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序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇航天工程论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
主管单位:中国航天科技集团公司
主办单位:上海航天技术研究院
出版周期:双月刊
出版地址:上海市
语
种:双语
开
本:大16开
国际刊号:1006-1630
国内刊号:31-1481/V
邮发代号:
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1984
期刊收录:
核心期刊:
中文核心期刊(2004)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
他是一位桃李满天下的教授,也是一位硕果累累的学者,在生命的长河里,他的每一个侧面,都值得我们尊敬。他就是清华大学航天航空学院工程热物理研究所教授宋耀祖。
峥嵘岁月,风云流荡。自1970年毕业于清华大学精密仪器系以来,他始终拼搏在热科学与技术领域的科研前沿阵地,着重对工程技术的研究,已累计发表学术论文约180篇,与忠合编“热物理激光测试技术”等书籍。这些应用基础研究工作为解决工程科技方面的问题提供了宽广的理论基础。
多次承担国家自然科学基金,“国家重点基础研究发展规划项目”(973项目),863项目,国家教委博士点基金等资助的科研项目以及云南省、日本大金公司等企业的节能减排项目。特别是在工业过程的节能与余热利用领域,以他为技术负责人的学术团队在国内外首次发明了一种热法磷酸生产的新技术,发明专利技术已获8个奖项,其中重要的奖项有“国家技术发明奖二等奖”、“第十一届中国专利优秀奖”。“云南省技术发明一等奖”、“第四届发明创业奖”、“第二届全国杰出专利工程技术奖”等。该发明技术现已实现了产业化,取得了显著的经济效益与节能减排的社会效益。在航天器的热控制技术领域,他被总装备部任命为“载人航天工程(921工程)”出舱航天服专家组成员,为确保“神七”出舱航天服内生命保障系统的正常工作做出了贡献。荣获总装备部中国载人航天工程办公室表彰的“为神舟七号载人航天飞行任务的圆满成功做出了重要贡献”的荣誉证书。
岁月荏苒,当年风华正茂的栋梁之才虽已不复往日的英姿飒爽,但他沧桑的脸庞上却写满了智慧与亲切,他乐于将自己的科研经验与后辈分享,他说在他长期的工程技术研究中,最大的体会是,取得工程技术研究成功的三要素是:基础、实践、团队。其一,“基础”乃是指通过系统的理论学习掌握宽厚的基础理论,如数学,物理,化学等基础知识(这些基础知识往往通过自学去掌握是十分困难的),借助于这些基础知识能通过自学进一步理解与掌握有关领域的专业知识与专门的技能;其二,“实践”是取得工程技术研究成功的必经之路。亲临工程现场,参加实验与试验,向一切有实践经验的人请教等都是实践的重要环节。在实践的基础上进行理论分析,通过理论与实践的结合,确定研究目标,明确技术难点,寻求与探索解决问题的技术方案,技术途径;其三,“团队”乃是指,在明确解决问题的技术方案基础上,组织与带领好一支学术团队,在团队内既有分工,又有协作。既要发挥每一个团队成员的聪明才智,又要给每一位团队成员创造各自的发展空间。
从踌躇满志的懵懂学子,到崭露头角的青年才俊,从学识渊博的科研专家,到声望显赫的著名学者,一步步走来,“科研”二字是催促他前进的动力,“勤奋”二字是对他过往岁月最好的注解。近年来,由于年龄和身体原因,宋耀祖已从教学科研一线退了下来,他的角色在转变,不变的是,他仍在为社会贡献着自己的一份力量。利用退休后的时间,他还从事着“中国特色社会主义是中国发展的必由之路”的研究,先后为教师、学生讲授党课10多次,荣获清华大学“学习宣传贯彻党的十七大精神”征文一等奖,在“纪念改革开放三十年――中国专家学者科学与人文论坛”大会上获优秀论文一等奖。
1.1 社会认可度不高,对全日制专业学位硕士教育存在一定误解
全日制专业学位硕士从开始招生至今只有短短4年时间,属于“新生事物”,所以无论是生源还是用人单位方面,对其认识还不够全面,存在一些偏差。很多人将全日制专业学位硕士与过去传统的在职专业学位硕士生混为一谈,甚至认为相对于学术型硕士生而言,全日制专业学位硕士招生条件低、培养目标要求不高、培养模式及课程体系设置与学术型差别不大、学位证书不被社会广泛认可,就业前景不乐观。加之,很多全日制专业学位硕士由其它专业调剂而来,认为专业型不如学术型。因此,导致很多全日制专业学位硕士生对自己的身份都不认可。同时,很多用人单位在招聘时,往往优先考虑学术型,对专业学位存在一定歧视。在快速发展的同时,全日制专业学位硕士还尴尬遭受着“不如学术硕士硬”、“山寨硕士生”、“培养无特色”、“就业前景担忧”等质疑。
1.2 教育管理特色不突出,缺乏有效培养过程监控和质量保障体系
目前,很多高校尚未对全日制专业学位硕士建立专门的教育管理体制。不同学科的全日制专业学位硕士在培养目标、培养方案以及学位要求等方面均有较大的差异,但是高校在对硕士生及导师的管理、质量评价及考核评估上大都采取一样的教育管理制度,缺乏特色性和科学性,也严重影响了全日制专业学位生的培养质量。例如,在培养方面,学术型硕士生偏重理论与研究能力的培养,而全日制专业学位硕士更注重专业实践能力的培养。然而,具体到培养方案、选题报告、中期考核等培养过程各个环节,很多培养单位还没有制定完善的、特点突出的、有别于学术型的具体方案和有效的监控措施。例如,课程设置上除了少数几门学位课不同之外,并无其它差异,缺乏新意,导师也不清楚针对全日制专业学位硕士是否需要增加额外的要求,应该如何区别对待。专业实践也由于实践基地建设滞后、实践管理制度不健全等原因,少有获得真正落实。此外,全日制专业学位在论文类型、评价标准与机制等学位论文规范方面,均未能突出专业学位特色。
2 全日制专业学位硕士培养过程监控与质量保障的探索与实践
西安交通大学航天航空学院现有“航天工程”和“航空工程”两个专业工程硕士学位授予点。2006年起,招收“航天工程”在职专业学位硕士生。2010年开始,招收“航天工程”全日制专业学位硕士。2014年,“航空工程”领域也开始招收专业学位硕士生。目前,已累计招收全日制专业学位硕士近130人,累计毕业近70人。毕业生中近40%的学生就业于相关领域的研究机构,另有近40%就业于国内大中型企业,其余20%攻读博士学位或从事教育工作。经过近几年迅速发展,全日制专业学位硕士不论从招生规模还是在校生人数等都趋于稳定,这就对如何提高教育水平、提升培养质量提出了更高的要求。
2.1 多渠道提高生源质量,严格导师资格认证量
鉴于全日制专业学位发展时间短,认可度还不够广泛,为了提高生源质量,西安交通大学航天航空学院采取多渠道招生的办法。首先,从我院“力学”本硕连读生、“工程结构分析”及“飞行器设计”专业中,选拔一定数量成绩较优异的本科生经推荐、免试为全日制专业学位硕士。其次,在统考生中,报考专业学位的考生在笔试、面试方面区别于学术型考生,内容都更侧重工程应用方面,面试考官也选具有丰富工程背景的教师担任;另外,报考学术型的考生如果愿意转报专业学位,将给予优先录取。最后,对于招生剩余名额,会从报考机械、能动、电气、电信、材料等相关专业的考生中预录,将同时愿意转为专业学位的学术型考生与报考专业学位考生一同笔试、面试,按顺选拔综合成绩高的考生进行录取。这样,一方面保证了较高的生源质量,也能达到不同学科交叉优势互补的效果,另一方面通过采取自愿报考的形式,从一开始就稳固了考生的心理认可度。
同时,对全日制专业学位硕士的指导教师的招生资格进行严格把关。由于专业学位对应的学科只有一级没有二级,全日制专业学位硕士招生目录上并没有标明特定的导师,而是在每年招生前期,会对导师就招收全日制专业学位硕士的意愿进行摸底,并对那些愿意招收的导师在总招生数量方面给予一定支持,同时对导师的招生资格进行严格把关,除了常规的要求之外,对其工程背景、主持横向课题以及到款情况提出具体要求,为之后的专业实践做好铺垫。
