阿爾達克·克里木,石 磊,唐 偉
(1.新疆工程學院,新疆 烏魯木齊 830023;2.烏魯木齊天地華測導航有限公司,新疆 烏魯木齊 830023)
GNSS(Global Navigation Satellite System)是美國GPS,歐洲Galileo,俄羅斯Glonass 和中國北斗導航系統(tǒng)的統(tǒng)稱——全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)。GNSS 著眼于國家安全和經濟社會發(fā)展的需要,為全球用戶提供全天候,全天時,高精度定位服務,擁有著良好的發(fā)展前景。
隨著空間信息技術的不斷開發(fā),新型的GNSS測量成功的彌補了傳統(tǒng)測繪技術無法滿足的測繪工程技術發(fā)展的實際需求。GNSS 技術,攝影測量測圖和地理信息系統(tǒng)等應用到建筑施工,鐵路,公路,交通,市政城鎮(zhèn)規(guī)劃,橋梁和水利水電建設等領域[1]。因此,要求高校培養(yǎng)的學生快速扎根到生產隊,從業(yè)人員應具備深扎生產一線,堅實的專業(yè)理論基礎和一定的實踐經驗和實操技能,艱苦耐勞愛崗敬業(yè)的團隊合作意識。
新疆工程學院作為應用型高校,為新疆地區(qū)乃至全國各地輸送應用型和技術型人才。測繪工程專業(yè)在新疆屬于緊缺專業(yè),因此根據社會需求和結合自身的專業(yè)特色,開展相應的教學研究,如每2 年修改專業(yè)培養(yǎng)方案,嚴格篩選教材,修訂和更新理論教學內容,調整和刪減實驗實習教學內容,不斷提高該課程的教學質量。文章針對測繪工程專業(yè)在《GNSS 原理與應用》教學中存在的問題,利用新型的積極教學法闡述教學改革過程并提出建議。
GNSS 原理與應用課程是測繪工程本科專業(yè)學完《測量學基礎》后必修專業(yè)課,是一門基礎理論性,實踐性和技術性很強的綜合課程[2]。在信息化的時代,GNSS 測量定位技術現(xiàn)已廣泛應用于國民建設的各個領域,并積極地引領測繪科學技術的發(fā)展趨勢,代表了測繪工程專業(yè)的先進性,主科技性,在現(xiàn)代測繪科學技術教學中處理重要地位。
新疆工程學院升本以來測繪工程專業(yè)采用的教材是武漢大學出版社出版的《GPS 測量與數(shù)據處理》,該教材內容全面,概念清晰,通俗易懂,涵蓋的內容全面[3],沒有復雜的解釋詞,尤其少數(shù)民族學生學起來不會費勁。適應面寬,可操作性強并不變,選用的教材已經得到國內諸多高校師生的認可。
《GNSS 原理與應用》課程作為專業(yè)基礎課安排到第五學期,課程共計48 學時,其中實驗教學8 學時,課程結束后針對該課程安排為期2 周的課程實習。通過本課程的學習,學生重點掌握GNSS 測量的基本原理和方法,誤差來源,定位計算過程,能正確布設等級GNSS 網,能熟練使用靜態(tài)GNSS 進行等級控制網,靜態(tài)數(shù)據采集,內業(yè)數(shù)據處理、熟練使用動態(tài)RTK 系統(tǒng)進行數(shù)據采集與工程放樣。培養(yǎng)學生獨立思考、大膽創(chuàng)新的方法能力和組織管理,團隊協(xié)作意識。
《GNSS 原理及應用》課程是測繪工程領域的新興科學,該課程涉及的知識面廣,其內容涵蓋了物理、數(shù)學、航空遙感、測繪技術天文學、信息科學、電子電工學等諸多學科[4]。作者根據教學工作經驗和學生反饋分析和總結存在的問題有:①授課方式卻仍以講授式為主一成不變。教學內容牽涉到的數(shù)學公式比較多,學生感到枯燥、教學過程僵化、課堂氛圍沉悶、教學質量降低、教學效果不理想等。②教學內容無法滿足當前新技術發(fā)展的趨勢。課程內容缺乏我國北斗衛(wèi)星導航的最新進展資料,教師在教學過程中只能以美國的GPS 為主,北斗衛(wèi)星作為GNSS 之一,只作單方面的簡單地介紹,沒有從衛(wèi)星的結構,定位結算過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,過分依賴多媒體課件,無法發(fā)揮學生主動思考的積極性。這樣的教學模式下學習效果不佳,容易引起學生厭學。④實驗課和實習教學所需要的儀器數(shù)量和種類較少,型號陳舊、缺乏市場主流的新款儀器。不是每個學生在實驗過程中都能夠操作,不能全方面的把課堂上學習的基本理論從實驗中驗證。⑤理論和實習課程考核過程比較單一,局限于考試和實習報告??己说膬热葺^單一,不能準確評價學生的總體掌握程度。如何合理評價學生是否學透一門課的知識應該是綜合的評定。
總結以上原因,學生學到的知識也只是淺層的理論,而不能深入理解其內部的工作原理。由于該課程是一門實踐性較強的專業(yè)基礎課,其課程理論的學習不僅要求學生掌握基礎知識,還要側重理論知識的應用及從業(yè)必備的操作技能。理論教學是為實踐訓練服務的。因此,將課程定位在注重培養(yǎng)學生以運用有用知識,完成工作任務或技能訓練,提高實際應用能力、綜合職業(yè)能力和社會適應能力等綜合性目標的教學活動中[6]。我們選擇測繪工程17-1 班(本科)為積極教學法的試點。
