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摘 要 導(dǎo)航系統(tǒng)課程是控制科學(xué)與工程學(xué)科一門重要的專業(yè)課程，本文以該課程的教學(xué)改革為主線，針對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)課程理論性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，探索教學(xué)過程中對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)條件和考核機(jī)制的全面改革，使研究生真正掌握導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理和實(shí)用技術(shù)，為研究生順利進(jìn)入下一階段的科學(xué)研究工作打好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 導(dǎo)航系統(tǒng) 碩士研究生 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G643.0 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(xué)是整個(gè)研究生培養(yǎng)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在整個(gè)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(duì)于導(dǎo)航系統(tǒng)這類具有行業(yè)特色的專業(yè)課程，課程教學(xué)不僅是教授基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)的過程，更應(yīng)該是傳授科研方法，培養(yǎng)和塑造研究生實(shí)踐動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新精神的過程。近年來，傳統(tǒng)的行業(yè)學(xué)校對(duì)導(dǎo)航課程教學(xué)改革的進(jìn)行了很多探討工作，如哈爾濱工程大學(xué)的國(guó)家級(jí)精品課程衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在教學(xué)改革方面取得了很多成果，用雙語(yǔ)教學(xué)、用案例式、啟發(fā)式、研討式教學(xué)等教學(xué)方式活躍課堂氣氛，采用“傳統(tǒng)板書+電子教案+雙語(yǔ)教學(xué)”教學(xué)模式提高教學(xué)效率，通過增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容來培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)等。國(guó)防科技大學(xué)的碩士生課程導(dǎo)航系統(tǒng)作為“十一五”重點(diǎn)建設(shè)課程，開展了研究型教學(xué)方法的改革和探索，其以研究性教學(xué)理念為核心，通過參與式教學(xué)和專題研討式教學(xué)來改善教學(xué)效果，以最新的科研成果來增加教學(xué)深度，通過增加實(shí)踐性教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)員的自學(xué)能力和實(shí)踐能力。

本文是在學(xué)校課程建設(shè)項(xiàng)目的支持下，探索對(duì)“導(dǎo)航系統(tǒng)”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)條件和考核機(jī)制進(jìn)行全面改革，通過將“導(dǎo)航系統(tǒng)”課程的創(chuàng)造性和實(shí)踐性緊密結(jié)合在一起，引導(dǎo)學(xué)生全方位了解導(dǎo)航系統(tǒng)的原理，掌握導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用于實(shí)踐的具體方法，全面培養(yǎng)研究生對(duì)導(dǎo)航技術(shù)的創(chuàng)新性研究和實(shí)踐應(yīng)用能力。最終把該課程建設(shè)成為教學(xué)水平突出、有創(chuàng)新理念、教學(xué)效果優(yōu)秀、在國(guó)內(nèi)外具有較強(qiáng)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(jīng)開始對(duì)研究生課程體系進(jìn)行改革，嘗試改善研究生課程重理論缺實(shí)踐的問題，但對(duì)于并不是傳統(tǒng)的行業(yè)學(xué)校的北京工業(yè)大學(xué)來講，導(dǎo)航系統(tǒng)課程的教學(xué)過程中仍然面臨著眾多問題：（1）教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容過多過細(xì)，與研究生課程的先進(jìn)性和實(shí)用性需求不符;（2）教學(xué)過程中仍教授導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)，與最新的科研發(fā)展和實(shí)際需求嚴(yán)重脫節(jié);（3）由于導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備昂貴，很多學(xué)校實(shí)踐教學(xué)條件有限，學(xué)生缺乏實(shí)踐動(dòng)手的機(jī)會(huì);（4）教學(xué)方法落后，不適合研究生教學(xué)過程;（5）考核方式不合理，多為考試或報(bào)告模式，缺乏對(duì)應(yīng)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(xué)的思維和方式教授研究生課程，教學(xué)過程中仍以老師講解基本理論的方式進(jìn)行，而缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)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(nèi)容，而并不涉及最新的研究成果和技術(shù)。雖然學(xué)生掌握了基礎(chǔ)理論，但是并不知道自己如何運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題，更缺乏對(duì)導(dǎo)航技術(shù)的先進(jìn)性和創(chuàng)新性的了解。二是研究生課程教學(xué)體系不夠合理。因此，依據(jù)研究生的培養(yǎng)目標(biāo)，將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)條件和考核機(jī)制作為一個(gè)整體進(jìn)行改革和探索是改進(jìn)導(dǎo)航系統(tǒng)課程教學(xué)的一種有效途徑。

