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摘 要 導航系統課程是控制科學與工程學科一門重要的專業(yè)課程，本文以該課程的教學改革為主線，針對導航系統課程理論性和應用性強的特點，探索教學過程中對教學內容、教學方法、教學條件和考核機制的全面改革，使研究生真正掌握導航系統的基本原理和實用技術，為研究生順利進入下一階段的科學研究工作打好基礎。

關鍵詞 導航系統 碩士研究生 教學改革

中圖分類號：G643.0 ? 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.09.029

Graduates' Navigation System Course Teaching Reform

PEI Fujun

（College of Electronic Information and Control Engineering， Beijing University of Technology， Beijing 100124）

Abstract "Navigation system" course is an important specialized course in control science and engineering subject. In this paper， for the theoretical and practical characteristic of the "Navigation system" course， the reform and exploration were developed by improving the teaching content， teaching method， teaching condition and appraisal mechanism. Then the students can master the fundamental and practice technique in this course， and get ready for the following research work.

Key words Navigation System; Master Degree Candidate; teaching reform

0 引言

研究生課程教學是整個研究生培養(yǎng)中的基礎環(huán)節(jié)，在整個研究生培養(yǎng)過程中有著重要地位，影響著研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而對于導航系統這類具有行業(yè)特色的專業(yè)課程，課程教學不僅是教授基礎理論和專業(yè)知識的過程，更應該是傳授科研方法，培養(yǎng)和塑造研究生實踐動手能力和科研創(chuàng)新精神的過程。近年來，傳統的行業(yè)學校對導航課程教學改革的進行了很多探討工作，如哈爾濱工程大學的國家級精品課程衛(wèi)星導航系統在教學改革方面取得了很多成果，用雙語教學、用案例式、啟發(fā)式、研討式教學等教學方式活躍課堂氣氛，采用“傳統板書+電子教案+雙語教學”教學模式提高教學效率，通過增加設計性實驗等實踐教學內容來培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新意識等。國防科技大學的碩士生課程導航系統作為“十一五”重點建設課程，開展了研究型教學方法的改革和探索，其以研究性教學理念為核心，通過參與式教學和專題研討式教學來改善教學效果，以最新的科研成果來增加教學深度，通過增加實踐性教學來培養(yǎng)學員的自學能力和實踐能力。

本文是在學校課程建設項目的支持下，探索對“導航系統”課程的教學內容、教學方法、教學條件和考核機制進行全面改革，通過將“導航系統”課程的創(chuàng)造性和實踐性緊密結合在一起，引導學生全方位了解導航系統的原理，掌握導航技術的應用于實踐的具體方法，全面培養(yǎng)研究生對導航技術的創(chuàng)新性研究和實踐應用能力。最終把該課程建設成為教學水平突出、有創(chuàng)新理念、教學效果優(yōu)秀、在國內外具有較強影響的優(yōu)秀研究生核心課程。

1 存在的主要問題

目前，雖然很多高校已經開始對研究生課程體系進行改革，嘗試改善研究生課程重理論缺實踐的問題，但對于并不是傳統的行業(yè)學校的北京工業(yè)大學來講，導航系統課程的教學過程中仍然面臨著眾多問題：（1）教學內容的基礎知識內容過多過細，與研究生課程的先進性和實用性需求不符;（2）教學過程中仍教授導航系統基礎知識，與最新的科研發(fā)展和實際需求嚴重脫節(jié);（3）由于導航系統設備昂貴，很多學校實踐教學條件有限，學生缺乏實踐動手的機會;（4）教學方法落后，不適合研究生教學過程;（5）考核方式不合理，多為考試或報告模式，缺乏對應用能力和創(chuàng)新能力的考核。

這些問題主要由兩方面原因造成：一是教師仍然按照本科生教學的思維和方式教授研究生課程，教學過程中仍以老師講解基本理論的方式進行，而缺乏對學生實踐動手和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，更有教師僅講授課本已有的基本理論內容，而并不涉及最新的研究成果和技術。雖然學生掌握了基礎理論，但是并不知道自己如何運用所學的知識解決實際問題，更缺乏對導航技術的先進性和創(chuàng)新性的了解。二是研究生課程教學體系不夠合理。因此，依據研究生的培養(yǎng)目標，將教學內容、教學方法、教學條件和考核機制作為一個整體進行改革和探索是改進導航系統課程教學的一種有效途徑。

2 課程改革的必要性

導航系統課程建設符合國家和社會發(fā)展的實際需求。導航技術是一門重要的技術學科，它是保衛(wèi)飛機、艦船、火箭等載體能順利完成導航與控制任務的關鍵技術之一，也是國家科技實力的一個重要標志，不僅在軍事上著重要的地位，在民用領域也有著廣泛的應用。目前，導航技術已在航空、航天、航海和陸地車輛的導航和定位中得到了應用，還在大地測量、海洋勘探、石油鉆井、航空測量等國民經濟領域里獲得成功的應用。

導航系統課程是控制科學與工程學科建設的基本要求。導航系統課程是碩士研究生的一門重要專業(yè)課程，更是導航、制導與控制學科的核心課程。建設好“導航系統”課程可以為控制科學與工程一級學科的全面協調發(fā)展奠定基礎，并為建設國家級重點學科提供有力的支撐。

