“卫星导航技术”课程全英文教学模式探索

2015-08-23孙淑光

电气电子教学学报 2015年5期

王璐，尹萍，孙淑光

(中国民航大学电子信息工程学院，天津 300300)

0 引言

卫星导航技术目前在全球发展迅猛，应用十分普及。除了最早建成且最为成熟的美国GPS系统，俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和我国的北斗卫星导航系统也正在迅速的发展。可以说卫星导航技术具有全球性和前沿性。卫星导航技术的不断更新，尤其是美国GPS系统的迅速升级，必对“卫星导航技术”课程授课模式的改革产生促进作用［1］。

全英文教学是指从教材、授课、讨论到作业和考试均采用英语开展的模式，该模式是我国高等教育与国际接轨，迎接新时代挑战和教育改革的必然趋势，也是当前教学改革的重点和热点。教育国际化，尤其是高等教育国际化已成为世界范围内众多高校的共识，欧洲、俄罗斯、日本和韩国的名校都在努力开展全英文教学［2］。

在我校“卫星导航技术”课程的教学改革中，笔者所在的课程组积极探索全英文教学模式，包括:认真筛选英文教材，以求最具系统性和科学性;借鉴国外优秀课程及我校民航特色，重新整合教学内容［3］，增加国际民航组织(ICAO)导航性能规范及卫星导航增强系统部分的内容;综合运用多种教学方法，保证全英文授课的教学质量;进行网络课程资源建设与共享，方便学生的课后学习;合理安排作业及考试，对全英文授课效果进行评估。这些探索均有助于“卫星导航技术”课程全英文教学的开展。

1 教材选取与教学内容整合

1.1 教材选取

教材是教学顺利进行的前提，对于全英文授课而言，选择适合于本科生学习的教材尤为重要。经仔细比较和谨慎考虑，本课程选用美国原版教材文献［4］。选其作为教材的原因主要有以下几方面:

(1)这本教材的难度适中。对于本科生初次学习来说，教材深入浅出的讲解方式和顺畅的结构很容易使学生入门;同时，当学生具有一定的基础后，该教材又提供了很大的空间让其进行精读和更深入的研究。据笔者所知，国外许多高校的卫星导航课程也推荐这本教材作为主要参考书。

(2)这本教材涵盖的内容全面、丰富，易于教师在安排教学内容时分层次进行取舍。这本教材不仅讲解了GPS的基本理论，包括:信号和电文结构、捕获跟踪定位信号处理过程、卫星导航定位原理等内容;还分析了单一GPS系统性能及差分GPS方法;除此之外，全球各大导航系统进展也在该教材中给出了详细介绍;甚至作为卫星导航系统可能面临的干扰问题，该教材也用专门章节加以讨论。

(3)除内容安排上的优势，这本教材的中文译本已出版，即文献［5］。参照中文译本进行学习将更好地解决学生没有阅读英文原版教材经验、英语较差的学生难以对专业术语建立概念等问题。

1.2 教学内容整合

“卫星导航技术”作为我院大四年级学生的专业课，考虑到大部分学生即将毕业并走向与民航相关的工作岗位，而卫星导航作为民航诸多导航方式之一，近年来越来越受到国际民航组织(ICAO)的重视，随着中国民航基于性能的导航PBN(Performance Based Navigation)实施路线的制定和逐步推进，卫星导航技术必将在我国的民航飞机上使用。因此，课程组对该课的教学内容进行了整合，以求既做到基本概念、理论和方法交待清楚，又能同时体现卫星导航领域最新的发展动态;既交待卫星导航在测绘、导航和授时等方面的常规应用，又突出民航应用特色;既涵盖国际各卫星导航系统的进程，又突出中国北斗一代和二代系统的特点。本着上述原则，课程组对教学内容的整合主要从以下两个方面入手:

(1)基本理论与最新发展相结合

文献［4］这本教材虽然是由卫星导航领域权威专家著述，且涵盖的内容丰富全面，但出版时间较早，第二版出版时间为2006年，中文译书出版时间为2007年。因此，课程组通过讨论确定将GPS现代化方案、GLONASS和Galileo系统建设新进展、以及我国北斗一代和二代系统原理和建设进程这些内容加入到课程中。除此之外，结合课程组教师承担的科研项目，紧密围绕国际上卫星导航领域最新的发展动态和最关注的问题组织教学内容，如卫星导航与惯性导航的组合导航系统、电离层监测、卫星导航抗干扰处理等，让学生们在掌握基础知识的基础上，能拓宽视野，丰富知识，了解最新发展。