2 課程改革的必要性

導(dǎo)航系統(tǒng)課程建設(shè)符合國(guó)家和社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需求。導(dǎo)航技術(shù)是一門重要的技術(shù)學(xué)科，它是保衛(wèi)飛機(jī)、艦船、火箭等載體能順利完成導(dǎo)航與控制任務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是國(guó)家科技實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)志，不僅在軍事上著重要的地位，在民用領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。目前，導(dǎo)航技術(shù)已在航空、航天、航海和陸地車輛的導(dǎo)航和定位中得到了應(yīng)用，還在大地測(cè)量、海洋勘探、石油鉆井、航空測(cè)量等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域里獲得成功的應(yīng)用。

導(dǎo)航系統(tǒng)課程是控制科學(xué)與工程學(xué)科建設(shè)的基本要求。導(dǎo)航系統(tǒng)課程是碩士研究生的一門重要專業(yè)課程，更是導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制學(xué)科的核心課程。建設(shè)好“導(dǎo)航系統(tǒng)”課程可以為控制科學(xué)與工程一級(jí)學(xué)科的全面協(xié)調(diào)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，并為建設(shè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科提供有力的支撐。

導(dǎo)航系統(tǒng)課程是控制科學(xué)與工程學(xué)科研究生培養(yǎng)的迫切要求。北京工業(yè)大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)科目前有多支科研團(tuán)隊(duì)從事自主導(dǎo)航方面相關(guān)的科學(xué)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(dǎo)航相關(guān)的科研工作，因此迫切需要通過導(dǎo)航系統(tǒng)課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握從事導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)科研工作的分析與思維方法，培養(yǎng)學(xué)生從事導(dǎo)航系統(tǒng)的研究開發(fā)及應(yīng)用的基本技能。

3 改革的主要內(nèi)容

3.1 教學(xué)內(nèi)容

在進(jìn)一步明確導(dǎo)航系統(tǒng)課程的核心內(nèi)容和發(fā)展前景的基礎(chǔ)上，面向我?？刂瓶茖W(xué)與工程學(xué)科的特色和實(shí)際情況，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容及時(shí)調(diào)整和更新，在保證課程基礎(chǔ)性、應(yīng)用性的同時(shí)，著重體現(xiàn)出“前沿性”和“研究性”的特色，以充分發(fā)揮課程教學(xué)在研究生科研能力培養(yǎng)中的基礎(chǔ)性作用。

在課程的教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃的制定上，參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)課程的教學(xué)大綱，力圖在教學(xué)內(nèi)容與體系結(jié)構(gòu)方面體現(xiàn)出經(jīng)典與現(xiàn)代、基礎(chǔ)性與先進(jìn)性、理論性和實(shí)用性的有效結(jié)合。在教授基本的導(dǎo)航概念理論的基礎(chǔ)上，加入了晃動(dòng)基座初始對(duì)準(zhǔn)、高動(dòng)態(tài)環(huán)境下組合導(dǎo)航等研究熱點(diǎn)領(lǐng)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(duì)國(guó)際頂級(jí)期刊上最新研究論文的解讀，將當(dāng)前國(guó)際上最新的科研成果展示給學(xué)生，開闊學(xué)生學(xué)術(shù)視野，增強(qiáng)了教學(xué)內(nèi)容的“前沿性”和“研究性”。

在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，注重及時(shí)將最新學(xué)術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)及科研團(tuán)隊(duì)的科研項(xiàng)目、研究成果引入課堂教學(xué)，并邀請(qǐng)企業(yè)工程師或領(lǐng)域?qū)＜覅⑴c部分章節(jié)的課程教學(xué)，通過開設(shè)系列講座的方式完成課程教學(xué)。

3.2 教學(xué)方法

導(dǎo)航系統(tǒng)課程是專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容涉及大量的力學(xué)基礎(chǔ)理論。若直接在課堂教學(xué)中教授數(shù)學(xué)公式，不僅會(huì)使課堂教學(xué)枯燥乏味，更會(huì)使學(xué)生陷入從數(shù)學(xué)公式到數(shù)學(xué)公式的誤區(qū)，而缺乏對(duì)實(shí)際物理含義的認(rèn)識(shí)。因此，在課堂教學(xué)過程中，應(yīng)更加注重對(duì)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(dǎo)，使學(xué)生能從實(shí)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(xué)生進(jìn)一步的課程學(xué)習(xí)和科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

