nèi)容無(wú)法滿足當(dāng)前新技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。課程內(nèi)容缺乏我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的最新進(jìn)展資料，教師在教學(xué)過(guò)程中只能以美國(guó)的GPS 為主，北斗衛(wèi)星作為GNSS 之一，只作單方面的簡(jiǎn)單地介紹，沒(méi)有從衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)，定位結(jié)算過(guò)程等反面全面的講解[5]。③以老師講授為主，老師在課堂上照本宣科灌輸式授課，過(guò)分依賴多媒體課件，無(wú)法發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)思考的積極性。這樣的教學(xué)模式下學(xué)習(xí)效果不佳，容易引起學(xué)生厭學(xué)。④實(shí)驗(yàn)課和實(shí)習(xí)教學(xué)所需要的儀器數(shù)量和種類較少，型號(hào)陳舊、缺乏市場(chǎng)主流的新款儀器。不是每個(gè)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都能夠操作，不能全方面的把課堂上學(xué)習(xí)的基本理論從實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證。⑤理論和實(shí)習(xí)課程考核過(guò)程比較單一，局限于考試和實(shí)習(xí)報(bào)告?？己说膬?nèi)容較單一，不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)生的總體掌握程度。如何合理評(píng)價(jià)學(xué)生是否學(xué)透一門(mén)課的知識(shí)應(yīng)該是綜合的評(píng)定。

總結(jié)以上原因，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)也只是淺層的理論，而不能深入理解其內(nèi)部的工作原理。由于該課程是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其課程理論的學(xué)習(xí)不僅要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，還要側(cè)重理論知識(shí)的應(yīng)用及從業(yè)必備的操作技能。理論教學(xué)是為實(shí)踐訓(xùn)練服務(wù)的。因此，將課程定位在注重培養(yǎng)學(xué)生以運(yùn)用有用知識(shí)，完成工作任務(wù)或技能訓(xùn)練，提高實(shí)際應(yīng)用能力、綜合職業(yè)能力和社會(huì)適應(yīng)能力等綜合性目標(biāo)的教學(xué)活動(dòng)中[6]。我們選擇測(cè)繪工程17-1 班（本科）為積極教學(xué)法的試點(diǎn)。

3 積極教學(xué)法的改革

3.1 教材及內(nèi)容的改進(jìn)

新疆工程學(xué)院之前一直采用傳統(tǒng)的“教師教、學(xué)生學(xué)”的教學(xué)模式，作為新型的應(yīng)用型本科院校，這樣枯燥的教學(xué)模式不再適合新疆工程學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)。根據(jù)該課程結(jié)構(gòu)體特征，依然選用武漢大學(xué)出版社編寫(xiě)的《GPS 測(cè)量與數(shù)據(jù)處理》作為主教材，網(wǎng)上下載最新的GPS、北斗衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)展報(bào)告、華測(cè)、中海達(dá)等測(cè)繪公司研制的產(chǎn)品使用手冊(cè)作為輔助教材，課堂上供學(xué)生分析和討論，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。比如，第一章緒論里講授GNSS 的發(fā)展背景，我們選取視頻教材，直觀的介紹美國(guó)GPS、北斗衛(wèi)星研發(fā)和應(yīng)用。學(xué)生觀看視頻后結(jié)合主教材內(nèi)容補(bǔ)充學(xué)習(xí)SA（選擇可用）和AS（反電子欺騙）技術(shù)。積極教學(xué)法提倡課堂組織教學(xué)過(guò)程中“以學(xué)生為主體，教師引導(dǎo)”模式，更多的把課堂交給學(xué)生，老師點(diǎn)評(píng)和講解。教學(xué)視頻和知識(shí)點(diǎn)的講解可以很好地結(jié)合起到有效的作用。

3.2 教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行補(bǔ)充和刪減

GNSS 定位技術(shù)涉及到多科學(xué)，課程與天體力學(xué)，電磁學(xué)，電子相關(guān)理論及相對(duì)論效應(yīng)。該課程與《大地測(cè)量學(xué)》，《遙感原理與應(yīng)用》等課程的部分內(nèi)容重復(fù)。如在講授第二章坐標(biāo)系與時(shí)間系統(tǒng)和第四章衛(wèi)星導(dǎo)航電文與衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，其中測(cè)量學(xué)常用的坐標(biāo)系、時(shí)間系統(tǒng)、電磁波的基本知識(shí)等內(nèi)容可以一筆帶過(guò)。

測(cè)繪工程專業(yè)班級(jí)在上物理課之前，我們測(cè)繪工程專業(yè)老師和基礎(chǔ)學(xué)院的物理老師及時(shí)溝通，物理教學(xué)的培養(yǎng)方案積極配合《GNSS 原理與應(yīng)用》課程，重點(diǎn)講解相關(guān)的電磁波譜，相對(duì)論效應(yīng)等物理知識(shí)。因此，根據(jù)不同班級(jí)整體知識(shí)水平和特色，物理學(xué)專業(yè)教師修改物理教學(xué)培養(yǎng)方案。

