衛星定位測量項目式實踐教學模式探討

王果+劉小強+蔣瑞波

摘要：根據地方性本科院校畢業生就業市場的要求和衛星定位測量與數據處理課程的特點，以提高學生項目實踐核心技能為根本，對衛星定位測量項目式實踐教學進行探討。以項目為牽引，在團隊協作和評比競爭的環境中，學生自主組建項目組并參與完成項目，激發了學生實習的積極性和創造性，同時感受到實際責任并維持必要壓力，較為全面地訓練了學生的工程能力。

關鍵詞：項目式；衛星定位測量；實踐教學；模式探討

基金項目：煤化工資源利用與污染治理河南省工程實驗室開放基金項目（502002-B02、502002-B03）、河南工程學院博士基金（D2015040）

中圖分類號：N4。文獻標識碼：A

一、引言

實踐教學是本科人才培養的基礎工作，也是當前高等工程教育改革與發展的關鍵[1]。衛星導航定位技術應用日益廣泛，為培養適應社會需求的測繪工程技術高級應用人才，《衛星導航定位》、《GPS原理與數據處理》、《GPS原理與應用》等課程已成為高校測繪工程專業必修課和核心專業課之一[2-3]，然而，衛星定位測量課程由于具有技術理論較深，涉及知識面廣等特點，學生在接觸相關課程內容時往往存在理解和應用困難[4]，而隨著經濟社會發展，社會對應用型人才的需求越來越大[5]，地方性本科院校測繪工程專業以培養應用型人才為主，畢業生很多從事一線測繪工作，經常會接觸和使用GPS相關知識和技能，如進行控制測量數據采集和處理，這就要求學生不僅掌握儀器操作和數據處理技能，同時要掌握項目實施過程中的整個環節。伴隨著教學改革的推進和不斷深入，項目式教學法成為了熱門話題[6]。筆者結合教學實踐，對衛星定位測量與數據處理課程進行項目式實踐教學模式進行探討。

二、衛星定位測量項目式教學的構建

衛星定位測量項目式實踐教學是一種以項目任務驅動為核心的教學模式，其目的是培養學生掌握衛星定位測量與數據處理的核心技能，縮短甚至消除學生適應實際工作崗位所需要的時間。

（一）構建方法

以完成項目為引導目標，將預備知識和基礎知識在實習前進行講解說明，把理論教學的內容融入實踐操作的項目中，其余的內容穿插到項目式實踐教學各個環節中。以學生為項目完成的主體，讓學生在實習過程中，真正明白實習過程中需要做什么以及怎么做，避免被動機械地按照教師精心準備的實習指導書按步驟開展實習，指導教師全程參與，對學生在實習過程中出現的問題進行講解和點評。

（二）實習內容安排

結合《衛星導航定位》課程，根據工程項目中衛星定位測量所起的作用，將實習分為GPS靜態控制測量實習和GPS-RTK實習，其中GPS-RTK測量實習作為課堂實習內容，GPS控制測量實習作為一周的集中實習內容，進行項目式教學，包括選點埋設標志、方案設計（儀器設備、人員配備、制定外業調度方案）、外業觀測、內業數據處理（基線解算、網平差、高程擬合）、最終以實習報告的形式進行項目技術總結，具體內容分配如下圖所示。

（三）項目情景設置

按照實習大綱，以河南工程學院本部和南校區及其周邊作為控制網布設范圍，依據《全球定位系統（GPS）測量規范》，進行選點，埋設標志，觀測方案設計，作業調度，數據獲取，數據處理等項目實施環節，并最終以控制點坐標、精度分析報告以及實習報告的形式提交項目成果。

（四）考核體系的建立

為了保證整個項目教學的順利進行，從學生的出勤考核、團隊協作、項目完成質量等方面對每個參與完成項目的學生進行監控考核，同時考核每個學生參與完成項目的情況，并根據項目各階段的不同任務及特點，從大組、小組及個人三個方面制定考核細則。大組的考核內容主要包括測量點選擇是否合理（數量、間距、周圍環境情況）、網形布設、遷站方案是否合理（質量、效率、成本）和實際作業進度（每個時段觀測時間）；小組的考核內容主要包括儀器維護（有無丟失、損壞）、儀器操作是否規范、記錄是否清晰完整、數據是否合格、格式是否準確以及團隊協作情況。個人考核內容主要包括出勤情況、參與項目完成情況（重點考察數據處理是否獨立完成、結果是否正確、實習報告內容是否完整、格式是否規范）。大評分分值劃分一般為大組20分、小組30分、個人50分。每位學生的總評成績中團體考核與個人考核各占50%，這就要求學生在完成教學項目過程中，要有較強的集體觀念，積極參與到每個實習內容中，為項目的順利進行出謀劃策。

