胡梅 周超 郭熙业 王光明

基金项目：湖南省学位与研究生教学改革研究项目“反无人系统研究中心‘1+X’研究生培养模式探索与实践”（2021JGYB007）；国防科技大学研究生教育教学改革研究项目“反无人系统研究中心‘1+X’研究生培养模式探索与实践”（yjsy2021014）；国防科技大学教学成果立项培育项目“反无人系统研究中心多层次人才培养实践”（2022-170）

第一作者简介：胡梅（1982-），女，汉族，湖北天门人，博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为空间仪器工程。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.06.042

摘  要：测量原理是国防科技大学仪器科学与技术学科测控技术与仪器专业的一门学科基础必修课程，其中蕴含着丰富的认识论和方法论等思政元素，具有天然的思政属性。以立德树人为出发点，从国家整体发展战略、专业人才培养目标、科学共同体的精神三个维度进行课程思政教学整体设计，梳理课程内容知识单元的思政要素切入点，有针对性地设计典型的思政案例。结合星间链路关键技术及其北斗工程应用思政案例，进行教学实践，取得良好的教学效果，达到课程思政的育人目标。

关键词：测量原理；课程思政；专业人才培养；科学共同体；立德树人

中图分类号：G640        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）06-0181-04

Abstract： Principle of Measurement is a basic compulsory course for the major of measurement and control technology and instrument in the National University of Defense Technology， which contains abundant ideological and political elements such as epistemology and methodology. The course is with the natural ideological and political attribute. Based on the principle of "strengthen morality education"， the teaching design of "ideological and political education" is carried out from the three dimensions of the national overall development strategy， the training goal of professional personnel and the spirit of scientific community. In this paper， the ideological and political elements of the knowledge unit of the course content are sorted out， and then the typical ideological and political cases are designed pertinently. Based on the key technology of inter-satellite link and the BeiDou project， the ideological and political case teaching practice is carried out， and finally achieved good teaching effect.

Keywords： Principles of Measurement; curriculum ideology and politics; professional personnel training; scientific community; strengthen moral education and cultivate people; fostering character and civic virtue

課程思政是以立德树人为出发点，突出了课程建构精神的育人内涵，提出了“以德为先”的课程价值论以及“立德”“求知”相统一的课程发展观，因此，开展课程思政建设是落实立德树人根本任务的有效途径[1]。随着我国高校教学改革的不断深入，课程思政理念被越来越多地融入到课堂教学实践中，不论是理科的大学物理、医科的医学英语、工科的数字信号处理、交叉学科的光学原理，还是其他学科的相关课程，均能通过挖掘思政元素切入点进行课程思政，切实践行着“立德”“求知”相统一的课程发展观，取得了一定的育人成效[2-6]。

测量原理是国防科技大学仪器科学与技术学科首创的特色学科基础课，测量具有广泛的应用领域及复杂多样的表现形式，为了掌握测量内涵所遵循的共性规律和基本原理，使学生便于学习，课程选择简单易懂的典型实例，引导学生通过抽象思维掌握测量的基本概念，通过形式化的数学物理模型掌握实际测量问题的理论分析框架，运用已有的数学工具及信号系统与控制方面的知识掌握测量系统的体系结构与分析方法，其中蕴含着丰富的认识论和方法论等思政元素，课程本身具有天然的思政属性[7]。从国家整体发展战略、专业人才培养目标、科学共同体的精神三个维度进行课程思政教学整体设计，对课程内容知识单元的思政要素切入点进行了梳理，针对性地设计了典型的思政案例，将课程思政有机融入课程教学，是一项非常意义的探索。

一  课程思政教学整体设计

测量原理是测控技术与仪器专业的学科基础课程，是本专业学生学习后续专业课程的基础，是学生进行抽象思维、理论分析与技术设计的学科专业基础。课程围绕测量学的三大基本问题：量值的存在性、量值的可测性和量值的确定性问题展开，将测量原理的核心知识点分为两个方面：基本概念和基本操作[7]，要求学生深刻理解知识内涵，初步具备测量方法论思维。课程主要从“抽象”与“理论”两个过程传授知识与技能，课程思政融入难度较大。

