GPS 原理与应用课程教学与实践探讨.doc

http:/www.cehuiwang.com更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/www.cehuiwang.com客服热线：010-52775185GPS原理与应用课程教学与实践探讨吴学伟（东北林业大学土木工程学院，哈尔滨市香坊区和兴路26号，150040，）Email:wuxuewei163.com）周国君（东北林业大学土木工程学院，哈尔滨市香坊区和兴路26号，150040）摘要：本文针对地理信息系统专业的GPS原理与应用课程教学过程中的一些问题进行了讨论，并就教学实践提出了自己的几点看法。关键词：全球定位系统教学探讨1引言GPS是全球定位系统（GlobalPositioningSystem-GPS)的英文缩写，它的含义是利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球定位系统。在地理信息系统、遥感技术和计算机软硬件高速发展的今天，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得各行各业工作者的信赖，在其不长的发展历史中，它为诸如军事、国民经济等多个领域发展做出了巨大贡献。GPS与数学、物理学、生理学、心理学、电子学、计算机科学等学科相互交叉，是一门综合性边缘科学。正因为这样，也给教学增加了难度，特别是对初次接触GPS的学生来说。为了使学生学好GPS原理与应用这门课，我们应该加强课堂教学的质量控制，利用丰富多彩的多媒体课件，培养和激发学生的学习兴趣和热情，提高学习的主动性，并引导学生自学，使之有较强的后劲，发挥其潜力。2GPS课程教学的特点从我们的具体教学实践来看，GPS原理与应用的教学存在着以下特点：21多学科交叉、相关性强。GPS技术是多学科、多技术交叉的空间定位系统。在理论上依托于数学、测量学、地学、计算机技术、地理信息系统、遥感技术等学科；在应用上则依赖于具体应用学科如导航、城市建设、交通工程、资源管理、生态监测等理论和技术的发展。GPS技术的这种多元化多学科发展和集成特性，要求教师和学生具有较广泛的知识面和扎实的基础知识，同时要处理好广度和深度的关系。22发展迅速与内容更新快从1973年GPS研制到现在只有30多年发展，但GPS却从以空间定位为主，在测绘和少数部门应用初级发展阶段，到现代GPS和地理信息系统、遥感技术的“3S”技术集成和实时动态定位技术（RTK）蓬勃发展阶段。GPS内容和技术的快速更新特性，对教学方法和手段也提出了更高的要求。GPS原理与应用作为地理信息系统专业所开的一门专业课应该具有一般专业课所具有的特点，也就是教学目标的专业性、教学内容的探索性、教学形式的多样性，确定了具体的教学内容和教学手段。即要不断的学习，补充新的知识，掌握发展动态和趋势，从而丰富教学内容和开拓学生视野。理论性和应用性并重。2.3空间抽象性GPS的课程从空间直角坐标系的建立到卫星信号的组成，从定位原理到误差精度分析以及数据处理，无论是可见的还是不可见的，都是建立在对空间坐标和卫星信号的抽象和描述基础上。针对这类较为抽象和难以理解的内容，宜采用接收机实物演示、多媒体等教学手段，使之直观化、形象化和具体化，有助于对概念的掌握和内容的理解。3GPS课堂教学的主要思路3.1针对GPS课程特点，采用CAI教学与常规教学结合的方法http:/www.cehuiwang.com更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/www.cehuiwang.com客服热线：010-52775185GPS课程有四多，即专业知识多、数学公式多、图形多，应用领域多，如果按常规教学方法，在黑板上书写它们既费时，有时又表达不准确。而采用CAI教学可以使教师对某个问题的讲解更直观和全面，同时借助多媒体一些如动画效果、3D虚拟现实等手段，还能把问题的实际操作过程更形象化地表现。如单点绝对定位可以用飞机飞行时不断接受四颗以上卫星信号而确定空间三维坐标，相对绝对定位可以用三个或四个静态GPS接收机不断接受卫星信号，经过差分进行整体平差的经过，这些方法在GPS卫星定位、GPS应用实例中效果明显。因此我们可以借助CAI多媒体教学手段，能给同学留下更生动的印象。另外通过CAI实例辅助教学，还可以弥补林学、道路与铁道工程等专业进行教学，使非测绘专业学生能以最直观的方式了解GPS基本理论和应用，增强其学习本课程的兴趣。3.2注意抽象与具体的结合，激发学生学习热情由于GPS原理与应用课具有研究对象直观以及理论基础抽象的特点，所以笔者认为在教学中我们应该注意抽象与具体的结合，最大限度地调动学生的积极性，激发学生的学习热情。在专业课教学过程中，讲授一门课程首先就要讲好绪论引起学生的兴趣。如果绪论讲不好，那就会导致学生对这门课印象不好，甚至失去兴趣。所以对于绪论的教学便需要教师把握好才能掌握课程教学的主动权。又因为GPS原理与应用数学基础要求较高，涉及很多的公式及计算，这难免会比较枯燥。这个时候老师便要注意抽象与具体的结合，利用多媒体演示以及用生动的语言便显得比较重要了。