時(shí)間:2023-03-06 15:59:19
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英文名稱(chēng):Chinese Space Science and Technology
主管單位:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司
主辦單位:中國(guó)空間技術(shù)研究院
出版周期:雙月刊
出版地址:北京市
語(yǔ)
種:中文
開(kāi)
本:大16開(kāi)
國(guó)際刊號(hào):1000-758X
國(guó)內(nèi)刊號(hào):11-1859/V
郵發(fā)代號(hào):
發(fā)行范圍:國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間:1981
期刊收錄:
CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)
中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽(yù):
中科雙百期刊
第二屆全國(guó)優(yōu)秀科技期刊
聯(lián)系方式
期刊簡(jiǎn)介
他是一位桃李滿(mǎn)天下的教授,也是一位碩果累累的學(xué)者,在生命的長(zhǎng)河里,他的每一個(gè)側(cè)面,都值得我們尊敬。他就是清華大學(xué)航天航空學(xué)院工程熱物理研究所教授宋耀祖。
崢嶸歲月,風(fēng)云流蕩。自1970年畢業(yè)于清華大學(xué)精密儀器系以來(lái),他始終拼搏在熱科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的科研前沿陣地,著重對(duì)工程技術(shù)的研究,已累計(jì)發(fā)表學(xué)術(shù)論文約180篇,與忠合編“熱物理激光測(cè)試技術(shù)”等書(shū)籍。這些應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作為解決工程科技方面的問(wèn)題提供了寬廣的理論基礎(chǔ)。
多次承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金,“國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目”(973項(xiàng)目),863項(xiàng)目,國(guó)家教委博士點(diǎn)基金等資助的科研項(xiàng)目以及云南省、日本大金公司等企業(yè)的節(jié)能減排項(xiàng)目。特別是在工業(yè)過(guò)程的節(jié)能與余熱利用領(lǐng)域,以他為技術(shù)負(fù)責(zé)人的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)外首次發(fā)明了一種熱法磷酸生產(chǎn)的新技術(shù),發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)已獲8個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng),其中重要的獎(jiǎng)項(xiàng)有“國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”、“第十一屆中國(guó)專(zhuān)利優(yōu)秀獎(jiǎng)”?!霸颇鲜〖夹g(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)”、“第四屆發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)”、“第二屆全國(guó)杰出專(zhuān)利工程技術(shù)獎(jiǎng)”等。該發(fā)明技術(shù)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益與節(jié)能減排的社會(huì)效益。在航天器的熱控制技術(shù)領(lǐng)域,他被總裝備部任命為“載人航天工程(921工程)”出艙航天服專(zhuān)家組成員,為確?!吧衿摺背雠摵教旆?nèi)生命保障系統(tǒng)的正常工作做出了貢獻(xiàn)。榮獲總裝備部中國(guó)載人航天工程辦公室表彰的“為神舟七號(hào)載人航天飛行任務(wù)的圓滿(mǎn)成功做出了重要貢獻(xiàn)”的榮譽(yù)證書(shū)。
歲月荏苒,當(dāng)年風(fēng)華正茂的棟梁之才雖已不復(fù)往日的英姿颯爽,但他滄桑的臉龐上卻寫(xiě)滿(mǎn)了智慧與親切,他樂(lè)于將自己的科研經(jīng)驗(yàn)與后輩分享,他說(shuō)在他長(zhǎng)期的工程技術(shù)研究中,最大的體會(huì)是,取得工程技術(shù)研究成功的三要素是:基礎(chǔ)、實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)。其一,“基礎(chǔ)”乃是指通過(guò)系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)掌握寬厚的基礎(chǔ)理論,如數(shù)學(xué),物理,化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)(這些基礎(chǔ)知識(shí)往往通過(guò)自學(xué)去掌握是十分困難的),借助于這些基礎(chǔ)知識(shí)能通過(guò)自學(xué)進(jìn)一步理解與掌握有關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與專(zhuān)門(mén)的技能;其二,“實(shí)踐”是取得工程技術(shù)研究成功的必經(jīng)之路。親臨工程現(xiàn)場(chǎng),參加實(shí)驗(yàn)與試驗(yàn),向一切有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人請(qǐng)教等都是實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)踐的基礎(chǔ)上進(jìn)行理論分析,通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合,確定研究目標(biāo),明確技術(shù)難點(diǎn),尋求與探索解決問(wèn)題的技術(shù)方案,技術(shù)途徑;其三,“團(tuán)隊(duì)”乃是指,在明確解決問(wèn)題的技術(shù)方案基礎(chǔ)上,組織與帶領(lǐng)好一支學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì),在團(tuán)隊(duì)內(nèi)既有分工,又有協(xié)作。既要發(fā)揮每一個(gè)團(tuán)隊(duì)成員的聰明才智,又要給每一位團(tuán)隊(duì)成員創(chuàng)造各自的發(fā)展空間。
從躊躇滿(mǎn)志的懵懂學(xué)子,到嶄露頭角的青年才俊,從學(xué)識(shí)淵博的科研專(zhuān)家,到聲望顯赫的著名學(xué)者,一步步走來(lái),“科研”二字是催促他前進(jìn)的動(dòng)力,“勤奮”二字是對(duì)他過(guò)往歲月最好的注解。近年來(lái),由于年齡和身體原因,宋耀祖已從教學(xué)科研一線(xiàn)退了下來(lái),他的角色在轉(zhuǎn)變,不變的是,他仍在為社會(huì)貢獻(xiàn)著自己的一份力量。利用退休后的時(shí)間,他還從事著“中國(guó)特色社會(huì)主義是中國(guó)發(fā)展的必由之路”的研究,先后為教師、學(xué)生講授黨課10多次,榮獲清華大學(xué)“學(xué)習(xí)宣傳貫徹黨的十七大精神”征文一等獎(jiǎng),在“紀(jì)念改革開(kāi)放三十年――中國(guó)專(zhuān)家學(xué)者科學(xué)與人文論壇”大會(huì)上獲優(yōu)秀論文一等獎(jiǎng)。
航天事業(yè)是一個(gè)國(guó)家強(qiáng)盛的重要標(biāo)志。曾有人這樣評(píng)價(jià),在國(guó)家實(shí)力排行中,航天排第一,什么都會(huì)排第一;航天要排第二,什么都第二。航天事業(yè)獲益于國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,反過(guò)來(lái)又對(duì)國(guó)家發(fā)展進(jìn)步給予有力戰(zhàn)略支持和科技支撐。正因?yàn)槿绱耍鲊?guó)都在暗暗使勁,中國(guó)也沒(méi)有放松怠慢。
航天事業(yè)帶來(lái)的精神財(cái)富更值得珍惜。要想干好航天,首先要有敬業(yè)精神。航天技術(shù)難度很大,必須耐得住寂寞,抵得住誘惑,踏踏實(shí)實(shí)、一心一意地扎進(jìn)去研究;其次要有協(xié)作精神。載人航天工程有數(shù)萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn),幾十萬(wàn)條程序語(yǔ)言。相關(guān)人員、各個(gè)單位都必須密切協(xié)作。每個(gè)人都做好自己的事,才不會(huì)因疏忽而出問(wèn)題;最后還要有求真務(wù)實(shí)精神,來(lái)不得半點(diǎn)虛假。假論文能夠蒙混過(guò)關(guān),但航天工作哪怕有一點(diǎn)兒漏判,一點(diǎn)兒疏忽,最后都會(huì)釀成嚴(yán)重后果。有了這些基礎(chǔ)之后,最后才是專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的要求。
追逐航天夢(mèng)的幾代人都堅(jiān)守著這份精神財(cái)富:第一代航天人是在國(guó)家基礎(chǔ)很差、百?gòu)U待興的時(shí)候開(kāi)創(chuàng)航天事業(yè)的,起步艱難;第二代時(shí)還沒(méi)有形成系統(tǒng)的航天事業(yè),很多精英把一生都獻(xiàn)給這項(xiàng)事業(yè);我們這一代屬于第三代,改革開(kāi)放初期參加工作。當(dāng)時(shí)有句話(huà)叫“賣(mài)導(dǎo)彈不如賣(mài)茶葉蛋”,我的很多同學(xué)、同事都下海經(jīng)商。憑著對(duì)事業(yè)的熱愛(ài),這代航天人守住誘惑,不斷開(kāi)拓;現(xiàn)在的第四代更把理想寄托在這里。中國(guó)航天事業(yè)這些年得到全國(guó)很大支持,尤其是神舟飛船成功以后,很多大學(xué)生非常向往航天職業(yè),主動(dòng)要求來(lái)這里為祖國(guó)做貢獻(xiàn)。航天人的使命光榮,人生也因在挑戰(zhàn)中不懈奮斗而精彩。
