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更多測繪論文請登錄測繪網(wǎng)論文頻道查詢:客服熱線PS原理與應(yīng)用課程教學(xué)與實踐探討吳學(xué)偉(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,哈爾濱市香坊區(qū)和興路26號,150040,)Email:)周國君(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,哈爾濱市香坊區(qū)和興路26號,150040)摘要:本文針對地理信息系統(tǒng)專業(yè)的GPS原理與應(yīng)用課程教學(xué)過程中的一些問題進(jìn)行了討論,并就教學(xué)實踐提出了自己的幾點看法。關(guān)鍵詞:全球定位系統(tǒng)教學(xué)探討1引言GPS是全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem-GPS)的英文縮寫,它的含義是利用衛(wèi)星的測時和測距進(jìn)行導(dǎo)航,以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)。在地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)和計算機軟硬件高速發(fā)展的今天,GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點,贏得各行各業(yè)工作者的信賴,在其不長的發(fā)展歷史中,它為諸如軍事、國民經(jīng)濟(jì)等多個領(lǐng)域發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。GPS與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科相互交叉,是一門綜合性邊緣科學(xué)。正因為這樣,也給教學(xué)增加了難度,特別是對初次接觸GPS的學(xué)生來說。為了使學(xué)生學(xué)好GPS原理與應(yīng)用這門課,我們應(yīng)該加強課堂教學(xué)的質(zhì)量控制,利用豐富多彩的多媒體課件,培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情,提高學(xué)習(xí)的主動性,并引導(dǎo)學(xué)生自學(xué),使之有較強的后勁,發(fā)揮其潛力。2GPS課程教學(xué)的特點從我們的具體教學(xué)實踐來看,GPS原理與應(yīng)用的教學(xué)存在著以下特點:21多學(xué)科交叉、相關(guān)性強。GPS技術(shù)是多學(xué)科、多技術(shù)交叉的空間定位系統(tǒng)。在理論上依托于數(shù)學(xué)、測量學(xué)、地學(xué)、計算機技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)等學(xué)科;在應(yīng)用上則依賴于具體應(yīng)用學(xué)科如導(dǎo)航、城市建設(shè)、交通工程、資源管理、生態(tài)監(jiān)測等理論和技術(shù)的發(fā)展。GPS技術(shù)的這種多元化多學(xué)科發(fā)展和集成特性,要求教師和學(xué)生具有較廣泛的知識面和扎實的基礎(chǔ)知識,同時要處理好廣度和深度的關(guān)系。22發(fā)展迅速與內(nèi)容更新快從1973年GPS研制到現(xiàn)在只有30多年發(fā)展,但GPS卻從以空間定位為主,在測繪和少數(shù)部門應(yīng)用初級發(fā)展階段,到現(xiàn)代GPS和地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)的“3S”技術(shù)集成和實時動態(tài)定位技術(shù)(RTK)蓬勃發(fā)展階段。GPS內(nèi)容和技術(shù)的快速更新特性,對教學(xué)方法和手段也提出了更高的要求。GPS原理與應(yīng)用作為地理信息系統(tǒng)專業(yè)所開的一門專業(yè)課應(yīng)該具有一般專業(yè)課所具有的特點,也就是教學(xué)目標(biāo)的專業(yè)性、教學(xué)內(nèi)容的探索性、教學(xué)形式的多樣性,確定了具體的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段。即要不斷的學(xué)習(xí),補充新的知識,掌握發(fā)展動態(tài)和趨勢,從而豐富教學(xué)內(nèi)容和開拓學(xué)生視野。理論性和應(yīng)用性并重。2.3空間抽象性GPS的課程從空間直角坐標(biāo)系的建立到衛(wèi)星信號的組成,從定位原理到誤差精度分析以及數(shù)據(jù)處理,無論是可見的還是不可見的,都是建立在對空間坐標(biāo)和衛(wèi)星信號的抽象和描述基礎(chǔ)上。