面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的GNSS原理及其應(yīng)用課程改革與建設(shè)

郭秦

GNSS原理及其應(yīng)用課程是遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的骨干課程、專業(yè)核心課程。遙感科學(xué)技術(shù)近幾年的快速發(fā)展，GNSS原理及其應(yīng)用課程教學(xué)內(nèi)容不斷擴充調(diào)整，與工程測量、攝影測量、遙感、地理信息系統(tǒng)、計算機技術(shù)等課程產(chǎn)生更多融合，課程體系與內(nèi)容的重新建設(shè)已是必然。在遙感科學(xué)新技術(shù)與遙感科學(xué)教育新形勢，以及學(xué)校和學(xué)院發(fā)展建設(shè)要求下，以課程理論體系為基礎(chǔ)，以課程新成就和現(xiàn)代發(fā)展為出發(fā)點，正確處理好經(jīng)典內(nèi)容和現(xiàn)代發(fā)展的關(guān)系，引進新成果、新技術(shù)，構(gòu)建面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程體系是勢在必行的。本文主要從GNSS原理及其應(yīng)用課程改革與建設(shè)出發(fā)，從課程定位、教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)手段改革、教學(xué)組織改革和取得的教學(xué)成果幾個方面來總結(jié)面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的GNSS原理及其應(yīng)用課程改革與建設(shè)所做的工作，實現(xiàn)了專業(yè)知識傳授與價值塑造、能力培養(yǎng)的有機結(jié)合。

隨著空間大地測量學(xué)的高速發(fā)展及持續(xù)變革，空間定位技術(shù)逐步扮演著越發(fā)重要的角色，其中GNSS測量技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國的地方經(jīng)濟建設(shè)和社會可持續(xù)發(fā)展中。隨著導(dǎo)航定位技術(shù)的不斷發(fā)展，以GPS為代表的單一導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有極大的局限性，未來必定是GNSS多系統(tǒng)融合發(fā)展的新時代。其中GNSS測量技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國的地方經(jīng)濟建設(shè)和社會可持續(xù)發(fā)展中。在全國范圍內(nèi)所開設(shè)測繪類專業(yè)的院校中，都已經(jīng)開設(shè)了GNSS技術(shù)課程及相關(guān)配套的實習(xí)教學(xué)。GNSS原理及其應(yīng)用是遙感科學(xué)與技術(shù)類專業(yè)中的一門重要專業(yè)核心課，主要學(xué)習(xí)GPS原理與應(yīng)用的四大部分——GNSS組成、GPS定位原理、GPS定位誤差源分析及GNSS工程實踐應(yīng)用，課程具體內(nèi)容具有非常強的理論性和實踐性。結(jié)合學(xué)校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，課程的教學(xué)方式和內(nèi)容都進行了深入優(yōu)化。調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性、增強其專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)知識儲備的同時，與實際工程項目應(yīng)用有機結(jié)合，增強教學(xué)內(nèi)容與實際工程實踐的聯(lián)系，加深學(xué)生的實踐操作能力和技術(shù)水平，滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)要求。

1 課程定位

要想成功地做好課程改革，構(gòu)建新的課程建設(shè)內(nèi)容，首先我們要明確做好課程定位，完善課程大綱。它是實施教育思想和教學(xué)計劃的基本保證，是進行多種媒體教學(xué)、教材建設(shè)和教學(xué)質(zhì)量評估的重要依據(jù)，也是指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、制訂考核說明和評分標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)性文件。GNSS原理及其應(yīng)用課程是主要講授GNSS數(shù)據(jù)獲取以及處理和應(yīng)用相關(guān)的基礎(chǔ)理論、基本原理及基本方法，重點講授GNSS原理與應(yīng)用的四大部分——GNSS組成、GPS定位原理、GPS定位誤差源分析及GNSS工程實踐應(yīng)用。

