以“學”為中心的“GNSS原理及其應用”課程融合教學改革研究

錢安 孫廣通 劉小陽 宋萍 李峰

摘?要：在學情分析基礎上，基于應用型本科院校培養目標，提出了“一中心，三融合”的教學理念，通過重塑課程教學內容，改革教學方法，深挖課程思政元素，引入測繪相關課程融合和賽創融合的教學體系，建立多元化考核機制，深入實施了“GNSS原理及其應用”課程的教學改革，極大增強學生課堂的參與度與積極性，著力提高了課堂的教學效果，有效培養了學生實踐能力和創新思維。

關鍵詞：GNSS；課程思政；課程融合；賽創融合；教學改革

“GNSS原理及其應用”是測繪工程專業一門重要的、具有較強實踐性的專業核心課。通過本課程的學習，要求學生理解和掌握導航定位的基本理論知識，掌握GNSS（Global?Navigation?Satellite?System）外業工作和內業數據處理方法，能獨立將GNSS技術熟練應用于各類測繪工程實踐。GNSS作為現代的測量技術，是獲取地面點位的主要手段之一，已廣泛服務于各個測繪領域（如大地測量學［1］、工程測量學［2］和攝影測量學［3］等），是測繪人員必備的專業技術。GNSS課程的教學質量在一定程度上影響著測繪人才的培養質量。

隨著北斗三號全球衛星導航定位系統的建設完成，并在我國大力推廣和發展北斗技術的背景下，GNSS定位的模式發生了較大的變化，其應用領域也在不斷擴展。為了滿足這一發展趨勢并滿足市場對創新型人才的需求，越來越多的教師已經開始探索GNSS課程和相關課程的改革。這些改革探索涵蓋了課程大綱的修改和完善、課程內容的變革、實踐條件的改善、課程設計的創新以及教學手段的改革和創新等多個方面［4–8］，提出了GNSS課程改革的新思路，在一定程度上提高了GNSS課程的教學質量。

在新時代和全面推進課程思政建設的背景下，作為應用型本科院校，亟須改革陳舊的GNSS課程教學方式，充分發揮高校人才培養功能，并結合自身高校特點，探索出創新型應用人才的培養新思路。

1?課程現狀

1.1?學生基礎薄弱，主動學習意識不強

《GNSS原理及其應用》是3S技術之一，具有很強的理論性和實用性，邏輯性比較強，且要求學生具備一定的數學和專業基礎。然而我校作為應用性本科院校，學生數理基礎比較薄弱，大多同學的學習自律性不強，且多數同學無復習、預習和鞏固之前所學知識的習慣，導致在講授該課程理論知識時，部分學生出現不同程度的學習倦怠難以跟上學習節奏的情況，影響學習效果。

1.2?不能精準地將GNSS技術應用于各類測繪實踐

“GNSS原理及其應用”課程所講授的衛星定位技術還是服務于其他測繪領域的主要技術手段，如地形測量、大地測量、攝影測量等。傳統GNSS教學中，往往僅單純注重本課程內容的教學，而忽略測繪課程之間的融合教學，進而導致學生很難將所學的技術應用于具體的各類測繪工作。

1.3?課程創新程度不足

教師授課中多重視學生專業知識的講授和基本實踐技能的培養，忽略創新創業理念融入專業課程的教育，使得學生缺乏創新思維和創業理念，對行業動態的認識不足，未能及時將新的理論、新的方法和GNSS新的應用及時融入課程教學。

為解決我?！癎NSS原理及其應用”課程教學過程中痛點的問題，適應新時代GNSS教學的新要求，本課題組引入了“一中心，三融合”的教學理念。具體而言，以學生為中心，以學生發展為目標，以教學改革為主體，深入融合課程思政元素，注重測繪相關課程的融合教學，不斷重塑教學內容，改進教學方法，引入新的教學手段，優化考核方式，實施“賽創融合”的一體化教學模式，將理論學習和實踐訓練統一起來，激發學生的學習熱情，強化學生的創新實踐能力，以期打造更完善的教學體系，提高教學效果，促進學生全面發展，培養符合時代需求的高素質人才。

