趙 悅，周乃新，劉健行

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150001）

一、引言

科技發(fā)展急需人才，人才培養(yǎng)取決于教育。當(dāng)前，隨著我國社會改革的不斷深化，社會思潮多樣并存，各種思想交相融合，多元文化沖突更加頻繁。而學(xué)生正處于知識體系、思維方式和價值觀念的形成時期，極易受到各種現(xiàn)象、觀點(diǎn)、言論的影響。極端個人主義、拜金主義、享樂主義等不良思潮給學(xué)生帶來了消極影響，導(dǎo)致部分學(xué)生理想信念迷失、道德行為欠缺[1]。如何培養(yǎng)富有社會責(zé)任感的創(chuàng)新人才，是近年來高等教育特別關(guān)注和不斷探討的課題。

專業(yè)課程教學(xué)融入思政元素，正是解決上述問題的一種嘗試，也是加強(qiáng)和改進(jìn)學(xué)生素質(zhì)教育的一種探索[2]。這種方式符合高等教育與時俱進(jìn)的發(fā)展需要，不僅能夠克服人才培養(yǎng)中的種種弊端，也極大地推動了高等教育的改革和創(chuàng)新，具有十分重要的意義[3]。然而，課程思政在我國高校實(shí)施的時間并不長，還有待進(jìn)一步健全和完善，尚需在理論上深入研究，在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。文章結(jié)合“導(dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，將課程思政融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，探索與實(shí)踐該種教學(xué)方式對當(dāng)代學(xué)生素質(zhì)教育的提升效果。

二、“導(dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)

“導(dǎo)航原理”作為高等工科院?？刂瓶茖W(xué)與工程學(xué)科或航空宇航科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的一門專業(yè)課程，是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程，如“飛行器控制與制導(dǎo)”“航天器控制”“無人機(jī)控制”“最優(yōu)導(dǎo)航與濾波”等的基礎(chǔ)?！皩?dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅要幫助學(xué)生建立起慣性空間的概念，使學(xué)生加深對慣性器件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和基本特性的了解，實(shí)現(xiàn)對理論知識的驗(yàn)證，更重要的是通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生領(lǐng)悟慣性導(dǎo)航原理的應(yīng)用規(guī)律，提高學(xué)生的動手能力、工程實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是導(dǎo)彈和火箭的“眼睛”和“大腦”，提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度是精確打擊的關(guān)鍵。慣性導(dǎo)航器件和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造需要精益求精的工匠精神和創(chuàng)新精神?！皩?dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)以培育學(xué)生科研實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神為目標(biāo)，融合了國家戰(zhàn)略、人才培養(yǎng)內(nèi)涵式建設(shè)、學(xué)生個性化發(fā)展等多方面的內(nèi)容[4]，具有深厚的課程思政資源和基礎(chǔ)。

三、“導(dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程思政設(shè)計(jì)

結(jié)合航天學(xué)院專業(yè)特色和人才培養(yǎng)要求，“導(dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程思政設(shè)計(jì)需要遵循的總體原則是既要考慮思政價值觀的正確引導(dǎo)，又要提升學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)知識傳授、能力培養(yǎng)與價值引領(lǐng)“三位一體”[5-6]。

（一）思政元素的挖掘與凝練

由于“導(dǎo)航原理”課程本身就具有鮮明的航天特色與國防背景，因此，在該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師應(yīng)深入挖掘與凝練思政元素，充分展示課程思政的教學(xué)魅力。偉大的航天事業(yè)是孕育航天精神的肥沃“土壤”，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展是弘揚(yáng)航天精神的生動實(shí)踐。教師可通過該系統(tǒng)背后的科研工作者的事跡挖掘“導(dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)蘊(yùn)含的思政元素和思政資源。比如，陸元九院士作為世界上第一位慣性導(dǎo)航博士，克服重重阻力，終于在1956 年回到祖國，成為我國慣性技術(shù)的奠基人。在“轉(zhuǎn)子陀螺儀基本特性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中，教師可講述陸元九院士等榜樣人物的先進(jìn)事跡，引導(dǎo)學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想，深懷愛國之心、砥礪報國之志，成為熱愛祖國、信念堅(jiān)定、德才兼?zhèn)?、具有社會?zé)任感和國際視野的時代新人。

