立德樹人理念下的農(nóng)業(yè)院校導(dǎo)航測量類課程優(yōu)化

李 俐黃健熙楊建宇郭 浩蘇 偉赫 靜

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 北京 100083；2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)災(zāi)害遙感重點實驗室 北京 100083；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 北京 100083）

0 引言

“德”是一切教育的根本，2019年9月5日，習(xí)近平總書記給全國涉農(nóng)高校的書記校長和專家代表回信，對涉農(nóng)高校辦學(xué)方向提出要求，希望高等農(nóng)林教育繼續(xù)“以立德樹人為根本，以強農(nóng)興農(nóng)為己任”。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)落實立德樹人根本任務(wù)，組織“專業(yè)課發(fā)揮思政功能”教學(xué)改革，課程建設(shè)中傳承紅色基因，弘揚愛國奮斗、科學(xué)報國精神，開展“傳承紅色基因，講好農(nóng)大故事”思想引領(lǐng)行動，全面推廣專業(yè)課程立德樹人教育。

立德樹人理念下的課程建設(shè)不僅需要向?qū)W生傳授知識，而且還要把辯證唯物主義思想和社會主義核心價值觀融入課程教學(xué)內(nèi)容中，在尊重學(xué)生的主體地位，遵循教書育人規(guī)律和學(xué)生成長規(guī)律的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)課程的道德培養(yǎng)、知識傳授、能力提升。導(dǎo)航測量類課程中如何潤物細(xì)無聲地融入思政教育，在有限的學(xué)時要求下實現(xiàn)授業(yè)的同時進行育人傳道，是“三全育人”格局下課程建設(shè)需要考慮的重要問題。本文以《衛(wèi)星導(dǎo)航原理》課程為例，探索立德樹人理念下的導(dǎo)航測量類專業(yè)優(yōu)化。

1 課程簡介

《衛(wèi)星導(dǎo)航原理》是我校地理信息科學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，主要理論部分涵蓋衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成、信號構(gòu)成、測距原理、定位原理、誤差來源及處理、測量設(shè)計與實施、數(shù)據(jù)處理，實驗環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生掌握GNSS接收機操作、外業(yè)測量和數(shù)據(jù)處理方法，為學(xué)生在未來從事中國農(nóng)機導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用推廣相關(guān)工作打下堅實的理論基礎(chǔ)；同時，使學(xué)生掌握獨立分析和處理問題的能力。

本課程包括32學(xué)時理論教學(xué)內(nèi)容和8個實驗學(xué)時，采用理論與實踐相結(jié)合、“線上+線下”混合式教學(xué)方式，在加強理論學(xué)習(xí)和提升動手能力的同時，增強課程的紅色基因和趣味性。具體課程內(nèi)容和授課方式如表1所示。

表1：課程內(nèi)容與授課方式

立德樹人理念下的課程優(yōu)化將圍繞上述主要課程內(nèi)容，在各部分內(nèi)容中全面加入思政育人元素，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷、辯證唯物主義思維、協(xié)作精神、強農(nóng)愛農(nóng)思想和科學(xué)創(chuàng)新精神。

2 立德樹人理念下課程優(yōu)化設(shè)計

在《衛(wèi)星導(dǎo)航原理》各章節(jié)的課程內(nèi)容中，設(shè)計育德育人支撐點，從知識、能力、價值觀層面實現(xiàn)全方位育人，在傳授專業(yè)知識的同時，提升學(xué)生的科研興趣和科研創(chuàng)新能力、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生家國情懷和愛農(nóng)強農(nóng)的思想，完成課程育人、立德樹人的總目標(biāo)，設(shè)計框架如圖1所示。

圖1：立德樹人理念下《衛(wèi)星導(dǎo)航原理》課程設(shè)計框架

課程以立德樹人和專業(yè)課程目標(biāo)為初心，在專業(yè)課程中融入價值塑造，同時通過多樣的課程形式從理論課程教學(xué)內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)兩個方面進行知識傳授，進而達到能力培養(yǎng)的目的，提高學(xué)生的專業(yè)能力。課程各章節(jié)全面融入立德樹人理念，形成課程閉環(huán)管理。

2.1 GNSS概述與基本原理介紹部分

在知識層面，介紹國內(nèi)外GNSS發(fā)展現(xiàn)狀和衛(wèi)星導(dǎo)航基本概念、基本組成和常見應(yīng)用。

在能力層面，培養(yǎng)學(xué)生熟練運用數(shù)學(xué)、物理知識，對坐標(biāo)系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換、衛(wèi)星軌道參數(shù)及運動中軌道參數(shù)變化進行計算。