針對這類較為抽象和難以理解的內(nèi)容,宜采用接收機實物演示、多媒體等教學(xué)手段,使之直觀化、形象化和具體化,有助于對概念的掌握和內(nèi)容的理解。3GPS課堂教學(xué)的主要思路3.1針對GPS課程特點,采用CAI教學(xué)與常規(guī)教學(xué)結(jié)合的方法更多測繪論文請登錄測繪網(wǎng)論文頻道查詢:客服熱線PS課程有四多,即專業(yè)知識多、數(shù)學(xué)公式多、圖形多,應(yīng)用領(lǐng)域多,如果按常規(guī)教學(xué)方法,在黑板上書寫它們既費時,有時又表達(dá)不準(zhǔn)確。而采用CAI教學(xué)可以使教師對某個問題的講解更直觀和全面,同時借助多媒體一些如動畫效果、3D虛擬現(xiàn)實等手段,還能把問題的實際操作過程更形象化地表現(xiàn)。如單點絕對定位可以用飛機飛行時不斷接受四顆以上衛(wèi)星信號而確定空間三維坐標(biāo),相對絕對定位可以用三個或四個靜態(tài)GPS接收機不斷接受衛(wèi)星信號,經(jīng)過差分進(jìn)行整體平差的經(jīng)過,這些方法在GPS衛(wèi)星定位、GPS應(yīng)用實例中效果明顯。因此我們可以借助CAI多媒體教學(xué)手段,能給同學(xué)留下更生動的印象。另外通過CAI實例輔助教學(xué),還可以彌補林學(xué)、道路與鐵道工程等專業(yè)進(jìn)行教學(xué),使非測繪專業(yè)學(xué)生能以最直觀的方式了解GPS基本理論和應(yīng)用,增強其學(xué)習(xí)本課程的興趣。3.2注意抽象與具體的結(jié)合,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情由于GPS原理與應(yīng)用課具有研究對象直觀以及理論基礎(chǔ)抽象的特點,所以筆者認(rèn)為在教學(xué)中我們應(yīng)該注意抽象與具體的結(jié)合,最大限度地調(diào)動學(xué)生的積極性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在專業(yè)課教學(xué)過程中,講授一門課程首先就要講好緒論引起學(xué)生的興趣。如果緒論講不好,那就會導(dǎo)致學(xué)生對這門課印象不好,甚至失去興趣。所以對于緒論的教學(xué)便需要教師把握好才能掌握課程教學(xué)的主動權(quán)。又因為GPS原理與應(yīng)用數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高,涉及很多的公式及計算,這難免會比較枯燥。這個時候老師便要注意抽象與具體的結(jié)合,利用多媒體演示以及用生動的語言便顯得比較重要了。比如在衛(wèi)星運行的開普勒三定律這一節(jié)的講授中,我們用語言表達(dá)可能就沒有用圖表結(jié)合多媒體演示效果好。利用測距碼測定偽距一節(jié)中,用多媒體演示接收機在接收到測距碼時,能產(chǎn)生相同結(jié)構(gòu)的測距碼,并不斷變動延遲時間,同時在演示的過程中加入講解就會讓學(xué)生對比較抽象的內(nèi)容有一個比較直觀的理解,也會有利于后期的繼續(xù)學(xué)習(xí)或自學(xué)。此時加以引導(dǎo),便可以提高他們的學(xué)習(xí)熱情,增強他們的學(xué)習(xí)信心。33面向?qū)ο蟮慕虒W(xué),針對專業(yè)的手段在GPS原理與應(yīng)用課程中,相當(dāng)多的內(nèi)容是GPS的技術(shù)設(shè)計、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理,根據(jù)這一特點講,把地球坐標(biāo)參照系、GPS衛(wèi)星信號、衛(wèi)星定位和誤差分析等作為基本單元,以GPS的技術(shù)設(shè)計、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理為主線,在結(jié)合到不同專業(yè)所要面對的問題中講解,這種結(jié)合實際對比啟發(fā)式教學(xué)法,對非測繪專業(yè)的學(xué)生來說應(yīng)更容易接受。因此,強調(diào)GPS教學(xué)與所在專業(yè)的結(jié)合,盡量運用所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的實例來說明問題這也是GPS創(chuàng)新教育的要求。比如,對森林經(jīng)理學(xué)科,著重介紹GPS對林業(yè)調(diào)查和數(shù)據(jù)的管理、分析、決策支持等功能;對道路與鐵道工程學(xué)科,探討GPS測量對道路勘測設(shè)計的應(yīng)用及精度分析。