2.2 准确定位,明确培养目标
专业学位硕士生教育在教学理念、培养目标、培养模式、课程设置、质量标准和师资队伍建设等方面,与学术型硕士生教育有所不同,要突出专业学位硕士生教育的实践应用特色。进一步而言,全日制专业学位硕士的生源特点和培养模式既不同于学术型硕士生,也不同于在职工程硕士研究生,其培养定位应有别于上述两者,有其自身特色。总体来说,全日制专业学位硕士的培养,应在课程教学的同时兼顾学科与行业的特点,注重专业实践能力和职业素质的培养。
具体到航空、航天工程领域,全日制专业学位硕士的培养目标是,培养德、智、体全面发展,具有航空航天工程领域坚实宽广的基础理论和深入的专业知识,具有较强的解决航空航天工程实际问题能力和良好职业素养的高层次应用型、工程技术和管理人才,能够在航空航天工程及其相关领域研究机构或大型企业承担专业技术及管理工 作。
2.3 培养过程监控措施及其实施
全日制专业学位硕士学制为2~3年。在第四学期可申请转博,通过学院考核并获得专业学位后第五学期转入博士阶段学习攻读博士学位,这样,为那些愿意并适合继续深造的硕士生提供了机会,一定程度上提升了专业学位在硕士生中的认可度。
全日制专业学位硕士的培养环节包括:课程学习、专业实践、中期考核、学位论文等环节,均实行学分制。以校内导师指导为主,并辅助以校外研究单位或企业具有高级职称的企业导师合作指导。校内导师与校外导师分工明确:校内导师负责硕士生在校学习与科研等,并负责在校外研究单位或企业聘请高级职称及以上的全职人员作合作导师,与合作导师一起落实并管理硕士生专业实践并指导学位论文。
全日制专业学位硕士在校期间,须修满内容包括课程学习、学术活动、中期考核、专业实践和学位论文的学分。除全校公共课之外,学院专门设置了以实际应用为导向、以提高分析和解决实际问题能力为核心的专业课程,作为学位课或选修课供硕士生选择。此外,为拓宽硕士生知识面,要求在答辩前听够规定的学科前沿性讲座。
大部分课程学习集中在第一学期完成,第二学期开始,硕士生陆续进入专业实践阶段,专业实践应与学位论文工作相结合,专业实践时间不少于6个月。考虑到每位硕士生专业实践的情况有所差别,所以,专业实践一般应在校外实践单位完成,可以连续完成,也可以利用寒暑假分段完成。对于以导师主持的横向课题为专业实践内容的硕士生,部分专业实践内容可在校内进行,但须保证有多次赴实践单位进行调研与研开的经历。校内导师与合作导师要定期检查专业实践情况,处理专业实践中出现的有关问题。第三学期结束前,学院对全日制专业学位硕士进行中期考核,除课程学习、成果发表之外,重点考察专业实践情况,对于考核未通过者,将作为重点跟踪对象转入下一次考核。专业实践结束后,硕士生提交由校内导师、合作导师、实践单位共同签署意见的书面实践报告,并以PPT的形式向学院汇报并接受考核,未通过者将重新进行专业实践,并取消其校内指导教师下一年度招生资格。
奖助金评定方面,全日制专业学位硕士与学术型硕士生享受同等待遇,单列指标,分开评定。依据课程学习成绩、科研成果等进行排名,末位学生将转为自筹生。对于经济困难的学生,建议导师提供相应的助研岗位津贴,并协助其申请助学贷款,或者提供勤工助学岗位等。此外,为鼓励硕士生重视专业实践,对于专业实践审查中成果突出或解决了重大工程问题的学生及其导师会给予一定额度的奖励。
2.4 学位规范多样化,评价机制特色化
学位论文工作是研究生培养的主要组成部分,是对研究生进行科学研究或承担专业技术工作的技能训练,是培养研究生创新能力,综合运用所学知识发现、分析和解决问题能力的主要环节,是可否被授予学位的关键。由于全日制专业学位硕士培养的特殊性,对其学位论文的要求及评价机制都不能完全照搬学术型硕士生的办法。
我们的做法是:学位论文可由校内导师与经推荐的业务水平高、责任心强的具有高级技术职称的企业技术人员联合指导。学位论文选题应直接来源于生产实践或具有明确的工程应用背景,研究成果要有实际应用价值,论文拟解决的问题要有一定的技术难度和工作量,论文要具有一定的先进性和实用性。要把完成学位论文和专业实践有机结合起来。学位论文可以是调研报告、软件研制、规划设计、产品开发等形式,论文字数要求3万左右。全日制专业学位硕士在通过中期考核后,才可申请学位。在完成学位论文并通过预答辩后,方可进入论文评阅及正式答辩。送审时,论文评阅人共2名,其中1名必须是校外研究机构或企业具有高级职称人员。答辩委员会由3至5名具有副高以上专业技术职称的专家组成,其中一位应是相关专业领域的校外研究机构或企业的专家,也可以是硕士生的校外教师。全日制专业学位硕士研究生按要求在规定的学习期限内完成培养计划各环节要求且成绩合格,通过正式学位论文答辩后,由学院学位分委员会审核通过后,报校学位评定委员会批准授予专业学位。
通过以上措施的实施和不断完善,几年以来,我院全日制专业学位硕士教育管理逐步进入正轨,规范化和特色化愈来愈明显。全日制专业学位硕士生对专业学位的认可度有了较大提升,不再认为自己是“二等公民”。毕业生就业形势良好,就业率达100%,去向包括研究院所、政府部门、事业单位和大中型企业等。然而,在实际管理中也发现了一些问题,如全日制专业学位硕士生中期考核、奖助金评定等指标体系中除专业实践外与学术型硕士生的差异不大,部分学生专业实践内容与学位论文结合不够紧密等,这些都需要在今后的研究与工作中不断改进。
3 提升全日制专业学位硕士教育质量的思考与对策
3.1 转变管理理念,调整管理模式
在“世界竞争力报告”的排名中,中国“合格工程师”的数量和质量排名靠后,中国高等工程教育亟需进一步改革。改革表现之一,就是教育模式的多样化,全日制专业学位硕士由此应运而生。如何转变管理理念、调整管理模式,是值得深入思考的问题,也是将全日制专业学位硕士培养树立为真正教育品牌的关键所在。
首先,全日制专业学位硕士的培养特点决定了学生不能只坐在书斋中,要真正走到社会实践中去。基于这个特点,学校应积极调整过去“关门搞学术”的管理思路和管理模式,在教学设备、实验仪器、社会实践资源等方面下功夫,实现教学、科研、实践的良性互动。其次,完善综合质量评价体系。全面的人才培养质量评价体系应该是内部评价和使用者外部评价相结合的综合评价体系。对于全日制专业学位硕士教育质量的评价,除了在招生、培养、专业实践、学位答辩等环节中建立综合评价机制外,还要引入外部评价机制,根据综合评价结果逐步调整管理理念与模式,这也是全日制专业学位硕士教育能否真正得到社会各界认可的关键所在。最后,加强对全日制专业学位管理人员的培养,建立一支爱岗敬业、责任心强、素质高的管理队伍。
3.2 充分调动各方面积极性,促进实践与就业
“专业实践是重要的教学环节,充分的、高质量的专业实践是专业学位教育质量的重要 保证”。全日制专业学位硕士的教育目标,是培养面向社会特定职业需求的高端专业人才,因此,要特别注重专业实践对其职业素养与技能的提高。具体说来,一方面应充分发挥学院和导师的作用,加大实践基地建设的力度。专业型硕士研究生的授课教师和导师,应本着“实践第一”的原则合理匹配,更多吸纳一些具有企业一线科研、管理、经营经验的副高职称以上人员加入授课、指导教师队伍。应以横向课题为主,要求指导教师将所指导的专业型研究生纳入课题组,参与完成一些任务。另一方面,加大全日制专业学位硕士教育投入,用于包括开展教学改革与研究、导师培训、课程建设、硬件设施配置、与实践单位交流合作、校外导师聘任、就业指导等方面。充分调动社会、行业和有关用人单位的积极性,积极争取各方面资源,拓宽专业学位硕士就业渠道。
3.3 借鉴国外专业学位硕士教育的有益经验