本課程堅持理論與實踐并重，強調(diào)操作技能與實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，在第一節(jié)課上，就要向?qū)W生講解GNSS測量這門課的重要性及其對將來職業(yè)的影響，且要使用案例教學(xué)法，引入慕課教學(xué)模式，通過在線課程展示課程相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料模塊，以及遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)同學(xué)畢業(yè)后能進行的“注冊測繪師”考試工程案例和學(xué)習(xí)后能在校就參加的真實測量競賽案例，同時結(jié)合行業(yè)發(fā)展，不斷更新知識和技術(shù)，支撐應(yīng)用示范型人才的培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求。并且要求培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、教學(xué)環(huán)節(jié)及每一個教學(xué)參與者都要進行評價，同時建立評價的機制和周期，且評價結(jié)果必須用于改進。本課程的教學(xué)對應(yīng)有三個教學(xué)目標(biāo)。

課程目標(biāo)1：通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能了解并掌握GNSS技術(shù)發(fā)展的過程，GNSS的基本概念，并掌握在實際工程中應(yīng)用的基本知識。

課程目標(biāo)2：通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生初步形成正確認知GNSS、定位、導(dǎo)航及行業(yè)具體應(yīng)用的基本能力；掌握GNSS相關(guān)儀器的基本操作，以及后續(xù)內(nèi)業(yè)處理工作；掌握GNSS在測量和施工放樣兩方面的基本操作。學(xué)生初步具有將GNSS相關(guān)知識熟練應(yīng)用到國土資源管理、地理信息生產(chǎn)等崗位或領(lǐng)域的能力。

課程目標(biāo)3：通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能養(yǎng)成科學(xué)的、辯證的思維與熱愛祖國大好河山的愛國主義情懷，養(yǎng)成在地理、國土、地質(zhì)、資源等部門或領(lǐng)域從事與GNSS相關(guān)工作的專業(yè)和崗位素質(zhì)。

教學(xué)目標(biāo)與在教學(xué)過程中緊密連接畢業(yè)要求指標(biāo)點，使得培養(yǎng)的學(xué)生在畢業(yè)時能夠達到培養(yǎng)方案中對應(yīng)的畢業(yè)要求，畢業(yè)后能夠在地理、國土、地質(zhì)、資源等部門或領(lǐng)域從事與GNSS相關(guān)工作的專業(yè)和崗位并具有良好的專業(yè)素質(zhì)。

2 教學(xué)內(nèi)容改革

傳統(tǒng)的課程內(nèi)容存在諸多問題，例如，課程理論部分內(nèi)容較為抽象，與日常生活聯(lián)系較少，并且有比較多的生澀難懂的不能顧名思義的名詞，以及校內(nèi)實習(xí)基地單一，非綜合性實踐基地，而且隨著時間的推移，原有控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)存在一定誤差，使GNSS綜合實習(xí)受到限制，實習(xí)效率和效果較差。而且，前幾年由于學(xué)校投入實踐教學(xué)的儀器數(shù)量不足，設(shè)備短缺，在一定程度上影響實踐教學(xué)的有序開展。通過學(xué)習(xí)本課程的學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生掌握本專業(yè)在GNSS測量方面的基礎(chǔ)理論，包括GNSS測量方面的一般概念、基本知識、常規(guī)測量儀器和工具的使用及在普通工程中數(shù)據(jù)獲取和處理等基本操作方法，進一步了解GNSS測量技術(shù)的新發(fā)展、新應(yīng)用。學(xué)習(xí)GNSS基本原理、GNSS接收機外業(yè)操作、GNSS內(nèi)頁數(shù)據(jù)處理等。并加強對學(xué)生測、算、繪等基本技能的訓(xùn)練，結(jié)合實訓(xùn)實踐項目的訓(xùn)練，使學(xué)生基本具備承擔(dān)GNSS測量的能力。因此首先在教學(xué)內(nèi)容上做了如下教學(xué)改革措施：

重構(gòu)課程理論和實踐教學(xué)安排。

本課程教學(xué)安排：

理論部分。理論部分總課時48課時，重點內(nèi)容在GPS衛(wèi)星星歷、導(dǎo)航電文、定位基本原理及定位誤差上，具體教學(xué)安排見表2。

在實際課堂授課時，將BDS、其他導(dǎo)航系統(tǒng)、最新的技術(shù)成果以及教材之外代表GNSS當(dāng)前發(fā)展領(lǐng)域的最新理論知識納入課堂教學(xué)中，并且適當(dāng)淘汰一些陳舊的技術(shù)手段，立足于教材又不拘泥于教材，采用多種渠道搜集最新發(fā)展信息，同時配合采取各種有效的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