現(xiàn)在動(dòng)態(tài)GPS-RTK、CORS 站的應(yīng)用比較實(shí)用，學(xué)生走向工作崗位后，不可避免地會(huì)用到。因此在第五章時(shí)補(bǔ)了充新疆工程學(xué)院CORS 站建設(shè)的具體內(nèi)容等。經(jīng)過(guò)這樣的教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)就比較輕松，也容易掌握。

3.3 教學(xué)手段的改進(jìn)

積極教學(xué)法常用的方法是“有效提問(wèn)”。首先拋出問(wèn)題，再“給定思考時(shí)間”即給足了學(xué)生獨(dú)立自主思考的空間，最后再點(diǎn)名回答。這種方法可以有效避免“先點(diǎn)名”后只有被點(diǎn)學(xué)生參與思考而其他學(xué)生放松，使得全班學(xué)生都能參與獨(dú)立思考，達(dá)到有效提問(wèn)的教-學(xué)互動(dòng)目的。

可以把一堂課分為4 個(gè)部分。課程導(dǎo)入、教學(xué)主體、總結(jié)和課堂評(píng)價(jià)。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)不同類型和時(shí)段的教學(xué)活動(dòng)。比如：頭腦風(fēng)暴、，分組討論、案例分析、畫(huà)思維導(dǎo)圖、角色扮演等[7]。這樣所有學(xué)生能夠參與學(xué)習(xí)當(dāng)中把課堂交給學(xué)生，課堂氣氛活躍，發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

3.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足與改革

根據(jù)教學(xué)大綱，實(shí)驗(yàn)課時(shí)8 學(xué)時(shí)。過(guò)去的教學(xué)方法和手段單一，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、目的、步驟、方法、注意事項(xiàng)等逐一講解。學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課時(shí)按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的內(nèi)容機(jī)械操作，學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力不能很好地發(fā)揮。加之實(shí)驗(yàn)小組為單位，組內(nèi)成員中部分學(xué)生主動(dòng)性差，實(shí)驗(yàn)效果不理想。

為了提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，可以利用積極教學(xué)法的“模仿”方法。觀看儀器操作視頻，比如在GPS接收機(jī)的認(rèn)識(shí)和使用實(shí)驗(yàn)中很好的表現(xiàn)。首先學(xué)生可以對(duì)儀器各部件及具體的操作步驟有直觀的認(rèn)識(shí)，然后根據(jù)看到的內(nèi)容在室外演示，最后指導(dǎo)老師親自演示。學(xué)生容易悟出自己的問(wèn)題，尤其對(duì)操作錯(cuò)誤的地方印象會(huì)非常深刻。

另外，新疆工程學(xué)院與烏魯木齊天地華測(cè)公司已建立校企合作關(guān)系，由專業(yè)技術(shù)人員講解儀器操作步驟和共享儀器，彌補(bǔ)新疆工程學(xué)院儀器不足的困難，以拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

3.5 考核

理論課和實(shí)驗(yàn)課考核方式過(guò)于簡(jiǎn)單。以往都是70%考試和實(shí)習(xí)報(bào)告成績(jī)，30%平時(shí)成績(jī)作為總成績(jī)的考核依據(jù)不能反映學(xué)生的真實(shí)水平。因此修訂考核方式，期末考試成績(jī)占70%，平時(shí)成績(jī)占10%，實(shí)驗(yàn)課占20%，實(shí)習(xí)課程指定標(biāo)準(zhǔn)的考核方式，根據(jù)每天學(xué)生完成的任務(wù)給分，這樣所有的學(xué)生都能夠參與到實(shí)際的教學(xué)中。

4 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的課堂教學(xué)，積極教學(xué)法的效果比起傳統(tǒng)教學(xué)法效果明顯。積極教學(xué)法優(yōu)點(diǎn)在于以學(xué)生為主體，把課堂交給學(xué)生，關(guān)注學(xué)生掌握的知識(shí)程度和專業(yè)技能。新疆工程學(xué)院首次對(duì)《GNSS 原理與應(yīng)用》課程進(jìn)行教學(xué)改革，不斷探索和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極教學(xué)法對(duì)教師的要求比較高，激發(fā)專業(yè)教師創(chuàng)新教學(xué)方法，更好地對(duì)教學(xué)內(nèi)容更新、補(bǔ)充、刪減，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力，以便很好地融入企業(yè)生產(chǎn)中。積極教學(xué)法要求學(xué)生從以前的被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，剛開(kāi)始學(xué)生很難適應(yīng)這樣的新型教學(xué)模式，在后續(xù)的教學(xué)過(guò)程中，我們團(tuán)隊(duì)將會(huì)繼續(xù)深入改革和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并在此過(guò)程中不斷調(diào)整教育觀念，改變教學(xué)方式、教學(xué)行為，堅(jiān)持探索和改進(jìn)。