以立德树人為出发点，课程遵循“提炼显形思政元素，深化隐形思政教育”理念，从国家整体发展战略、专业人才培养目标、科学共同体的精神三个维度进行课程思政教学整体设计。国家整体发展战略维度思政内容包括：党和国家意识、社会主义核心价值观、民族精神和时代精神、优秀的中华传统文化的认同和坚持等；专业人才培养目标维度思政内容包括：使命担当、社会道德、个人道德和职业道德、人文素养、情感、态度、心理、哲学、观察、推理和逻辑等；科学共同体的精神维度思政内容包括认识论和方法论、求真务实、开拓进取、钻研、毅力、国际视野、批判性思维、创新意识及学术诚信等（表1）。

通过分析课程绪论部分和测量的基本概念、测量的数学物理模型、测量的有效性分析、测量中的计算方法和测量系统这六章主要内容包含的知识单元，基于三个思政维度的思政内容，详细梳理了各知识单元的思政要素切入点，有针对性地设计了典型的思政案例（表2），将思政融入课程，让课程承载思政，实现课程教学与思政教育同向同行，以达到更好的育人目标。

二  课程思政教学案例设计

根据课程思政教学整体设计，结合绪论部分的测量学科发展历程知识单元，找到思政要素切入点：中国北斗三号卫星导航系统就是测量学应用发展的典型代表，其中星间链路作为核心关键技术，是国防科技大学（简称“我校”）空间仪器工程研究团队参与设计实现的，基于此，设计了第一个思政案例：星间链路关键技术及其北斗工程应用。案例教学有其独特的优势[8-9]，思政案例教学目标有两个方面：①北斗三号卫星导航系统是测量学应用发展的典型代表，通过北斗三号卫星导航系统建设的战略意义，增强学生的民族自豪感，激发学生科技报国的家国情怀；②星间链路是北斗三号卫星导航系统的关键技术，通过我校空间仪器工程研究团队参与设计研制的科研故事，激发学生自觉树立“科技自信”，强化自主创新的科学精神和勇于探索的价值取向。

案例内容：2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京举行，习近平主席向全世界宣布：“北斗三号全球卫星导航系统正式开通！”

北斗三号卫星导航系统是测量学应用发展的典型代表，因为该系统的核心功能是测距和授时，而长度和时间是测量学中最基本的两个量值。

星间链路作为核心关键技术，是我校空间仪器工程研究团队参与设计研制的。北斗三号全面成功，离不开星间链路。事实上，2019年12月，中国卫星导航系统管理办公室向全世界宣布：“北斗三号系统构建了稳定可靠的星间链路，实现了星间星地联合组网。”至此，我国独立自主设计的星间链路实现了稳定可靠在轨运行，一举填补了国内空白，实现了我国卫星导航系统的跨越式发展。基于并发空分时分星间链路抗干扰精准测距与校正方法，解决了北斗精密定轨与时间同步所需的星间基础测量数据“高精度、高速度、高安全性”连续稳定获取难题，在数万公里距离上实现了高速运动卫星间优于5厘米的快速精准测距，测距精度相当于能看到几十公里外的一根头发丝。

三  思政案例教学实施过程

在绪论课上，测量学科发展历程知识单元主要通过中国古代的测量学、埃及古代的测量学和数学发展与测量学展示测量学科的前世今生，增强学生的学科认同感和使命感，通过三个角度融入课程思政。

（一）  以测量学的发展史吸引人

在中华文明的发展过程中，测量学曾经有着辉煌悠久的历史，我们用一个历史典故“曹冲称象”、一本测量学典籍《海岛算经》和一个典型的历史事件“秦国兵器”，说明了中华民族对世界测量学的突出贡献。古埃及是世界上社会与文化发达最早的几个地区之一，土地丈量形成了最古老的测量学，催生出原始的几何学，埃及著名的金字塔就是古埃及精密测量的最高成就，而古埃及人的数学水平则可从纸草书《阐明对象中一切黑暗的、秘密的事物的指南》得到考证。