新疆工程學院之前一直采用傳統(tǒng)的“教師教、學生學”的教學模式,作為新型的應用型本科院校,這樣枯燥的教學模式不再適合新疆工程學院學生的特點。根據該課程結構體特征,依然選用武漢大學出版社編寫的《GPS 測量與數(shù)據處理》作為主教材,網上下載最新的GPS、北斗衛(wèi)星技術進展報告、華測、中海達等測繪公司研制的產品使用手冊作為輔助教材,課堂上供學生分析和討論,激發(fā)學生的創(chuàng)新思維,同時引導學生自主學習。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GPS、北斗衛(wèi)星研發(fā)和應用。學生觀看視頻后結合主教材內容補充學習SA(選擇可用)和AS(反電子欺騙)技術。積極教學法提倡課堂組織教學過程中“以學生為主體,教師引導”模式,更多的把課堂交給學生,老師點評和講解。教學視頻和知識點的講解可以很好地結合起到有效的作用。
GNSS 定位技術涉及到多科學,課程與天體力學,電磁學,電子相關理論及相對論效應。該課程與《大地測量學》,《遙感原理與應用》等課程的部分內容重復。如在講授第二章坐標系與時間系統(tǒng)和第四章衛(wèi)星導航電文與衛(wèi)星信號時,其中測量學常用的坐標系、時間系統(tǒng)、電磁波的基本知識等內容可以一筆帶過。
測繪工程專業(yè)班級在上物理課之前,我們測繪工程專業(yè)老師和基礎學院的物理老師及時溝通,物理教學的培養(yǎng)方案積極配合《GNSS 原理與應用》課程,重點講解相關的電磁波譜,相對論效應等物理知識。因此,根據不同班級整體知識水平和特色,物理學專業(yè)教師修改物理教學培養(yǎng)方案。
現(xiàn)在動態(tài)GPS-RTK、CORS 站的應用比較實用,學生走向工作崗位后,不可避免地會用到。因此在第五章時補了充新疆工程學院CORS 站建設的具體內容等。經過這樣的教學,學生在學習該課程時就比較輕松,也容易掌握。
積極教學法常用的方法是“有效提問”。首先拋出問題,再“給定思考時間”即給足了學生獨立自主思考的空間,最后再點名回答。這種方法可以有效避免“先點名”后只有被點學生參與思考而其他學生放松,使得全班學生都能參與獨立思考,達到有效提問的教-學互動目的。
可以把一堂課分為4 個部分。課程導入、教學主體、總結和課堂評價。教師根據教學內容的不同知識點,設計不同類型和時段的教學活動。比如:頭腦風暴、,分組討論、案例分析、畫思維導圖、角色扮演等[7]。這樣所有學生能夠參與學習當中把課堂交給學生,課堂氣氛活躍,發(fā)揮學生的主體作用。
根據教學大綱,實驗課時8 學時。過去的教學方法和手段單一,實驗指導老師根據實驗指導書對實驗的內容、目的、步驟、方法、注意事項等逐一講解。學生上實驗課時按照實驗指導書的內容機械操作,學生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力不能很好地發(fā)揮。加之實驗小組為單位,組內成員中部分學生主動性差,實驗效果不理想。
為了提高學生的實驗興趣,可以利用積極教學法的“模仿”方法。觀看儀器操作視頻,比如在GPS接收機的認識和使用實驗中很好的表現(xiàn)。首先學生可以對儀器各部件及具體的操作步驟有直觀的認識,然后根據看到的內容在室外演示,最后指導老師親自演示。學生容易悟出自己的問題,尤其對操作錯誤的地方印象會非常深刻。
另外,新疆工程學院與烏魯木齊天地華測公司已建立校企合作關系,由專業(yè)技術人員講解儀器操作步驟和共享儀器,彌補新疆工程學院儀器不足的困難,以拓寬學生的知識面。
理論課和實驗課考核方式過于簡單。以往都是70%考試和實習報告成績,30%平時成績作為總成績的考核依據不能反映學生的真實水平。因此修訂考核方式,期末考試成績占70%,平時成績占10%,實驗課占20%,實習課程指定標準的考核方式,根據每天學生完成的任務給分,這樣所有的學生都能夠參與到實際的教學中。
經過一個學期的課堂教學,積極教學法的效果比起傳統(tǒng)教學法效果明顯。積極教學法優(yōu)點在于以學生為主體,把課堂交給學生,關注學生掌握的知識程度和專業(yè)技能。新疆工程學院首次對《GNSS 原理與應用》課程進行教學改革,不斷探索和總結經驗,積極教學法對教師的要求比較高,激發(fā)專業(yè)教師創(chuàng)新教學方法,更好地對教學內容更新、補充、刪減,改進實驗教學,加強學生的實踐操作能力,以便很好地融入企業(yè)生產中。積極教學法要求學生從以前的被動轉為主動,剛開始學生很難適應這樣的新型教學模式,在后續(xù)的教學過程中,我們團隊將會繼續(xù)深入改革和總結經驗,并在此過程中不斷調整教育觀念,改變教學方式、教學行為,堅持探索和改進。