研究生导航系统课程教学改革探索
中图分类号：G643.0 文献标识码：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
研究生课程教学是整个研究生培养中的基础环节，在整个研究生培养过程中有着重要地位，影响着研究生创新能力的培养。而对于导航系统这类具有行业特色的专业课程，课程教学不仅是教授基础理论和专业知识的过程，更应该是传授科研方法，培养和塑造研究生实践动手能力和科研创新精神的过程。近年来，传统的行业学校对导航课程教学改革的进行了很多探讨工作，如哈尔滨工程大学的国家级精品课程卫星导航系统在教学改革方面取得了很多成果，用双语教学、用案例式、启发式、研讨式教学等教学方式活跃课堂气氛，采用“传统板书+电子教案+双语教学”教学模式提高教学效率，通过增加设计性实验等实践教学内容来培养学生实践能力和创新意识等。国防科技大学的硕士生课程导航系统作为“十一五”重点建设课程，开展了研究型教学方法的改革和探索，其以研究性教学理念为核心，通过参与式教学和专题研讨式教学来改善教学效果，以最新的科研成果来增加教学深度，通过增加实践性教学来培养学员的自学能力和实践能力。
本文是在学校课程建设项目的支持下，探索对“导航系统”课程的教学内容、教学方法、教学条件和考核机制进行全面改革，通过将“导航系统”课程的创造性和实践性紧密结合在一起，引导学生全方位了解导航系统的原理，掌握导航技术的应用于实践的具体方法，全面培养研究生对导航技术的创新性研究和实践应用能力。最终把该课程建设成为教学水平突出、有创新理念、教学效果优秀、在国内外具有较强影响的优秀研究生核心课程。
1 存在的主要问题
目前，虽然很多高校已经开始对研究生课程体系进行改革，尝试改善研究生课程重理论缺实践的问题，但对于并不是传统的行业学校的北京工业大学来讲，导航系统课程的教学过程中仍然面临着众多问题：（1）教学内容的基础知识内容过多过细，与研究生课程的先进性和实用性需求不符;（2）教学过程中仍教授导航系统基础知识，与最新的科研发展和实际需求严重脱节;（3）由于导航系统设备昂贵，很多学校实践教学条件有限，学生缺乏实践动手的机会;（4）教学方法落后，不适合研究生教学过程;（5）考核方式不合理，多为考试或报告模式，缺乏对应用能力和创新能力的考核。
这些问题主要由两方面原因造成：一是教师仍然按照本科生教学的思维和方式教授研究生课程，教学过程中仍以老师讲解基本理论的方式进行，而缺乏对学生实践动手和创新思维的培养，更有教师仅讲授课本已有的基本理论内容，而并不涉及最新的研究成果和技术。虽然学生掌握了基础理论，但是并不知道自己如何运用所学的知识解决实际问题，更缺乏对导航技术的先进性和创新性的了解。二是研究生课程教学体系不够合理。因此，依据研究生的培养目标，将教学内容、教学方法、教学条件和考核机制作为一个整体进行改革和探索是改进导航系统课程教学的一种有效途径。
2 课程改革的必要性
导航系统课程建设符合国家和社会发展的实际需求。导航技术是一门重要的技术学科，它是保卫飞机、舰船、火箭等载体能顺利完成导航与控制任务的关键技术之一，也是国家科技实力的一个重要标志，不仅在军事上着重要的地位，在民用领域也有着广泛的应用。目前，导航技术已在航空、航天、航海和陆地车辆的导航和定位中得到了应用，还在大地测量、海洋勘探、石油钻井、航空测量等国民经济领域里获得成功的应用。
导航系统课程是控制科学与工程学科建设的基本要求。导航系统课程是硕士研究生的一门重要专业课程，更是导航、制导与控制学科的核心课程。建设好“导航系统”课程可以为控制科学与工程一级学科的全面协调发展奠定基础，并为建设国家级重点学科提供有力的支撑。 导航系统课程是控制科学与工程学科研究生培养的迫切要求。北京工业大学控制科学与工程学科目前有多支科研团队从事自主导航方面相关的科学研究工作，每年招收近百名硕士研究生中，有大约30名研究生将从事自主导航相关的科研工作，因此迫切需要通过导航系统课程的学习使学生掌握从事导航技术领域相关科研工作的分析与思维方法，培养学生从事导航系统的研究开发及应用的基本技能。
3 改革的主要内容
3.1 教学内容
