立德樹人理念下的農業院校導航測量類課程優化

李 俐黃健熙楊建宇郭 浩蘇 偉赫 靜

（1.中國農業大學土地科學與技術學院 北京 100083；2.農業部農業災害遙感重點實驗室 北京 100083；3.中國農業大學信息與電氣工程學院 北京 100083）

0 引言

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

立德樹人理念下的課程建設不僅需要向學生傳授知識，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內容中，在尊重學生的主體地位，遵循教書育人規律和學生成長規律的基礎上，實現課程的道德培養、知識傳授、能力提升。導航測量類課程中如何潤物細無聲地融入思政教育，在有限的學時要求下實現授業的同時進行育人傳道，是“三全育人”格局下課程建設需要考慮的重要問題。本文以《衛星導航原理》課程為例，探索立德樹人理念下的導航測量類專業優化。

1 課程簡介

《衛星導航原理》是我校地理信息科學專業的一門專業核心課程，主要理論部分涵蓋衛星導航系統組成、信號構成、測距原理、定位原理、誤差來源及處理、測量設計與實施、數據處理，實驗環節旨在讓學生掌握GNSS接收機操作、外業測量和數據處理方法，為學生在未來從事中國農機導航產業發展、北斗導航系統應用推廣相關工作打下堅實的理論基礎；同時，使學生掌握獨立分析和處理問題的能力。

本課程包括32學時理論教學內容和8個實驗學時，采用理論與實踐相結合、“線上+線下”混合式教學方式，在加強理論學習和提升動手能力的同時，增強課程的紅色基因和趣味性。具體課程內容和授課方式如表1所示。

表1：課程內容與授課方式

立德樹人理念下的課程優化將圍繞上述主要課程內容，在各部分內容中全面加入思政育人元素，培養學生的家國情懷、辯證唯物主義思維、協作精神、強農愛農思想和科學創新精神。

2 立德樹人理念下課程優化設計

在《衛星導航原理》各章節的課程內容中，設計育德育人支撐點，從知識、能力、價值觀層面實現全方位育人，在傳授專業知識的同時，提升學生的科研興趣和科研創新能力、培養嚴謹的科學態度和工匠精神，培養學生家國情懷和愛農強農的思想，完成課程育人、立德樹人的總目標，設計框架如圖1所示。

圖1：立德樹人理念下《衛星導航原理》課程設計框架

課程以立德樹人和專業課程目標為初心，在專業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內容和實踐環節兩個方面進行知識傳授，進而達到能力培養的目的，提高學生的專業能力。課程各章節全面融入立德樹人理念，形成課程閉環管理。

2.1 GNSS概述與基本原理介紹部分

在知識層面，介紹國內外GNSS發展現狀和衛星導航基本概念、基本組成和常見應用。

在能力層面，培養學生熟練運用數學、物理知識，對坐標系統間轉換、衛星軌道參數及運動中軌道參數變化進行計算。

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、科技強國的社會擔當、辯證唯物主義等思想教育。（1）結合GNSS發展歷程，設計“導航科學家訪談”，介紹討論我國導航科學家學習工作的經歷、立志報國的心路等內容，培養學生的政治素質和道德意識。（2）圍繞以北斗為例的GNSS系統組成，設計“我國與國外導航技術的對比討論”，樹立學生的民族自信心和自豪感，強化科研報國的思想和責任意識。（3）結合系統應用，舉例“北斗在火神山建設中的應用”，讓學生體會中國力量、中國速度的內涵。（4）結合坐標系統、時間系統和衛星軌道知識，回憶“辯證唯物主義中物質的運動”，幫助學生結合衛星運動理解辯證唯物主義中時間與空間及物質運動的思想。

2.2 GNSS衛星信號與導航電文部分

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

在能力層面，培養學生熟練運用信息、協議知識，對信號形成和報文解讀進行軟件實現。

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）結合GNSS信號，運用辯證唯物主義中內容與形式、本質與現象的對立統一，告訴學生要透過現象看本質，掌握信號傳播的方式和信號形式。（2）結合導航電文，與學生討論通信協議、編碼等知識以及滴滴信息安全案例，提醒學生時刻注意信息安全，保護國家和個人利益。

2.3 衛星測距與導航原理部分

在知識層面，介紹不同方式的測距實現及其原理，GNSS衛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，培養學生數學建模、計算機仿真的專業技能，模擬衛星測距過程，實現基于接收信號的衛星位置計算和接收機位置計算的代碼設計。

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

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上，探討誤差的消除方法。

在能力層面，培養學生歸納總結測量學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，告訴學生謬誤和誤差的不可避免性。（2）結合導誤差的消除方法，聊聊人生際遇與日常心靈困惑，引導學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測量設計實施與數據處理

在知識層面，培養學生理論聯系實際，熟練基本操作儀器，開展數據處理與分析。

在能力層面，培養學生結合農業應用設計GNSS測量方案、完成測量，總結和提升理論應用。

在價值觀層面，將辯證唯物主義、求實創新與愛農、強農等思想教育貫穿于知識講述和實際操作中。（1）結合測量設計與實施，加強對實踐和認識的辯證關系理解，結合農業中土地測量、農機導航等應用，引導學生樹立科技興農思想，使學生真正做到“解民生之多艱”。（2）結合測量實施和數據處理，動手實踐中培養認真踏實、求實創新的精神，幫助學生樹立團隊意識和良好的職業素養。

3 實施舉措

3.1 教師專業與思政水平提升

作為課堂的組織者和引導者，教師必須努力提高思政水平與自身專業能力，才能保證課堂教育中的立德樹人和知識能力培養的質量和效果。因此團隊老師要積極參與相關專業課程思政建設培訓、專題研討、觀摩教學等，定期組織集體備課、集體教研和周期性內部交流，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。通過多形式、多方位的交流、學習，深入挖掘導航測量類課程中方法論和價值理念，優化立德樹人理念、價值塑造與知識傳授的有機結合。

3.2 教學大綱修改與課堂內容優化

教學理念與時俱進，在教學大綱中加強育人環節，把紅色教育納入課程內容，在每一堂課的課程設計中體現立德樹人要素，在明確教學目標的基礎上，規劃教師和學生活動，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”的部分教學為例，給出了課堂教學優化設計。

表2：“誤差來源及處理”部分的教學設計

3.3 教學手段多元化

在課堂內容優化設計的基礎上，充分利用現代信息化技術，在美化PPT的基礎上，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，使教學手段方法豐富多元。集體觀看疑難知識點優秀講解視頻，導入自學和探討環節，并對關鍵點進行講解總結，采用混合式教學，鞏固基礎理論，開闊視野和思維。在提升學生興趣的同時，鼓勵學生自己設計編寫衛星導航測量相關程序和仿真，提高對原理的理解和動手編程能力。

3.4 實踐環節加強與實驗內容調整

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

4 結語

導航測量類課程的思政建設還處于探索階段，需要圍繞育人育德目標，優化立德樹人理念下的課程設計，把家國情懷、辯證唯物主義思想和職業素養融入課程內容，并以此為基礎，提高教師自身綜合素質、設計優化每節課程內容、運用多種教學手段方法、增強實踐實驗環節，從而達到提高學生思想道德水平和職業素養、激發學生興趣和接受知識熱情、提升基礎理論和實踐操作能力掌握水平的育人效果。

大學生的思想道德教育不容放松，大學的專業課程在完成專業授業的同時，增強立德樹人的傳道教育責無旁貸。對導航測量類課程的思政教學探究將極大提高測量類人才培養質量，為現代化建設培養素質過硬、理論扎實、技能熟練的測量技術人員。