(2)注重民航应用的特殊性

ICAO提出的基于性能的导航概念正按计划有序的在全世界范围内推进，中国也制定了《中国民航PBN实施路线图》以确保在2016年之前以全球一致和协调的方式过渡到PBN运行。这就要求卫星导航技术在民航中的应用除了常规应用中常常关注的精度和实时性外，还必须让学生深刻理解连续性、完好性和可用性的概念。笔者所在的课题组通过参加我校与法国国立民航大学合作项目ATSEP(Air Traffic Safety Electronic Personnel)，与该大学相关课程的负责人详细交流了“卫星导航技术”课程在法国国立民航大学的授课情况以及卫星导航技术在法国民航领域的应用情况，获得了许多宝贵资料。在此基础上增加的教学内容包括:PBN概念及RNAV/RNP导航规范;卫星导航增强系统ABAS、GBAS和SBAS的基本原理和各国增强系统的建设情况。这些内容将更好地帮助学生将所学知识应用到将来的工作当中。图1给出了经过重新整合的教学内容分配比例。

图1 重新整合的教学内容分配比例

该课程的总学时数为46课时，其中，卫星导航基本理论用28课时讲授，使学生能够深入理解卫星导航的基本原理，打好基础;利用8学时为学生介绍星基导航系统在民航中使用的原理和各国应用情况;最后6课时为学生介绍卫星导航领域的最新进展，并鼓励学生互相交流学习心得和感受。

2 教学手段的保障

2.1 全英文教学的师资准备

全英文教学要求课堂上全用英语授课，这要求授课教师有很好的英语驾驮能力，尤其是口语表达能力。只有同时具有良好的英语水平和相当的卫星导航课程教学经验的教师，才能胜任。本课程负责人早在1995年就参加了GPS在中国民航的应用研究，开始从事卫星导航的教学工作，并前往英国接受博士教育和博士后工作，不仅具有丰富的专业知识，还具备英语授课的能力。主要参与教师也都具有国外学习的经历，能熟练使用英语，同时所学专业也是卫星导航相关领域，满足了全英文教学的基本要求。其次，课题组主要成员承担了多年“卫星导航技术”的教学任务，具有相当丰富的教学经验，并主持参与了多项卫星导航方面的科研课题，了解该领域的前沿技术，熟知国内和国际发展动向。

2.2 多种教学方法的综合运用

由于课堂教学需要采用全英文，要求教师和学生用英文交流和思维。针对学生英文水平参差不齐的状况，多种教学方法的综合运用才能更好地保证教学质量。首先，在课堂教学中采用“板书+电子教案”的方式，采取启发式和讨论式的授课模式，激发学生的兴趣，提高学生的参与感。其次，根据不同层次的教学内容，以文本、图片、动画和视频等不同的方式呈现给学生，使学生便于理解、印象深刻。比如，关于卫星星座、卫星在轨运动及卫星轨道位置计算方面的内容，因需要很强的空间想象能力，学生反映比较难学懂，我们利用STK(Satellite Tool Kit)向学生演示卫星的运动及轨道参数对卫星覆盖的影响，学生通过STK给出的场景对卫星的在轨运动有了更直观的印象。最后，注重课堂教授与课外阅读的结合，引导学生通过有针对性地阅读英文材料提高英文水平，并跟踪国内外卫星导航领域的最新进展。这一点又需要与下面介绍的“网络课程资源建设与共享”紧密结合。

2.3 网络课程资源建设与共享

广泛阅读是提高英语能力的有效途径之一，为了推动学生课余阅读的实施，课程组构建了网络课程资源平台，为学生提供优秀阅读材料分享以及问题讨论的空间。在已建成的校园网本科教学资源平台“卫星导航技术”课程(中文)的基础上，为学生提供全英文资料，包括:教师上课视频及其它相关视频、教师电子教案、GPS等导航系统官方网站、官方文件(如ICD)、卫星导航领域新近学术论文和出版物、著名大学卫星导航实验室及著名卫星导航国际会议介绍等。学生可以利用课余时间访问该平台，下载阅读和交流讨论，给学生以更多的自由度进行学习。

3 作业安排及考核方式改进

由于全部使用英语进行考核，所以对考核方式应加以改变，增加文献阅读、翻译、平时作业及讨论成绩评价。借鉴国外的先进考核模式，通过在学期中布置project，以分组完成的形式考察学生小组和成员个体的表现;学期末布置report和presentation，要求学生独立完成以考察学生的独立思考问题的英文思维、以及书面和口头的英文表达能力。通过考核方式的改进，可以更全面地考察学生的综合能力，且减小期末考试的压力，避免“一卷定终身”的弊端，使学生更注重和享受学习的过程，而不仅仅关注于卷面考试中的发挥。