導航系統課程是控制科學與工程學科研究生培養(yǎng)的迫切要求。北京工業(yè)大學控制科學與工程學科目前有多支科研團隊從事自主導航方面相關的科學研究工作，每年招收近百名碩士研究生中，有大約30名研究生將從事自主導航相關的科研工作，因此迫切需要通過導航系統課程的學習使學生掌握從事導航技術領域相關科研工作的分析與思維方法，培養(yǎng)學生從事導航系統的研究開發(fā)及應用的基本技能。

3 改革的主要內容

3.1 教學內容

在進一步明確導航系統課程的核心內容和發(fā)展前景的基礎上，面向我?？刂瓶茖W與工程學科的特色和實際情況，對課程的教學內容及時調整和更新，在保證課程基礎性、應用性的同時，著重體現出“前沿性”和“研究性”的特色，以充分發(fā)揮課程教學在研究生科研能力培養(yǎng)中的基礎性作用。

在課程的教學大綱、教學計劃的制定上，參考國內外相關課程的教學大綱，力圖在教學內容與體系結構方面體現出經典與現代、基礎性與先進性、理論性和實用性的有效結合。在教授基本的導航概念理論的基礎上，加入了晃動基座初始對準、高動態(tài)環(huán)境下組合導航等研究熱點領域以及非線性濾波、粒子濾波等前沿性理論問題。在課程講授過程中，通過對國際頂級期刊上最新研究論文的解讀，將當前國際上最新的科研成果展示給學生，開闊學生學術視野，增強了教學內容的“前沿性”和“研究性”。

在實踐環(huán)節(jié)中，注重及時將最新學術發(fā)展動態(tài)及科研團隊的科研項目、研究成果引入課堂教學，并邀請企業(yè)工程師或領域專家參與部分章節(jié)的課程教學，通過開設系列講座的方式完成課程教學。

3.2 教學方法

導航系統課程是專業(yè)基礎課程，課程內容涉及大量的力學基礎理論。若直接在課堂教學中教授數學公式，不僅會使課堂教學枯燥乏味，更會使學生陷入從數學公式到數學公式的誤區(qū)，而缺乏對實際物理含義的認識。因此，在課堂教學過程中，應更加注重對理論公式及其物理意義的闡述，注意避免陷入從公式到公式的理論推導，使學生能從實際物理世界的角度理解課程中的基本概念，掌握解決問題的基本方法和思路，從而為學生進一步的課程學習和科研工作打下良好的基礎。

在課堂教學過程中，改變傳統的“教師講，學生聽”的教學模式，改變學生的被動接受狀態(tài)，引入互動式教學方法，鼓勵學生表達觀點，采用參與式教學、討論式教學等方法，激發(fā)學生學習興趣，改善課堂教學效果。

構建導航系統案例教學優(yōu)秀案例庫，引進國內外領先的導航系統案例，尤其是將課題組最新的研究成果作為實際案例展示給學生。同時，鼓勵學生建立自組織的研究組，分工研究，內部學習經驗共享，然后再通過老師引導達到融會貫通，教學結束后形成個人小課題論文組;在教學過程中恰當引入真實工程項目實踐，有效加強課程效果反饋。

3.3 教學條件

現在的導航系統課程教學中，教材內容過于偏重基礎理論的介紹，無法滿足研究生教育對教材內容的“前沿性”和“研究性”的要求，嚴重影響了課程教學質量。因此，必須參考國家優(yōu)秀教材、國外高水平原版教材，并且不斷豐富課件、案例、習題等相關資料內容，為學生的研究性學習和自主學習提供有效的文獻資料，滿足研究生教學的需求。

緊密結合控制科學與工程學科的實際情況，不斷調整和完善實踐教學內容，開發(fā)導航系統教學實驗仿真平臺，通過完整實踐教學的訓練，提升學生對課程核心內容的掌握程度，培養(yǎng)學生的實踐能力、工程意識和創(chuàng)新能力。

充分利用現代網絡技術提供的知識傳輸的便利，利用當前博客技術建立教師和學生的交流和討論的溝通渠道，讓學生與教師通過數字化網絡教學平臺能夠實時互動，拓展課程教學的時間和空間，促進教學過程中的師生互動，加強研究生在課程教學過程中的參與度，為研究生的自主學習創(chuàng)造條件。

3.4 考核機制

研究生課程考核的本質目的是：檢驗學生的學習效果，督促學生更好地掌握本課程的知識和方法。因此，考核方式不但要重視課程結束時最終考核的結果，更應該重視教學過程中的階段結果。因此，單一的最終考核方式不適合作為研究生課程教學效果的評價手段。

本課程將在考核方式上采用課堂教學與實踐教學相結合的二維考核機制。一方面通過課堂實踐、論文講解、案例分析等方式，考察學生的平時課堂學習情況，并通過參與式的教學方法，充分評估學生在課堂學習過程中的學習效果;另一方面，依托學校的研究生公共實訓平臺，安排學生完成導航試驗系統，通過實驗報告、口頭答辯等方式對學生的實踐動手能力和總結論述能力進行考核。最終，從考核方式上約束和強制學生全面掌握導航系統課程內容，促進學生綜合能力的全面提高。

4 結論

本文結合多年研究生導航系統課程教學過程中的實際經驗，總結了目前導航系統課程教學過程中存在的一些主要問題，探討了導航系統課程教學改革的重要性，并對導航系統課程在教學內容、教學方法、教學條件、考核方式的改革進行探索，改善導航系統課程的教學效果，全面培養(yǎng)研究生對導航技術的創(chuàng)新性研究和實踐應用能力。

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