2?課程融合教學設計

2.1?課程教學內容的革新

隨著GPS技術的進步和發展，GLONASS系統日趨完善，北斗三號衛星導航定位系統的全面建成開通，GPS一花獨放的時代已經結束，且GNSS儀器生產單位已廣泛使用多系統、多頻的GNSS接收機，純GPS教學方式已逐漸難以適應新技術發展趨勢和市場對創新人才的需求。為適應新時代的要求，把握應用型人才培養目標，在結合工程教育認證內容前提下，滿足現有測繪人才培養方法、教學大綱和測繪類教學質量國家標準的基礎上，重新設定了該課程的教學目標，重塑了教學內容。首先，將課程內容分解為定位基礎、定位核心和實踐三個部分，使內容層次清晰，聚焦“厚基礎、強能力、重實踐”，著力培養強實踐、應用型人才；其次，為體現授課內容的時代性和前沿性，加大了BDS和其他幾家衛星導航定位系統相關內容的介紹；最后，革新了實踐教學內容，以適應新技術發展的需求，充分體現實驗內容的綜合性、設計性和研究性。

2.2?融入課程思政元素

高校在提供優質的教育教學，幫助學生掌握所學專業知識和技能，培養創新能力和實踐能力的同時，還需深入貫徹課程思政教育理念，以塑造正確的價值觀和社會責任感。北斗衛星導航系統是中國自主研發、部署和運營的全球衛星導航定位系統，其所代表的北斗精神包括弘揚國家精神、培養創新精神、提高職業素養和增強學科吸引力?！爸袊谋倍?，也是世界的北斗”，在GNSS課程教學中引入北斗精神，不僅可以弘揚國家精神、激發學生創新精神、提高職業素養和實踐能力，還可以增強學科吸引力，為學科的發展注入新的活力。我校GNSS課程以“自主創新，開放融合，萬眾一心，追求卓越”［8］為內核的“北斗精神”為依托，引入北斗思政教學案例，將北斗精神融入該課程教學的各個章節（見下表），實現全過程的課程思政，以達到課程思政“潤物細無聲”的效果，切實激發愛國熱情，提升專業認同和專業綜合素質，培養創新意識。

2.3?注重和測繪相關課程之間的深度融合

作為現代大地測量技術，GNSS技術已被廣泛應用于各個測繪領域。為適應GNSS技術的發展和其他測繪課程對GNSS技術的需求，我校在該課程教學過程中，注重GNSS課程與數字測圖原理與應用、大地測量學和工程測量學的融合教學，以便學生能夠精準應用GNSS技術于各類測繪生產實踐。在課堂理論教學方面，積極引入數字測圖、大地測量和工程測量等相關實際測量案例，明確GNSS技術特點以及各測繪應用場景，拓展學生對GNSS技術的理解和認識，著力培養學生的分析和解決實際測繪問題的能力。在實踐教學方面，革新傳統單純靜態測量和單站RTK測量實踐內容，重新設計實驗和實習內容，注重各測繪相關課程的融合。在靜態控制測量實踐教學中，增加了各類型的測量控制網（如國家等級控制網、城市控制網、工程控制網等）設計與布設實驗，以增強學生應用GNSS技術服務于大地測量和工程測量控制網布設的能力。在RTK實踐教學中，在傳統單站RTK碎部測量實踐教學的基礎上增加了網絡RTK、RTK控制測量、RTK點位測設等實驗，以提升學生將GNSS技術精準應用于數字測圖和工程測量領域的能力。

2.4?引入賽創融合創新教學理念，培養學生創新能力

改革傳統教學模式，推進GNSS課程教學與學科競賽深入融合，解決專業能力培養與創新創業能力培養相互割裂的問題。在實踐教學中，以大學生專業技能大賽（全國測繪技能大賽、省測繪技能大賽等）為驅動，將競賽項目全面融入GNSS實踐教學的改革與創新。如在全國的測繪技能大賽和虛擬仿真測圖大賽中，要求學生利用全站儀和GNSS完成數字測圖工作。教學團隊在原有GNSS課程的實踐教學中，進一步加強和完善了實踐教學平臺，優化了本課程實踐教學內容，以實現學生實踐動手能力訓練和知識的應用與創新能力的培養。