西方很多国家在专业学位教育上起步较早,发展迅速。以美国为例,它是当今世界上专业学位研究生教育最发达的国家。美国专业学位早期主要向德国学习,到1970年后,“本土化”趋势开始加强。经过近90年的发展,美国专业学位研究生教育为社会培养了大批高素质实用型人才,有力推动了美国经济快速增长,逐步形成结构日益合理的专业学位研究生教育体系。美国专业学位教育发展的有益经验,为我国发展全日制专业学位硕士教育提供了一定的借鉴意义。
首先,明确区分专业硕士与学术型硕士的培养定位。专业学位的培养应面向社会,培养目标坚持职业性方向,课程设置体现应用性,教学过程体现实践性,不同学科或领域专业学位硕士培养模式也应各具特色。其次,扩大招生规模的同时,扩展专业学位学科或领域,满足社会需求。随着我国经济和社会多元化发展对高层次复合型专门人才需求的增长,未来我国研究生教育重心应逐步从以培养学术型人才为主的模式转移到以培养专业型人才为主的模式。在扩大全日制专业学位硕士招生规模的同时,适时设立新的专业学位类型,进而不断扩展专业学位学科或领域范围。最后,加强校企合作,贯彻实施“双导师”制,重视学生实践能力的培养。美国斯坦福大学早在20世纪50年代率先开创了大学与企业联合培养研究生的新形式。这样,既能充分发挥大学基础学科的教学、科研优势,又能发挥企业设备先进、经费充足和实践经验丰富的优势,也更有利于培养学生将理论付诸实践的能力。
参考文献
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The Engineering of Aerospace Propulsion
2012,519p
Hardcover
ISBN9781447124849
大部分航空、航天动力推进领域的书籍主要致力于燃气涡轮发动机,往往很少覆盖如螺旋桨、直升机旋翼或火箭发动机推进系统及设备。本书采取一个更广泛的观察视角,旨在为航空、航天动力推进工程技术提供一个更广阔的知识背景,这本书并不只是介绍一个单独的系统,而是对多个系统进行观察和比较,将航空航天推进领域在科学研究和工程中的每一步进展呈现给读者。
这本书记录了从早期比较简单的推进系统到今日飞速发展的航空航天推进工程系统,读者可从本书中学习并了解到在航空航天动力推进工程学中更为深入的数学知识、物理原理和历史发展。本书共14章,分为两个部分,包含两个通用类别:飞机推进系统和火箭推进系统。第1-8章介绍飞机推进系统,第9-14章介绍火箭推进系统。本书选择的内容非常明确并具有代表性,书中关于航空航天动力学及工程的一些相关材料是非常全面而详细的,包括固体和混合火箭发动机内弹道等内容,并进行了详尽的分析说明。本书并未着重介绍某个单一的动力推进系统,而是提供了更广泛的参考背景,比较了被大部分教材忽略的其他飞行推进系统的相同点和不同点。这本书的主题内容覆盖范围较广,提供了更多直观的内容给读者,包括一系列相关的图表和照片,比如具体的推进器的性能图表。这些文字和材料为本科生和研究生提供了很好的支持,有利于学生和专业技术人员进行相关项目的工作。
这本书主要来源于作者在瑞尔森大学(Ryerson University)任教的教学笔记。作者教授本科生和研究生的航空航天工程课程多年,包含飞行力学、飞机性能和气动力学等相关内容。在1993年进入瑞尔森大学之前,作者曾在加拿大的大学和航空航天研究部门工作数年,目前作者是AIAA(American Institute of Aeronautics and Astronautics)固体火箭技术委员会的国际成员,并在北美和欧洲的动力飞行会议上发表了多篇重要学术论文。
本书适合用作相关专业大学课程的教材或者专业技术人员的参考用书。
徐旻,博士,工程师
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)21-0051-02
一、引言
目前诸多高校针对空间工程、飞行器系统与工程、导弹工程等多种航天专业设置的本科生课程,可划分为力学、航空宇航、电子、信息与控制等多个系列课程。同时,航空航天等技术领域内很多问题,其研究对象可能既是航天问题又是力学问题,具有与多学科多专业广泛交叉、相互渗透,与实际工程结合紧密的特点。基于上述原因,为了提高航天专业本科人才的培养质量,如何在有限的课时计划内、在有限的课程数目内有效设计航天专业固体力学系列课程,是一个值得探讨的问题。
随着高校内部增大学生的实践比重、面向工程能力培养的呼声日渐高涨,笔者所在的教学组借鉴了起源于美国麻省理工MIT的国际工程教育模式――CDIO模式,在航天专业的固体力学系列课程的设计与应用中进行了相应的教学探索与教学实践,期望通过该模式在教学实践中的正确引入与有效发展,更新教师教学理念与实践手段,增加课程实践比重,充分调动学生学习效率与积极性,为航天或力学专业工程师的培养提供参考。
二、CDIO模式与航天专业力学系列课程的结合途径
国际工程教育模式CDIO,是以产品、过程和系统全生命周期的开发与运用为背景,包含了构思、设计、实施和运行(Conception,Design,Implementation,Operation,简称CDIO)4个教育和实践训练环节。它与航天专业力学系列课程的有机结合,可以考虑如下几个途径:
(一)CDIO模式的起源
CDIO是一种基于传授航天领域技术知识与培养预备工程师能力而起源产生的工程教育模式,其创始人是美国麻省理工MIT航空航天系Edward Crawley教授,其发展初期在2004年左右。可见,将CDIO模式与航天专业力学系列课程的结合,则具有一定的合理性和先天优势,是一种积极有益的尝试。
(二)基于CDIO教育理念形成课程观
CDIO模式是基于“做中学”的教育理念,是一种将实践过程与理论教育相结合的教育理念,结合该模式在航天专业力学系列课程的设计中可形成两种课程观:首先,是一种凸显了“社会需求”的课程观,即根据工程师的社会角色与责任,培养工科毕业生具备较好的工程能力与深厚的技术基础知识,在课程体系与课程内容上,并不是按照严密的学科知识体系来组织课程,而是强调基于社会现实需求来选择和编排;其次,亦是一种强调了“学生为主体”的课程观,即学生的学习效果侧重于从学生的实践感知和实践经验出发来构件知识和能力,基于“做中学”强化学生探究兴趣和实践能力,从而体现了学与做的结合、知与行的统一。
(三)明确实践对象与执行方案
CDIO工程教育模式主要特点是深化技术知识基础和实际职业能力的二元学习经验模式,且该模式的基本原则是反复强化实践,因此CDIO模式的实践必须包括两个或者更多的设计与实施环节。具体来说,航天专业固体力学系列课程体系的实践对象包括如下三类环节:第一个是突出导论性基础课程,即引导学生入门工程实践,领略工程技术的魅力;第二个是初级的实践环节,即针对核心基础课程《工程力学》开展课堂一线教学改革研究;第三个是高级的实践环节,即针对来源于科研任务的设计综合项目进行教学改革实践。
三、CDIO模式下航天专业固体力学系列课程的具体设计与教学实践
教学理念的转变最终体现为课程设置、教学内容与实践对象的改革。在我校2012本科人才培养方案中,我院结合CDIO模式对航天专业固体力学系列导论课程进行了具体设计与教学实践的工作,主要包括如下三个方面:
(一)导论性课程的设置
导论性课程是一个早期的基础工科课程,我院针对航天专业的大一新生设置了导论课程《空天工程导论》,要求选课学生具有一定的数理基础即可。该课程内容主要介绍飞行简史、工程学简介、航空器飞行原理、结构与动力系统等基本概念、基本知识,通过它为入学新生搭建了航空航天器设计、构造、应用所需的知识框架。同时,课程还提供了一个初级的设计―实现的实践,让学员参与水火箭或LTA飞行器的设计与制作。
设置导论课程的主要目的快速引导学生了解航天器的基本构造及工作原理,让学生参与入门的工程实践,从而激发学生兴趣和后期加强学习的主动性。
目前,我院30学时的《空天工程导论》课程已经成功申请为我校的精品视频课程,主讲教师的授课教案和讲义脚本已经完成,且授课视频录制已完成一半以上。