三、衛星定位測量項目式教學具體實施

（一）引入評比機制的任務分配

將實習學生分為兩個大組，以一個校區及周邊為項目區，在任務分配過程中，由教師介紹整個教學項目的總體情況、項目的內容、計劃安排、具體要求及注意事項等，闡明該項目需要用到的理論知識及操作技能，引導學生自發收集查閱相關材料，進行選點、觀測方案制定和數據處理及成果提交，參與實習的兩個大組，自行推選出一名項目負責人，征集各小組的意見，對整個項目全程進行調度負責，同時在兩個大組之間引入競爭評比制度，對所選點位質量，調度方案以及數據處理和成果等方面進行評比，明確項目實施過程中的規章制度，制定考核標準體系，如圖2所示，指導教師全程參與，發現實習中存在的問題，并予以糾正。

（二）設備材料準備

以大組為單位，組員自行討論完成本次實習內容所需要的儀器設備以及所需要的材料，指導教師對學生所選的儀器設備和材料進行分析，作為引導者幫助學生在設備材料方面做出正確選擇。使得學生充分融入到實踐教學項目中，真正明白實習過程中需要做什么以及怎么做，避免了學生被動機械地按照教師精心準備好的實習指導書按步驟開展實習，從而鍛煉了學生獨立思考、自主完成實習的目的。

（三）控制點布設

由各大組長組織所有小組組員根據任務要求利用測區影像圖或者數字線畫圖中初步選點，然后根據初步點位進行測區踏勘，并在實地對初選點位進行標記，指導教師在選點過程中對初選點位進行評取舍，并現場講解點位取舍的原因，讓學生深刻理解如何合理的選擇點位，并對最終確定的點完成埋石標記。

（四）方案設計

在教師講授網形設計及觀測方案設計的基本原則和注意事項的基礎上，要求每位學生獨立完成一套方案設計。然后以小組為單位，通過小組內部討論比較分析每位組員所設計的方案，并推薦1～2個方案作為大組內備選方案。最后，由指導教師對大組內的備選方案進行點評，并確定每個大組的最終實施方案。

（五）外業調度及數據采集

根據最終確定的設計方案，由各大組長組織，通過對講機進行聯絡，制定各小組分工、具體時間安排和遷站等，共同完成外業數據采集。指導教師在此環節，全程跟蹤，作為觀察員，觀察記錄學生的基本操作技能，團隊協作技能，并及時發現和糾正學生在實習過程中出現的問題和錯誤。

（六）數據傳輸和數據處理

指導教師制作數據處理視頻教程，要求每個小組完成數據的傳輸，并按照標準命名方法對數據進行命名，然后大組長負責收集本大組內所有數據，并將數據轉發給所有組員。選擇靜態數據處理軟件對外業采集數據進行基線解算、網平差等步驟數據處理，指導教師在此過程中作為咨詢者幫助學生解決數據處理過程中出現的問題。

（七）實習總結

由教師制定實習總結報告模板，明確報告主要內容以及撰寫方法，要求每位學生獨立完成項目總結報告，并以實習報告的形式提交。同時，以大組為單位，制作PPT進行項目總結匯報，此過程全體學生參與，指導教師作為評價者，對各個大組匯報內容進行提問、點評，同時依據考核體系對項目總體完成情況和大組內的協作情況，進行評比和考核。

四、結束語

測繪工程專業是一門實踐性很強的專業，針對測繪工程專業實踐教學中學生積極性不高和實習效果差的問題，將項目教學法引入《衛星定位測量與數據處理》實踐課程教學中，設計了實踐課程項目教學體系，制定了過程監控及考核標準，形成了“以項目為導向，以學生為中心，以教師為主導”的課程教學模式。通過2012級、213級和2014級的教學實踐表明，采用該課程教學模式能夠激發學生的學習積極性并培養其團隊協作意識，使學生在牢固掌握衛星導航定位理論知識與實際操作技能的同時，鍛煉了發現問題、分析問題和獨立思考解決實際問題的能力，因而受到學生的好評。