“賽創融合”的教學模式的引入，一方面，充分調動了學生的積極性與參與性，做到了“以賽促學”，轉被動式學習為主動式學習；另一方面，促進了GNSS原理及其應用課程的教學內容的重塑，完善了課程內容知識體系，加快了現有教學內容與行業對接、與當前市場對接的需求，實現了“以賽促教”；此外，專業競賽的優秀作品庫和競賽資源也豐富了GNSS生產項目教學和案例教學的重要資源，促進了課程的改革研究。

2.5?創新教學方法，突出以“學”為中心的教學理念

GNSS相較于傳統測量而言，過程繁雜、難度大，不僅涉及衛星信號組成、解調、分析等抽象過程，還包括衛星信號調制與解調、衛星位置計算、基線解算和網平差等復雜過程的求解。為保證學生對衛星定位的抽象復雜過程有清晰地認識，本課程課題組整合了現有開放的GNSS實驗教學平臺資源，并依據教學和實驗要求編寫了相關程序，以實現抽象過程形象化，將課程要點、難點具體化。此外，積極鼓勵學生參與到課程資源的建設中來，充分落實以學生為中心的人才培養理念。課程教學資源的建設一方面促進了學生對GNSS相關理論、方法的理解與認識，另一方面，通過課后大作業、學科競賽和畢業設計的案例又進一步豐富了課程資源，這極大地豐富了學生的理論知識，提升了專業能力，增強了綜合素質。

同時，在教學中積極創新教學方法，注重線上線下混合教育，充分利用雨課堂等線上統計工具進行學情分析，充分了解學生的實際狀況，突出學生中心地位，引導學生探究、解決問題。在授課方式上，開展互動式教學，以“問題為導向”先引入案例，創設情境，引導學生探究問題。加強測繪課程之間的融合教學、改變孤立教學思路，著力提升學生精準應用GNSS技術服務于測繪相關領域的能力。在教學新技術引入方面，積極引入虛擬仿真教學平臺，實現測繪實踐教學的智能化和信息化。

3?課程考核與成效

考核是檢查和評價GNSS課程學習效果的重要手段，為了客觀公正地評價學習成績，建立了多元化考核模式，實施過程性考核和終結性考核相結合，并充分利用雨課堂智慧教學平臺，提高全過程考核執行效能。

綜合平時課堂表現、課后作業與實驗報告、期中檢查、實踐能力考核和期末考試等5個方面考核學生的學習情況，其中平時表現（主要為考勤、雨課堂彈幕互動情況和課下表現）占10％；課后作業與實驗報告占10％；期中檢查測試占10％（題型覆蓋選擇題、填空題、判斷題、簡答題和計算題等）；實踐能力考核（主要考核學生熟練操作GNSS測量儀器的水平，并考慮學生品德，如學習工作態度、實驗實習中的組織協調能力、吃苦耐勞的品質等）占20％；期末考核占50％。

多元化考核模式不僅提高學生的課程參與度，強化預習和復習效果，還能方便教師在授課過程中掌握學生學習動態，督促教師進行課后反思，進而開展更深入的備課，提升課程的挑戰度。

結語

“GNSS原理及其應用”課程經過多年不斷建設，隨著“一中心，三融合”理念的深入實施，已逐步解決了我校GNSS課程教學中理論與實踐未深度融合、測繪課程間未深度融合的問題，也極大提升了測繪學生的專業認同、創新精神和綜合素質。在近兩年的全國大學生測繪技能大賽和北京市虛擬仿真測圖技能大賽中獲特等獎4項，一等獎16項，二等獎8項，也說明了以“學”為中心的課程融合教學理念的融入提升了學生的綜合素質，激發了學生的創新意識。

參考文獻：

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［3］王成，施宇軍，權菲，等.無人機傾斜攝影測量土方量測算及精度評價［J］.測繪通報，2022（8）：139142+159.

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［6］陳國棟，連達軍，李黎.基于SPOC模式的“GNSS原理及應用”課程教學探索［J］.測繪與空間地理信息，2021，44（11）：46+10+13.

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［8］吳湯婷，盧立果，李大軍.“新時代北斗精神”融入衛星導航定位課程思政教學的探索與實踐［J］.導航定位學報，2022，10（1）：147152.

基金資助：防災科技學院教育研究與教學改革項目（JY2021B16）；河北省高等教育教學改革研究與實踐項目（2020GJJG350）

*通訊作者：錢安（1988—?），男，漢族，安徽銅陵人，碩士，副教授，研究方向：衛星導航定位技術。