地理科學(xué)背景下全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)教學(xué)問題分析,高等教育論文

地理科學(xué)背景下全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)教學(xué)問題分析,高等教育論文全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)〔GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS〕泛指美國的GPS、我們國家的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo以及區(qū)域和加強(qiáng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)下，以GPS為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)其應(yīng)用已牽涉到導(dǎo)航、定位、測繪、地理信息系統(tǒng)及遙感等諸多相關(guān)行業(yè)。隨著我們國家高等教育的不斷發(fā)展和深切進(jìn)入，GNSS已成為我們國家高校測繪、地理科學(xué)、地理信息系統(tǒng)、遙感等眾多專業(yè)的公共專業(yè)基礎(chǔ)課程之一[1-4].然而，在講授該課程經(jīng)過中，怎樣針對具有不同的學(xué)科背景、先修課程、知識(shí)基礎(chǔ)以及專業(yè)培養(yǎng)目的的學(xué)生講授該課程，獲得較好的教學(xué)效果是一個(gè)非常值得深思與討論的問題。本文主要介紹作者針對地理科學(xué)背景下的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行一些的探尋求索與嘗試。1全球定位系統(tǒng)課程的特點(diǎn)1.1多學(xué)科融合穿插、內(nèi)容牽涉諸多GNSS課程內(nèi)容涵蓋測量學(xué)、高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)、信號(hào)處理學(xué)等眾多學(xué)科[5].1.2理論性強(qiáng)、數(shù)學(xué)模型多欲獲取較精到準(zhǔn)確的接收機(jī)天線的空間坐標(biāo)，牽涉到多種空間坐標(biāo)系的建立及互相轉(zhuǎn)換，如：衛(wèi)星軌道坐標(biāo)系、天球坐標(biāo)系、地球坐標(biāo)系、站心坐標(biāo)系、地圖投影坐標(biāo)系系、布爾沙-沃爾夫〔Bursa-Wolf〕模型等。不僅如此，還有較復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)及結(jié)算，如：GNSS定位原理的描繪敘述、偽距觀測方程及載波相位觀測方程的建立及其線性化；單差、雙差及三差觀測模型等[6].1.3實(shí)踐性強(qiáng)在具有理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生還必須親手操作定位儀器實(shí)地測量、上機(jī)實(shí)習(xí)，才能真正把握GPS接收機(jī)性能和使用方式方法及各種定位操作方式方法，具有實(shí)際工作技能，同時(shí)穩(wěn)固與強(qiáng)化對GNSS定位相關(guān)理論，十分是空間定位原理的理解與把握。否則，課堂上所講授的理論知識(shí)也只是海市蜃樓、海市蜃樓[7].2地理科學(xué)背景下GNSS教學(xué)問題地理科學(xué)主要包括自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、區(qū)域地理學(xué)、環(huán)境學(xué)等。我校地理信息系統(tǒng)與遙感科學(xué)技術(shù)專業(yè)是緊緊圍繞這些學(xué)科開展的。GNSS課程對于地理信息系統(tǒng)與遙感技術(shù)專業(yè)為必修課，對于地理科學(xué)專業(yè)為選修課。與測繪專業(yè)不同，對于這三個(gè)專業(yè)而言，其先修課程幾乎不牽涉控制測量、誤差理論、測量平差、信號(hào)處理等眾多課程，這就給講授GNSS課程中基礎(chǔ)理論部分帶來很大的困難。不僅如此，GNSS課程總共僅有32個(gè)學(xué)時(shí)，欲在先修課程及所需基礎(chǔ)知識(shí)嚴(yán)重缺乏、而學(xué)時(shí)如此緊張情況下獲得較好的教學(xué)效果具有相當(dāng)?shù)碾y度，極具挑戰(zhàn)性。3GNSS教學(xué)探尋求索的主要內(nèi)容3.1教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整以上可知，GNSS是一門橫跨多學(xué)科的穿插學(xué)科，牽涉內(nèi)容諸多。而對于非測繪專業(yè)而言，其先修課程幾乎不牽涉控制測量、誤差理論、測量平差、信號(hào)處理等眾多課程，先修知識(shí)嚴(yán)重缺乏。即便將全部32個(gè)學(xué)時(shí)都用于講授有關(guān)GNSS的基礎(chǔ)知識(shí)和理論體系也是不現(xiàn)實(shí)的。為此，作者在教學(xué)內(nèi)容上采取把握主線重點(diǎn)突出以及有所為，有所不為的原則。