《GPS原理与应用》课程教学的若干思考
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）27-0174-02
全球定位系统（Global Positioning System，GPS）于20世纪70年代开始构建，由于GPS技术所具有的全球全天候、定位精度高和不受天气影响、操作方便的特点，在遥感、地理信息系统、勘探地球物理、地质等方面都有广泛的应用。GPS卫星全球定位技术的发展，导致了导航和测绘行业一场深刻的技术革命。卫星导航定位课程也已成为高等学校各相关专业的一门重要课程，对于测绘工程专业专、本科生而言，是一门专业必修课[1]。
涉及诸多学科的专业知识，由于全球定位技术发展日新月异，《GPS测量原理与应用》无论是授课方式或授课内容都应该进行一系列的改革。目前，我国很多高校的相关教师针对这一课程进行了较多的改革尝试[2-4]。
一、卫星定位技术发展趋势
由于GPS系统在社会经济等各个方面具有不可或缺的重要作用，所以世界主要大国都在发展自主的卫星导航系统。除了美国的GPS卫星导航系统，全球卫星导航系统还包括俄罗斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System）系统，欧洲正在建设的GALILEO导航卫星系统，以及中国正在建设的Beidou导航卫星系统，现在已经具备了亚太地区的导航定位能力。随着各个国家的卫星导航系统的建成，可用导航卫星的数目也极大地增加。目前，目前，全球GNSS技术从GPS一家独大局面向四强并存、多系统兼容格局发展。
二、《GPS原理与应用》的课程特点
GPS是一门典型的多学科相互渗透的交叉学科，不仅涉及天体力学、气象学、电子学和大地测量学，而且涉及到电磁学和通信学科等诸多学科[5]。GPS课程讲授内容主要包括GPS卫星导航定位系统的背景；GPS测量中涉及的坐标系统和时间系统；GPS系统的组成与卫星信号；GPS卫星定位方法原理，分类；GPS卫星导航的原理；GPS测量主要误差及其分类；GPS测量的设计与实施；GPS数据采集与处理；GPS在各领域中的应用；GPS测量数据的处理与分析。课程要求学生对GPS原理具有一定的理解力，对测量内业和外业具有比较强的动手能力。
三、GPS原理与应用的教学现状
目前GPS教材多种多样，其中武汉大学李征航、黄劲松编著的《GPS测量与数据处理》及被开设GPS测量原理及应用这门课程的学校广泛采用。另外，周忠谟[6]等其他专家学者编著的教材讲义也有一定的应用。但是由于GPS知识点更新很快，这些教材大多编写于5年甚至10年之前，对于新的应用领域和新的全球导航定位系统，如北斗介绍得比较少。
多媒体形式成为了《GPS测量原理及应用》教师课堂授课的主要方式。多媒体授课具有一定优势，其运用图像、视频等课件展示教材内容，将大量的信息以生动的形象带给学生，使得授课方式变得快捷，为教师节省了时间，提高了教学效率。但是在一定程度上，也减少了教师直面学生的机会，多媒体授课容易按事先设计好的课件机械性教学，教师照本宣科，学生被动听讲，很难形成师生互动。按照课件讲课导致教学速度过快，学生思路跟不上，教学效果不好，并且有可能使部分学生过分依赖课件，认为上课听不听讲无所谓，只需课后拷贝课件就行。
实验实践课时不足，由于理论课程讲授与实践课程既相对独立，又相辅相成，需要在课程安排、讲授和实践几方面共同配合；需要合理分配和设计相关的GPS外业实践内容。而学校目前GPS外业实践教学所需的仪器数量和种类不足，GPS接收机数量不多且型号老旧，已不能满足当前GPS的发展要求。
四、GPS原理与应用课程教学改革措施
为了更新教学内容，笔者给学生推荐了国际上最新的卫星导航领域学术论文[7-8]，针对当前卫星导航领域的热点前沿问题，让学生有更多了解。
在教学上采用多媒体教学和传统板书相结合的教学方式，多鼓励学生发表一些自己的想法和见解，与老师一起加入讨论。《GPS测量原理及应用》课程的内容比较抽象，板书便于学生总结归纳、加强记忆。好的板书设计能突出教学重点，加强教师和学生的互动。一些抽象的知识点，采用多媒体教学，可以让学生更好地理解。屏幕的快速投放，可以快速讲解一下只需要学生了解的知识点，授课变得便捷。而通过精心设计的课件，可以向学生演示GPS卫星运行轨迹、测距原理等内容，还可以直观地演示GPS后处理软件的数据处理过程。
实践教学在硬件方面和软件方面均还需要做较大投入，购买一些新型的GNSS接收机和高质量的GNSS数据后处理软件，并加多实践课课时和种类，才能取得更好的实践教学效果。
此外，《GPS测量原理与应用》课程主要强调基本理论和外业测量，没有程序设计方面的课程。考虑学生就业的因素，应该注重学生对程序设计的教学，并且通过程序设计能增进学生对理论和算法的理解。