民族復(fù)興大業(yè)中,航天事業(yè)是一個(gè)縮影。其實(shí)我們國(guó)家的許多重大科研攻關(guān)項(xiàng)目,背后總有一群看名利淡如水、視事業(yè)重如山,扎扎實(shí)實(shí)干工作,默默無(wú)聞作貢獻(xiàn)的人。干任何事,都需要奮斗與打拼。仰望星空,也要腳踏大地。拿我的同事來(lái)說(shuō),許多時(shí)候,為了突破一道技術(shù)難關(guān),同事們常常通宵作戰(zhàn)、魔鬼式攻關(guān)。平時(shí)每天工作十個(gè)小時(shí)以上是常態(tài),周六鐵定不休息,周日有時(shí)要加班??恐鴩?yán)慎細(xì)實(shí)、精益求精的工作作風(fēng),靠著艱苦奮斗、頑強(qiáng)拼搏的工作態(tài)度,航天人用一個(gè)個(gè)拳頭產(chǎn)品,一道道核心技術(shù),為天宮一號(hào)和神舟飛船馳騁寰宇提供了有力的保證。
關(guān)鍵詞:集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng);CDIO;一體化
1 CDIO一體化課程
CDIO一體化課程是一個(gè)由相互支持的專(zhuān)業(yè)課程和明確集成個(gè)人、人際交往能力以及產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)的構(gòu)建能力為一體的方案所設(shè)計(jì)出的課程計(jì)劃[1]。即按照CDIO(構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行)理念,在不增加教學(xué)內(nèi)容和時(shí)間的基礎(chǔ)上,調(diào)整和優(yōu)化原有教學(xué)的計(jì)劃,以實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力和態(tài)度培養(yǎng)的一體化及專(zhuān)業(yè)技能與人文素養(yǎng)培養(yǎng)的一體化。同時(shí),CDIO一體化課程也是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目的教育和學(xué)習(xí)”(project based education and learning 簡(jiǎn)稱(chēng)PBL)的具體體現(xiàn)[2]。PBL區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)法實(shí)現(xiàn)了三個(gè)轉(zhuǎn)變:以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心、以課本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂?xiàng)目為中心及以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐越?jīng)驗(yàn)和能力為中心。強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的目的性和主動(dòng)性。
2 集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程體系及問(wèn)題分析
課程體系理論對(duì)課程計(jì)劃的研究與設(shè)計(jì)起著指導(dǎo)意義,從一定程度上反映了對(duì)學(xué)科知識(shí)體系和學(xué)生能力培養(yǎng)的認(rèn)知[3]。下面從課程組織上來(lái)分析集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題。
集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課程組織及問(wèn)題分析?;贕rinter報(bào)告[4],現(xiàn)將我校集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的公共課,專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課等進(jìn)行了重新劃分,如表1所示。再對(duì)比麻省理工學(xué)院(MIT)的航空航天工程專(zhuān)業(yè)課程[5,6],(MIT多年來(lái)被QS世界大學(xué)排名和世界大學(xué)學(xué)術(shù)排名評(píng)為世界第一,其已成為CDIO工程教育的標(biāo)桿),討論了基于CDIO一體化課程理念下我國(guó)集成電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)在課程設(shè)置上存在的問(wèn)題:(1)工程實(shí)驗(yàn)課程比例低。工程分析與設(shè)計(jì)及工程實(shí)驗(yàn)類(lèi)需要發(fā)揮學(xué)生能動(dòng)性的課程僅為21%,遠(yuǎn)低于基礎(chǔ)科學(xué)等理論課程.而麻省理工學(xué)院2014級(jí)航空航天工程專(zhuān)業(yè)課程體系中實(shí)踐課程學(xué)分比例為45%;(2)人文社科類(lèi)課程比例較低,不足10%。MIT航空航天工程專(zhuān)業(yè)課程體系中人文社科類(lèi)課程學(xué)分比例為37%,人文社科類(lèi)課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生作為一個(gè)公民應(yīng)具有的基本素質(zhì)和作為專(zhuān)業(yè)人士應(yīng)具有的職業(yè)道德,在強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)教育的同時(shí)不可忽視人文社科類(lèi)的教育;(3)選修課比例不足。非限定性選修課程不足5%。而MIT課程體系中選修課程比例為55.8%,其中非限定性選修課程比例為24%。大量選修課的設(shè)置充分給予了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,尊重學(xué)生個(gè)性發(fā)展及創(chuàng)新力的培養(yǎng)。
3 基于CDIO的集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)一體化課程體系模型研究
集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)作為一個(gè)典型的工科類(lèi)專(zhuān)業(yè),注重學(xué)生的動(dòng)手能力、分析和解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力及人文素養(yǎng)的培養(yǎng)。而課程體系的建立能從學(xué)科知識(shí)體系方向來(lái)引導(dǎo)學(xué)生各方面能力的培養(yǎng)。
集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)一體化課程設(shè)計(jì)。采取“自上而下”的總線(xiàn)型結(jié)構(gòu)模式,如圖1。即以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向,先給出宏觀、整體的概念,再由宏觀到微觀,由整體到局部,由項(xiàng)目所涉及的專(zhuān)業(yè)知識(shí)到專(zhuān)業(yè)知識(shí)所涉及的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)等展開(kāi)整個(gè)課程。
對(duì)比傳統(tǒng)課程體系具有明顯的優(yōu)勢(shì):第一,通過(guò)以職業(yè)方向?yàn)閷?dǎo)向的規(guī)劃,學(xué)生可根據(jù)自己興趣選擇適合自己的團(tuán)隊(duì),達(dá)到因材施教的目的;第二,以組建團(tuán)隊(duì)來(lái)制定課程并完成項(xiàng)目,打破了傳統(tǒng)的分班教學(xué)制,學(xué)生通過(guò)相互討論,溝通以解決問(wèn)題能培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。第三,實(shí)現(xiàn)了學(xué)科間的相互支撐及聯(lián)系,學(xué)生每上一門(mén)課程都能明確該課程與先修課程和后續(xù)課程之間的聯(lián)系,以及整個(gè)課程體系的學(xué)習(xí)目的。第四,經(jīng)歷了一到六學(xué)期的學(xué)習(xí)為最后項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)做好了充分準(zhǔn)備,若以該項(xiàng)目為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)可提高論文質(zhì)量,又避免了論文作假,抄襲等現(xiàn)象等。第五,從課程組織上看,以項(xiàng)目為主線(xiàn)展開(kāi)的必修課程大大減少,除此以外的專(zhuān)業(yè)課程、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程和學(xué)科基礎(chǔ)課程均作為選修課程,使學(xué)生擁有更多跨專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的選擇機(jī)會(huì)。另外,人文社科類(lèi)等公共課程貫穿于整個(gè)大學(xué)課程中,以實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)技能與人文素養(yǎng)的一體化培養(yǎng)。
與此同時(shí),該課程體系對(duì)當(dāng)前的教學(xué)模式也提出了相應(yīng)要求,比如學(xué)生學(xué)習(xí)方法和教師授課方式的改革,教師團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)的改革,學(xué)生考核方式的改革,配套教材的改革等等。
結(jié)束語(yǔ)
圍繞CDIO理念,重新構(gòu)建了集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)一體化課程結(jié)構(gòu),即以專(zhuān)業(yè)方向指導(dǎo)項(xiàng)目,再以項(xiàng)目指導(dǎo)課程,將能力培養(yǎng)融入理論學(xué)習(xí),將知識(shí)應(yīng)用融入項(xiàng)目實(shí)踐。希望借助課程體系改革,以實(shí)現(xiàn)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生知識(shí)、能力和態(tài)度培養(yǎng)的一體化,專(zhuān)業(yè)技能與人文素養(yǎng)培養(yǎng)的一體化。同時(shí),對(duì)我國(guó)高校工科類(lèi)課程體系改革具有一定的指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:CDIO模式;航天專(zhuān)業(yè);課程體系;大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)21-0051-02