在價值觀層面，融入中國紅色文化的傳承、熱愛祖國的家國情懷、科技強國的社會擔(dān)當(dāng)、辯證唯物主義等思想教育。（1）結(jié)合GNSS發(fā)展歷程，設(shè)計“導(dǎo)航科學(xué)家訪談”，介紹討論我國導(dǎo)航科學(xué)家學(xué)習(xí)工作的經(jīng)歷、立志報國的心路等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的政治素質(zhì)和道德意識。（2）圍繞以北斗為例的GNSS系統(tǒng)組成，設(shè)計“我國與國外導(dǎo)航技術(shù)的對比討論”，樹立學(xué)生的民族自信心和自豪感，強化科研報國的思想和責(zé)任意識。（3）結(jié)合系統(tǒng)應(yīng)用，舉例“北斗在火神山建設(shè)中的應(yīng)用”，讓學(xué)生體會中國力量、中國速度的內(nèi)涵。（4）結(jié)合坐標(biāo)系統(tǒng)、時間系統(tǒng)和衛(wèi)星軌道知識，回憶“辯證唯物主義中物質(zhì)的運動”，幫助學(xué)生結(jié)合衛(wèi)星運動理解辯證唯物主義中時間與空間及物質(zhì)運動的思想。

2.2 GNSS衛(wèi)星信號與導(dǎo)航電文部分

在知識層面，介紹GNSS衛(wèi)星信號組成與信號傳播方式，衛(wèi)星信號編碼與以RINEX為例的導(dǎo)航電文。

在能力層面，培養(yǎng)學(xué)生熟練運用信息、協(xié)議知識，對信號形成和報文解讀進行軟件實現(xiàn)。

在價值觀層面，融入辯證唯物主義與信息安全等思想教育。（1）結(jié)合GNSS信號，運用辯證唯物主義中內(nèi)容與形式、本質(zhì)與現(xiàn)象的對立統(tǒng)一，告訴學(xué)生要透過現(xiàn)象看本質(zhì)，掌握信號傳播的方式和信號形式。（2）結(jié)合導(dǎo)航電文，與學(xué)生討論通信協(xié)議、編碼等知識以及滴滴信息安全案例，提醒學(xué)生時刻注意信息安全，保護國家和個人利益。

2.3 衛(wèi)星測距與導(dǎo)航原理部分

在知識層面，介紹不同方式的測距實現(xiàn)及其原理，GNSS衛(wèi)星位置和地面接收機位置確定方法和路徑分析方法。

在能力層面，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)建模、計算機仿真的專業(yè)技能，模擬衛(wèi)星測距過程，實現(xiàn)基于接收信號的衛(wèi)星位置計算和接收機位置計算的代碼設(shè)計。

在價值觀層面，融入辯證唯物主義與科學(xué)創(chuàng)新、家國情懷等思想教育。（1）結(jié)合測距原理，介紹北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有源與無源測距，并與國外其它導(dǎo)航系統(tǒng)測距原理比較，讓同學(xué)們意識到經(jīng)過幾十年的科研攻關(guān)、歷經(jīng)曲折自行研制的北斗系統(tǒng)的強勁實力和強大功能，增強民族自豪感，強化家國情懷。（2）結(jié)合跳變概念，運用辯證唯物主義中質(zhì)量互變規(guī)律，與學(xué)生分析信號中需要引起“質(zhì)變”的原因和解決方案。（3）結(jié)合導(dǎo)航原理與實現(xiàn)分析，討論我國“一帶一路”倡議中無人駕駛技術(shù)和特殊時期的無人配送服務(wù)，增強知識的時效性、趣味性和功性，同時讓同學(xué)們意識到實踐和認(rèn)識的辯證關(guān)系。

2.4 誤差來源及處理部分

在知識層面，在分析誤差來源的基礎(chǔ)上，探討誤差的消除方法。

在能力層面，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)測量學(xué)中各類誤差的通用處理方法。

在價值觀層面，融入辯證唯物主義與人生際遇、心靈困惑等思想教育。（1）結(jié)合精度評定方法和誤差來源，運用辯證唯物主義中真理的條件性和具體性，告訴學(xué)生謬誤和誤差的不可避免性。（2）結(jié)合導(dǎo)誤差的消除方法，聊聊人生際遇與日常心靈困惑，引導(dǎo)學(xué)生用辯證的觀點看問題，不可避免的誤差不會成為壓到我們的一顆稻草，要不驕不餒、保持革命樂觀主義精神和頑強的意志。

2.5 GNSS測量設(shè)計實施與數(shù)據(jù)處理

在知識層面，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，熟練基本操作儀器，開展數(shù)據(jù)處理與分析。

在能力層面，培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合農(nóng)業(yè)應(yīng)用設(shè)計GNSS測量方案、完成測量，總結(jié)和提升理論應(yīng)用。