(二)《工程力学》课程的教学改革
首先,调研了近年来国内高校在《工程力学》课程中的改革研究:例如,天津科技大学的李秋h在建构主义教学基础上建立“刨设问题情境”教学法[1],山东英才学院的来小丽实施项目驱动教学法[2],哈尔滨学院的张田梅探索了研究性教学法在工程力学课程教学中的实践。上述内容从不同方法与形式来提高学生处理分析和解决工程实际问题的能力,均可作为低年级核心力学课程改革的组成部分。
其次,调整了我院的《工程力学》教学内容:在静力学部分中重点介绍构件的受力分析、简化与平衡规律;在材料力学部分中以杆件的轴向拉压、扭转和弯曲三个基本变形为研究目标,以“内力分析―内力计算―应力应变计算”为逻辑分析主线,结合强度理论、稳定性分析或能量法来优化组织教学内容,并删除了图乘法和摩尔圆等内容。
然后,改革了我院的《工程力学》教学方法与成绩评定:理论讲授采用了习题讲解、启发式、研讨式、案例式等多元化教学方法;实验操作侧重学生动手能力培养,要求学生按照2~3人合作或单人独立完成课程内13项实验内容,同时实验室采取了鼓励课外开放式实验的机制;成绩评定是将考核点分布于教学全过程中,即由平时成绩、课堂讨论、实验操作、实验报告、科技小论文、期末成绩等考核点综合评定最终成绩。
最后,给出《工程力学》课程近年内取得的成绩:2015年《工程力学》评为校优课程;2015年委托科学出版社再版了《工程力学》教材;2015年成功申报了36学时的MOOC课程《工程力学》,目前主讲人和授课内容已确定,2015年完成了省精品课程《工程力学》复核工作,并向湖南省高校数字教学资源中心提交了课程教学视频、课件、教学大纲、电子教案、教学案例、试题习题、文献资料、教学成果、软件工具等电子材料整理;2015年该课程主讲老师分别获得了学校教学质量新星奖和学校本科教学优秀个人一等奖;2015年实验室新增加了XL3418K互动式普及型材料力学实验装置,完成了12个虚拟实验的材料整理。
(三)大学生创新实践项目与本科毕业设计综合项目的优化
CDIO模式将顶峰级实践体验作为本科教育的顶点。该实践环节往往侧重于学生对以前所学知识的综合运用以及创新能力的培养,要求学生在大三或大四年级中申请了综合项目实践,以团队或个人形式承担来源于科研项目的、更为复杂的实际任务。
我院高年级本科生顶峰级实践环节大多数包括大学生创新实践项目与本科毕业设计综合项目两类。例如,为了优化本科毕业设计模式,笔者所在课题团队采取“双团队设计项目”的集成教学方法进行了如下实践工作:首先,成立了以航天方面的学科带头人为核心,包括结构动力学与设计、振动控制、姿态控制、电子电路共5人组成的教师团队;将总体设计、主控分系统、姿控分系统、动力学建模与分析、帆板振动分系统、星体结构设计等六个子项目形成课题任务书,让学生自主选择,并形成了自然分工、相互合作的学生团队;之后,学生会在教师的指导下,按照任务书计划在规定的时间段内(两个或多个学期)逐步完成开题审查、中期检查、方案设计、理论推导与计算、设计制造、实验验证、撰写报告、项目验收或毕业答辩等步骤。
在课题团队的努力下,近年来取得了如下可喜的成绩:2015年课题团队成员指导的省级大学生创新实践项目《座椅弹性缓冲器等效刚度分析与实验研究》顺利验收,并且验收结论为优秀;课题团队指导了2015年国家级大学生创新实践项目《非对称复合材料拉伸-扭转耦合结构设计》,目前为在研阶段;继续完善了学校级的基础力学虚拟仿真实验教学分中心、应用力学虚拟仿真实验教学分中心、力学与航天工程虚拟仿真实验教学中心的工作,并且在省实践教学示范中心的基础上,实验室2016年成功申请为国家级力学与航天工程虚拟仿真实验教学中心。
四、结束语
对航天专业固体力学系列课程进行设计与应用的教学实践表明,由于航天航空领域内很多问题是多学科交叉融合、与实际工程联系紧密的问题,应用CDIO教育理念中深化技术知识基础和实际职业能力的二元学习经验模式,对于学生掌握扎实的专业知识和技能,感受鲜活的科学研究过程,激发创新意识起到了良好的促进作用。
铝、镁、钛等这些轻金属把航空航天器推上了天,没有这些轻金属就没有现在的航空航天业,轻金属对航空航天业的发展至关重要,然而,随着科技的进步,航空航天事业的发展,对材料的要求也越来越高,不但要提高飞行器的性能,还要减轻自重以节约能源降低费用,铝、镁、钛这些轻金属的合金材料应运而生,在航空航天领域得到了广泛应用。随着航空航天工业中有色合金较大范围的使用,对合金构件的需求也不段提高,电子束焊接工艺是适用于有色合金的焊接工艺之一。
1 电子束焊的原理
电子束焊的电子束是从电子枪中产生的,电子枪中的阴极受热发射电子,该电子被高压电场加速以及电磁透镜聚焦后,就会形成具有极高能量密度的电子束,电子束撞击到工件表面,电子巨大的动能就会转变为热能,使金属迅速熔化,实现对工件的焊接[1,2]。
2 电子束焊的特点[3,4]
(1)功率密度高,电子束功率可从几十千瓦到一百千瓦以上。电子束束斑的功率密度可达106~108W/cm2,比电弧功率密度约高100~1000倍。
(2)焊接速度快,焊接热影响区小,焊接变形小。
(3)电子束穿透能力强,焊缝深宽比大。
(4)焊接过程中不行引入焊接材料,焊缝的纯洁度高。
3 有色合金的电子束焊接工艺
3.1 钛合金
钛及钛合金具有比强度高、抗腐蚀性好、温度适应范围广等一系列突出优点,航空航天科研事业和生产的发展与钛合金的推广应用有着密不可分的联系[5]。钛合金在航空航天工业中有着广阔的应用前景。
电子束焊接工艺在真空环境下进行,可避免空气对钛合金的污染,降低裂缝等缺陷的几率,是一种非常适合钛合金的焊接技术[6]。
朱少旺[7]对Ti60合金薄板对接件进行了电子束焊接工艺研究。通过电子束焊接性实验,他研究了电子束焊接工艺的参数对焊缝表面成形及焊接接头显微组织、力学性能的影响,探索了焊后缓冷工艺和焊后热处理对焊接接头组织及性能所起作用。闫伟[8]对Ti-55高温钛合金板材进行了一些电子束焊接试验,为确定Ti-55板材的焊接方法及工艺做了技术储备。
3.2 铝合金
由于铝合金具有耐腐蚀性好,比模量、比强度、疲劳强度高,以及电导性和热导性好等特点,在航空航天、交通工具、机械制造、电工化工等行业中应用广泛。铝及铝合金的电子束焊接工艺是目前国内外学者的研究热点,电子束焊接工艺是铝合金焊接的重要方法之一。
王亚荣等[9]研究了焊后热处理对2A14高强铝合金电子束焊接头组织及力学性能的影响。王常建等[10]对电子束焊接工艺在2219铝合金扩张段上的应用进行了研究,研究表明电子束焊接技术能够减少焊接变形,降低焊接缺陷。陈国庆等[11]研究了SiCp/2024与2219铝合金电子束焊接。
3.3 镁合金
镁是最轻的工业金属材料,密度只有铝的三分之二,镁及镁合金具有密度低、强度高的优点。航空航天器轻量化的要求使得镁合金有着广阔的应用前景。目前镁合金的应用已经遍及航天航空、汽车、船舶、体育用品、电子等多个领域[12]。由于电子束焊接工艺具有良好的焊接效果,其在镁合金的焊接领域得到了广泛的应用。
朱智文等[13]研究了AZ31镁合金电子束焊焊接接头微观组织特征,研究结果显示AZ31镁合金电子束焊接接头成形良好,焊缝组织细小,表明电子束焊是AZ31镁合金的有效焊接方法。叶宏等[14]研究了AZ91D镁合金真空电子束深熔焊接熔池气泡流数值模拟,建立了真空电子束焊接熔池二维气泡流数学模型。
4 结束语
随着航空航天业的发展以及有色合金的广泛应用,对有色合金焊接工艺的研究已成为热点,电子束焊接工艺在我国已有多年的发展历史,应用在很多领域,也为我国的航空航天事业做出了巨大的贡献,电子束焊接工艺的发展必将推进有色合金在航空航天业的应用。
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[11]国庆,张秉刚,杨勇,等.SiCp/2024与2219铝合金电子束焊接[J].焊接学报,2015,36(3):27-30.