教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)聚焦在：GNSS空間坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換、GNSS衛(wèi)星的載波信號(hào)、GNSS偽距測量與相位測量原理、GNSS定位原理、GNSS主要應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)。對一些較簡單或非主流的內(nèi)容〔如：極移、歲差、章動(dòng)，非中心引力的影響等〕,授課時(shí)只進(jìn)行概要介紹、提綱挈領(lǐng)，有時(shí)將其作為課后作業(yè)催促學(xué)生自個(gè)考慮完成。這樣充分節(jié)約了課堂時(shí)間，在較短的時(shí)間內(nèi)使學(xué)生把握GNSS定位必備的理論知識(shí)體系，對GNSS有一個(gè)相對整體的概念體系，同時(shí)也提高了學(xué)生的自學(xué)能力，到達(dá)具有使用GNSS技術(shù)從事地理科學(xué)、地理信息系統(tǒng)、遙感科學(xué)技術(shù)工作的專業(yè)能力。3.2教學(xué)手段的多樣化1.注意將多媒體與傳統(tǒng)的板書教學(xué)有機(jī)結(jié)合。多媒體教學(xué)的優(yōu)勢在于幾何空間展示和效果的演示；而板書的優(yōu)勢在于介紹與描繪敘述理論推導(dǎo)經(jīng)過，兩者具有互補(bǔ)性。充分發(fā)揮多媒體與板書各自的優(yōu)勢，使得教學(xué)內(nèi)容直觀、生動(dòng)、形象，顯著提高了教學(xué)工作效率。2.課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。在課堂上講授以上關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)〔如：天球坐標(biāo)系與地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換、由星歷參數(shù)到天球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換、接收機(jī)坐標(biāo)的結(jié)算與轉(zhuǎn)換等等〕的經(jīng)過中，不失機(jī)會(huì)地穿插進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)，這不僅使得學(xué)生易于理解理論知識(shí)重點(diǎn)、把握相應(yīng)儀器軟件的使用方式方法與操作要領(lǐng)，而且充分利用了課間時(shí)間。3.通太多種渠道拓寬學(xué)生的知識(shí)面。聘請相關(guān)企業(yè)〔如南方公司、天寶公司等〕高級(jí)技術(shù)人員給學(xué)生做GNSS實(shí)際應(yīng)用講座、教授實(shí)踐經(jīng)歷體驗(yàn)。使學(xué)生能了解與追蹤GNSS技術(shù)的前沿與動(dòng)態(tài)、更新知識(shí)構(gòu)造、提高實(shí)際應(yīng)用能力。3.3強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)實(shí)踐教學(xué)是GNSS課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。為此，作者將采取實(shí)踐教學(xué)穿插于課堂教學(xué)之中，并采取下面措施以強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)：1〕加大GNSS課程的實(shí)習(xí)力度，重視實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量。將GNSS課程的實(shí)習(xí)課時(shí)由原來的6學(xué)時(shí)擴(kuò)大為10學(xué)時(shí)，保證實(shí)驗(yàn)課教學(xué)時(shí)間。通過實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)際聯(lián)絡(luò)起來，及時(shí)穩(wěn)固課堂教學(xué)內(nèi)容，加深對基礎(chǔ)理論的認(rèn)識(shí)，同時(shí)能夠?yàn)橐院蟮募袑?shí)習(xí)打好基礎(chǔ)。不僅如此，我們對每一堂實(shí)驗(yàn)課都應(yīng)提出詳細(xì)要求，實(shí)驗(yàn)課結(jié)束之后要布置學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以加深每個(gè)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的理解。2〕豐富GNSS實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。購買NewStar150GPS原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和TrimbleJunoSBGPS接收機(jī)以豐富GNSS實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。NewStar150GPS原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一種開放式的GPS定位實(shí)驗(yàn)環(huán)境，可做的4個(gè)基本實(shí)驗(yàn)：①實(shí)時(shí)衛(wèi)星位置解算及結(jié)果分析；②實(shí)時(shí)傳輸誤差計(jì)算與特性分析及信噪比與衛(wèi)星仰角關(guān)系；③幾何精度因子〔DOP〕的實(shí)時(shí)計(jì)算與分析；④接收機(jī)位置解算及結(jié)果分析。