比如在卫星运行的开普勒三定律这一节的讲授中，我们用语言表达可能就没有用图表结合多媒体演示效果好。利用测距码测定伪距一节中，用多媒体演示接收机在接收到测距码时，能产生相同结构的测距码，并不断变动延迟时间，同时在演示的过程中加入讲解就会让学生对比较抽象的内容有一个比较直观的理解，也会有利于后期的继续学习或自学。此时加以引导，便可以提高他们的学习热情，增强他们的学习信心。33面向对象的教学，针对专业的手段在GPS原理与应用课程中，相当多的内容是GPS的技术设计、数据采集与数据处理，根据这一特点讲，把地球坐标参照系、GPS卫星信号、卫星定位和误差分析等作为基本单元，以GPS的技术设计、数据采集与数据处理为主线，在结合到不同专业所要面对的问题中讲解，这种结合实际对比启发式教学法，对非测绘专业的学生来说应更容易接受。因此，强调GPS教学与所在专业的结合，尽量运用所学专业领域的实例来说明问题这也是GPS创新教育的要求。比如，对森林经理学科，着重介绍GPS对林业调查和数据的管理、分析、决策支持等功能；对道路与铁道工程学科，探讨GPS测量对道路勘测设计的应用及精度分析。对大多数专业，还可以介绍GPS在社会生活中的各种应用及其实现方法，怎样利用GPS进行定位导航，在公安、消防、运钞、航空航海等方面；更深一部讲解可以重点讲一下“3S”技术（全球定位系统GPS、地理信息系统GIS、遥感技术RS）的集成等内容。34主次分明，实行开放式教学GPS原理与应用作为一门专业课，是多门学科在某一特定专业领域内的重新组合，由于学时数的限制，课堂教学中不可能面面俱到，应对内容作恰当的安排；挑选若干重点内容作比较详细的讲解。在这方面主要是要求专业课教师要重视教学方法的研究和改进，要不断扩展和更新自身的知识面，精心组织安排教材和课堂教学的内容，力求做到吐故纳新、条理清晰、重点突出、详简得当，着力培养学生在本专业知识领域内能达到对总体布局和前后发展的脉络有比较深入地理解。另外，由于GPS技术发展迅速，有很多内容不可能在课堂上具体讨论，而是需要学生自己去把握。如目前的实时动态测量系统（RTK）发展很快，而最新的接收机已经能够同时接收和处理美国GPS卫星信号、俄罗斯的GLONASS信号和欧洲的伽俐略（GNSS）系统信号。就GPS课程本身特点说，它既是从属服务于工程，本身又有独立的体系。这种体系既http:/www.cehuiwang.com更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/www.cehuiwang.com客服热线：010-52775185要注重纵向知识的系统性，又要注重横向知识的相互渗透。因此，除了课堂教学外，我们还要采取开放式的教学方式，在培养学生的过程中，要提高学生的自主性和参与意识，让他们广泛搜集相关资料，大胆提出自己的见解。通过写读书笔记，作专题报告等方式，可以使他们加深对专业知识的了解，还可以激发他们学习的兴趣。4GPS实践环节思路GPS原理与应用这门课程的内容上有许多的数学公式和图表，尤其是天球坐标系以及卫星信号和后面章节的GPS数据的平差处理，给人感觉理论性很强，数理知识要求较高。实质上它还有着很强的应用背景，是一门专业性和应用性都很强的课程。所以我们在教学的过程中不仅需要让同学们对基本的理论有所认识，还要让他们对基本的实践有所掌握，这样他们得到的知识才是全面的。在教学过程中，我们的实习包括了以下几方面内容：序号实验项目名称学时实验类型实验类别每组学生数1动态手持GPS的认识与读数练习2验证性实验必修12静态单频GPS接收机的认识与测量练习4设计性实验必修43实时动态测量系统（RTK）的认识与测量练习4设计性实验必修44GPS网的布设、观测与平差计算练习6综合性实验必修4合计165结束语GPS原理与应用作为高校测绘专业和GIS专业必修的课程，而对其它专业一般都是选修课，因此要把握好教学方式教学内容的定位，以满足所学专业培养人才的目标需求。在教学过程中，增加与学生的交流，也可以得到不少宝贵的启发；而拓广自身的知识面，也是使GPS教学生动丰富的手段，总之，不断完善GPS专业教学模式，激发学生对GPS知识的探知兴趣，应是教学法的最终目的。参考文献1范文义、罗传文，3S理论与技术，东北林业大学出版社，20042周忠谟、易杰军、周琪，GPS卫星测量原理与应用，北京：测绘出版社，19993GPS测量原理及应用张勤李家权等编著科学出版社2005年7月作者简介吴学伟，男，1963年生，黑龙江人，硕士，副教授，1988年毕业于武汉测绘科技大学工程测量系，东北林业大学土木工程学院任教，从事“3S”技术教学与研究工作，发表论文十余篇。联系电话：0451-82192265，13304506016Email:wuxuewei163.com联系地址：哈尔滨市香坊区和兴路26号邮政编码：150040http:/www.cehuiwang.com更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/www.cehuiwang.com客服热线：010-52775185更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/www.cehuiwang.com