在課堂教學(xué)過程中，改變傳統(tǒng)的“教師講，學(xué)生聽”的教學(xué)模式，改變學(xué)生的被動(dòng)接受狀態(tài)，引入互動(dòng)式教學(xué)方法，鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)觀點(diǎn)，采用參與式教學(xué)、討論式教學(xué)等方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善課堂教學(xué)效果。

構(gòu)建導(dǎo)航系統(tǒng)案例教學(xué)優(yōu)秀案例庫(kù)，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先的導(dǎo)航系統(tǒng)案例，尤其是將課題組最新的研究成果作為實(shí)際案例展示給學(xué)生。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生建立自組織的研究組，分工研究，內(nèi)部學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)共享，然后再通過老師引導(dǎo)達(dá)到融會(huì)貫通，教學(xué)結(jié)束后形成個(gè)人小課題論文組;在教學(xué)過程中恰當(dāng)引入真實(shí)工程項(xiàng)目實(shí)踐，有效加強(qiáng)課程效果反饋。

3.3 教學(xué)條件

現(xiàn)在的導(dǎo)航系統(tǒng)課程教學(xué)中，教材內(nèi)容過于偏重基礎(chǔ)理論的介紹，無法滿足研究生教育對(duì)教材內(nèi)容的“前沿性”和“研究性”的要求，嚴(yán)重影響了課程教學(xué)質(zhì)量。因此，必須參考國(guó)家優(yōu)秀教材、國(guó)外高水平原版教材，并且不斷豐富課件、案例、習(xí)題等相關(guān)資料內(nèi)容，為學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)提供有效的文獻(xiàn)資料，滿足研究生教學(xué)的需求。

緊密結(jié)合控制科學(xué)與工程學(xué)科的實(shí)際情況，不斷調(diào)整和完善實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)導(dǎo)航系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)，通過完整實(shí)踐教學(xué)的訓(xùn)練，提升學(xué)生對(duì)課程核心內(nèi)容的掌握程度，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。

充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供的知識(shí)傳輸?shù)谋憷?，利用?dāng)前博客技術(shù)建立教師和學(xué)生的交流和討論的溝通渠道，讓學(xué)生與教師通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)互動(dòng)，拓展課程教學(xué)的時(shí)間和空間，促進(jìn)教學(xué)過程中的師生互動(dòng)，加強(qiáng)研究生在課程教學(xué)過程中的參與度，為研究生的自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造條件。

3.4 考核機(jī)制

研究生課程考核的本質(zhì)目的是：檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，督促學(xué)生更好地掌握本課程的知識(shí)和方法。因此，考核方式不但要重視課程結(jié)束時(shí)最終考核的結(jié)果，更應(yīng)該重視教學(xué)過程中的階段結(jié)果。因此，單一的最終考核方式不適合作為研究生課程教學(xué)效果的評(píng)價(jià)手段。

本課程將在考核方式上采用課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的二維考核機(jī)制。一方面通過課堂實(shí)踐、論文講解、案例分析等方式，考察學(xué)生的平時(shí)課堂學(xué)習(xí)情況，并通過參與式的教學(xué)方法，充分評(píng)估學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)效果;另一方面，依托學(xué)校的研究生公共實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，安排學(xué)生完成導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告、口頭答辯等方式對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和總結(jié)論述能力進(jìn)行考核。最終，從考核方式上約束和強(qiáng)制學(xué)生全面掌握導(dǎo)航系統(tǒng)課程內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的全面提高。

4 結(jié)論

本文結(jié)合多年研究生導(dǎo)航系統(tǒng)課程教學(xué)過程中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了目前導(dǎo)航系統(tǒng)課程教學(xué)過程中存在的一些主要問題，探討了導(dǎo)航系統(tǒng)課程教學(xué)改革的重要性，并對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)條件、考核方式的改革進(jìn)行探索，改善導(dǎo)航系統(tǒng)課程的教學(xué)效果，全面培養(yǎng)研究生對(duì)導(dǎo)航技術(shù)的創(chuàng)新性研究和實(shí)踐應(yīng)用能力。

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