（二）思政元素與專業(yè)知識的融合

在“導(dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師應(yīng)從學(xué)生的角度出發(fā)，挖掘?qū)I(yè)知識和思政元素的融合點(diǎn)，將愛國主義精神融入課程教學(xué)，讓學(xué)生真正體會到這門課程的價值。教師可將學(xué)生關(guān)心的與專業(yè)相關(guān)的時事政治問題作為切入點(diǎn)，使之成為專業(yè)教學(xué)和思想政治教育結(jié)合的聚焦之點(diǎn)[5]。比如，我國為突破GPS（全球定位系統(tǒng)）的使用限制，自主研發(fā)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，從第一代到第三代逐步建成、完善，這其中飽含了科研攻堅(jiān)的辛苦和突破技術(shù)壁壘的不易。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師可從北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)聯(lián)系到哈爾濱工業(yè)大學(xué)培養(yǎng)的孫家棟、宋健、劉竹生、胡世祥、欒恩杰、劉永坦等一大批航天英才，讓學(xué)生體會到國家航天建設(shè)中展現(xiàn)的“哈工大力量”，感受到時代的脈搏和國家的需求，進(jìn)而將個人發(fā)展同國家和民族的前途命運(yùn)緊密聯(lián)系在一起[7]，明晰人生目標(biāo)，激發(fā)科技報國、軍工報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

（三）相互包容的教學(xué)內(nèi)容完善

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，“導(dǎo)航原理”課程授課教師秉承“課程承載思政”和“思政寓于課程”的理念，進(jìn)一步完善教學(xué)內(nèi)容。教師根據(jù)課程特點(diǎn)和育人目標(biāo)，深入梳理課程教學(xué)內(nèi)容，合理嵌入思政元素，突出專業(yè)課程的價值取向，充分體現(xiàn)課程特色，形成特色鮮明、優(yōu)勢突出的教學(xué)內(nèi)容體系。同時，充分發(fā)揮課堂教學(xué)的主渠道作用，保證教師與學(xué)生在認(rèn)知領(lǐng)域有足夠的交集，做到鋪墊充分、銜接自然，以潤物無聲的形式將正確的價值觀傳遞給學(xué)生，使課堂教學(xué)過程成為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識、培養(yǎng)科研能力和創(chuàng)新能力、涵養(yǎng)品行的過程[8]。

（四）精彩教案展示

文章以臺海局勢為例進(jìn)行闡述。以美國為首的西方政客竄訪臺灣，美軍“里根”號航母（USS Ronald Reagan）戰(zhàn)斗群逼近臺灣海峽。這意味著美國企圖破壞我國臺灣海峽地區(qū)的和平穩(wěn)定。鑒于意識形態(tài)上的差異，大國之間的對抗將長期存在，這決定了慣性導(dǎo)航仍是國之重器中的關(guān)鍵技術(shù)?；诖?，教師設(shè)計(jì)了捷聯(lián)慣導(dǎo)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。它是一套捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)航姿解算仿真程序及飛行器三維運(yùn)動的演示程序，并配有用戶交互界面。該實(shí)驗(yàn)以攔截入侵飛行器任務(wù)為背景，假想一枚超聲速飛行器從北太平洋某島嶼起飛，經(jīng)庫頁島和日本海，朝我國內(nèi)蒙古方向飛去，被我方預(yù)警衛(wèi)星探測到，經(jīng)過軌道分析對其入侵意圖做出研判后下達(dá)命令，從山海關(guān)地區(qū)發(fā)射一枚導(dǎo)彈對其攔截，并將其摧毀。該實(shí)驗(yàn)針對影響攔截彈上捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航精度的4 個因素而設(shè)計(jì)了4 個環(huán)節(jié)。學(xué)生通過用戶交互界面對姿態(tài)解算算法和策略進(jìn)行選擇，對入侵目標(biāo)的飛行和攔截彈的攔截過程進(jìn)行三維可視化虛擬仿真，求解出攔截彈和入侵目標(biāo)的三維飛行軌跡及攔截彈在整個飛行過程中任意時刻的姿態(tài)、速度、位置、彈目距離、視線角及最終的脫靶量等信息。通過對比和分析各種姿態(tài)解算算法的仿真結(jié)果，對所選的算法做出恰當(dāng)?shù)脑u價，探索、優(yōu)化捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)姿態(tài)解算算法的配置策略，使攔截彈捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)達(dá)到最佳性能，減小脫靶量，保證攔截任務(wù)成功。該實(shí)驗(yàn)采用“虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)手段，連續(xù)展示探測到入侵目標(biāo)、入侵目標(biāo)運(yùn)動估計(jì)、目標(biāo)意圖識別、攔截彈起飛、攔截彈自主導(dǎo)航、導(dǎo)航姿態(tài)解算、攔截彈控制與制導(dǎo)等過程，將攔截彈在整個飛行過程中的軌跡和姿態(tài)信息呈現(xiàn)在地球的三維虛擬場景中，使學(xué)生獲得身臨其境的觀測效果，對導(dǎo)彈飛行的整體情況有清晰、直觀、立體的認(rèn)識和把握，有效解決了實(shí)驗(yàn)與實(shí)際工程應(yīng)用脫節(jié)的矛盾。