在價值觀層面，將辯證唯物主義、求實創(chuàng)新與愛農(nóng)、強農(nóng)等思想教育貫穿于知識講述和實際操作中。（1）結(jié)合測量設(shè)計與實施，加強對實踐和認(rèn)識的辯證關(guān)系理解，結(jié)合農(nóng)業(yè)中土地測量、農(nóng)機導(dǎo)航等應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生樹立科技興農(nóng)思想，使學(xué)生真正做到“解民生之多艱”。（2）結(jié)合測量實施和數(shù)據(jù)處理，動手實踐中培養(yǎng)認(rèn)真踏實、求實創(chuàng)新的精神，幫助學(xué)生樹立團隊意識和良好的職業(yè)素養(yǎng)。

3 實施舉措

3.1 教師專業(yè)與思政水平提升

作為課堂的組織者和引導(dǎo)者，教師必須努力提高思政水平與自身專業(yè)能力，才能保證課堂教育中的立德樹人和知識能力培養(yǎng)的質(zhì)量和效果。因此團隊老師要積極參與相關(guān)專業(yè)課程思政建設(shè)培訓(xùn)、專題研討、觀摩教學(xué)等，定期組織集體備課、集體教研和周期性內(nèi)部交流，在提高團隊測量課程技能的同時，加強思政理念和育德能力建設(shè)。通過多形式、多方位的交流、學(xué)習(xí)，深入挖掘?qū)Ш綔y量類課程中方法論和價值理念，優(yōu)化立德樹人理念、價值塑造與知識傳授的有機結(jié)合。

3.2 教學(xué)大綱修改與課堂內(nèi)容優(yōu)化

教學(xué)理念與時俱進，在教學(xué)大綱中加強育人環(huán)節(jié)，把紅色教育納入課程內(nèi)容，在每一堂課的課程設(shè)計中體現(xiàn)立德樹人要素，在明確教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，規(guī)劃教師和學(xué)生活動，保證課程育人、育德和知識傳授的效果。表2以“誤差來源及處理”的部分教學(xué)為例，給出了課堂教學(xué)優(yōu)化設(shè)計。

表2：“誤差來源及處理”部分的教學(xué)設(shè)計

3.3 教學(xué)手段多元化

在課堂內(nèi)容優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，在美化PPT的基礎(chǔ)上，充分利用雨課堂、釘釘直播、騰訊直播、MOOC等在線軟件和虛擬仿真平臺，使教學(xué)手段方法豐富多元。集體觀看疑難知識點優(yōu)秀講解視頻，導(dǎo)入自學(xué)和探討環(huán)節(jié)，并對關(guān)鍵點進行講解總結(jié)，采用混合式教學(xué)，鞏固基礎(chǔ)理論，開闊視野和思維。在提升學(xué)生興趣的同時，鼓勵學(xué)生自己設(shè)計編寫衛(wèi)星導(dǎo)航測量相關(guān)程序和仿真，提高對原理的理解和動手編程能力。

3.4 實踐環(huán)節(jié)加強與實驗內(nèi)容調(diào)整

加強實踐環(huán)節(jié)，對于需要設(shè)計、操作測量的知識點，引入實驗環(huán)節(jié)。實驗環(huán)節(jié)涉及三個層次：第一層次，重點概念和理論編程仿真，例如軌道參數(shù)、衛(wèi)星位置確定、信號報文解讀等內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生采用matlab、python等編程語言編寫代碼進行計算；第二層次，儀器相關(guān)操作和實驗則實現(xiàn)測量儀器進課堂，讓學(xué)生眼看手摸親自用，熟悉衛(wèi)星導(dǎo)航用戶端儀器的設(shè)置和使用方法；第三層次，綜合應(yīng)用和能力提升，重視科教相長，將教師科研內(nèi)容與教學(xué)環(huán)節(jié)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生參與綜合性衛(wèi)星導(dǎo)航測量應(yīng)用。通過多層次的實驗和實踐提高學(xué)生對所學(xué)知識的理解和具體應(yīng)用能力。

4 結(jié)語

導(dǎo)航測量類課程的思政建設(shè)還處于探索階段，需要圍繞育人育德目標(biāo)，優(yōu)化立德樹人理念下的課程設(shè)計，把家國情懷、辯證唯物主義思想和職業(yè)素養(yǎng)融入課程內(nèi)容，并以此為基礎(chǔ)，提高教師自身綜合素質(zhì)、設(shè)計優(yōu)化每節(jié)課程內(nèi)容、運用多種教學(xué)手段方法、增強實踐實驗環(huán)節(jié)，從而達到提高學(xué)生思想道德水平和職業(yè)素養(yǎng)、激發(fā)學(xué)生興趣和接受知識熱情、提升基礎(chǔ)理論和實踐操作能力掌握水平的育人效果。

大學(xué)生的思想道德教育不容放松，大學(xué)的專業(yè)課程在完成專業(yè)授業(yè)的同時，增強立德樹人的傳道教育責(zé)無旁貸。對導(dǎo)航測量類課程的思政教學(xué)探究將極大提高測量類人才培養(yǎng)質(zhì)量，為現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)素質(zhì)過硬、理論扎實、技能熟練的測量技術(shù)人員。