一、引言
目前諸多高校針對(duì)空間工程、飛行器系統(tǒng)與工程、導(dǎo)彈工程等多種航天專(zhuān)業(yè)設(shè)置的本科生課程,可劃分為力學(xué)、航空宇航、電子、信息與控制等多個(gè)系列課程。同時(shí),航空航天等技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)很多問(wèn)題,其研究對(duì)象可能既是航天問(wèn)題又是力學(xué)問(wèn)題,具有與多學(xué)科多專(zhuān)業(yè)廣泛交叉、相互滲透,與實(shí)際工程結(jié)合緊密的特點(diǎn)。基于上述原因,為了提高航天專(zhuān)業(yè)本科人才的培養(yǎng)質(zhì)量,如何在有限的課時(shí)計(jì)劃內(nèi)、在有限的課程數(shù)目?jī)?nèi)有效設(shè)計(jì)航天專(zhuān)業(yè)固體力學(xué)系列課程,是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。
隨著高校內(nèi)部增大學(xué)生的實(shí)踐比重、面向工程能力培養(yǎng)的呼聲日漸高漲,筆者所在的教學(xué)組借鑒了起源于美國(guó)麻省理工MIT的國(guó)際工程教育模式――CDIO模式,在航天專(zhuān)業(yè)的固體力學(xué)系列課程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)探索與教學(xué)實(shí)踐,期望通過(guò)該模式在教學(xué)實(shí)踐中的正確引入與有效發(fā)展,更新教師教學(xué)理念與實(shí)踐手段,增加課程實(shí)踐比重,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)效率與積極性,為航天或力學(xué)專(zhuān)業(yè)工程師的培養(yǎng)提供參考。
二、CDIO模式與航天專(zhuān)業(yè)力學(xué)系列課程的結(jié)合途徑
國(guó)際工程教育模式CDIO,是以產(chǎn)品、過(guò)程和系統(tǒng)全生命周期的開(kāi)發(fā)與運(yùn)用為背景,包含了構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行(Conception,Design,Implementation,Operation,簡(jiǎn)稱(chēng)CDIO)4個(gè)教育和實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)。它與航天專(zhuān)業(yè)力學(xué)系列課程的有機(jī)結(jié)合,可以考慮如下幾個(gè)途徑:
(一)CDIO模式的起源
CDIO是一種基于傳授航天領(lǐng)域技術(shù)知識(shí)與培養(yǎng)預(yù)備工程師能力而起源產(chǎn)生的工程教育模式,其創(chuàng)始人是美國(guó)麻省理工MIT航空航天系Edward Crawley教授,其發(fā)展初期在2004年左右。可見(jiàn),將CDIO模式與航天專(zhuān)業(yè)力學(xué)系列課程的結(jié)合,則具有一定的合理性和先天優(yōu)勢(shì),是一種積極有益的嘗試。
(二)基于CDIO教育理念形成課程觀
CDIO模式是基于“做中學(xué)”的教育理念,是一種將實(shí)踐過(guò)程與理論教育相結(jié)合的教育理念,結(jié)合該模式在航天專(zhuān)業(yè)力學(xué)系列課程的設(shè)計(jì)中可形成兩種課程觀:首先,是一種凸顯了“社會(huì)需求”的課程觀,即根據(jù)工程師的社會(huì)角色與責(zé)任,培養(yǎng)工科畢業(yè)生具備較好的工程能力與深厚的技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),在課程體系與課程內(nèi)容上,并不是按照嚴(yán)密的學(xué)科知識(shí)體系來(lái)組織課程,而是強(qiáng)調(diào)基于社會(huì)現(xiàn)實(shí)需求來(lái)選擇和編排;其次,亦是一種強(qiáng)調(diào)了“學(xué)生為主體”的課程觀,即學(xué)生的學(xué)習(xí)效果側(cè)重于從學(xué)生的實(shí)踐感知和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)來(lái)構(gòu)件知識(shí)和能力,基于“做中學(xué)”強(qiáng)化學(xué)生探究興趣和實(shí)踐能力,從而體現(xiàn)了學(xué)與做的結(jié)合、知與行的統(tǒng)一。
(三)明確實(shí)踐對(duì)象與執(zhí)行方案
CDIO工程教育模式主要特點(diǎn)是深化技術(shù)知識(shí)基礎(chǔ)和實(shí)際職業(yè)能力的二元學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)?zāi)J剑以撃J降幕驹瓌t是反復(fù)強(qiáng)化實(shí)踐,因此CDIO模式的實(shí)踐必須包括兩個(gè)或者更多的設(shè)計(jì)與實(shí)施環(huán)節(jié)。具體來(lái)說(shuō),航天專(zhuān)業(yè)固體力學(xué)系列課程體系的實(shí)踐對(duì)象包括如下三類(lèi)環(huán)節(jié):第一個(gè)是突出導(dǎo)論性基礎(chǔ)課程,即引導(dǎo)學(xué)生入門(mén)工程實(shí)踐,領(lǐng)略工程技術(shù)的魅力;第二個(gè)是初級(jí)的實(shí)踐環(huán)節(jié),即針對(duì)核心基礎(chǔ)課程《工程力學(xué)》開(kāi)展課堂一線(xiàn)教學(xué)改革研究;第三個(gè)是高級(jí)的實(shí)踐環(huán)節(jié),即針對(duì)來(lái)源于科研任務(wù)的設(shè)計(jì)綜合項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)改革實(shí)踐。
三、CDIO模式下航天專(zhuān)業(yè)固體力學(xué)系列課程的具體設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐
教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變最終體現(xiàn)為課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐對(duì)象的改革。在我校2012本科人才培養(yǎng)方案中,我院結(jié)合CDIO模式對(duì)航天專(zhuān)業(yè)固體力學(xué)系列導(dǎo)論課程進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐的工作,主要包括如下三個(gè)方面:
(一)導(dǎo)論性課程的設(shè)置
導(dǎo)論性課程是一個(gè)早期的基礎(chǔ)工科課程,我院針對(duì)航天專(zhuān)業(yè)的大一新生設(shè)置了導(dǎo)論課程《空天工程導(dǎo)論》,要求選課學(xué)生具有一定的數(shù)理基礎(chǔ)即可。該課程內(nèi)容主要介紹飛行簡(jiǎn)史、工程學(xué)簡(jiǎn)介、航空器飛行原理、結(jié)構(gòu)與動(dòng)力系統(tǒng)等基本概念、基本知識(shí),通過(guò)它為入學(xué)新生搭建了航空航天器設(shè)計(jì)、構(gòu)造、應(yīng)用所需的知識(shí)框架。同時(shí),課程還提供了一個(gè)初級(jí)的設(shè)計(jì)―實(shí)現(xiàn)的實(shí)踐,讓學(xué)員參與水火箭或LTA飛行器的設(shè)計(jì)與制作。
設(shè)置導(dǎo)論課程的主要目的快速引導(dǎo)學(xué)生了解航天器的基本構(gòu)造及工作原理,讓學(xué)生參與入門(mén)的工程實(shí)踐,從而激發(fā)學(xué)生興趣和后期加強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。
目前,我院30學(xué)時(shí)的《空天工程導(dǎo)論》課程已經(jīng)成功申請(qǐng)為我校的精品視頻課程,主講教師的授課教案和講義腳本已經(jīng)完成,且授課視頻錄制已完成一半以上。
(二)《工程力學(xué)》課程的教學(xué)改革
首先,調(diào)研了近年來(lái)國(guó)內(nèi)高校在《工程力學(xué)》課程中的改革研究:例如,天津科技大學(xué)的李秋h在建構(gòu)主義教學(xué)基礎(chǔ)上建立“刨設(shè)問(wèn)題情境”教學(xué)法[1],山東英才學(xué)院的來(lái)小麗實(shí)施項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法[2],哈爾濱學(xué)院的張?zhí)锩诽剿髁搜芯啃越虒W(xué)法在工程力學(xué)課程教學(xué)中的實(shí)踐。上述內(nèi)容從不同方法與形式來(lái)提高學(xué)生處理分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,均可作為低年級(jí)核心力學(xué)課程改革的組成部分。
其次,調(diào)整了我院的《工程力學(xué)》教學(xué)內(nèi)容:在靜力學(xué)部分中重點(diǎn)介紹構(gòu)件的受力分析、簡(jiǎn)化與平衡規(guī)律;在材料力學(xué)部分中以桿件的軸向拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲三個(gè)基本變形為研究目標(biāo),以“內(nèi)力分析―內(nèi)力計(jì)算―應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算”為邏輯分析主線(xiàn),結(jié)合強(qiáng)度理論、穩(wěn)定性分析或能量法來(lái)優(yōu)化組織教學(xué)內(nèi)容,并刪除了圖乘法和摩爾圓等內(nèi)容。
然后,改革了我院的《工程力學(xué)》教學(xué)方法與成績(jī)?cè)u(píng)定:理論講授采用了習(xí)題講解、啟發(fā)式、研討式、案例式等多元化教學(xué)方法;實(shí)驗(yàn)操作側(cè)重學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng),要求學(xué)生按照2~3人合作或單人獨(dú)立完成課程內(nèi)13項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,同時(shí)實(shí)驗(yàn)室采取了鼓勵(lì)課外開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)的機(jī)制;成績(jī)?cè)u(píng)定是將考核點(diǎn)分布于教學(xué)全過(guò)程中,即由平時(shí)成績(jī)、課堂討論、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、科技小論文、期末成績(jī)等考核點(diǎn)綜合評(píng)定最終成績(jī)。
