張瑞+王曉醉

摘要：《GPS原理與應(yīng)用》是測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課程，衛(wèi)星導(dǎo)航定位在測(cè)繪工作中應(yīng)用廣泛。文中對(duì)該課程的課程特點(diǎn)、教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出了一系列課程教學(xué)改革措施用以提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：測(cè)繪工程；課程教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）27-0174-02

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）于20世紀(jì)70年代開(kāi)始構(gòu)建，由于GPS技術(shù)所具有的全球全天候、定位精度高和不受天氣影響、操作方便的特點(diǎn)，在遙感、地理信息系統(tǒng)、勘探地球物理、地質(zhì)等方面都有廣泛的應(yīng)用。GPS衛(wèi)星全球定位技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致了導(dǎo)航和測(cè)繪行業(yè)一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命。衛(wèi)星導(dǎo)航定位課程也已成為高等學(xué)校各相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要課程，對(duì)于測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)專(zhuān)、本科生而言，是一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課[1]。

涉及諸多學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，由于全球定位技術(shù)發(fā)展日新月異，《GPS測(cè)量原理與應(yīng)用》無(wú)論是授課方式或授課內(nèi)容都應(yīng)該進(jìn)行一系列的改革。目前，我國(guó)很多高校的相關(guān)教師針對(duì)這一課程進(jìn)行了較多的改革嘗試[2-4]。

一、衛(wèi)星定位技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

由于GPS系統(tǒng)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)等各個(gè)方面具有不可或缺的重要作用，所以世界主要大國(guó)都在發(fā)展自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。除了美國(guó)的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還包括俄羅斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System）系統(tǒng)，歐洲正在建設(shè)的GALILEO導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，以及中國(guó)正在建設(shè)的Beidou導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)具備了亞太地區(qū)的導(dǎo)航定位能力。隨著各個(gè)國(guó)家的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成，可用導(dǎo)航衛(wèi)星的數(shù)目也極大地增加。目前，目前，全球GNSS技術(shù)從GPS一家獨(dú)大局面向四強(qiáng)并存、多系統(tǒng)兼容格局發(fā)展。

二、《GPS原理與應(yīng)用》的課程特點(diǎn)

GPS是一門(mén)典型的多學(xué)科相互滲透的交叉學(xué)科，不僅涉及天體力學(xué)、氣象學(xué)、電子學(xué)和大地測(cè)量學(xué)，而且涉及到電磁學(xué)和通信學(xué)科等諸多學(xué)科[5]。GPS課程講授內(nèi)容主要包括GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的背景；GPS測(cè)量中涉及的坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)；GPS系統(tǒng)的組成與衛(wèi)星信號(hào)；GPS衛(wèi)星定位方法原理，分類(lèi)；GPS衛(wèi)星導(dǎo)航的原理；GPS測(cè)量主要誤差及其分類(lèi)；GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施；GPS數(shù)據(jù)采集與處理；GPS在各領(lǐng)域中的應(yīng)用；GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的處理與分析。課程要求學(xué)生對(duì)GPS原理具有一定的理解力，對(duì)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)和外業(yè)具有比較強(qiáng)的動(dòng)手能力。

三、GPS原理與應(yīng)用的教學(xué)現(xiàn)狀

目前GPS教材多種多樣，其中武漢大學(xué)李征航、黃勁松編著的《GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理》及被開(kāi)設(shè)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用這門(mén)課程的學(xué)校廣泛采用。另外，周忠謨[6]等其他專(zhuān)家學(xué)者編著的教材講義也有一定的應(yīng)用。但是由于GPS知識(shí)點(diǎn)更新很快，這些教材大多編寫(xiě)于5年甚至10年之前，對(duì)于新的應(yīng)用領(lǐng)域和新的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)，如北斗介紹得比較少。

多媒體形式成為了《GPS測(cè)量原理及應(yīng)用》教師課堂授課的主要方式。多媒體授課具有一定優(yōu)勢(shì)，其運(yùn)用圖像、視頻等課件展示教材內(nèi)容，將大量的信息以生動(dòng)的形象帶給學(xué)生，使得授課方式變得快捷，為教師節(jié)省了時(shí)間，提高了教學(xué)效率。但是在一定程度上，也減少了教師直面學(xué)生的機(jī)會(huì)，多媒體授課容易按事先設(shè)計(jì)好的課件機(jī)械性教學(xué)，教師照本宣科，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)講，很難形成師生互動(dòng)。按照課件講課導(dǎo)致教學(xué)速度過(guò)快，學(xué)生思路跟不上，教學(xué)效果不好，并且有可能使部分學(xué)生過(guò)分依賴(lài)課件，認(rèn)為上課聽(tīng)不聽(tīng)講無(wú)所謂，只需課后拷貝課件就行。