桂林航天工业学院原隶属航天部,为航天企事业单位培养了大批生产、管理人才。因学校的背景和办学特点,人力资源管理专业学生既要在文化上与航天精神匹配,又要在专业能力上满足航天企业的高科技、高标准要求,对人才的理论与实践结合能力要求很高。因此如何构建有效的应用型人力资源管理专业实践教学体系就显得尤为重要。
CDIO教育模式注重学生实践与创新能力的培养,从构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate)四个方面构建教学体系,在全世界范围内都取得了很好的教学效果。因此本文尝试引入CDIO教学理念,探讨如何借助学校航天背景,完善人力资源管理专业实践教学体系,培养有航天特色的人力资源管理人才。
一、构思(Conceive):融合航天精神,创新人才培养模式
航天精神的核心是“自力更生、艰苦奋斗、大力协同、无私奉献、严谨务实、勇于攀登”,是中国航天文化的灵魂。弘扬航天精神,加强与航天企业合作,走特色型人力资源管理专业发展道路,才能创新专业人才培养模式,进而优化航天特色人力资源管理教育结构,保障航天特色人力资源管理专业健康持续发展。
1.利用航天资源,打造航天特色
依托航天企业,利用现有航天资源,探索人力资源管理实践教学与航天企业结合的新途径,是航天品牌的重要体现。航天特色的人力资源管理专业竞争优势在于对航天企业业务的深入分析与反映,与航天企业建立牢固互利的产学研联盟,全方位开展产学研结合。
2.结合航天文化,创新实践教学模式
吸纳航天企业的核心价值观,突出航天企业人力资源管理业务流程反映,在总的教育理念不变的前提下也要尊重每一个学生的个体特殊性,遵循教学规律因材施教,创新实践能力培养机制。
3.融入航天企业管理,培养高素质应用型人才
将航天精神引入高校教育工作,基于航天企业对人才及产品提出的高质量、高标准要求,在专业实践中参照航天企业的管理制度,使学生能够真实感受到航天企业的管理,不仅增强学生对航天事业的感情认同,帮助他们形成正确的世界观、人生观和价值观,还能让他们提前认识和适应未来工作的企业文化,更好地培养了学生的职业素养和技能。
二、设计(Design):航天特色人力资源管理专业实践教学体系的设计
通过“认识企业,走进企业,模拟企业”的方式,践行航天特色校企合作人才培育新模式,在教学管理中汲取“严慎细实”的航天文化,使学生被打上深深的“航天烙印”,塑造出兼具航天文化与创新精神的高素质人才。
1.认识企业
(1)认识实习。主要目的是让学生能在校阶段认识企业,培养学生的认知能力和适应能力,内容包括到航天企业参观、学习,到劳动力市场进行市场调查等,对航天企业基本情况、企业文化、运作程序和模式特点有一个初步的、直观的认识,对当前航天企业在劳动力市场上的用人需求及要求进行分析,做到心中有数。
(2)金工实习。学生走进航天企业生产车间,通过生产实践,了解产品的生产工艺、流程,为日后的《劳动定额》、《工作分析》等核心课程打下基础。
2.走进企业
(1)模拟招聘。即通过引入真实的航天企业,面向全校开展招聘。前期组织工作阶段让学生了解员工招聘的原则、程序以及企业和岗位在人员选拔过程中的具体要求,确定招聘程序与招聘方法,并制订相应的评价标准以及观察量表。继而通过小组协作方式组织应聘,根据已有的评价标准和观察量表对参与招聘人员的现场表现进行量化评价。最终小组对应聘人员做出综合评价。实践中学生能充分体验招聘的全部过程,熟悉招聘的工作内容、常用工具及技巧。
(2)顶岗实习。因人力资源管理工作的特殊性,不可能由学校统一安排,则采取学校组织企业到校招聘,学生分散实习的方式。通过完善与航天企业的实习基地,为学生提供企业现实环境中的真实项目,由企业导师进行指导,运用在校学习的基本知识和理论,去分析、解决实际问题,提高学生综合能力,从而提高学生的就业能力。
(3)毕业实习与毕业论文。毕业实习安排在学生大四的第二个学期,要求学生到航天相关企业实习,通过实习熟悉航天企业的人力资源管理运作情况,为毕业论文的写作打下基础。毕业论文是学生在校学习期间学习成果的综合性总结,能较好地培养学生初步的专业研究能力和创新能力。学生应在老师的指导下确定选题,并从应用型人才培养的角度要求学生论文必须要与具体企业结合,从人力资源管理角度探讨航天企业人力资源管理活动中的相关问题,提高学生的职业素养与技能。
3.模拟企业
(1)人才素质测评。主要是模拟企业人才素质测评的常用方法,包括心理测验、面试、无领导小组讨论。要求学生根据所模拟的岗位职责和任职要求,设计对应的人才素质测评方案,并模拟实施。
(2)ERP实验。包括ERP沙盘模拟实验和ERP 软件模拟实验。因航天生产企业已全面使用ERP系统,实验将航天企业生产、管理的案例与实践教学紧密结合,使学生熟悉航天企业运用ERP系统处理生产和人力资源管理业务的程序和特征,熟练掌握ERP人力资源管理模块的功能、操作流程与方法。
(3)管理技能开发。主要是通过素质拓展的形式,用航天精神熔炼团队,用“严慎细实、诚勇勤和”的航天员工准则来要求学生。主要采用的素质拓展游戏有:团队徒步,智穿电网,绝地取水,众志成城,集体跳大绳等。
(4)课内实践。在专业理论课中设置课内实践环节,根据所学理论内容,结合航天企业完成实践任务。例如《工作分析》课程要求学生为模拟航天企业某一岗位,通过访谈、调查,明确岗位职责及任职要求,并撰写岗位工作说明书。
三、实施(Implement):用航天高标准控制实践教学过程
1.用航天标准严格管理实践教学环节
严格的实践教学管理是教学质量的保障。通过院、系两级管理制定实践教学制度和规范,参考航天企业专家意见,将“严慎细实、诚勇勤和”的航天员工行为准则作为学生的行为要求和职业行为培育规范,严格执行。实践过程中要分级把关,层层监控。校内外指导老师主要考核学生的知识、技能掌握情况,学习态度是否端正,创造力等方面;院、系则主要检查实践过程环节是否按照教学大纲、教学计划履行,并通过抽查实践成果、随堂听课等形式监控管理。
2.利用航天资源,采用“亲验式”教学法
“亲验式”教学方法主要包括案例教学、角色扮演和情境模拟等。
(l)案例教学。优先选择航天企业或教师参与的课题为基础,设计实验案例,通过教学讲授、组织学习讨论,引导学生讨论、思考和参与,旨在激发学生提出有创造性和操作性的解决问题的方法,让学生在校期间就具备了实际工作的必要素质。例如《薪酬管理》课程中介绍航天企业生产工人、科研人员和销售人员的薪酬构成,引导学生讨论其优点和缺点,并提出相应改进措施。
(2)角色扮演和情景模拟。根据航天企业特点设计接近实际工作的场景或任务,由学员在这种场景中分别担任不同的角色,教师进行相应的进行指导。例如《劳动关系管理》课程中让学生分别扮演仲裁机构、航天企业与员工三个角色,针对保密协议进行劳动仲裁和模拟法庭审判,在《劳动定额》课程中模拟航天生产企业,针对某一生产工艺进行工时测算及定额设置。
3.课程考核评价方式导入航天管理模式
模仿航天技术小组的管理模式,将学生分为5-7人的小组(建议小组人数为奇数,避免出现意见相持的局面),共同完成学习任务,以小组总体表现作为评价依据。小组自发选出组长,实践过程中相互讨论、协作,不断完善实践方案或成果。实践训练后由小组代表完成本组项目答辩,检验实践成果,拓展学生的团队合作能力与沟通技巧,适应未来工作的环境与形式。
四、运作(Operate):依托航天企业资源保障实践教学目标的实现
1.加快实践师资队伍建设
(1)加快教育观念转变和知识更新。专业教师观点的转变与知识的更新是保障教学目标得以实现的先决条件。与国内外实施CDIO教育的学校合作,为专业教师提供与这些高校深入交流的机会,使教师逐步转变观念,并在教学工作中改革实践。同时依托学校航天背景,教师深入航天及其他企业锻炼形成制度鼓励,支持教师在企业挂职,加快自身知识和技能更新,促进自身业务水平的提高。
(2)深化产学研合作,培养“三师型”教师。原有的“双师型”教师已经不能很好地满足应用型本科的教学和科研要求,需要培养“三师型”教师来加强教师队伍的建设。所谓“三师型”教师就是在原有“双师型”教师的基础上,专业教师还要具备“职业指导师”的能力。“三师型”教师既要长期关注和了解专业发展趋势及人才需求,并将它反应在教学内容和过程中,有针对性地培养学生的专业知识和能力;同时教师通过与航天企业合作完成各种横向课题,将理论知识与实践活动有机结合起来,在提高科研能力的同时,锻炼了教师的职业能力;另外教师还要帮助学生建立职业发展方向,指导学生做好职业生涯规划,进一步提高人才应用水平,缩小所培养的人才与市场需求之间的差距。