最后,給出《工程力學(xué)》課程近年內(nèi)取得的成績(jī):2015年《工程力學(xué)》評(píng)為校優(yōu)課程;2015年委托科學(xué)出版社再版了《工程力學(xué)》教材;2015年成功申報(bào)了36學(xué)時(shí)的MOOC課程《工程力學(xué)》,目前主講人和授課內(nèi)容已確定,2015年完成了省精品課程《工程力學(xué)》復(fù)核工作,并向湖南省高校數(shù)字教學(xué)資源中心提交了課程教學(xué)視頻、課件、教學(xué)大綱、電子教案、教學(xué)案例、試題習(xí)題、文獻(xiàn)資料、教學(xué)成果、軟件工具等電子材料整理;2015年該課程主講老師分別獲得了學(xué)校教學(xué)質(zhì)量新星獎(jiǎng)和學(xué)校本科教學(xué)優(yōu)秀個(gè)人一等獎(jiǎng);2015年實(shí)驗(yàn)室新增加了XL3418K互動(dòng)式普及型材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,完成了12個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)的材料整理。
(三)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目與本科畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合項(xiàng)目的優(yōu)化
CDIO模式將頂峰級(jí)實(shí)踐體驗(yàn)作為本科教育的頂點(diǎn)。該實(shí)踐環(huán)節(jié)往往側(cè)重于學(xué)生對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng),要求學(xué)生在大三或大四年級(jí)中申請(qǐng)了綜合項(xiàng)目實(shí)踐,以團(tuán)隊(duì)或個(gè)人形式承擔(dān)來(lái)源于科研項(xiàng)目的、更為復(fù)雜的實(shí)際任務(wù)。
我院高年級(jí)本科生頂峰級(jí)實(shí)踐環(huán)節(jié)大多數(shù)包括大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目與本科畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合項(xiàng)目?jī)深?lèi)。例如,為了優(yōu)化本科畢業(yè)設(shè)計(jì)模式,筆者所在課題團(tuán)隊(duì)采取“雙團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目”的集成教學(xué)方法進(jìn)行了如下實(shí)踐工作:首先,成立了以航天方面的學(xué)科帶頭人為核心,包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)與設(shè)計(jì)、振動(dòng)控制、姿態(tài)控制、電子電路共5人組成的教師團(tuán)隊(duì);將總體設(shè)計(jì)、主控分系統(tǒng)、姿控分系統(tǒng)、動(dòng)力學(xué)建模與分析、帆板振動(dòng)分系統(tǒng)、星體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等六個(gè)子項(xiàng)目形成課題任務(wù)書(shū),讓學(xué)生自主選擇,并形成了自然分工、相互合作的學(xué)生團(tuán)隊(duì);之后,學(xué)生會(huì)在教師的指導(dǎo)下,按照任務(wù)書(shū)計(jì)劃在規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)(兩個(gè)或多個(gè)學(xué)期)逐步完成開(kāi)題審查、中期檢查、方案設(shè)計(jì)、理論推導(dǎo)與計(jì)算、設(shè)計(jì)制造、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、撰寫(xiě)報(bào)告、項(xiàng)目驗(yàn)收或畢業(yè)答辯等步驟。
在課題團(tuán)隊(duì)的努力下,近年來(lái)取得了如下可喜的成績(jī):2015年課題團(tuán)隊(duì)成員指導(dǎo)的省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目《座椅彈性緩沖器等效剛度分析與實(shí)驗(yàn)研究》順利驗(yàn)收,并且驗(yàn)收結(jié)論為優(yōu)秀;課題團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)了2015年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目《非對(duì)稱(chēng)復(fù)合材料拉伸-扭轉(zhuǎn)耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》,目前為在研階段;繼續(xù)完善了學(xué)校級(jí)的基礎(chǔ)力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)分中心、應(yīng)用力學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)分中心、力學(xué)與航天工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的工作,并且在省實(shí)踐教學(xué)示范中心的基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)室2016年成功申請(qǐng)為國(guó)家級(jí)力學(xué)與航天工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。
四、結(jié)束語(yǔ)
對(duì)航天專(zhuān)業(yè)固體力學(xué)系列課程進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)用的教學(xué)實(shí)踐表明,由于航天航空領(lǐng)域內(nèi)很多問(wèn)題是多學(xué)科交叉融合、與實(shí)際工程聯(lián)系緊密的問(wèn)題,應(yīng)用CDIO教育理念中深化技術(shù)知識(shí)基礎(chǔ)和實(shí)際職業(yè)能力的二元學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)?zāi)J剑瑢?duì)于學(xué)生掌握扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能,感受鮮活的科學(xué)研究過(guò)程,激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)起到了良好的促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn):
李潭秋,遼寧莊河人,1963年1月出生,工學(xué)博士,研究員,現(xiàn)任載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師,艙外航天服責(zé)任總師。多年從事載人航天工程環(huán)控生保和航天服研制,先后主持研制了我國(guó)第一套艙內(nèi)航天服和飛天艙外航天服研制,為我國(guó)的載人航天事業(yè)做出了突出貢獻(xiàn)。獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng),全軍科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)(排名第1),二等獎(jiǎng)3項(xiàng),2004年獲載人航天突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng),2005年獲航天基金獎(jiǎng),榮立個(gè)人一等功1次,二等功1次。
開(kāi)啟航天事業(yè)夢(mèng)想
李潭秋是哈爾濱工業(yè)大學(xué)的優(yōu)秀學(xué)生。哈工大濃郁的學(xué)風(fēng),正符合李潭秋的天性。他如饑似渴地學(xué)習(xí),為他日后出眾的科研能力打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
大學(xué)畢業(yè)后,李潭秋被分到航天部的一個(gè)比較清閑的單位,對(duì)于滿(mǎn)懷報(bào)國(guó)熱情,一心致力于高科技領(lǐng)域研究的李潭秋來(lái)說(shuō),這顯然不符合他的心意。于是,他和幾個(gè)志同道合的同學(xué)一起,考研到了現(xiàn)在這個(gè)單位。當(dāng)時(shí),航天員上天在國(guó)人心中還是個(gè)遙遠(yuǎn)的夢(mèng)想。人體工程的研究也處于剛剛起步的階段,國(guó)內(nèi)公眾知之甚少。在這種情況下,李潭秋選擇了航天控制和生命保障專(zhuān)業(yè),開(kāi)始了自己的奮斗歷程。
1992年,我國(guó)啟動(dòng)載人航天工程。為了幫助航天員應(yīng)對(duì)惡劣的太空環(huán)境,保證他們安全返回地面,需要為航天員設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的航天服。1995年,我國(guó)正式起步研制航天服。此時(shí)的李潭秋已從大學(xué)生成長(zhǎng)為碩士、博士,研究了十多年環(huán)境控制與生命保障專(zhuān)業(yè)的相關(guān)知識(shí),十多年的修煉終于到了用武之時(shí)。
1971年6月,蘇聯(lián)發(fā)射的聯(lián)盟11號(hào)載人飛船,搭載3名航天員在禮炮1號(hào)內(nèi)停留了23天。當(dāng)飛船結(jié)束考察,奉命脫離“禮炮號(hào)”太空站返回地面后,人們驚奇地看到三名宇航員竟然安詳?shù)厮涝谧约旱淖簧?。事后?jīng)過(guò)各方面調(diào)查,在返回的過(guò)程當(dāng)中,由于整個(gè)飛船的震動(dòng),導(dǎo)致返回艙壓力閥門(mén)非正常打開(kāi),氣體泄漏。在幾秒內(nèi),氣壓下降到致命程度,再加上沒(méi)有穿艙內(nèi)航天服,致使體內(nèi)嚴(yán)重缺氧而死亡。這是蘇聯(lián)載人航天活動(dòng)中最為悲慘的一次。所以從那以后,艙內(nèi)航天服就變成了整個(gè)天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)載人航天的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)配制。因此,航天服的研制,是我國(guó)載人航天工程的重要內(nèi)容。
