立德树人理念下的农业院校导航测量类课程优化

李 俐黄健熙杨建宇郭 浩苏 伟赫 静

（1.中国农业大学土地科学与技术学院 北京 100083；2.农业部农业灾害遥感重点实验室 北京 100083；3.中国农业大学信息与电气工程学院 北京 100083）

0 引言

“德”是一切教育的根本，2019年9月5日，习近平总书记给全国涉农高校的书记校长和专家代表回信，对涉农高校办学方向提出要求，希望高等农林教育继续“以立德树人为根本，以强农兴农为己任”。中国农业大学落实立德树人根本任务，组织“专业课发挥思政功能”教学改革，课程建设中传承红色基因，弘扬爱国奋斗、科学报国精神，开展“传承红色基因，讲好农大故事”思想引领行动，全面推广专业课程立德树人教育。

立德树人理念下的课程建设不仅需要向学生传授知识，而且还要把辩证唯物主义思想和社会主义核心价值观融入课程教学内容中，在尊重学生的主体地位，遵循教书育人规律和学生成长规律的基础上，实现课程的道德培养、知识传授、能力提升。导航测量类课程中如何润物细无声地融入思政教育，在有限的学时要求下实现授业的同时进行育人传道，是“三全育人”格局下课程建设需要考虑的重要问题。本文以《卫星导航原理》课程为例，探索立德树人理念下的导航测量类专业优化。

1 课程简介

《卫星导航原理》是我校地理信息科学专业的一门专业核心课程，主要理论部分涵盖卫星导航系统组成、信号构成、测距原理、定位原理、误差来源及处理、测量设计与实施、数据处理，实验环节旨在让学生掌握GNSS接收机操作、外业测量和数据处理方法，为学生在未来从事中国农机导航产业发展、北斗导航系统应用推广相关工作打下坚实的理论基础；同时，使学生掌握独立分析和处理问题的能力。

本课程包括32学时理论教学内容和8个实验学时，采用理论与实践相结合、“线上+线下”混合式教学方式，在加强理论学习和提升动手能力的同时，增强课程的红色基因和趣味性。具体课程内容和授课方式如表1所示。

表1：课程内容与授课方式

立德树人理念下的课程优化将围绕上述主要课程内容，在各部分内容中全面加入思政育人元素，培养学生的家国情怀、辩证唯物主义思维、协作精神、强农爱农思想和科学创新精神。

2 立德树人理念下课程优化设计

在《卫星导航原理》各章节的课程内容中，设计育德育人支撑点，从知识、能力、价值观层面实现全方位育人，在传授专业知识的同时，提升学生的科研兴趣和科研创新能力、培养严谨的科学态度和工匠精神，培养学生家国情怀和爱农强农的思想，完成课程育人、立德树人的总目标，设计框架如图1所示。

图1：立德树人理念下《卫星导航原理》课程设计框架

课程以立德树人和专业课程目标为初心，在专业课程中融入价值塑造，同时通过多样的课程形式从理论课程教学内容和实践环节两个方面进行知识传授，进而达到能力培养的目的，提高学生的专业能力。课程各章节全面融入立德树人理念，形成课程闭环管理。

2.1 GNSS概述与基本原理介绍部分

在知识层面，介绍国内外GNSS发展现状和卫星导航基本概念、基本组成和常见应用。

在能力层面，培养学生熟练运用数学、物理知识，对坐标系统间转换、卫星轨道参数及运动中轨道参数变化进行计算。

在价值观层面，融入中国红色文化的传承、热爱祖国的家国情怀、科技强国的社会担当、辩证唯物主义等思想教育。（1）结合GNSS发展历程，设计“导航科学家访谈”，介绍讨论我国导航科学家学习工作的经历、立志报国的心路等内容，培养学生的政治素质和道德意识。（2）围绕以北斗为例的GNSS系统组成，设计“我国与国外导航技术的对比讨论”，树立学生的民族自信心和自豪感，强化科研报国的思想和责任意识。（3）结合系统应用，举例“北斗在火神山建设中的应用”，让学生体会中国力量、中国速度的内涵。（4）结合坐标系统、时间系统和卫星轨道知识，回忆“辩证唯物主义中物质的运动”，帮助学生结合卫星运动理解辩证唯物主义中时间与空间及物质运动的思想。

2.2 GNSS卫星信号与导航电文部分

在知识层面，介绍GNSS卫星信号组成与信号传播方式，卫星信号编码与以RINEX为例的导航电文。

在能力层面，培养学生熟练运用信息、协议知识，对信号形成和报文解读进行软件实现。

在价值观层面，融入辩证唯物主义与信息安全等思想教育。（1）结合GNSS信号，运用辩证唯物主义中内容与形式、本质与现象的对立统一，告诉学生要透过现象看本质，掌握信号传播的方式和信号形式。（2）结合导航电文，与学生讨论通信协议、编码等知识以及滴滴信息安全案例，提醒学生时刻注意信息安全，保护国家和个人利益。