(3)引进航天企业专家,打造兼职教师队伍。聘请航天企业专家担任客座教授和专业建设委员会委员,对在校教师进行指导,使教师能够及时了解企业人力资源管理的发展动态,掌握新思想、理念和技术在人力资源管理中的运用,提升教师的职业能力。同时通过讲座、指导学生的实践课程(如模拟招聘、人才测评等)的形式,提升学生的实践技能,拓宽专业视野。
2.编制融合航天特色的实践教材
传统人力资源管理实践教材要么缺失,要么是以简单的实验指导书的形式存在的,不能深入体现人力资源管理运作流程及各环节的特点。可将传统的案例分析进行优化,特别是案例的选择上,优先选取有航天特色的,还可以在教师与企业合作的项目中选择,或是把学生在企业中的实践资料进行展示。组织有经验的专业教师将这些实践案例及资料进行理论总结和提炼,对各个环节中人力资源管理从业人员的胜任力进行总结和归纳,设计有针对性的实验环节,彻底改变实践教材脱离航天企业的情况。
本文基于CDIO的思想,从构思、设计、实现和运作四个层面探讨了如何从实际出发、依托航天企业设计人力资源管理的实践教学体系,对人力资源管理实践课程的改革进行探索。未来研究方向是在此基础上优化人才培养方案,最终努力构建突出航天特色,产学研合作,为区域经济和社会发展培养应用型人力资源管理人才的人才培养模式。
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中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)10(b)-0155-02
面对航天科技迅猛发展,现代军备技术快速提升,培养具有专业性的高素质航天类人才,是我国航天科技发展的战略选择,也是航天重点高校面向并有效服务航天事业的历史责任。航天类本科生的教育形式也需要突破传统的方式,着重多样性、前沿性、工程性,因此,该专业的各门课程教育都应该结合专业特点,探索新的教学模式。
人工智能自1956年诞生50多年以来,引起众多科研机构、政府和企业的空前关注,已成为一门具有日臻完善的理论基础、日益广泛的应用领域和广泛交叉的前沿学科。由于航天领域的特殊要求,人工智能在其发展中发挥着不可替代的重要作用,各发达国家都相继开展了人工智能与航天技术相结合的研究,致力于实现可重构的、具有容错能力的、智能的飞行系统和管理系统。因此,“人工智能”作为航天类专业的一门特色选修课,应结合专业特点展开更具有实用性和创新性的教学。
1 人工智能课程特点
一方面,“人工智能”是一门多学科交叉的综合学科,它涉及计算机科学、数学、心理学、认知科学等众多领域,具有知识点多、涉及面广、内容抽象、不易理解、理论性强等特点,使得该课程的教学具有较大的灵活度和较高的难度。另一方面,“人工智能”是一门正在发展中的学科,具有较强的前沿性,计算机科学、信息科学、生物科学等相关学科的发展不断的提出了许多新的研究目标和研究课题,使得人工智能的技术和算法也需要不断更新,这在很大程度上增加了“人工智能”课程的教学难度。
2 航天类专业特点
首先,航天类专业具有较强的工程性。在专业的教学改革中有统一的特点,即强调要体现航天工程技术的综合性、系统性, 注重培养复合型人才。其次,航天类专业具有一定的前沿性。因为航天飞行器作为现代高科技和多种学科技术综合应用的结晶,应及时把现代先进科技融入到了专业基础和专业类的课程教学中, 专业知识更新快成为又一特点;另外,航天类专业应注重实践性教育。尊重个性和兴趣,强调动手能力,实验室对学生开放,要求学生自主地设计完成实验,强调对学生设计理念和创造能力的培养。最后,航天类专业应重视产学合作。产学合作的目的在于推动学校与航天产业的持续全面合作,造就一支科学技术研究和工程实践兼备的教师队伍。
3 教学模式的探索
3.1 教材的选择
人工智能作为一门新兴的学科,其理论与方法都还在不断的发展与完善中。就目前来看,关于人工智能的定义和范围都没有一个统一的标准,不同的教材所介绍的内容也不尽相同。在教材选用方面,需要综合考虑专业特点和学生的知识背景。本课程主要针对航天类专业高年级本科生,该类学生具有一定的数学、计算机、信息论、通信理论等基础知识,对航天应用的基本需求有初步的了解,因此,“人工智能”课程难度应该控制在中级,可以较深入的介绍人工智能的基础算法和应用案例。
中南大学蔡自兴教授积累了多年的教学与科研经验,借鉴了国内外其他专家和作者的最新研究成果,吸取了国内和国外人工智能领域学术书籍的长处,于1987年编写了“人工智能及其应用”一书,该书根据人工智能学科的新发展不断修订,推出四个版本。本课程采用“人工智能及其应用(第4版)”,其中大部分内容适合本科生学习。另外,本课程还给学生提供其他一些参考书目,如N.J.Nilsson 的“Artificial Intelligence:A New Synthesis.Morgan Kanfmann”等经典教材。
3.2 课堂教学形式的探索
“人工智能”课程内容较抽象,概念较为繁多,若采用单一的课堂讲授的方式,学生容易概念混淆、理解不透,逐渐产生厌倦情绪,导致教学效果差。本文探索不同的课堂教学手段,根据不同内容采用不同的教学手段,有利于学生对课程内容的理解与吸收。另外,考虑到航天类的专业特点,突出课程内容的工程应用,增加研究性质的教学内容与形式,有利于培养学生的创新能力和实践能力。
(1)课件采用图文并茂的PPT。综合利用文字、图像、声音、视频等多种媒体表示方法,在介绍原理和概念时采用精辟的文字,介绍算法流程时采用图像,介绍算法应用时采用视频。在PPT中适当利用不同的字体、颜色或动画来突出重点,细化流程,引导学生的思路,便于集中注意力接受重点内容。
(2)适当增加课堂讨论与练习。对于人工智能的一些基本问题,可以引导学生进行调研和讨论,来深化课程内容的了解,并提高学生的学习兴趣;对于重要的算法和理论,可以增加课堂练习,让学生实际动手进行公式的推导或演算,并在练习中分析学生对问题的理解程度,有针对性的增加讲解或指导。
(3)适当采用类比的讲解方式。对人工智能的不同学派,不同方方法,以及方法的不同应用,广泛的采用类比的形式进行讲解,不仅可以复习已学习的内容,也利于对新内容的理解。并且,通过对不同内容的比较总结相似点、区分不同点,可以避免概念的混淆,清晰的掌握课程内容。
(4)增加研究性教学。研究性教学强调通过问题来进行学习,有必要将实际应用案例或者授课教师的科研项目融入日常的教学工作中去,用“启发式”、“案例式”教学激发学生“自主学习”能力。
3.3 课程内容的探索
一方面,鉴于本科生知识结构还不够完善,“人工智能”课程的内容要控制在适应本科生学科基础的中等难度;另一方面,鉴于航天类专业的特点,课程内容应更注重与航天应用相结合的内容,并且在课程中增加具体应用的介绍。具体的课程内容如表1所示。
3.4 考核形式的改革
“人工智能”课程注重学生创新能力和实践能力的培养,传统的试卷形式不能全面的反应学生的学习效果,因此,应采用课堂表现和课程报告相结合的方式进行综合考核。
一方面,重视学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,对学生课堂讨论与练习的表现进行考核评分,作为总成绩的参考;另一方面,注重学生课题调研和实践的能力,采取提交课程论文的形式进行考核。正确引导学生根据个人兴趣、课程内容、可行性、实践难度进行合理选题,并根据所选题目进行文献查阅和总结,完成调研报告或算法实现报告。结合者两个方面进行最终成绩的评定,综合衡量学生问题分析能力、论文写作能力和创新实践能力。
4 结语
航天类专业的本科生教学需针对专业特点有的放矢,该专业的课程教育都应该趋向于前沿性、专业性和实用性。本文的“人工智能”课程教学改革方案不仅考虑到该课程属于前沿叉学科的特点,也综合考虑了航天类专业的特点。为了使课程教学更好地服务于学生,本文提出的改革方案打破传统的教学模式,将课堂理论讲解、课堂讨论、课后调研、项目实践等相结合,充分调动学生的学习兴趣和积极性,提高学生的创新能力,有利于培养真正符合航天领域所需要的综合型高级人才。