航天技術(shù)在任何國(guó)家都屬于高度機(jī)密,因此,我們的航天服不能從國(guó)外引進(jìn),只能自己研發(fā)。在此之前,我們只能從一些宣傳圖片和一些發(fā)表的論文上了解航天服的構(gòu)造和基本原理,卻無(wú)法了解它的內(nèi)部構(gòu)造和設(shè)備細(xì)節(jié)。因此可以說(shuō),李潭秋和他的團(tuán)隊(duì)是在幾乎是空白的基礎(chǔ)上開(kāi)始了航天服的研制工作。面對(duì)著如此復(fù)雜艱巨的任務(wù),李潭秋沒(méi)有退縮,而是選擇了迎難而上。無(wú)數(shù)個(gè)夜以繼日的工作,巨大的壓力,年富力強(qiáng)的李潭秋兩鬢出現(xiàn)了絲絲白發(fā),但他并沒(méi)有感覺(jué)到累。他的心被一種激情占據(jù)著――他終于開(kāi)始實(shí)現(xiàn)多年的夢(mèng)想了。
中國(guó)首套航天服誕生
“航天服不是簡(jiǎn)單的服裝,它實(shí)質(zhì)上是航天員的個(gè)人防護(hù)系統(tǒng)?!崩钐肚镎f(shuō),“在飛船出現(xiàn)意外情況時(shí),航天服將成為保護(hù)航天員生命安全的最后防線(xiàn)?!焙教旆垂δ芸煞譃榕搩?nèi)用航天服和艙外用航天服。李潭秋和他的團(tuán)隊(duì)首先接到的是艙內(nèi)航天服的研制任務(wù)。
李潭秋介紹說(shuō),飛船在軌道飛行時(shí),航天員一般不穿航天服。但在容易出現(xiàn)事故的飛行時(shí)段,必須穿上航天服。當(dāng)載人航天器座艙發(fā)生泄漏,壓力突然降低時(shí),航天員及時(shí)穿上它,接通艙內(nèi)與之配套的供氧、供氣系統(tǒng),服裝內(nèi)就會(huì)立即充壓供氣,并能提供一定的溫度保障和通信功能,啟動(dòng)艙內(nèi)航天服系統(tǒng)救生,可在6小時(shí)內(nèi)保證航天員的生命安全,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急返回著陸。此外,在航天服上還配有廢物處理裝置和生理數(shù)據(jù)測(cè)量裝置。廢物處理裝置就是用于尿收集的高性能吸收材料,安置在航天服內(nèi)衣里;生理數(shù)據(jù)測(cè)量裝置則是通過(guò)貼在航天員身上的電極測(cè)量航天員的心電、呼吸、血壓等生理信號(hào)并傳遞相關(guān)數(shù)據(jù)到地面飛行控制中心,供地面醫(yī)監(jiān)醫(yī)生觀察分析航天員的身體情況。
李潭秋簡(jiǎn)單介紹了艙內(nèi)航天服的結(jié)構(gòu)。從外形上看,航天服心臟部位有一個(gè)可以擰動(dòng)的圓形裝置,這是用來(lái)調(diào)節(jié)衣服內(nèi)的壓力、溫度和濕度的;右腹部位置有一根細(xì)管,是航天員的通信工具;左腹部處有兩條管路,是給航天員供氧和排放二氧化碳的設(shè)備。李潭秋說(shuō),航天服外層采用的是高強(qiáng)度滌綸材料,可承受高強(qiáng)度拉力。
航天服式樣看似簡(jiǎn)單,但制作起來(lái)難度可不小。據(jù)李潭秋介紹,艙內(nèi)航天服由三部分組成:一是限制層,由耐高溫、抗磨損材料制成,用來(lái)保護(hù)服裝內(nèi)層結(jié)構(gòu),并使航天服按預(yù)定形態(tài)膨脹,保證航天員穿著舒適合體;二是氣密層,用涂有丁基或氯丁橡膠的錦綸織物制成,有良好的氣密性,防止服裝加壓后氣體泄漏;三是散溫層,與內(nèi)衣褲連接在一起,有許多管道,采用抽風(fēng)或通風(fēng)將氣流送往頭部,然后向四肢軀干流動(dòng),經(jīng)肢體排風(fēng)口匯集到總出口排出,帶走人體代謝產(chǎn)生的熱量。航天員穿戴的頭盔、手套和靴子更加特殊。頭盔的盔殼由聚碳酸酯制成,不僅能隔音、隔熱和防碰撞,而且還具有減震好、重量輕的特點(diǎn)。為防止航天員呼吸造成水氣凝結(jié)以及低溫環(huán)境下頭盔面窗上結(jié)霧、結(jié)霜,需要特殊的氣流和防霧涂層。手套與航天服相配套,充氣加壓后具有良好的活動(dòng)功能和保暖性能。
這一切,都是李潭秋和他的團(tuán)隊(duì),經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的設(shè)計(jì)、改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成的。李潭秋說(shuō),在一套方案的服裝設(shè)計(jì)加工完成后,首先要工作人員自己去做這些體驗(yàn),要先選擇跟航天員體型相當(dāng)?shù)娜诉M(jìn)行試驗(yàn)。在最終關(guān)鍵的一些節(jié)點(diǎn)和最終的節(jié)點(diǎn)要請(qǐng)航天員來(lái)試穿,完成人服匹配。此外,要經(jīng)歷多方面性能的試驗(yàn),比如說(shuō)功能試驗(yàn)、環(huán)境力學(xué)試驗(yàn)、溫度試驗(yàn)等驗(yàn)收和鑒定過(guò)程,滿(mǎn)足全部要求后才可以確定狀態(tài)。除此之外,還要了解航天員有什么意見(jiàn),有哪些需要修改完善的地方。李潭秋說(shuō),航天員的意見(jiàn)很重要,因?yàn)楹教靻T是我們產(chǎn)品的最終用戶(hù),所以他們的意見(jiàn)建議對(duì)我們產(chǎn)品的改進(jìn)是至關(guān)重要的,我們一般在每次試驗(yàn)或載人飛行任務(wù)過(guò)后都會(huì)與航天員座談,因?yàn)檫@些產(chǎn)品在地面上進(jìn)行了若干的試驗(yàn),但最終是要在失重狀態(tài)下去使用的,所以失重狀態(tài)下的一些體驗(yàn)可能就尤其重要。通過(guò)座談,我們要找出來(lái)哪些是我們產(chǎn)品本身的問(wèn)題,哪些是使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。
2003年10月16日,楊利偉身著李潭秋設(shè)計(jì)的航天服走出神五飛船,順利地完成了中國(guó)首次載人航天飛行。李潭秋的心里格外激動(dòng),因?yàn)檫@是中國(guó)航天史上第一件我們自主研制的航天服。現(xiàn)在,這套航天服已經(jīng)被收藏到中國(guó)軍事博物館,成為記錄中國(guó)載人航天事業(yè)發(fā)展歷程的珍貴的文物。
“世界第奇跡”
當(dāng)楊利偉的航天服成為中國(guó)航天史上的國(guó)寶后,李潭秋又接受了新任務(wù),為神舟七號(hào)的航天員們研制航天服。與神六截然不同的是,這一次航天員們要出艙漫步太空。艙外航天服絕對(duì)是中國(guó)航天史上一個(gè)重量級(jí)的挑戰(zhàn)。其實(shí),早在艙內(nèi)航天服研發(fā)的同時(shí),李潭秋就敏銳地把握技術(shù)發(fā)展方向。1998年開(kāi)始,他就帶領(lǐng)課題組開(kāi)展了艙外航天服工程預(yù)研,先后在熱防護(hù)、關(guān)節(jié)、系統(tǒng)總體概念方案、冷源技術(shù)等多方面開(kāi)展技術(shù)攻關(guān),取得了多項(xiàng)突破性研究成果,為艙外服工程研發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)。
根據(jù)我國(guó)神舟七號(hào)任務(wù)要求,2004年7月艙外服研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始飛天艙外航天服工程研制。這是一支十分年輕的團(tuán)隊(duì),平均年齡才三十出頭。要這樣一支年輕的隊(duì)伍承擔(dān)如此重要的任務(wù),李潭秋現(xiàn)在回想起來(lái),真是感覺(jué)有點(diǎn)不可思議。國(guó)際通則,航天工程從探索、預(yù)演、研制到完成,一般是十年的時(shí)間。但是,就憑著一股初生牛犢不怕虎的闖勁,這支年輕無(wú)畏的團(tuán)隊(duì),用了不到四年的時(shí)間,47個(gè)月,研制出來(lái)中國(guó)第一代艙外航天服。李潭秋說(shuō),為了保證任務(wù)按期完成,他和他的團(tuán)隊(duì)不得不采取一些非常規(guī)的做法,承受了極大的風(fēng)險(xiǎn)考驗(yàn)。李潭秋最津津樂(lè)道的,是他的團(tuán)隊(duì)。他說(shuō),他的在艙外航天服的研制能取得成功,首先在于有一個(gè)有戰(zhàn)斗力的團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)最大的特征是敬業(yè),沒(méi)有上下班的時(shí)間概念,只有工作有沒(méi)有完成的意識(shí)。連食堂的大師傅都不能按時(shí)回家,因?yàn)椴恢肋@些加班加點(diǎn)的科研人員什么時(shí)候吃飯。另外就是主動(dòng)參與意識(shí)非常強(qiáng),經(jīng)常一起就某個(gè)問(wèn)題進(jìn)行熱烈地討論,通過(guò)這種思想的碰撞,達(dá)到啟發(fā)思路、集思廣益的效果,沒(méi)有人因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題不屬于自己的領(lǐng)域而漠不關(guān)心。正是這樣的一個(gè)兄弟姐妹般的氛圍,大家雖然累,工作壓力很大,但是每個(gè)人的心情都很快樂(lè)。
提到這里,李潭秋感慨地說(shuō),如果沒(méi)有國(guó)內(nèi)諸多兄弟單位與合作企業(yè)的全力支持,他們是無(wú)法完成這個(gè)奇跡的。尤其是一些企業(yè),聽(tīng)說(shuō)是為我國(guó)的第一代航天服做貢獻(xiàn),寧可停下手頭正在做的活,放著現(xiàn)成的錢(qián)不去賺,也要把這不賺錢(qián)的活兒先做好。這在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的大潮中,是多么寶貴的精神。李潭秋講,中國(guó)人的這種團(tuán)結(jié)協(xié)作精神,是最讓他感動(dòng)的,這也是我們能取得如此巨大成就的保障。
在浩瀚的宇宙,在全世界人的注目下,中國(guó)航天員身穿中國(guó)人自己研制的航天服出艙了,李潭秋的心里無(wú)比激動(dòng)。實(shí)踐證明,我國(guó)飛天艙外服整體技術(shù)性已達(dá)到國(guó)際在用艙外服系統(tǒng)的先進(jìn)水平,并具有多項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性技術(shù)。我國(guó)成為世界上第三個(gè)掌握出艙核心技術(shù)的國(guó)家!