實驗部分。實驗部分總課時24課時，主要分為兩個模塊——GPS靜態(tài)測量模塊和CORS地形圖測繪模塊，主要培養(yǎng)學(xué)生將理論所學(xué)知識運用于實踐的能力，并與近幾年測繪技能競賽緊密結(jié)合。近幾年測繪技能競賽由于疫情的影響，均采用在線虛擬仿真的形式進行，比如其常規(guī)參賽項目——GNSS地形圖測繪，就與我們的實驗內(nèi)容緊密結(jié)合。通過競賽虛擬仿真軟件，同學(xué)們可以在虛擬仿真的環(huán)境下，熟練整個GNSS地形圖測繪操作流程，學(xué)生在校即可將所學(xué)與具體實踐結(jié)合參與競賽項目的同時，還能將課程知識進一步掌握，再到實際使用儀器操作的時候，學(xué)生就基本上對于整個實驗流程的操作游刃有余了。再加上近一年學(xué)校采購了一批新的GNSS接收機，這也進一步促成了線下實踐教學(xué)的有序開展。對于實驗部分這樣既提高學(xué)生的學(xué)習(xí)幸福感和滿足感，也培養(yǎng)了學(xué)生的參賽能力，學(xué)生通過競賽獲取獎勵后提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感和自豪感，更具體教學(xué)安排見表3。

本課程在教學(xué)過程中不斷創(chuàng)新，積極開展教學(xué)改革，在完成教學(xué)內(nèi)容的改革的同時，形成了以下教學(xué)改革模式：

（1）實現(xiàn)碎片化和網(wǎng)絡(luò)平臺的創(chuàng)新學(xué)習(xí)模式。當(dāng)前時代下的學(xué)生對手機等電子設(shè)備的喜愛與依賴是有目共睹的，緊跟慕課的發(fā)展，我們將所有的課程資料包括上課進行視頻錄制并上傳至網(wǎng)絡(luò)課程平臺（超星學(xué)習(xí)通平臺），作為學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)的資料，實現(xiàn)隨時可學(xué)、處處能學(xué)、方便可學(xué)的學(xué)習(xí)模式。

（2）實現(xiàn)學(xué)習(xí)效果和質(zhì)量過程考核。不管是教學(xué)的過程還是學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，都不能再依賴傳統(tǒng)的一紙試卷來考核，而更應(yīng)該注重過程的考核。這也是近幾年學(xué)校教學(xué)改革要求的重點內(nèi)容。通過學(xué)生對于網(wǎng)絡(luò)課程平臺本門課程的學(xué)習(xí)情況（包括課程內(nèi)容的瀏覽、課程上課過程中的互動情況、隨堂練習(xí)、課后章節(jié)測驗情況等）都可以詳細記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)時間、持續(xù)時間、習(xí)題完成情況和正確率，特別是主觀題，可以采用“同業(yè)互評”的方式來創(chuàng)造性地實現(xiàn)評價與考核，不再是任課教師一人評分為準(zhǔn)的傳統(tǒng)模式，真正實現(xiàn)客觀的、公正的過程考核。

（3）真正做到理實一體。本課程理論與實踐交融，我們將所有實驗實訓(xùn)的操作過程和注意事項都結(jié)合近年來測繪技能競賽中使用的虛擬仿真軟件，提前預(yù)習(xí)，在實驗前提前感受實驗內(nèi)容，再實際操作。學(xué)習(xí)完成過程中，同學(xué)們還參加國家級以及四川省測繪技能競賽，利用所學(xué)知識，鞏固加強了所學(xué)知識，并獲得了競賽獎勵！

3 教學(xué)手段改革

（1）信息技術(shù)手段

本課程理論知識講解部分在多媒體教室里進行，教室里配有全套的電教設(shè)備。全部講課都使用傳統(tǒng)方式和多媒體手段相結(jié)合的模式。精心編寫了課程電子教案，精心組織演示內(nèi)容，做到圖文并茂，提綱挈領(lǐng)。