對大多數(shù)學(xué)生來說，該實(shí)驗(yàn)具有很大的挑戰(zhàn)性。因?yàn)樯杂胁铄e，解算結(jié)果就可能與期望值相差十萬八千里。但因?yàn)閷?shí)驗(yàn)具有時事背景，并配備了三維場景下的演示和檢驗(yàn)，有利于激發(fā)學(xué)生克服困難、迎接挑戰(zhàn)的決心。當(dāng)經(jīng)過不懈努力成功地?cái)r截了敵方導(dǎo)彈時，學(xué)生心中的激動將是難以形容的。上述攔截實(shí)驗(yàn)中的目標(biāo)探測階段，依托的是以劉永坦院士為代表的我國科學(xué)家構(gòu)建的強(qiáng)大海防雷達(dá)預(yù)警體系。劉永坦院士是一位可親可敬可學(xué)習(xí)的師者，是勇于擔(dān)當(dāng)、敢于創(chuàng)新、善于育人的“大先生”。他一生披荊斬棘、嘔心瀝血，以執(zhí)著的堅(jiān)守與奉獻(xiàn)精神、宏大的視野與格局，打造國之重器，培養(yǎng)杰出人才。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師可通過劉永坦院士等榜樣人物的先進(jìn)事跡，引導(dǎo)學(xué)生逐夢航天強(qiáng)國，立志服務(wù)國家重大工程、重大項(xiàng)目、重要領(lǐng)域。

四、“導(dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程思政教學(xué)方法

教師要掌握駕馭課程思政的技巧與藝術(shù)，以激活者、同行者、指導(dǎo)者的身份，通過課堂的引導(dǎo)，使學(xué)生樹立愛國意識、問題意識、實(shí)踐意識、閱讀意識和研究意識，將思政之“鹽”溶于專業(yè)教育之“湯”，以潤物無聲的方式潛移默化地開展思想政治教育。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師積極探索課程思政建設(shè)的新方法、新途徑，遵循思想政治工作規(guī)律、教書育人規(guī)律和學(xué)生成長規(guī)律，揣摩教學(xué)方法、講課技巧，從教學(xué)理念、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織、方法手段、教學(xué)效果、學(xué)生評價等方面進(jìn)行教學(xué)總結(jié)[9]，注重問題設(shè)置和課堂互動，努力做到教好書、育好人。

（一）以目標(biāo)和問題為驅(qū)動組織教學(xué)內(nèi)容

導(dǎo)航的直接目標(biāo)是確定對象當(dāng)前的運(yùn)動狀態(tài)。為完成這一目標(biāo)，有不同的解決方案，如慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航等。而每類解決方案中又有需要解決的具體問題，如“在實(shí)際應(yīng)用中選取哪種導(dǎo)航方式比較好，是純慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航、地磁導(dǎo)航、超聲導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航還是組合導(dǎo)航？”。其實(shí)，選用哪種導(dǎo)航需要視具體情況而定，根據(jù)應(yīng)用的需求、環(huán)境、成本等因素做出合理的選擇。比如，戶外旅游，可以考慮“衛(wèi)星+地磁”導(dǎo)航；室內(nèi)，可以考慮“慣性+超聲+視覺”的組合導(dǎo)航；對隱蔽性、自主性有苛刻要求的武器系統(tǒng)，采用純慣性導(dǎo)航。沒有最好的選擇，只有根據(jù)實(shí)際情況選擇最合適的導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航工程問題是如此，個人成長、國家發(fā)展也是如此。任何國家都不應(yīng)照搬他國制度和政策，而要根據(jù)本國的具體國情，因地制宜，采取最適合的制度，走最適合的道路。教師通過以目標(biāo)和問題為驅(qū)動的教學(xué)方式組織教學(xué)內(nèi)容，促使學(xué)生帶著問題、帶著思考去學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，同時在專業(yè)知識的講授中有機(jī)融入“四個自信”，增強(qiáng)學(xué)生的政治素養(yǎng)。