飛天艙外航天服的研制成功,標(biāo)志著我國(guó)已全面、系統(tǒng)掌握了先進(jìn)艙外航天服系統(tǒng)設(shè)計(jì)、壓力防護(hù)、熱防護(hù)、工效保障、生保系統(tǒng)小型化、關(guān)鍵材料、出艙通信、個(gè)人信息處理與顯示技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)、系統(tǒng)集成與測(cè)試試驗(yàn)技術(shù)、安全可靠性保證技術(shù),實(shí)現(xiàn)了出艙活動(dòng)核心技術(shù)的跨越式發(fā)展,為我國(guó)空間站以及其它大型空間設(shè)施建設(shè)、維護(hù)維修提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。更重要的是,通過(guò)航天服技術(shù)研究和工程研制,積累了豐富的空間個(gè)體防護(hù)系統(tǒng)的研制經(jīng)驗(yàn),鍛造了一支戰(zhàn)斗力強(qiáng)、知識(shí)結(jié)構(gòu)合理、富有協(xié)作精神、朝氣蓬勃的研發(fā)團(tuán)隊(duì),初步建立了我國(guó)航天服關(guān)鍵技術(shù)研究、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)測(cè)試試驗(yàn)的研發(fā)技術(shù)體系,為后續(xù)研發(fā)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)!
在為俄羅斯的同行送行的酒會(huì)上,俄方專(zhuān)家端著酒杯對(duì)李潭秋說(shuō):“我上學(xué)的時(shí)候老師告訴我說(shuō)世界有七大奇跡,今天有奇跡,我們?yōu)槭澜绲谄孥E干杯?!彼f(shuō)的第奇跡就是中國(guó)用這么短的時(shí)間研制了屬于自己的第一套艙外航天服。
著手制作“太空女裝”
在神舟九號(hào)任務(wù)中,我們首次看到了女航天員劉洋的身影,劉洋穿著的艙內(nèi)航天服,同樣是李潭秋團(tuán)隊(duì)的杰作。
艙內(nèi)航天服是用于航天員在飛船應(yīng)急狀態(tài)下航天員最后維持生命的這樣的一個(gè)設(shè)備,那么它除了要維持壓力之外,很重要的一點(diǎn)就是要在應(yīng)急狀態(tài)下,航天員依然能夠完成必要的操作,所以它的適體性要求很高,就是要這個(gè)衣服適體,對(duì)航天員的四肢尤其是上肢的適體性非常重要,因?yàn)檫@涉及到他穿上以后能不能正常操作,如果不能完成必要的操作就會(huì)帶來(lái)很大的問(wèn)題。因此,要解決女航天員的適體性的問(wèn)題,適體性一個(gè)是上肢,上肢要不會(huì)出現(xiàn)加壓以后脫離肢體的現(xiàn)象,脫離肢體以后她就不能操作。還有就是手套,因?yàn)榕院教靻T的手很纖細(xì),那么用原來(lái)的手套操作就顯得很笨重。李潭秋和他的團(tuán)隊(duì)針對(duì)女航天員的手型專(zhuān)門(mén)制模,研制了女航天員專(zhuān)用的手套,出色地完成了任務(wù)。
科技創(chuàng)新永無(wú)止境
載人航天是帶動(dòng)整個(gè)國(guó)家技術(shù)發(fā)展的重要工程。借鑒國(guó)外很重要,但是更重要的是提高自主創(chuàng)新能力。作為項(xiàng)目帶頭人,李潭秋已經(jīng)走在了學(xué)科的最前列,因此,他每前進(jìn)一個(gè)臺(tái)階,幾乎都是全新的,沒(méi)有前人的成果可以借鑒。李潭秋說(shuō),創(chuàng)新意味著要走別人沒(méi)有走過(guò)的路。在科研的道路上,有許多不確定的因素,風(fēng)險(xiǎn)很大,這就需要有深厚的技術(shù)積累。沒(méi)有技術(shù)基礎(chǔ)的創(chuàng)新是空想,只有強(qiáng)大而深厚的基礎(chǔ)科學(xué)做支撐,才能有效消除創(chuàng)新中的不確定性,解決前進(jìn)中的難題。從這方面看,國(guó)家現(xiàn)在投入大量的經(jīng)費(fèi)用于基礎(chǔ)學(xué)科的研究,是非常值得的。
談到這點(diǎn),李潭秋很自豪,他與歐洲同行交流的時(shí)候,很多專(zhuān)家很羨慕中國(guó),因?yàn)槲覀冇凶约旱妮d人航天工程,打造了自己的研發(fā)平臺(tái),使眾多的科研人員有了用武之地。所以,我們一定要盡自己最大的努力,研究出比國(guó)外更好的技術(shù)。就我們艙外航天服來(lái)說(shuō),總結(jié)結(jié)構(gòu)上與前蘇聯(lián)的接近,但是從整體技術(shù)上。如頭盔的設(shè)計(jì)、關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)、整個(gè)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是我們自己的全新的設(shè)計(jì),都是國(guó)際上獨(dú)特的技術(shù)。
一、裝備學(xué)院工程碩士培養(yǎng)情況介紹
(一)招生從2011年招生的情況看,考生主要來(lái)自全軍作戰(zhàn)部隊(duì)、總部機(jī)關(guān)、科研試驗(yàn)部隊(duì)、院校和科研院所等與工程技術(shù)密切相關(guān)的領(lǐng)域,同時(shí),也有少部分地方高校考生。
(二)教學(xué)經(jīng)過(guò)近10年的探索,我們?cè)谡n程教學(xué)上摸索并建立了自己的培養(yǎng)體系。在教學(xué)環(huán)節(jié)上,制定了各工程碩士領(lǐng)域培養(yǎng)方案、培養(yǎng)計(jì)劃、教學(xué)大綱等比較齊全的教學(xué)資料。在課程設(shè)置中,既設(shè)置了基礎(chǔ)理論課程,也設(shè)置了工程應(yīng)用課程,在體現(xiàn)研究生水平的基礎(chǔ)上,突出專(zhuān)業(yè)特色、工程性、實(shí)踐性和應(yīng)用性。在課程建設(shè)上,根據(jù)工程碩士研究生的特點(diǎn),盡可能選用適合工程碩士研究生使用的教材,制作課件,并為工程碩士研究生提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在授課教師遴選上,盡量選用具有工程經(jīng)驗(yàn)和部隊(duì)任職經(jīng)歷的教師。其中,高級(jí)職稱(chēng)的教師占70%以上。同時(shí)聘請(qǐng)?jiān)囼?yàn)部隊(duì)、航天科技集團(tuán)等單位的專(zhuān)家進(jìn)行專(zhuān)題講座、開(kāi)設(shè)課程。在教學(xué)的組織與實(shí)施上,嚴(yán)格按照工程碩士教學(xué)計(jì)劃開(kāi)展教學(xué)工作,并進(jìn)行嚴(yán)格的考試。在教學(xué)中,全部使用多媒體教室,針對(duì)工程碩士特點(diǎn)實(shí)行交互式教學(xué),結(jié)合高水平的專(zhuān)題講座,有效拓展學(xué)生的眼界、提高工程素質(zhì)。在校學(xué)習(xí)時(shí)間累計(jì)為一個(gè)學(xué)期。在教學(xué)過(guò)程中,學(xué)院教學(xué)督導(dǎo)組進(jìn)行課程教學(xué)檢查,教學(xué)質(zhì)量全部為優(yōu)良。經(jīng)過(guò)課程學(xué)習(xí),學(xué)生提高了理論水平,具備開(kāi)展學(xué)位論文研究的能力,部隊(duì)反應(yīng)良好。
(三)學(xué)位論文在學(xué)位論文工作方面,實(shí)行學(xué)校和部隊(duì)雙導(dǎo)師制,論文選題87%為部隊(duì)工程項(xiàng)目或研究項(xiàng)目,有明確的應(yīng)用背景和應(yīng)用需求。總的來(lái)看,學(xué)位論文工作比較嚴(yán)格規(guī)范,學(xué)生大部分是來(lái)自全軍的在職干部,非常重視論文與實(shí)際工作相結(jié)合。開(kāi)題報(bào)告認(rèn)真,答辯程序規(guī)范,有部隊(duì)專(zhuān)家參加,把關(guān)嚴(yán)格。從已畢業(yè)的學(xué)員論文情況看,內(nèi)容多圍繞實(shí)際工作展開(kāi),技術(shù)含量較高,多具有較好的軍事應(yīng)用價(jià)值。但在中期檢查和預(yù)答辯方面,有時(shí)受部隊(duì)試驗(yàn)任務(wù)的情況的影響,部分學(xué)生開(kāi)展的不夠充分。