二十世纪四、五十年代，伴随着原子弹、计算机、卫星这三大发明，科学实验的范围和规模空前扩大，现代科学日益趋向定量化，各个科学技术领域都需要使用测量技术。现代科学技术研究的对象日益超出人类的感官以外，向高温、高压、高速、高强度、远距离、自动化发展，大型卫星导航系统星座的星间距离测量就属于大尺度、高动态测量问题。北斗三号卫星导航系统作为测量学应用发展的典型代表，让我们更加深刻认识到测量学科历久弥新，焕发出勃勃生机。

（二）  以星间链路技术攻关鼓舞人

北斗三号卫星导航系统是我国第一个大型复杂星座组网的航天系统工程，目标是要建设世界一流的卫星导航系统，为全球用户提供连续、稳定、可靠服务，不突破星间链路技术瓶颈，北斗三号全球服务性能、自主导航、境外卫星全球管控等就无法实现。与传统中继、通信卫星单点静态拓扑、单一传输功能星间链路不同，北斗星间链路存在高动态“多对多”相互精密测量、大型复杂星座可靠组网通信等巨大技术挑战。需要通过建立星间组网测量实现星—星—地联合精密定轨，保证系统全球导航服务性能指标；通过互相交换星间测量信息实现系统全球自主导航功能；通过一体化星间/星地链路网络，实现对境外卫星测运控业务全球管控和短报文业务汇聚应答。

经过十余年的艰苦技术攻关，我校空间仪器工程研究团队发明了并发空分时分星间链路体制，突破了大型复杂星座异构组网、精准测量、可靠时敏传输等核心关键技术，研制了首套北斗星间链路载荷及其整网性能试验评估核心装备。具有“异构组网、多维接入、天地一体、精准测量、自主运行、实时传输、安全可靠、拓展应用”等核心技术特征，使整个导航系统控制段和空间段形成全天候全天时的无缝网络，解决了北斗三号系统境外布站受限条件下观测弧段不足、星座难以不间断运行控制的瓶颈难题。成功应用于北斗三号系统全部40颗卫星，保障了北斗三号系统星座部署圆满完成，抢占了世界卫星导航领域的技术制高点。2019年12月中国卫星导航系统管理办公室向全世界宣布：北斗三号系统构建了稳定可靠的星间链路，实现了星间星地联合组网。至此，我国独立自主设计的星间链路实现了稳定可靠在轨运行，一举填补了国内空白，实现了我国卫星导航系统的跨越式发展。与美国GPS系统现有星间链路相比，测量精度、数据传输速率、链路抗干扰能力都得到大幅提高。核心技术是买不来的，必须要自主创新！

（三）  以星间链路科研故事打动人

自主创新需要源源不断的人才投入，需要一代代科研工作者埋头苦干。2010年博士毕业，郭老师就加入了星间链路关键技术攻关团队，超负荷埋头追赶着北斗工程建设的“高速列车”。他给自己定下了一个雷打不动的工作制：每周工作七天，每天16个小时；攻关遇到问题，不解决不下班；工作时间手机关机。实际执行情况是，几乎每天都会遇到难题，几乎每月要熬10个通宵。2011年10月1日，举行完婚礼，他就赶回单位赶任务；2012年当爸爸的第二天，他就赶到协作单位进行紧张的系统调试……2015年，首颗试验星顺利升空，艰巨繁重的首星首试任务正式拉开序幕。作为星间链路在轨测试工作的现场负责人，需要经常组织数家单位开展联合测试，郭老师常常一出差，就十天半月，甚至数月，反而把家当旅馆，顾不上家里，忍痛把可爱的女儿送回东北老家，交给父母，成为“留守儿童”。