在进一步明确导航系统课程的核心内容和发展前景的基础上，面向我校控制科学与工程学科的特色和实际情况，对课程的教学内容及时调整和更新，在保证课程基础性、应用性的同时，着重体现出“前沿性”和“研究性”的特色，以充分发挥课程教学在研究生科研能力培养中的基础性作用。
在课程的教学大纲、教学计划的制定上，参考国内外相关课程的教学大纲，力图在教学内容与体系结构方面体现出经典与现代、基础性与先进性、理论性和实用性的有效结合。在教授基本的导航概念理论的基础上，加入了晃动基座初始对准、高动态环境下组合导航等研究热点领域以及非线性滤波、粒子滤波等前沿性理论问题。在课程讲授过程中，通过对国际顶级期刊上最新研究论文的解读，将当前国际上最新的科研成果展示给学生，开阔学生学术视野，增强了教学内容的“前沿性”和“研究性”。
在实践环节中，注重及时将最新学术发展动态及科研团队的科研项目、研究成果引入课堂教学，并邀请企业工程师或领域专家参与部分章节的课程教学，通过开设系列讲座的方式完成课程教学。
3.2 教学方法
导航系统课程是专业基础课程，课程内容涉及大量的力学基础理论。若直接在课堂教学中教授数学公式，不仅会使课堂教学枯燥乏味，更会使学生陷入从数学公式到数学公式的误区，而缺乏对实际物理含义的认识。因此，在课堂教学过程中，应更加注重对理论公式及其物理意义的阐述，注意避免陷入从公式到公式的理论推导，使学生能从实际物理世界的角度理解课程中的基本概念，掌握解决问题的基本方法和思路，从而为学生进一步的课程学习和科研工作打下良好的基础。
在课堂教学过程中，改变传统的“教师讲，学生听”的教学模式，改变学生的被动接受状态，引入互动式教学方法，鼓励学生表达观点，采用参与式教学、讨论式教学等方法，激发学生学习兴趣，改善课堂教学效果。
构建导航系统案例教学优秀案例库，引进国内外领先的导航系统案例，尤其是将课题组最新的研究成果作为实际案例展示给学生。同时，鼓励学生建立自组织的研究组，分工研究，内部学习经验共享，然后再通过老师引导达到融会贯通，教学结束后形成个人小课题论文组;在教学过程中恰当引入真实工程项目实践，有效加强课程效果反馈。
3.3 教学条件
现在的导航系统课程教学中，教材内容过于偏重基础理论的介绍，无法满足研究生教育对教材内容的“前沿性”和“研究性”的要求，严重影响了课程教学质量。因此，必须参考国家优秀教材、国外高水平原版教材，并且不断丰富课件、案例、习题等相关资料内容，为学生的研究性学习和自主学习提供有效的文献资料，满足研究生教学的需求。
紧密结合控制科学与工程学科的实际情况，不断调整和完善实践教学内容，开发导航系统教学实验仿真平台，通过完整实践教学的训练，提升学生对课程核心内容的掌握程度，培养学生的实践能力、工程意识和创新能力。
充分利用现代网络技术提供的知识传输的便利，利用当前博客技术建立教师和学生的交流和讨论的沟通渠道，让学生与教师通过数字化网络教学平台能够实时互动，拓展课程教学的时间和空间，促进教学过程中的师生互动，加强研究生在课程教学过程中的参与度，为研究生的自主学习创造条件。
3.4 考核机制
研究生课程考核的本质目的是：检验学生的学习效果，督促学生更好地掌握本课程的知识和方法。因此，考核方式不但要重视课程结束时最终考核的结果，更应该重视教学过程中的阶段结果。因此，单一的最终考核方式不适合作为研究生课程教学效果的评价手段。
本课程将在考核方式上采用课堂教学与实践教学相结合的二维考核机制。一方面通过课堂实践、论文讲解、案例分析等方式，考察学生的平时课堂学习情况，并通过参与式的教学方法，充分评估学生在课堂学习过程中的学习效果;另一方面，依托学校的研究生公共实训平台，安排学生完成导航试验系统，通过实验报告、口头答辩等方式对学生的实践动手能力和总结论述能力进行考核。最终，从考核方式上约束和强制学生全面掌握导航系统课程内容，促进学生综合能力的全面提高。
4 结论
本文结合多年研究生导航系统课程教学过程中的实际经验，总结了目前导航系统课程教学过程中存在的一些主要问题，探讨了导航系统课程教学改革的重要性，并对导航系统课程在教学内容、教学方法、教学条件、考核方式的改革进行探索，改善导航系统课程的教学效果，全面培养研究生对导航技术的创新性研究和实践应用能力。