(四)管理目前,裝備學(xué)院實(shí)施院、系、教研室三級(jí)管理模式,各級(jí)責(zé)任比較明確。規(guī)章制度比較健全,研究生的整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行。同時(shí)建立了比較規(guī)范的招生、教學(xué)、學(xué)位檔案,并有專(zhuān)人進(jìn)行管理。為規(guī)范工程碩士研究生在校學(xué)習(xí)期間的管理,制定了專(zhuān)門(mén)的《工程碩士研究生管理辦法》。同時(shí),明確要求導(dǎo)師要在工程碩士管理中發(fā)揮重要作用,并界定了院內(nèi)導(dǎo)師和院外導(dǎo)師職責(zé)分工。院內(nèi)導(dǎo)師的主要職責(zé)是:參與招生錄取,與院外導(dǎo)師聯(lián)合制定培養(yǎng)方案,與院外導(dǎo)師、研究生共同制定培養(yǎng)計(jì)劃,承擔(dān)研究生課程教學(xué),指導(dǎo)和檢查研究生的課程學(xué)習(xí),協(xié)助院外導(dǎo)師指導(dǎo)研究生的學(xué)位論文選題、撰寫(xiě)和答辯,參與研究生的考核考評(píng)。院外導(dǎo)師的主要職責(zé)是:與院內(nèi)導(dǎo)師聯(lián)合制定培養(yǎng)方案,并與院內(nèi)導(dǎo)師、研究生共同制定培養(yǎng)計(jì)劃,參與或承擔(dān)研究生部分實(shí)踐性課程教學(xué)活動(dòng),指導(dǎo)研究生的學(xué)位論文選題、撰寫(xiě)和答辯,參與研究生的考核考評(píng)。
(五)辦學(xué)特色與效果裝備學(xué)院根據(jù)任務(wù)確定工程碩士研究生的培養(yǎng)主要面向試驗(yàn)部隊(duì),針對(duì)國(guó)防科研試驗(yàn)任務(wù)特征設(shè)定專(zhuān)業(yè)方向,培養(yǎng)從事國(guó)防科研試驗(yàn)任務(wù)的高級(jí)工程技術(shù)人才,辦學(xué)特色比較鮮明。畢業(yè)生主要從事試驗(yàn)管理、規(guī)劃、組織、試驗(yàn)技術(shù)等崗位,完成的工程項(xiàng)目用于國(guó)防試驗(yàn)任務(wù)中,發(fā)揮了重要作用。有100多項(xiàng)已獲得軍隊(duì)科技進(jìn)步獎(jiǎng),涌現(xiàn)了一批以全國(guó)突出貢獻(xiàn)工程碩士陸晉榮為代表的新型杰出人才,部隊(duì)對(duì)裝備學(xué)院工程碩士的培養(yǎng)給予了較高評(píng)價(jià)。
二、工程碩士培養(yǎng)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)
(一)招生上突破傳統(tǒng)的單憑考試成績(jī)的模式,提高復(fù)試成績(jī)的比重專(zhuān)業(yè)學(xué)位的教育不同于學(xué)術(shù)性學(xué)位教育,更著重于工程實(shí)踐和工程技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。因此,裝備學(xué)院在招生上改革了以往主要根據(jù)入學(xué)考試成績(jī)?yōu)橹鞯淖龇ǎ哟髲?fù)試成績(jī)所占比重。在學(xué)生入學(xué)考試成績(jī)達(dá)到國(guó)家基本分?jǐn)?shù)線(xiàn)的情況下,重點(diǎn)考慮復(fù)試成績(jī),并組織專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力水平的測(cè)試。專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力水平測(cè)試重點(diǎn)考查學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論和本領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的能力及在實(shí)際工作中的運(yùn)用情況。復(fù)試重點(diǎn)考查學(xué)生在從事技術(shù)研究和工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,以及在改進(jìn)國(guó)防科研試驗(yàn)方法和手段、提高國(guó)防科研試驗(yàn)效率中的發(fā)展?jié)撃堋?/p>
(二)正規(guī)教學(xué)過(guò)程,合理設(shè)置課程計(jì)劃和教學(xué)安排,科學(xué)設(shè)置專(zhuān)業(yè)方向根據(jù)工程碩士研究生的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),裝備學(xué)院認(rèn)真制定工程碩士研究生培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱。在課程設(shè)置上,既體現(xiàn)了碩士研究生的培養(yǎng)要求,又結(jié)合了各工程領(lǐng)域培養(yǎng)特點(diǎn),在專(zhuān)業(yè)設(shè)置上更加突出特色。在具體的教學(xué)實(shí)施過(guò)程中,根據(jù)試驗(yàn)部隊(duì)實(shí)際工作的需要和學(xué)院的教學(xué)資源,裝備學(xué)院與培養(yǎng)單位共同研究確定課程計(jì)劃和教學(xué)安排,使課程的設(shè)置既能充實(shí)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論,又能提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力,使教學(xué)安排既能保證教學(xué)計(jì)劃的順利實(shí)施,又不至于影響到試驗(yàn)部隊(duì)的正常試驗(yàn)任務(wù),必要時(shí)學(xué)院派教員到部隊(duì)進(jìn)行授課。在課程設(shè)置上注重學(xué)院工程領(lǐng)域的學(xué)科特點(diǎn)和試驗(yàn)部隊(duì)的實(shí)際需求相結(jié)合。
(三)根據(jù)專(zhuān)業(yè)學(xué)位的培養(yǎng)規(guī)律,與科學(xué)學(xué)位區(qū)別對(duì)待,突出工程碩士特點(diǎn)參加專(zhuān)業(yè)學(xué)位學(xué)習(xí)的學(xué)生,與攻讀科學(xué)學(xué)位學(xué)習(xí)的學(xué)生相比,基礎(chǔ)知識(shí)水平相對(duì)薄弱,但工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富,解決實(shí)際問(wèn)題能力很強(qiáng),而且渴求知識(shí)欲望更強(qiáng)。因此,在工程碩士的培養(yǎng)等方面,無(wú)論從文獻(xiàn)閱讀、論文的選題還是學(xué)位論文的要求上,都有特別的要求。文獻(xiàn)閱讀總體上要求量相對(duì)少些,但要求學(xué)生結(jié)合自己的研究方向、工程需要至少閱讀10篇最新的專(zhuān)業(yè)性的中英文文獻(xiàn),并在論文開(kāi)題前寫(xiě)出不少于三千字的文獻(xiàn)閱讀綜述;論文的選題要求來(lái)源于工程實(shí)踐任務(wù),有明確的應(yīng)用背景,具有現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值,并具有進(jìn)行科學(xué)研究的可行性,可以是工程策劃、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)改造或技術(shù)攻關(guān)等項(xiàng)目,有一定技術(shù)難度和工作量,在于充分體現(xiàn)作者綜合運(yùn)用科學(xué)理論、技術(shù)和方法解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力;學(xué)位論文的形式要求也比較靈活,可以是工程設(shè)計(jì)、研究論文、專(zhuān)題報(bào)告等形式,表明作者具有擔(dān)任專(zhuān)門(mén)技術(shù)工作的能力,有一定理論意義或?qū)嵺`價(jià)值。在學(xué)生完成學(xué)位論文過(guò)程中,加強(qiáng)過(guò)程管理,尤其提高學(xué)院導(dǎo)師與部隊(duì)導(dǎo)師的溝通與聯(lián)系,對(duì)學(xué)生階段性成果進(jìn)行評(píng)定和指導(dǎo),確保論文質(zhì)量。
