摘要：《导航理论与方法》是武汉大学为导航、制导与控制专业硕士研究生开设的一门专业必修课程。针对研究生的培养目标和特殊需求，从教学内容、授课模式、考核方式以及教学实践效果等方面进行研究，主要目的是了解基本的导航原理和技术，从中吸收科研思路和方法的精髓，并通过课程作业锻炼文献调研和科技文献写作的能力，为研究生其他课程的设置和教学模式提供一定的参考。
关键词：导航；导航理论与方法；教学研究
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）51-0130-02
一、引言
导航是解决人、事件与目标相互位置间动态关系随时间变化的科学、技术和工程实现问题。导航与人类出行、物流交通以及目标救助捕获等息息相关，涉及人类行为认知、社会发展、经济建设、国防军事及防灾救灾等方方面面的需求。人类导航技术的发展是伴随人类文明发展不断进步的，现代导航已经不仅仅是科学和技术，它已经发展壮大为多个产业。现代导航技术主要包括天文导航、无线电导航、惯性导航以及卫星导航等。经过几十年的发展，导航技术已经应用到测绘、智能交通、航空航海、资源调查、精密农业及防震减灾等许多领域[1-2]。
特别是美国全球定位系统GPS的建立，实现了人类全球、全天候、高精度的导航定位服务[3]。不仅只有GPS系统，还有俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的Galileo系统以及中国的北斗卫星导航系统，统称为全球导航卫星系统（GNSS）。2011年，我国导航产业市场规模超过500亿元，并且每年增长率超过30%～40%。预计2020年，中国导航市场产值将远远超过4000亿。因此，导航产业其市场潜力巨大，未来导航产业及其应用服务功能将进入井喷期[4]。
为了普及导航基础知识，介绍不同导航技术的基本原理，萃取现有导航定位技术中蕴含的方法学精髓，武汉大学卫星导航定位技术研究中心特为导航、制导与控制专业研究生开设《导航理论与方法》这门课程。目前对于本科生课程的教学研究与改革方面，有许多学者进行了研究和探讨[5-7]，而对于研究生课程的研究相对较少[8]。目前研究生的课程教学主要存在以下三个方面的问题：（1）同一专业的研究生通常具有不同的本科专业背景，例如，导航、制导与控制专业的研究生其本科专业有测绘工程、计算机、电子工程、通信工程、自动控制等。对于开设研究生专业课而言，往往很难起步一致，给课程设置带来困难。（2）研究生课堂教学方式单一化。目前的许多研究生专业课程教学中，仍然存在“填鸭式”、“满堂灌”的教学模式，在教学活动中缺乏师生互动、学生参与等环节，未能充分调动学生的学习积极性，导致学生学习兴趣下降，达不到预期的教学效果。（3）教师和研究生教学应付化。国内许多教师由于科研业务繁忙，经常出差等原因，导致课堂教学准备不足，不能精心备课，导致很多专业课内容乏味，学生收获甚少，导致学生的学习积极性下降。另外，研究生由于对课程设置不满意，对老师讲授的内容不感兴趣，最后采取随便应付的态度，从而形成了教师不能精心讲授、学生不能感兴趣地学习的不良局面。
二、教学内容
《导航理论与方法》课程设置为36个学时，主要讲授全球卫星系统导航定位技术[3]；惯性导航、组合导航与信息融合技术；车载导航、位置服务及室内定位技术三个方面的内容。在有限的学时内，结合研究生的本科专业背景，重点安排以下知识点：坐标系统与参考框架基本理论、卫星导航定位及定轨、惯性导航与组合导航、室内定位与基于位置服务（LBS）相关技术、天文导航与匹配导航、以及卫星导航与地震学应用等。通过以上知识点的学习，使学生对导航技术及相关理论有一个大体的认识，同时掌握与自己研究方向密切相关的重要关键理论和方法。
为了提高研究生自主科研能力，本课程还通过指导学生自主调研，深入了解和学习某个导航相关专题，自己查阅相关文献资料，完成课程研究报告并作课堂讲解。为了将专业课与研究生科研方向有机结合，课程研究报告的选题可以优先与自己的导师进行沟通，在得到导师认可和支持后确认选题。在导师没有具体要求的情况下，也可以基于个人研究方向和兴趣自由选择。为了让学生能打开思路，授课教师可以建议相关领域的一些研究主题引导学生进行选择和调研。例如：原子陀螺与加速度计原理、生物导航技术原理、人体内的导航定位、人类导航技术发展的历史并对导航手段分类、月球上的导航定位手段、人类导航定位的死角等等。