本課程建立了在線課程主頁（在超星爾雅慕課平臺運行），實現(xiàn)了電子教案、課程教學(xué)文件、案例、習(xí)題、參考文獻、新技術(shù)新知識更新等教學(xué)資源的上網(wǎng)。采用傳統(tǒng)教學(xué)與在線教學(xué)相結(jié)合的方式，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，是本門課程提高教學(xué)質(zhì)量、節(jié)省學(xué)時、增強教學(xué)信息量、結(jié)合工程實踐和滿足行業(yè)人才需求的重要手段。

（2）實踐教學(xué)技術(shù)手段

課內(nèi)案例教學(xué)，采用近幾年遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后可以考取的“注冊測繪師”證書考試相關(guān)案例考試題目，增強學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實踐的能力，使得學(xué)生有將所學(xué)知識與行業(yè)聯(lián)系的紐帶，拓寬學(xué)生的視野。

同時，本課程還積極組織學(xué)生參加國家資源部組織的全國大學(xué)生測繪技能競賽和四川省教育廳主辦的省級測量技能大賽，課程團隊老師全程參與指導(dǎo)，目前已連續(xù)兩年在GNSS數(shù)字測圖項目上獲得國家級特等獎、一等獎的好成績。

4 教學(xué)組織改革

本課程以現(xiàn)代教育理念為指導(dǎo)，在理論和實踐教學(xué)中運用“預(yù)習(xí)—授課—習(xí)題—課后指導(dǎo)與討論—翻轉(zhuǎn)課堂”的全新教學(xué)組織模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的引導(dǎo)作用。以在線課程平臺為載體，注重啟發(fā)式教學(xué)，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，實現(xiàn)基于在線教學(xué)平臺的教學(xué)全過程控制模式的教學(xué)組織方式。具體過程是（以“超星”平臺為例）：

（1）構(gòu)建多層次、全方位的在線教學(xué)平臺

本課程將所有的教學(xué)資料以及相關(guān)的教學(xué)參考內(nèi)容放在 “超星爾雅慕課平臺”上運行，作為學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)的資料以及完成習(xí)題和進行課程討論的平臺。除此之外，還可以安裝手機超星學(xué)習(xí)通app，學(xué)生可以隨時隨地打開觀看課程平臺上全部資料內(nèi)容。采用這種模式的核心就是將理論以及實踐教學(xué)內(nèi)容全方位、全過程、全時段地呈現(xiàn)，讓學(xué)生有機會提前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)以及隨時學(xué)習(xí)、溝通、交流。它以現(xiàn)代教育理念為指導(dǎo)，以實用為宗旨，以學(xué)生發(fā)展為主，改變知識的單向傳播，強調(diào)形成積極、主動的學(xué)習(xí)態(tài)度和培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。在理論和實踐教學(xué)中既有“教”的設(shè)計又有“學(xué)”的設(shè)計，既有自主學(xué)習(xí)、實踐又有合作探究和互動探討，更有后續(xù)真實課堂的補充和翻轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的引導(dǎo)作用。

（2）立足在線教學(xué)平臺，建立科學(xué)合理的評價機制，實現(xiàn)真正的過程考核

基于OBE理念，立足在線課程教學(xué)平臺，徹底打破了傳統(tǒng)教學(xué)中師傳生受、期末一紙試卷定乾坤的格局。

第一部分，學(xué)習(xí)記錄中的學(xué)習(xí)詳情模塊。

每個學(xué)生的學(xué)習(xí)詳情在學(xué)習(xí)過程中都會在平臺上實時記錄下來，以此為依據(jù)統(tǒng)計出學(xué)生學(xué)習(xí)的效果、反映的成績和相應(yīng)章節(jié)的學(xué)習(xí)時間等詳細而客觀的內(nèi)容，這些內(nèi)容將作為過程考核的第一個重要依據(jù)。