在老師指導(dǎo)下學(xué)生親身動(dòng)手完成這些實(shí)驗(yàn)，并配合課堂教學(xué)，對GPS定位的主要基礎(chǔ)理論十分是測距和定位原理有了比擬深入的理解與認(rèn)識(shí)。TrimbleJunoSBGPS接收機(jī)不僅能夠進(jìn)行點(diǎn)、線、面三種基本地理要素的自動(dòng)采集，而且還可自個(gè)定義并建立數(shù)據(jù)詞典，將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS軟件可辨別的格式。通過使用TrimbleJunoSBGPS接收機(jī)野外采集數(shù)據(jù)并導(dǎo)入ArcGIS軟件中，不僅實(shí)現(xiàn)了GNSS課程與GIS、地圖學(xué)等相關(guān)課程進(jìn)行對接講授，大大提升相關(guān)課程的整體性，促進(jìn)了GNSS與GIS的融合，而且極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性以及創(chuàng)造潛能，提高了學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力，獲得了極佳的效果。事實(shí)表示清楚，適度強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)不僅有助于學(xué)生深切進(jìn)入理解課堂所學(xué)的GNSS基本理論和方式方法，訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)手能力，把握基本操作技能，不失機(jī)會(huì)地將所學(xué)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用技能，顯著提升了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)工作效率。3.4完善考核體系任何課程的考核體系應(yīng)能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的積極性，并盡可能客觀、公正地評(píng)價(jià)每個(gè)學(xué)生成績。GNSS是一門理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。因而，在課程考核上作者采用理論與實(shí)踐并重的原則。詳細(xì)而言，綜合采用經(jīng)過性考核〔平常成績〕和終結(jié)性考核〔期末考試〕.華而不實(shí)，經(jīng)過性考核與終結(jié)性考核各占課程總成績的50%.經(jīng)過性考核包括學(xué)生課外作業(yè)、課程論文、實(shí)習(xí)報(bào)告〔或?qū)嶒?yàn)成果〕以及課堂表現(xiàn)。這樣使得學(xué)生愈加注重將平常學(xué)習(xí)經(jīng)過與實(shí)驗(yàn)經(jīng)過。于此同時(shí)，對終結(jié)性考核結(jié)果也起到了積極作用，對提升課程的教學(xué)效果大有裨益。4結(jié)語GNSS橫跨多學(xué)科，牽涉的內(nèi)容諸多，是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，需要較多先修課程與基礎(chǔ)知識(shí)。由于專業(yè)背景、先修課程以及培養(yǎng)目的不同，固然同為一門課程，其課程教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容、教學(xué)方式方法和手段將有顯著差異。怎樣根據(jù)本身專業(yè)特色和實(shí)際情況，開展該課程的教學(xué)研究，優(yōu)化知識(shí)構(gòu)造，不斷提高教學(xué)工作效率和提升教學(xué)質(zhì)量是一個(gè)需要認(rèn)真討論的問題。作者在地理科學(xué)背景下的GNSS教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了一些有益的探尋求索與嘗試，并獲得了較好的效果，同時(shí)也得到了學(xué)生們歡迎和肯定。在以后的該課程教學(xué)經(jīng)過中，作者將與時(shí)俱進(jìn)，不斷吸收新知識(shí)，豐富教學(xué)內(nèi)容，以確保課程教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和實(shí)用性，進(jìn)一步提升教學(xué)水平。參考文獻(xiàn)[1]周忠謨。GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用[M].北京：測繪出版社，2004.[2]李征航，黃勁松。GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M],武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.[3]李天文。GPS原理及應(yīng)用[M],北京：科學(xué)出版社，2008.[4]張勤，王利。GPS測量原理與應(yīng)用課程教學(xué)研究與改革[J].高等理科教育，2007〔1〕:112-114.[5]郭秋英，趙吉