2.3 卫星测距与导航原理部分

在知识层面，介绍不同方式的测距实现及其原理，GNSS卫星位置和地面接收机位置确定方法和路径分析方法。

在能力层面，培养学生数学建模、计算机仿真的专业技能，模拟卫星测距过程，实现基于接收信号的卫星位置计算和接收机位置计算的代码设计。

在价值观层面，融入辩证唯物主义与科学创新、家国情怀等思想教育。（1）结合测距原理，介绍北斗卫星导航系统有源与无源测距，并与国外其它导航系统测距原理比较，让同学们意识到经过几十年的科研攻关、历经曲折自行研制的北斗系统的强劲实力和强大功能，增强民族自豪感，强化家国情怀。（2）结合跳变概念，运用辩证唯物主义中质量互变规律，与学生分析信号中需要引起“质变”的原因和解决方案。（3）结合导航原理与实现分析，讨论我国“一带一路”倡议中无人驾驶技术和特殊时期的无人配送服务，增强知识的时效性、趣味性和功性，同时让同学们意识到实践和认识的辩证关系。

2.4 误差来源及处理部分

在知识层面，在分析误差来源的基础上，探讨误差的消除方法。

在能力层面，培养学生归纳总结测量学中各类误差的通用处理方法。

在价值观层面，融入辩证唯物主义与人生际遇、心灵困惑等思想教育。（1）结合精度评定方法和误差来源，运用辩证唯物主义中真理的条件性和具体性，告诉学生谬误和误差的不可避免性。（2）结合导误差的消除方法，聊聊人生际遇与日常心灵困惑，引导学生用辩证的观点看问题，不可避免的误差不会成为压到我们的一颗稻草，要不骄不馁、保持革命乐观主义精神和顽强的意志。

2.5 GNSS测量设计实施与数据处理

在知识层面，培养学生理论联系实际，熟练基本操作仪器，开展数据处理与分析。

在能力层面，培养学生结合农业应用设计GNSS测量方案、完成测量，总结和提升理论应用。

在价值观层面，将辩证唯物主义、求实创新与爱农、强农等思想教育贯穿于知识讲述和实际操作中。（1）结合测量设计与实施，加强对实践和认识的辩证关系理解，结合农业中土地测量、农机导航等应用，引导学生树立科技兴农思想，使学生真正做到“解民生之多艰”。（2）结合测量实施和数据处理，动手实践中培养认真踏实、求实创新的精神，帮助学生树立团队意识和良好的职业素养。

3 实施举措

3.1 教师专业与思政水平提升

作为课堂的组织者和引导者，教师必须努力提高思政水平与自身专业能力，才能保证课堂教育中的立德树人和知识能力培养的质量和效果。因此团队老师要积极参与相关专业课程思政建设培训、专题研讨、观摩教学等，定期组织集体备课、集体教研和周期性内部交流，在提高团队测量课程技能的同时，加强思政理念和育德能力建设。通过多形式、多方位的交流、学习，深入挖掘导航测量类课程中方法论和价值理念，优化立德树人理念、价值塑造与知识传授的有机结合。

3.2 教学大纲修改与课堂内容优化

教学理念与时俱进，在教学大纲中加强育人环节，把红色教育纳入课程内容，在每一堂课的课程设计中体现立德树人要素，在明确教学目标的基础上，规划教师和学生活动，保证课程育人、育德和知识传授的效果。表2以“误差来源及处理”的部分教学为例，给出了课堂教学优化设计。

表2：“误差来源及处理”部分的教学设计

3.3 教学手段多元化

在课堂内容优化设计的基础上，充分利用现代信息化技术，在美化PPT的基础上，充分利用雨课堂、钉钉直播、腾讯直播、MOOC等在线软件和虚拟仿真平台，使教学手段方法丰富多元。集体观看疑难知识点优秀讲解视频，导入自学和探讨环节，并对关键点进行讲解总结，采用混合式教学，巩固基础理论，开阔视野和思维。在提升学生兴趣的同时，鼓励学生自己设计编写卫星导航测量相关程序和仿真，提高对原理的理解和动手编程能力。

3.4 实践环节加强与实验内容调整

加强实践环节，对于需要设计、操作测量的知识点，引入实验环节。实验环节涉及三个层次：第一层次，重点概念和理论编程仿真，例如轨道参数、卫星位置确定、信号报文解读等内容，引导学生采用matlab、python等编程语言编写代码进行计算；第二层次，仪器相关操作和实验则实现测量仪器进课堂，让学生眼看手摸亲自用，熟悉卫星导航用户端仪器的设置和使用方法；第三层次，综合应用和能力提升，重视科教相长，将教师科研内容与教学环节相结合，引导学生参与综合性卫星导航测量应用。通过多层次的实验和实践提高学生对所学知识的理解和具体应用能力。

4 结语

导航测量类课程的思政建设还处于探索阶段，需要围绕育人育德目标，优化立德树人理念下的课程设计，把家国情怀、辩证唯物主义思想和职业素养融入课程内容，并以此为基础，提高教师自身综合素质、设计优化每节课程内容、运用多种教学手段方法、增强实践实验环节，从而达到提高学生思想道德水平和职业素养、激发学生兴趣和接受知识热情、提升基础理论和实践操作能力掌握水平的育人效果。

大学生的思想道德教育不容放松，大学的专业课程在完成专业授业的同时，增强立德树人的传道教育责无旁贷。对导航测量类课程的思政教学探究将极大提高测量类人才培养质量，为现代化建设培养素质过硬、理论扎实、技能熟练的测量技术人员。