第二部分，學(xué)習(xí)分析模塊。

每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況在平臺上會實時記錄下來。分析分為兩個部分，一是整體情況分析，二是單個個體情況分析。我們不僅要對參與學(xué)生做一個整體把控，看到本門課程的整體情況，還要以整體情況為基礎(chǔ)就某個學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行評價和客觀反映，再根據(jù)這些整體的情況以及個人的情況和對比結(jié)果予以綜合評定，作為過程考核的第二個重要依據(jù)。

第三部分，作業(yè)檢查與分析模塊。

每個章節(jié)均有配套的課后練習(xí)，學(xué)生在規(guī)定期限內(nèi)學(xué)習(xí)并上交相應(yīng)的習(xí)題后，客觀題作業(yè)正誤判斷由系統(tǒng)自動完成，主觀題可以選擇教師評閱，也可以選擇學(xué)生互評。課后練習(xí)的成績將作為過程考核的第三個重要依據(jù)。

在學(xué)習(xí)最終完成后平臺根據(jù)三個部分的具體情況再綜合整體成績線上自動生成最終評分。公平、公開、公正的同時也實現(xiàn)了全過程的考核。

（3）結(jié)合測繪技能競賽虛擬仿真平臺，建立體驗式的實訓(xùn)教學(xué)全過程

實訓(xùn)教學(xué)是本門課程中非常重要的一個組成部分，傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，很多實訓(xùn)教學(xué)一般都是教師帶領(lǐng)學(xué)生在室外實際操作，一直以來給我們帶來很多教學(xué)問題，比如，室外沒有黑板，對于有些知識光靠教師的講述，學(xué)生只是耳朵聽并不能很好地理解；實際操作過程的講解只有操作老師正對面的同學(xué)看得清楚等問題。近幾年，由于疫情的客觀原因，測繪技能競賽多采用線上虛擬仿真的形式進行。因此借助于測繪技能競賽訓(xùn)練，將競賽訓(xùn)練和實驗教學(xué)有機結(jié)合，使同學(xué)們在競賽訓(xùn)練過程中能夠利用虛擬仿真軟件在室內(nèi)結(jié)合任課教師的指導(dǎo)提前將實驗內(nèi)容操作一遍，再到實地進行實際操作。在操作過程中若有遺忘，可以現(xiàn)場咨詢教師，也可以打開相應(yīng)的虛擬仿真培訓(xùn)視頻，隨時隨地觀看教學(xué)視頻，實現(xiàn)了實驗實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)體驗式教學(xué)的全過程指導(dǎo)與控制。

5 教學(xué)成果

（1）信息化時代背景下線上線下相結(jié)合的創(chuàng)新型教學(xué)模式

將線上網(wǎng)絡(luò)課程平臺與線下課堂有機結(jié)合，實現(xiàn)理論—實踐—實訓(xùn)和預(yù)習(xí)—授課—習(xí)題—課后指導(dǎo)與討論—翻轉(zhuǎn)課堂的全過程管理與控制。信息化服務(wù)育人完善過程考核，充分利用互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢，監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)過程，實現(xiàn)客觀的過程考核。

（2）新型的全過程動態(tài)化教學(xué)質(zhì)量管理體系構(gòu)建

基于OBE理念的教學(xué)全過程控制模式，提高學(xué)生的主體參與意識，培養(yǎng)學(xué)生的自主管理能力。與此同時，教學(xué)團隊密切關(guān)注教學(xué)狀態(tài)，構(gòu)建變教師主導(dǎo)為教師引導(dǎo)的新型教學(xué)模式。

（3）全新的互動式教學(xué)體驗

基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)全過程設(shè)計，實訓(xùn)環(huán)節(jié)的設(shè)置貼近與理論內(nèi)容及工程實踐的具體應(yīng)用相結(jié)合，學(xué)生參與度高，可操作性強。并與行業(yè)“注冊測繪師”考試案例題以及測繪技能競賽有機結(jié)合，貼合應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

本文系綿陽師范學(xué)院校級教改項目“面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的GNSS原理及其應(yīng)用課程改革與建設(shè)”，項目編號：Mnu-JY210103。

（作者單位：綿陽師范學(xué)院）