2016年2月，五颗试验卫星全部升空，北斗星间链路组网测试正式开始。9月，全部组网试验结果出来了。我校空间仪器工程研究团队提出的相控阵星间链路体制方案及设备得到了全面验证，充分满足北斗全球卫星导航系统组网需求，并正式被采纳成为唯一的北斗三号星间链路系统技术方案。中国的星间链路，实现了高速通信、精密测量、强抗干扰。欧洲卫星导航领域知名专家海因教授，在预测未来导航卫星星间链路技术时，列出了一系列应具备的技术特征，而这些特征已经在中国北斗星间链路上实现了。中国北斗星间链路，是中国的骄傲。这就是郭老师的星路“苦恋”故事。

四  案例教学实施效果及反思

通过介绍学生熟知的北斗三号卫星导航系统，结合全球四大卫星导航系统归属的美国、俄罗斯、欧盟和中国，分析了北斗三号卫星导航系统建设的全球战略意义，增强了学生的民族自豪感，激发了学生科技报国的家国情怀。通过介绍星间链路关键技术的优越性，讲述我校空间仪器工程研究团队参与设计研制的科研故事，尤其是郭老师的星路“苦恋”故事，激发学生自觉树立“科技自信”，深刻懂得在高科技领域，别国能做到的，我们也能做到，而且还能做得更好，核心技术是买不来的，只能靠自主创新，从而强化了学生自主创新的科学精神和勇于探索的价值取向。

反思：在课程思政实践中如何践行四个理念？润物无声：学生自然接受，与课程教学浑然一体。价值升华：不局限于基礎知识，升华到价值与情感。真情实感：感动自己，才能感动学生。如盐化水：添加味道，而不喧宾夺主。在该案例教学过程中逐步做到了。在该案例教学过程中，还应该更强调一些背景知识：我校空间仪器工程研究团队自2007年以来，结合我国北斗导航星座自身特点和多样化需求，创新设计了并发时分空分星间链路系统体制，全程主导了北斗星间链路技术体制及方案设计、关键技术攻关、核心载荷研制和在轨试验等工作，成功解决了北斗境外卫星连续实时管控、精密定轨与时间同步、自主运行等核心需求，定轨精度和预报精度均得到大幅提升，成为北斗“富有特色、局部领先”的标志，为北斗全球卫星导航系统建设作出了科大贡献。

五  结束语

习近平总书记指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。”针对学科基础课测量原理，以立德树人为出发点，从国家整体发展战略、专业人才培养目标、科学共同体的精神三个维度进行了“课程思政”教学整体设计，深入挖掘了课程内容知识单元的思政要素切入点，设计了相应的思政案例。在绪论课教学中，结合星间链路关键技术及其北斗工程应用思政案例，从三个角度进行了教学实践：以测量学的发展史吸引人、以星间链路技术攻关鼓舞人、以星间链路科研故事打动人，增强了学生的民族自豪感，激发了学生科技报国的家国情怀，自觉树立“科技自信”，从而强化了学生自主创新的科学精神和勇于探索的价值取向，取得了良好的教学效果，达到了课程思政的育人目标。

参考文献：

[1] 伍醒，顾建民.“课程思政”理念的历史逻辑、制度诉求与行动路向[J].大学教育科学，2019（3）：54-60.

[2] 戴晔，白丽华，张萌颖，等.“课程思政”在大学物理教学中的探索与实践[J].大学教育，2019（8）：84-86.

[3] 孙晓安，陈健，张轶.医学英语中“课程思政”的实践探索[J].成都中医药大学学报（教育科学版），2021，23（1）：75-78.

[4] 殷世民，李定样，方成，等.数字信号处理课程思政初探[J].大学教育，2021（6）：98-100.

[5] 李晨霞，沈常宇，康娟.光学原理课的课程思政改革探索[J].大学教育，2021（10）：98-100.

[6] 张珂，郑中华.基于课程层面开展课程思政建设的实践探索[J].大学教育，2022（1）：104-106.

[7] 王跃科，陈建云，张传胜，等.测量原理[M].北京：清华大学出版社，2012：10.

[8] 谭俊峰.案例教学法的内涵、类别及应用解析[J].北京经济管理职业学院学报，2020，35（3）：42-49.

[9] 刘京京.案例教学在教育科研方法课程中的实践研究[J].教育与教学研究，2020，34（5）：86-95.