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在第64届国际宇航联大会期间,一场题为“如何与中国航天合作”的全球网络论坛吸引了“八方来客”,他们嗅到中国航天国际合作市场无限的商机,“未来的世界,不与中国做生意还真不行。”一位德国的参会代表打趣地说。
自1990年以来,中国已累计为国际用户提供了37次发射服务和8次搭载服务,发射了43颗卫星。中国航天也在本届大会上以更加开放的姿态,努力开拓国际市场。在展会上,中国航天不仅展示了新一代运载火箭,五院通信卫星事业部的东四增强型平台模型等展品参展,该平台将对我国通信卫星能力提升、增强国际竞争力提供更有力的支撑,受到参会各国人士的广泛关注。
“国际商业通信卫星前景非常广阔,未来五年内,国际成熟卫星运营商对产品的需求、与国际接轨的标准将更加苛刻。这对我们来说,无疑是更大的挑战。”谈及国际商业通信卫星的发展,新当选国际宇航科学院通讯院士的五院通信卫星事业部部长周志成坦言。通信卫星事业部曾因总体设计水平、研制周期等因素丢失过一部分市场。在国际项目竞标中曾于亚太七号卫星等项目失之交臂的经历,这更加坚定了该部提升总体设计水平,赢得国际成熟运营商市场的决心。
通信卫星事业部副部长梁宗闯坦言,此次参加大会的感受便是“国外有些宇航公司的发展比我们预想的要更快、更扎实,我们距离他们还有一定的差距”。他认为,要大举进军国际市场,中国航天必须要转变观念,在战略导向、市场导向、产品导向下,提升自身产品的国际竞争力。
大会期间,中国长城工业集团有限公司与巴基斯坦共同签订了《巴基斯坦国家位置服务网一期工程协议》。该协议的签订将促进中巴两国在卫星导航领域的深入合作,加速了北斗卫星导航系统国际化进程。
在大会展览会上,航天科技集团公司展区的圆形地球模型前,可以清晰地看到中国在国内外成功建设的多颗陆地观测卫星及多个地面接收站,很多参观的专家学者表示出极大兴趣。这些展品都来自于中国资源卫星应用中心。2007年我国加入空间与重大灾害国际(CHARTER)组织,中国资源卫星应用中心自2007年起在机制内承担紧急事务官(ECO)国际值班以及空间资源机构等职责,六年来,我国正式执行30个时间段的ECO国际值班,响应与处理国际重大自然灾害请求28次,为世界范围重大自然灾害提供了援助。
“当然,我们也清醒地看到了自身的软肋,产品服务还略显单一。”某位专家说,“延长服务链是一条好路子。”近年来,中国航天正致力于提供天地一体化的系统解决方案,在提供发射服务和卫星在轨交付业务的同时,还向客户提供技术培训、地面设施建设等一条龙服务。
发出载人航天邀请函
本届大会伊始,中国航天高层就不断释放出“未来将更加开放,携手国际同行推动载人航天技术发展”的积极信号,引起国际航天界关注和热议。
对此,中国航天科技集团公司五院型号总师杨宏给出了这样的解读:“中国在圆满完成三次交会对接任务后,让世界刮目相看,也宣告中国在全球载人航天俱乐部中有了稳定的一席之地和更大的话语权。”
刚当选国际宇航科学院通讯院士的载人航天专家杨宏,大会一开幕,就和他的团队成员“兴奋”地参与到国际载人航天技术发展的广泛讨论中。他提交的论文《关于中国空间站科学实验载荷接口方案的研究》,在大会上被列为口头陈述“对象”,这也证明了中国已经在为未来中国空间站“张开臂膀”欢迎国际同行做着积极准备。
对此,国际同行的反应如何?“有一些国家立即就表示了浓厚兴趣,他们希望在我国空间站上应用一些技术,所以很关心我们空间站的技术指标、接口、飞行轨道等。”杨宏说,虽然合作还处在初步阶段,但这显现了中国从航天大国迈向航天强国的信心与实力。
大会上,中国航天人与国际同行“切磋”,让中国的声音传得“更远”的同时也扩展了眼界。以杨宏的团队为例,有不少年轻人参加了大会,同时也把“取到的经”带回五院,发起更深层次的交流研讨。
9月24日,中国长城工业集团有限公司副总裁高若飞在全体会议上进行了详细解读,据他介绍,中国长城工业集团有限公司在中国载人航天工程办公室等支持下,已设立中国载人航天国际合作与交流中心,正积极推进载人航天领域的国际合作与交流。合作主要涉及四个方面:一是开展平台技术合作,可以是单项设备与部组件研制的技术合作,也可以是分系统甚至舱段研制的合作;二是开展空间合作应用,可采用联合研究、搭载实验等方式,在空间科学与应用、航天医学等领域进行合作;三是开展航天员选拔训练合作,可与各国在航天员选拔训练技术方面进行交流与合作,适当时机为他国选拔培训航天员,并与中国航天员进行联合飞行;四是开展技术成果推广,积极向世界各国特别是发展中国家和地区推广载人航天技术成果。
技术合作开辟新领域
虽然没有在大会上作报告发言,但北斗导航卫星总设计师谢军的身影也出现在北斗亮点报告会上。他笑称自己“英语不过关”,但还是不想错过一个这么难得的学习交流机会。“中国航天人可以与国际同行进行更广泛的交流,学习了解国际航天的发展趋势、动态,以及在一些前沿领域发展的可能性。”据他介绍,北斗卫星全球组网任务正在紧锣密鼓地进行,“面对任务中大量中国人以前没有干过的技术,五院要第一个去‘趟水’。此外,卫星将采用的新平台也让人放心。”
除了在载人航天、卫星导航等领域,“中国航天在前沿探索领域也发出了越来越强的声音。”本届大会技术委员会主席、航天科技五院副院长李明在空间太阳能全体会议结束后如是说。
早在1992年就参与空间太阳能前沿探索的李明介绍,面对能源并不充裕的现实国情,航天科技集团公司积极推进空间太阳能的相关研发工作:五院正在研究空间太阳能发电站的组装、姿态控制等;航天科技一院也在做相关的可重复发射系统的研究工作。
中图分类号:G643 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)03(b)-0000-00
1、引言
高等教育承担者人才培养、科学研究、社会服务和文化传承四大任务,其中,人才培养是核心。本科生教育是高等教育的基石,在整个高等教育体系中具有举足轻重的地位,世界一流大学无不高度重视本科教育。自1999年高校学校实施扩招以来,我国本科生招生一直维持庞大规模,2011年,全国高校院校招收本科生349万人。庞大的招生规模,使得本科生培养质量受到严峻挑战,尤其是作为本科生培养质量和教育教学改革效果重要衡量标准的创新能力和实践能力,存在严重缺失。2011年4月,总书记在清华大学建校100周年大会上指出,高等学校要创新教育教学方法,强化实践教学环节,形成人才培养新优势[1]。
近年来,国内高校积极借鉴国外大学本科生创新实践能力培养经验,努力探索适合我国高等教育实际的政策措施,其中,建立本科生创新实践基地是重要的方式。国外的剑桥大学、麻省理工学院、普度大学、波士顿大学等很早就已积极探索本科生创新实践活动组织形式,开设了形形的本科生创新实践项目,以航空航天专业为例,普度大学组织本科生开展了固液探空火箭和小型云在火箭的设计、加工制造和发射等全流程活动,波士顿大学本科生创新实践活动包括了探空火箭、纳星、临近空间浮空飞行器等诸多项目。据不完全统计,全世界目前有近100所大学在开展纳星研究,有50余所大学组织开展以高空气球为工具的临近空间探测等研究,其中,绝大多数项目都有本科生,甚至是高中毕业后即将入学的本科生发挥着重要作用。国内的浙江大学、华中科技大学、国防科技大学、西北工业大学、南京航空航天大学等国内重点高校相继建立了本科生创新实践基地[2~6],本科生创新能力、实践能力培养取得一定成绩,同时,创新实践基地建设也暴露出一些问题,如运动管理效率较低、创新实践项目设置不合理、创新文化氛围不足、师资队伍薄弱等[7]。
本论文结合国防科技大学无人飞行器本科生创新实践基地建设实践,对航天学科本科生创新实践基地建设问题进行分析研究,研究成果对于加强本科生创新实践基地建设和运行管理,促进本科生创新实践活动高效蓬勃发展,推动本科生创新实践能力提升,加快本科生整体培养质量跃升,具有重要的现实意义。
2、建设航天学科本科生创新实践基地的必要性
2000年以来,随着国家政策调整,航空航天事业地位日益突出,除传统航空航天院校外,高等院校尤其是工科院校,如清华大学、上海交通大学、西安交通大学、大连理工大学等纷纷设立航空航天专业,空天学科本科生招生规模日益扩大。对于航空航天这样的尖端科学技术,通过建设创新实践基地,鼓励本科生从事丰富多彩的创新实践项目,对于增强本科生专业认同感,激发创新激情,培养创新能力、实践能力和协同攻关能力等尤为重要。
2.1是强化本科生认同感、激发学习热情的需要