對大多數(shù)專業(yè),還可以介紹GPS在社會生活中的各種應(yīng)用及其實現(xiàn)方法,怎樣利用GPS進(jìn)行定位導(dǎo)航,在公安、消防、運鈔、航空航海等方面;更深一部講解可以重點講一下“3S”技術(shù)(全球定位系統(tǒng)GPS、地理信息系統(tǒng)GIS、遙感技術(shù)RS)的集成等內(nèi)容。34主次分明,實行開放式教學(xué)GPS原理與應(yīng)用作為一門專業(yè)課,是多門學(xué)科在某一特定專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的重新組合,由于學(xué)時數(shù)的限制,課堂教學(xué)中不可能面面俱到,應(yīng)對內(nèi)容作恰當(dāng)?shù)陌才?;挑選若干重點內(nèi)容作比較詳細(xì)的講解。在這方面主要是要求專業(yè)課教師要重視教學(xué)方法的研究和改進(jìn),要不斷擴展和更新自身的知識面,精心組織安排教材和課堂教學(xué)的內(nèi)容,力求做到吐故納新、條理清晰、重點突出、詳簡得當(dāng),著力培養(yǎng)學(xué)生在本專業(yè)知識領(lǐng)域內(nèi)能達(dá)到對總體布局和前后發(fā)展的脈絡(luò)有比較深入地理解。另外,由于GPS技術(shù)發(fā)展迅速,有很多內(nèi)容不可能在課堂上具體討論,而是需要學(xué)生自己去把握。如目前的實時動態(tài)測量系統(tǒng)(RTK)發(fā)展很快,而最新的接收機已經(jīng)能夠同時接收和處理美國GPS衛(wèi)星信號、俄羅斯的GLONASS信號和歐洲的伽俐略(GNSS)系統(tǒng)信號。就GPS課程本身特點說,它既是從屬服務(wù)于工程,本身又有獨立的體系。這種體系既更多測繪論文請登錄測繪網(wǎng)論文頻道查詢:客服熱線注重縱向知識的系統(tǒng)性,又要注重橫向知識的相互滲透。因此,除了課堂教學(xué)外,我們還要采取開放式的教學(xué)方式,在培養(yǎng)學(xué)生的過程中,要提高學(xué)生的自主性和參與意識,讓他們廣泛搜集相關(guān)資料,大膽提出自己的見解。通過寫讀書筆記,作專題報告等方式,可以使他們加深對專業(yè)知識的了解,還可以激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣。4GPS實踐環(huán)節(jié)思路GPS原理與應(yīng)用這門課程的內(nèi)容上有許多的數(shù)學(xué)公式和圖表,尤其是天球坐標(biāo)系以及衛(wèi)星信號和后面章節(jié)的GPS數(shù)據(jù)的平差處理,給人感覺理論性很強,數(shù)理知識要求較高。實質(zhì)上它還有著很強的應(yīng)用背景,是一門專業(yè)性和應(yīng)用性都很強的課程。所以我們在教學(xué)的過程中不僅需要讓同學(xué)們對基本的理論有所認(rèn)識,還要讓他們對基本的實踐有所掌握,這樣他們得到的知識才是全面的。在教學(xué)過程中,我們的實習(xí)包括了以下幾方面內(nèi)容:序號實驗項目名稱學(xué)時實驗類型實驗類別每組學(xué)生數(shù)1動態(tài)手持GPS的認(rèn)識與讀數(shù)練習(xí)2驗證性實驗必修12靜態(tài)單頻GPS接收機的認(rèn)識與測量練習(xí)4設(shè)計性實驗必修43實時動態(tài)測量系統(tǒng)(RTK)的認(rèn)識與測量練習(xí)4設(shè)計性實驗必修44GPS網(wǎng)的布設(shè)、觀測與平差計算練習(xí)6綜合性實驗必修4合計165結(jié)束語GPS原理與應(yīng)用作為高校測繪專業(yè)和GIS專業(yè)必修的課程,而對其它專業(yè)一般都是選修課,因此要把握好教學(xué)方式教學(xué)內(nèi)容的定位,以滿足所學(xué)專業(yè)培養(yǎng)人才的目標(biāo)需求。在教學(xué)過程中,增加與學(xué)生的交流,也可以得到不少寶貴的啟發(fā);而拓廣自身的知識面,也是使GPS教學(xué)生動豐富的手段,總之,不斷完善GPS專業(yè)教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生對GPS知識的探知興趣,應(yīng)是教學(xué)法的最終目的。參考文獻(xiàn)1范文義、羅傳文,3S理論與技術(shù),東北林業(yè)大學(xué)出版社,20042周忠謨、易杰軍、周琪,GPS衛(wèi)星測量原理與應(yīng)用,北京:測繪出版社,19993GPS測量原理及應(yīng)用張勤李家權(quán)等編著科學(xué)出版社2005年7月作者簡介吳學(xué)偉,男,1963年生,黑龍江人,碩士,副教授,1988年畢業(yè)于武漢測繪科技大學(xué)工程測量系,東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院任教,從事“3S”技術(shù)教學(xué)與研究工作,發(fā)表論

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