新工科背景下“無人機航測”課程思政案例教學

劉耀輝，靳奉祥，鄭國強，趙 展*，楊豐碩，付萍杰，姚國標，馬東嶺，孟 飛

（1.山東建筑大學 測繪地理信息學院，山東 濟南 250101；2.山東科技大學 測繪與空間信息學院，山東 青島 266590）

課程思政，是將思想政治教育目標融入專業(yè)課程教學全過程各環(huán)節(jié)的一種教育理念。2016 年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調：把思想政治工作貫穿教育教學全過程，開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面[1]。2020 年5 月，教育部印發(fā)《高度學習課程思政建設指導綱要》，提出把課程思政建設成效作為“雙一流”建設、學科評估、本科教學評估、一流專業(yè)和一流課程建設、專業(yè)認證、“雙高計劃”評價、高校或院系教學績效考核等的重要內容。

在“新工科”建設背景下，通過深入挖掘高校課程中的思政元素，探索高校課程思政創(chuàng)新課堂，對于立德樹人和培養(yǎng)學生的家國情懷具有重要意義[2-3]。本文梳理“無人機航測”課程特點及其中蘊含的思政元素，并列舉三個課程思政案例進行思政教學探索，為“新工科”建設背景下測繪類專業(yè)課思政建設提供借鑒參考。

1 無人機航測課程特點

“無人機航測”是行業(yè)特色高校測繪工程專業(yè)的選修課程。隨著科學技術的不斷發(fā)展，無人機航測技術已經(jīng)作為一種新型的數(shù)據(jù)獲取方式，在各行各業(yè)，特別是測繪領域，得到廣泛應用[4]。作為傳統(tǒng)航空攝影測量手段的重要補充，與其他測繪地形圖的方法相比，無人機航測具有機動靈活、響應快速、作業(yè)成本低、適用范圍廣等特點[5]。我國國土遼闊，地形復雜，傳統(tǒng)的測繪工作往往會耗費大量的人力物力。利用無人機航測可以更快速精確的獲取現(xiàn)場第一手資料[6]。并且，在數(shù)據(jù)處理方面，無人機航攝可獲取高分辨率數(shù)字圖像和高精度位置信息，通過數(shù)據(jù)處理軟件生成數(shù)字地形模型、正射影像圖等數(shù)字產品。無人機航測在基礎測繪、土地資源調查監(jiān)測、公路勘察設計、生態(tài)環(huán)境評價、智慧城市建設、新農村和小城鎮(zhèn)建設、應急救災測繪等方面具有廣闊前景[7-11]。

2 新工科建設給無人機航測課程帶來的機遇

新工科建設，是應對新經(jīng)濟的挑戰(zhàn)，從服務國家戰(zhàn)略、滿足產業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，在“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的基礎上，提出的一項持續(xù)深化工程教育改革的重大行動計劃。在新工科建設背景下，人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術迅猛發(fā)展，使無人機航測技術出現(xiàn)了新的特點和新的面貌，為無人機航測技術提供了新的發(fā)展方向。智能化與自動化時代的到來，無人機與這些技術的結合將成為必然，無人機也將越來越“智慧”。與此同時，新工科建設給無人機航測課程增添了新的要素與活力，也帶來了新的機遇，主要包含以下3個方面。

1）無人機航測與人工智能。在無人機航測過程中，盡管使用無人機拍攝影片已經(jīng)極為簡便，但仍有惡劣的環(huán)境不宜去實地操控無人機。此時應當通過計算機算法以及人工智能設計相應的自動拍攝程序，使其按設計線路飛行、拍攝和降落。通過最前沿的人工智能技術結合無人機航測課程，使學生在戶外使用無人機采集影片中感受到科技的進步，提高課程學習積極性，除此之外，鍛煉學生獨立思考與編程的能力。

2）無人機航測與5G技術。我國5G技術目前處于世界先進水平，無人機航測成果產出需要進行數(shù)據(jù)傳輸與處理。在這一過程中，5G提供了強大的支撐，傳輸速度快、極大提高作業(yè)效率。

3）無人機航測與物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是一種潛力巨大的新興技術，無人機航測課程是一門新型課程。在無人機航測課程中加入物聯(lián)網(wǎng)技術，可以更好地完成一系列工作。例如，在實習課程中，指導學生將手機與攝像鏡頭連接，手機操控無人機完成航空拍攝，實時適應不同的拍攝壞境，完成拍攝工作。無人機航測與物聯(lián)網(wǎng)技術的聯(lián)合，讓無人機航測課程充滿挑戰(zhàn)性與探索性，充分激發(fā)學生對這門課程的興趣。

3 無人機航測課程融入思政教育的意義

課程思政本質上是一種教育?！坝恕毕取坝隆?，注重傳道授業(yè)解惑、育人育才的有機統(tǒng)一，是我國教育的優(yōu)良傳統(tǒng)。教育是民族興旺的基石，培養(yǎng)什么樣的人，如何培養(yǎng)人，以及為誰培養(yǎng)人，是高等教育的根本問題。在無人機航測課程中，應充分挖掘課程中的思政因素，弘揚熱愛祖國、忠誠事業(yè)、艱苦奮斗、無私奉獻的偉大精神，并將偉大精神融入到課程教學中，促進無人機航測的發(fā)展，培養(yǎng)測繪專業(yè)人才[12]。