三、授课模式和考核方式
经过笔者调研发现，目前国内许多研究生课程的教学仍然存在教学模式单一化现象，在教学活动中缺乏师生互动、学生参与等环节，未能充分调动学生的学习积极性，导致学生学习兴趣下降，达不到预期的教学效果。因此，本课程力争改变学生被动学习的教学模式，在课堂上学生可以针对没有听懂的问题实时提问。教师也可以在讲课过程中设计一些问题，引导学生进行思考，鼓励学生课后动手查阅文献资料，自主解决教师在课堂上提出的相关问题。
《导航理论与方法》课程涉及面相当广，需要了解参考框架、大地测量学、卫星导航、惯性导航、天文学、天体力学、地磁学、电子学等多个学科的知识，因此，对授课教师在导航方面的知识的广度要求非常高。为了解决此问题，本课程教学采用的是多位教师共同讲授的模式，针对不同的知识点和专题，邀请相关领域具有多年研究经验、研究成果丰富的教师主讲。这样可以避免单一教师不可能在多个领域都很精通的问题，可以将最新研究成果和国内外前沿的研究动态应用到课堂教学中，从而丰富教学内容，提高教学品质。
由于本课程涉及卫星定位导航、惯性导航以及位置服务等领域，因此在教材的选择上，不可能通过一本现成的专著完成，并且导航技术更新非常快，仅仅通过书本教学，往往不能实时地跟踪前沿的研究动态。因此，主讲教师根据各个专题搜集资料，准备讲义和多媒体课件。在教学手段上，主要采用多媒体教学和板书结合的方式。多媒体教学能充分发挥计算机高效、便捷、直观等特点，易于提高教学效率。除了课堂讲授外，本课程还安排6～7个学时让每位学时做课程研究报告，主题可以是某导航相关的专题调研、经典文献的读书报告或翻译，以及自己已完成的研究成果。课程报告的提交包括口头讲解和书面报告两部分，各占50%；口头报告讲15分钟，提问5分钟（可根据学生人数变化）；书面报告没有篇幅要求，架构要求按照科技文献写作形式，力求以最简练直观的形式把科学问题描述清楚。目的是通过课程报告来锻炼一下基本的文献调研、归纳整理和口头表达等各方面的能力，为后续科学研究打下扎实的基本功。
研究生的考核方式应该强调综合素质考核。本课程设定平时成绩20%，课程研究报告80%（书面报告和口头报告各占一半）。
四、教学实践效果
经过两年的教学实践，该课程获得了学生们的高度评价，普遍反映在导航知识和技术思路、研究方法上都有较大收获。该课程中同学们提交的课程报告也有不少出色表现，很好地锻炼和培养了同学们的文献调研能力和基本科研素养，少量课程报告已经具备了专业期刊论文的水平。针对学生们反映的缺乏预习资料，课堂内容难以消化的问题，本课程专门设置了课程教学网站，将教学课件上载到课程网站上，学生们可以课前预习，提前查阅和掌握基本概念和知识点，并记下不懂的问题。在课堂上可以游刃有余地听讲，并适时地提问与交流。另外，教师在授课过程中，基于同学们的知识基础背景，对关键概念和方法能给以循序渐进、深入浅出的讲解。
由于导航、制导与控制专业研究生其本科专业背景一般是测绘工程、计算机、电子工程、通信工程、自动控制等专业，许多学生对于导航技术并不熟悉和了解，通过《导航理论与方法》课程的学习，了解了天文导航、无线电导航、惯性导航以及卫星导航等技术的基本原理和导航方法。同时，在课程学习期间，还能锻炼独立的文献调研能力，以及科研文档写作方面的能力，为今后的专业学习和科研工作打下良好的基础。
五、结语
为了培养高素质的研究生，使他们具备扎实的理论功底，掌握科学的研究方法，培养发现问题解决问题的自主科研能力和创新能力，抓好研究生的专业课教学是重要环节。本文通过《导航理论与方法》课程的教学实践，从教学内容定位、授课模式、考核方式以及教学实践效果等方面进行分析，希望能为研究生其他课程的设置和教学模式提供一定的参考，并希望与同行们共同探讨。
参考文献：
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