（二）采用多媒體演示的方式增加課堂教學(xué)信息量

學(xué)生在“導(dǎo)航原理”課程學(xué)習(xí)中，容易迷失在復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式中，而看不到公式蘊(yùn)含的物理和工程意義。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師適時地引入具體案例，使學(xué)生對導(dǎo)航原理有更深刻的理解，更加明確理論知識在實(shí)際場景中的應(yīng)用。比如，飛行器三維坐標(biāo)變換案例是在三維場景中將我國的某些飛行器，如殲-20、神舟五號、天和核心艙等呈現(xiàn)在地球附近的指定經(jīng)度、緯度和高度位置。三維場景和飛行器模型由教師提供，坐標(biāo)變換則由學(xué)生通過自行編程來實(shí)現(xiàn)。通過三維交互界面的操作，學(xué)生能直觀地體會到坐標(biāo)變換從理論計(jì)算到程序?qū)崿F(xiàn)的過程，并檢驗(yàn)自己的坐標(biāo)變換程序是否正確。這個案例將我國國防、航天的最新成果和最基礎(chǔ)、樸素的數(shù)學(xué)變換相結(jié)合，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生認(rèn)識到要實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國夢，離不開腳踏實(shí)地的嚴(yán)謹(jǐn)科研作風(fēng)。

（三）采用互動式教學(xué)方法

教師在課堂上保持與學(xué)生互動，可增強(qiáng)課程思政的吸引力，調(diào)動學(xué)生的課堂參與度；同時，鼓勵學(xué)生提問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考理論知識在實(shí)際問題中的實(shí)現(xiàn)過程。在講述我國慣性導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展時，教師從簡陋的玩具陀螺延伸到超高精度的靜電陀螺，使學(xué)生認(rèn)識到陀螺儀的發(fā)展離不開科學(xué)探索和技術(shù)創(chuàng)新，更離不開精益求精的工匠精神。在可預(yù)見的一段時期內(nèi)，陀螺儀精度的“王冠”非靜電陀螺儀莫屬，該設(shè)備是高端遠(yuǎn)程戰(zhàn)術(shù)級慣導(dǎo)系統(tǒng)的首選。但由于其成本高昂，國外政府和企業(yè)對其研制經(jīng)常產(chǎn)生爭議和搖擺。而我國鑒于靜電陀螺儀的戰(zhàn)略意義，始終對其研發(fā)給予大力支持。通過課堂上對此案例的討論，學(xué)生認(rèn)識到我國的制度和經(jīng)濟(jì)實(shí)力對戰(zhàn)略性產(chǎn)品的研制起到重要支撐作用。

五、結(jié)束語

“一年之計(jì)，莫如樹谷；十年之計(jì)，莫如樹木；終身之計(jì)，莫如樹人?！苯逃龑σ粋€國家的發(fā)展和一個民族綜合素質(zhì)的提高具有基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性、決定性的作用[10]。課程思政中的思政元素相當(dāng)于道，即理想信念的堅(jiān)定之道，認(rèn)識自身的正確之道，認(rèn)識社會、世界的科學(xué)之道。“導(dǎo)航原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)圍繞“知識傳授、能力培養(yǎng)、價值引領(lǐng)相結(jié)合”的課程目標(biāo)，注重體現(xiàn)專業(yè)特色，突出價值引領(lǐng)，使學(xué)生在教學(xué)過程中潛移默化地接受思想政治教育，如同給學(xué)生一雙眼睛，使其看懂中國、看懂世界，在國家的發(fā)展中找到自己的人生定位[11]。教師應(yīng)加大課程思政的建設(shè)力度，探索課程思政新模式和新方法，加強(qiáng)實(shí)踐，及時總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使課程思政真正落到實(shí)處，為我國高等教育事業(yè)發(fā)展和提高人才培養(yǎng)質(zhì)量做出貢獻(xiàn)[12]。