本科教育是高等教育的第一个阶段,刚刚结束高中阶段学习的本科生,对于高等学校专业的含义理解和认知程度十分有限,对所学专业未来应用领域和应用前景的认识更是少之又少,加上就业压力大等各种因素影响,导致很多航天专业本科生专业认同感缺失,缺乏学习兴趣,更谈不上学习激情,严重影响本科生培养质量,尤其是相对研究生阶段学习,本科阶段是夯实基础理论和学习能力的关键时期,薄弱的本科基础,会严重影响学生未来研究生阶段的学习,进而制约未来的发展。
建设本科生创新实践基地,使本科生在课程学习的同时,有机会参与卫星、运载火箭、无人机、高空科学气球等与所学专业有密切联系的创新实践活动,近距离接触与所学专业密切相关的科研项目和工程项目,可使本科生充分理解航天学科的应用方向和应用领域,认识所学专业的重大战略意义,了解所学专业的前沿发展动态,从而大大增强学生的专业认同感,加深专业认知度,激发浓厚的学习热情[8],打牢专业基础。
2.2是培养本科生创新能力与实践能力的需要
创新能力和实践能力培养历来受到国外高等学校高度重视,通过本科阶段学习培养良好的创新能力和实践能力,是本科生在研究生阶段可出高水平研究成果、走上工作岗位可堪大任的关键。受传统教育模式和教育观念影响,现阶段我国本科生教育对引导学生创新意识,鼓励学生参与创新实践活动,激发学生创新思维,培养学生创新能力和实践能力的关注仍十分不足,造成本科生创新能力和实践能力严重缺乏。在航空航天专业,很多本科毕业生毕业之时,尚未见过真实的飞行器,对飞行器组成和功能的理解仅局限于课堂上所讲的通用的动力、结构、控制等几部分,对更加具体的分系统和部件的认知十分匮乏。
建设本科生创新实践基地,设置丰富多彩的创新实践项目,为学生从事创新实践活动提供良好条件,使本科生充分利用所学知识,设计新概念飞行器,参与诸如无人机等飞行器从方案论证、方案设计、加工制造至发射试验的全寿命周期活动,可大大激发学生的创新热情,激发学生的创新思维,培养实践动手能力,从而大大提升创新能力和实践能力。
2.3是培养本科生团队协作精神和协同攻关能力的需要
人类科技史表明,绝大多数成功的科学家都具有良好的团队协作精神[9]。大力协同、合力攻关的团队协作精神,也是 “两弹一星”、载人航天等国家重大项目研究历程中凝练出来的宝贵财富。尤其是航天科技这样的尖端科研领域,涉及面极广,参与人员多,更是需要团结写作的攻关模式。以载人航天工程为例,包括运载火箭系统、载人飞船系统、航天员系统、发射场系统、测控系统、着陆场系统等大系统组成,每个系统又包括若干子系统。这样复杂的工程没有大力协同、联合攻关的团队协作意识和组织模式是根本无法完成的。由于传统本科教育模式中,学生绝大部分时间都用于课堂学习,最多在相关课程实验或实验课程中会有些许的写作开展实验项目的机会,造成本科生团队协作精神和协同攻关能力难以得到很好培养。
建设本科生创新实践基地,围绕设置的模拟工程实际的飞行器设计项目,众多本科生进行角色分工,共同完成一个实践项目,集智创新,合力攻关,对于培养学生的退队协作精神和集体荣誉感,提高协同攻关能力无疑具有重要作用。
3、航天学科高水平本科生创新实践基地建设的启示
高水平的本科生创新实践基地,对于提高本科生的创新能力和实践能力,培养团队协作精神,培育创新思维,具有重要推动作用,而低质量的创新实践基地,虽然浪费了大量人力物力,却难以在提高本科生培养质量方面发挥作用。作者所在的国防科技大学无人飞行器本科生创新实践基地,坚持以创新实践项目合理设置为核心,以高水平导师队伍配备为关键,以浓郁的创新氛围营造为牵引,以健全规范的运行机制为保障,多年来,在推动提升航天专业本科生培养质量方面起到了重要作用,成为学院本科生创新实践基地的典范。结合无人飞行器本科生创新实践基地多年建设的实践,我们认为,建设高水平的航天学科本科生创新实践基地,必须做好以下几个方面工作。
3.1努力设置高水平的创新实践项目
实践项目设置是创新实践基地工作的核心,创新实践基地的全部活动实际上都是围绕实践项目开展的,实践项目设置的水平直接关系到创新实践活动的效果,关系到基地的运行效果。本科生创新实践基地实践项目设置要充分考虑本科阶段重在夯实专业基础的学习特点,注重蕴含对所学专业知识的运用,充分体现学研结合;注重从多角度锻炼学生的实践动手能力,减少低水平的、粗放的所谓动手能力培养;注重鼓励学生参加创新实践项目的积极性和主动性,尽量减少项目设置限制,让学生可以大胆尝试新概念、新想法;注重实践项目要根据航天技术前沿发展动态不断更新,避免一个实践项目连续使用多年。近几年来,随着无人飞行系统的发展,无人飞行器本科生创新实践基地的实践项目也实现了不断更新,从常规无人机到太阳能无人机,从常规零压气球到长航时超压气球,从常规飞艇到平流层飞艇,实践项目设置紧跟无人系统发展的前沿,实现了持续更新,起到了良好效果。
3.2打造指导能力强的导师队伍
高水平的导师队伍是建好创新实践基地的关键[10]。导师不仅是创新实践项目的设置者,而且直接指导学生参与创新实践活动的全过程。创新实践基地导师队伍,既要保证有一定比例的有多年本科生培养经验的老教授、老专家,又要大力吸纳年轻的、时间充裕、思维活跃的青年教师,还可以适当引入航天工业部门的工程技术人员到创新时间基地兼职。创新基地导师队伍建设可与本科生全程导师制度有机结合,选取在全程导师制中表现突出的导师进入创新实践基地工作。多年来,无人飞行器创新实践基地凝聚了大批年轻的具有博士学位的教师和博士后,吸纳了兵器工业集团附属工厂的工程技术人员,引进了部分具有海外留学经历的青年教师,他们工作热情高、工作时间充裕,创新实践能力强,在创新实践活动开展过程中和学生打成一团,亲自参与无人机设计、加工制造、野外飞行试验、试验结果分析等全部环节,确保了创新实践活动的效果。
3.3推动形成浓郁活泼的创新实践文化
文化作为一种软力量,其影响作用“于无形中见力量”。要采用灵活多样的方式方法,推动形成浓厚的创新实践文化氛围,使学生积极主动参与创新实践活动,勇于创新创造。经常举办各种创新实践活动宣传,让对创新实践活动感兴趣的、切实参与创新实践活动的学生做解说宣传,引导更多学生进入创新实践基地;在创新实践基地举办各种形式的新概念飞行器设计大赛等竞赛活动,设置专门的展区,展出历次竞赛获奖作品,激发学生的创新实践热情[11];可聘请美欧等航天学科创新创新实践活动组织效果突出的院校的负责人,到创新实践基地向学生介绍国外学生创新实践的情况;可安排专门资金,鼓励创新实践能力强的学生参与国际学生创新实践活动,比如参与国际高校大学卫星计划,参与德国、瑞典等联合发起的欧洲学生探空火箭和科学气球创新实践活动等。我校无人飞行器本科生创新实践基地,每年定期安排在创新实践活动中表现突出的本科生开办学术交流活动,宣传创新实践活动成果,交流创新实践活动经验,扩大创新实践基地影响;基地借助“航天科技文化周”等活动,举办各种形式的新概念无人机设计大赛,同时,积极派出学生参加“中航杯”、“挑战杯”等全国性学生作品竞赛活动。极大激发了学生在创新实践活动中力争上游的热情,取得了丰硕的创新实践活动成果,形成了竞争性创新实践文化。
3.4制定规范高效的运行管理机制
健全规范的运行管理机制是本科生创新实践基地高效有序运行、充分发挥作用的重要保障[12]。要设立专门的创新实践基地管理机构,安排专门的高水平管理人员,对基地运行秩序进行管理,尤其是要考虑本科生课程较多的实际,确保实践基地有足够的开放时间,使学生确实在课程之余能够进入基地开展实践活动;要努力发挥信息化手段在创新实践基地运行管理中的作用,依托互联网等手段,实现实践项目选择、实践项目交流、实践成果展示等网络化管理。
4、结束语
建设创新实践基地,是探索提高航天学科本科生培养质量的一种新模式。从国内外著名高校已有航天学科创新基地的运行效果来看,基地的确在促进航天人才培养质量方面发挥了重要作用,从国内航天学科本科教育存在的问题和社会对航天学科毕业生的需求来看,建设创新实践基地势在必行。创新实践基地的建设和运行是一项复杂的系统工程,本文结合作者所在的国防科技大学无人飞行器本科生创新实践基地建设和运行情况,对建设航天学科本科生创新实践基地的必要性进行了深入分析,对建好本科生创新实践基地的政策措施进行了系统总结,为国内航天学科本科生创新实践基地建设提供借鉴。
参考文献
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