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課時(shí)不足，由于理論課程講授與實(shí)踐課程既相對(duì)獨(dú)立，又相輔相成，需要在課程安排、講授和實(shí)踐幾方面共同配合；需要合理分配和設(shè)計(jì)相關(guān)的GPS外業(yè)實(shí)踐內(nèi)容。而學(xué)校目前GPS外業(yè)實(shí)踐教學(xué)所需的儀器數(shù)量和種類(lèi)不足，GPS接收機(jī)數(shù)量不多且型號(hào)老舊，已不能滿足當(dāng)前GPS的發(fā)展要求。

四、GPS原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革措施

為了更新教學(xué)內(nèi)容，筆者給學(xué)生推薦了國(guó)際上最新的衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文[7-8]，針對(duì)當(dāng)前衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿問(wèn)題，讓學(xué)生有更多了解。

在教學(xué)上采用多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書(shū)相結(jié)合的教學(xué)方式，多鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表一些自己的想法和見(jiàn)解，與老師一起加入討論。《GPS測(cè)量原理及應(yīng)用》課程的內(nèi)容比較抽象，板書(shū)便于學(xué)生總結(jié)歸納、加強(qiáng)記憶。好的板書(shū)設(shè)計(jì)能突出教學(xué)重點(diǎn)，加強(qiáng)教師和學(xué)生的互動(dòng)。一些抽象的知識(shí)點(diǎn)，采用多媒體教學(xué)，可以讓學(xué)生更好地理解。屏幕的快速投放，可以快速講解一下只需要學(xué)生了解的知識(shí)點(diǎn)，授課變得便捷。而通過(guò)精心設(shè)計(jì)的課件，可以向?qū)W生演示GPS衛(wèi)星運(yùn)行軌跡、測(cè)距原理等內(nèi)容，還可以直觀地演示GPS后處理軟件的數(shù)據(jù)處理過(guò)程。

實(shí)踐教學(xué)在硬件方面和軟件方面均還需要做較大投入，購(gòu)買(mǎi)一些新型的GNSS接收機(jī)和高質(zhì)量的GNSS數(shù)據(jù)后處理軟件，并加多實(shí)踐課課時(shí)和種類(lèi)，才能取得更好的實(shí)踐教學(xué)效果。

此外，《GPS測(cè)量原理與應(yīng)用》課程主要強(qiáng)調(diào)基本理論和外業(yè)測(cè)量，沒(méi)有程序設(shè)計(jì)方面的課程?？紤]學(xué)生就業(yè)的因素，應(yīng)該注重學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)的教學(xué)，并且通過(guò)程序設(shè)計(jì)能增進(jìn)學(xué)生對(duì)理論和算法的理解。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏二虎，暢柳，李征航.GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理系列課程教學(xué)的若干思考[J].測(cè)繪信息與工程，2012，37（3）：44-46.

[2]劉智敏，陽(yáng)凡林，獨(dú)知行.衛(wèi)星定位原理及應(yīng)用的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].測(cè)繪工程，2010，19（3）：77-80.

[3][4]李黎，龍四春，張金平，等.GPS原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革探討[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2014，6（5）：118-119.

[5]匡翠林，戴吾蛟，蔡昌盛，等.《GPS定位原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革——面向卓越測(cè)繪工程師教育[J].礦山測(cè)量，2013，19（8）：94-97.

[6]周忠謨，易杰軍.GPS衛(wèi)星測(cè)量原理與應(yīng)用[M]，北京：測(cè)繪出版社，1997.

[7]Teunissen P J G，Odolinski R，Odijk D.Instantaneous BeiDou+ GPS RTK positioning with high cut-off elevation angles[J].Journal of geodesy，2014，88（4）：335-350.

[8]Zumberge J F，Heflin M B，Jefferson D C，et al.Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks[J].Journal of Geophysical Research：Solid Earth，1997，102（B3）：5005-5017.

Abstract："GPS Principles and Applications" is a compulsory course for the specialty of engineering of Surveying and mapping，satellite navigation and positioning is widely used in surveying and mapping work. Characteristics of the course in the course of teaching，analysis of the status quo，and put forward a series of teaching reform measures to improve the quality of teaching.

Key words：surveying and mapping engineering；course teaching；teaching reform