在理論課中，通過介紹我國航空航天技術的發(fā)展史、無人機發(fā)展史和測繪學發(fā)展史，讓學生了解我國科學技術工作者艱苦奮斗，自強不息的優(yōu)秀精神，同時映射出中國共產黨優(yōu)秀的領導能力，帶領科技工作者攻堅克難，實現(xiàn)我國無人機行業(yè)從無到有的偉大飛躍。一個有前途的民族不能沒有榜樣，通過介紹優(yōu)秀的測繪人物實例，給學生樹立榜樣的力量，增強責任意識、使命感，充分激發(fā)學生學習主動性，促使學生樹立明確的奮斗目標并為之努力奮斗。在實驗課中，數(shù)據(jù)處理難免會遇到的各種各樣的困難，這就要求充分發(fā)揚中華民族攻堅克難的偉大奮斗精神，培養(yǎng)學生迎難而上的品格，堅定戰(zhàn)勝艱難險阻的信心，讓學生在專業(yè)課程的學習過程中無形受到思想引領。將思政教育融入無人機航測課程，充分引導、培養(yǎng)學生樹立偉大的社會主義理想，自覺做社會主義建設者和接班人，為實現(xiàn)中華民族偉大復興努力奮斗。

4 新工科背景下無人機航測課程思政教學案例

“無人機航測”課程是測繪類專業(yè)的重點課程，授課主要內容包括無人機簡介、無人機系統(tǒng)組成、無人機在測繪及遙感領域的應用現(xiàn)狀等；除理論課外，還配有一定學時的無人機實訓操作和無人機航測數(shù)據(jù)處理軟件實訓操作。本文通過3個課程案例，介紹新工科背景下無人機航測課程的思想政治元素挖掘及教學設計。

4.1 案例1：無人機系統(tǒng)組成

無人機的硬件組成包括機架、動力、電機、電子調速器、螺旋槳、發(fā)射機、降噪處理、GPS、羅盤等。其中機架提供堅固和穩(wěn)定的平臺，保證無人機在飛行過程中整體穩(wěn)定；螺旋槳則是無人機動力系統(tǒng)的重要組成部分，當其安裝到無人機上時，快速旋轉產生的升力會把無人機帶到空中；GPS模塊在無人機的起飛，懸停和飛行的過程中，時刻精確定位。無人機系統(tǒng)的每一部分都起到一定的作用，缺一不可。教學中由該問題折射出中國的領土完整問題。世界上只有一個中國，臺灣是中國領土不可分割的一部分。缺少臺灣，中國領土將不完整；脫離大陸，臺灣將步履維艱。只有在中國大陸的支持和保護下，臺灣才能得以持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

本案例將堅決維護國家主權、捍衛(wèi)國家領土完整等思政元素融入到專業(yè)課教學。中國人民捍衛(wèi)國家主權和領土完整的決心是堅定不移的，中國人民實現(xiàn)祖國統(tǒng)一的進程是誰也擋不了的。本案例在激發(fā)學生學習興趣的同時，也增強了學生們的愛國情懷，達到更好的教學效果。

4.2 案例2：無人機在林業(yè)領域應用現(xiàn)狀

近些年，隨著無人機技術的不斷發(fā)展，無人機在林業(yè)、農業(yè)、測繪、災害救援等領域得到廣泛應用[13]。本課程選取無人機在林業(yè)領域的應用進行舉例說明。利用無人機遙感技術可高精度、快速地獲得研究區(qū)高精度的空間遙感信息。傳統(tǒng)實地調研方法在林業(yè)資源調查中需要耗費大量的人力物力財力。在建國之初，老一輩測繪人響應黨的號召，奔赴祖國各地，承擔國家各項測量任務，當時，他們心中只有一個信念：“為祖國測繪，為祖國奮斗”。本案例通過講述無人機在林業(yè)領域的應用現(xiàn)狀，見證時代的發(fā)展，科技的進步，培養(yǎng)學生吃苦耐勞，認真學習，踏實工作，學習老一輩測繪人不辭勞苦，無私奉獻的崇高品質。

4.3 案例3：無人機實訓操作

除學習理論課程外，還安排戶外無人機實訓操作，具體包括無人機旋翼、電池安裝；起飛、降落、前后左右飛行等實地操作；八字飛行等。還包括用DJI GO Pro 軟件進行航區(qū)劃定、飛行及返航操作，并嘗試鏡頭不同傾斜角度、不同飛行高度的實驗?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行”，本案例通過對無人機組裝與飛行規(guī)范的高標準、嚴要求訓練，引導學生樹立高標準意識、高質量意識以及高技術意識，做到知行合一，發(fā)揚大國工匠精神，對無人機飛行技能技藝精益求精，強化規(guī)范操作、安全操作的素養(yǎng)。將社會主義核心價值觀尤其是“愛國、敬業(yè)”的理念貫穿整個教學實踐，堅持不懈地引導測繪類專業(yè)學生樹立家國情懷。

5 結語

“新工科”建設為理工類高校及相關課程建設帶來良好發(fā)展契機。本文系統(tǒng)性梳理了“無人機航測”的課程特點，深入挖掘“無人機航測”課程的思政元素，并以“無人機系統(tǒng)組成”、“無人機在林業(yè)領域應用”和“無人機實訓操作”3個教學案例進行思政課程建設的教學探討。本文研究成果對測繪類無人機航測課程思政建設及教學改革具有一定參考價值。