(四)根據(jù)不同的組織形式采取不同的管理措施學(xué)院工程領(lǐng)域工程碩士研究生的培養(yǎng)共有兩種組織形式。第一種形式是采取學(xué)員“進(jìn)校不離崗”的方式,經(jīng)考試被錄取為我院工程領(lǐng)域工程碩士研究生后,學(xué)生的各種人事關(guān)系保留在原單位,平時(shí)照常上班,第一年兩個(gè)學(xué)期中,每個(gè)學(xué)期安排三到四個(gè)月的時(shí)間組織學(xué)生到學(xué)院集中學(xué)習(xí);第二種形式是采取學(xué)院與單位聯(lián)合培養(yǎng)的形式,雙方共同簽訂培養(yǎng)協(xié)議,學(xué)生經(jīng)過(guò)考試被錄取后,并不到學(xué)院上課,而是學(xué)院根據(jù)培養(yǎng)單位任務(wù)情況和學(xué)院教學(xué)安排,派教員到培養(yǎng)單位進(jìn)行授課,一般在一年到一年半的時(shí)間內(nèi)完成授課。第一種形式一般用于學(xué)生數(shù)量較少試驗(yàn)任務(wù)并不十分繁重的情況,學(xué)員進(jìn)校后,按照學(xué)院內(nèi)其他全日制研究生的管理要求,共同編班,集中管理。第二種形式一般用于學(xué)員數(shù)量較多,單位集中,并且試驗(yàn)任務(wù)相對(duì)較重的情況,這些學(xué)員的管理由雙方成立聯(lián)合管理小組來(lái)負(fù)責(zé),聯(lián)合管理小組共同管理研究生培養(yǎng)過(guò)程中的教學(xué)、論文研究、學(xué)位論文答辯等工作進(jìn)程,并監(jiān)督研究生的培養(yǎng)質(zhì)量,協(xié)商解決在聯(lián)合培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)生的種種問(wèn)題。實(shí)踐證明,成立聯(lián)合管理小組的做法在研究生的聯(lián)合培養(yǎng)工作中發(fā)揮了重要的作用。
(五)加強(qiáng)工程碩士導(dǎo)師隊(duì)伍建設(shè)導(dǎo)師的水平直接決定學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。在提高導(dǎo)師自身教學(xué)、科研和學(xué)術(shù)水平的基礎(chǔ)上,裝備學(xué)院注重加強(qiáng)導(dǎo)師隊(duì)伍的整體建設(shè),不斷優(yōu)化導(dǎo)師隊(duì)伍的知識(shí)結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu),建設(shè)一支水平較高、具有相當(dāng)知名度的導(dǎo)師群體。尤其重視選拔具有豐富工程、試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家學(xué)者充實(shí)到工程碩士導(dǎo)師隊(duì)伍中。隊(duì)伍中有國(guó)家863、973專(zhuān)家3名,獲育才金獎(jiǎng)6名,育才銀獎(jiǎng)36名,全軍優(yōu)秀教師11名。目前在學(xué)院已形成一支學(xué)術(shù)水平高、科研能力強(qiáng)又有豐富工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)術(shù)隊(duì)伍。在部隊(duì)已有導(dǎo)師60余名,主要是試驗(yàn)部隊(duì)的總師和高級(jí)工程師。另外,我們充分利用院內(nèi)外各方面的優(yōu)勢(shì),聘請(qǐng)有關(guān)院校、航天科技集團(tuán)、航天科工集團(tuán)、全軍武器試驗(yàn)研究論證部門(mén)、試驗(yàn)基地等單位的教授、專(zhuān)家講課或舉辦高水平的專(zhuān)題技術(shù)講座,作為課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充,此項(xiàng)活動(dòng),得到學(xué)生的歡迎,使他們?cè)诹私鈱W(xué)科前沿、開(kāi)闊視野等方面受益匪淺。
三、存在的問(wèn)題和解決思路
由于工程碩士研究生教育直接面向用人單位,培養(yǎng)具有專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力的應(yīng)用型高層次專(zhuān)門(mén)人才,受到了部隊(duì)的普遍歡迎。但由于種種因素的影響,學(xué)院的工程碩士培養(yǎng)還存在一些不足。
(一)招生規(guī)模偏小由于目前部隊(duì)對(duì)于工程碩士專(zhuān)業(yè)學(xué)位的重視程度還不夠,推薦送學(xué)的比例還達(dá)不到要求,甚至有時(shí)出現(xiàn)小于培養(yǎng)計(jì)劃的現(xiàn)象。學(xué)院的任務(wù)定位確定了在我軍信息化裝備建設(shè)、一體化軍事訓(xùn)練中的戰(zhàn)略地位,具備了工程碩士研究生教育擴(kuò)大招生規(guī)模的客觀條件,下一步擬采取有效措施,組織專(zhuān)門(mén)人員,深入部隊(duì),開(kāi)展聯(lián)合培養(yǎng)工作,積極開(kāi)辦工程碩士學(xué)位研究生班和研究生課程進(jìn)修班。
關(guān)鍵詞:航天類(lèi)專(zhuān)業(yè) 人工智能 教學(xué)探索
中圖分類(lèi)號(hào):G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)10(b)-0155-02
面對(duì)航天科技迅猛發(fā)展,現(xiàn)代軍備技術(shù)快速提升,培養(yǎng)具有專(zhuān)業(yè)性的高素質(zhì)航天類(lèi)人才,是我國(guó)航天科技發(fā)展的戰(zhàn)略選擇,也是航天重點(diǎn)高校面向并有效服務(wù)航天事業(yè)的歷史責(zé)任。航天類(lèi)本科生的教育形式也需要突破傳統(tǒng)的方式,著重多樣性、前沿性、工程性,因此,該專(zhuān)業(yè)的各門(mén)課程教育都應(yīng)該結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),探索新的教學(xué)模式。
人工智能自1956年誕生50多年以來(lái),引起眾多科研機(jī)構(gòu)、政府和企業(yè)的空前關(guān)注,已成為一門(mén)具有日臻完善的理論基礎(chǔ)、日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣泛交叉的前沿學(xué)科。由于航天領(lǐng)域的特殊要求,人工智能在其發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的重要作用,各發(fā)達(dá)國(guó)家都相繼開(kāi)展了人工智能與航天技術(shù)相結(jié)合的研究,致力于實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的、具有容錯(cuò)能力的、智能的飛行系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。因此,“人工智能”作為航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)特色選修課,應(yīng)結(jié)合專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)展開(kāi)更具有實(shí)用性和創(chuàng)新性的教學(xué)。
1 人工智能課程特點(diǎn)
一方面,“人工智能”是一門(mén)多學(xué)科交叉的綜合學(xué)科,它涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等眾多領(lǐng)域,具有知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、內(nèi)容抽象、不易理解、理論性強(qiáng)等特點(diǎn),使得該課程的教學(xué)具有較大的靈活度和較高的難度。另一方面,“人工智能”是一門(mén)正在發(fā)展中的學(xué)科,具有較強(qiáng)的前沿性,計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、生物科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展不斷的提出了許多新的研究目標(biāo)和研究課題,使得人工智能的技術(shù)和算法也需要不斷更新,這在很大程度上增加了“人工智能”課程的教學(xué)難度。
2 航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)
首先,航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)具有較強(qiáng)的工程性。在專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革中有統(tǒng)一的特點(diǎn),即強(qiáng)調(diào)要體現(xiàn)航天工程技術(shù)的綜合性、系統(tǒng)性, 注重培養(yǎng)復(fù)合型人才。其次,航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)具有一定的前沿性。因?yàn)楹教祜w行器作為現(xiàn)代高科技和多種學(xué)科技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)晶,應(yīng)及時(shí)把現(xiàn)代先進(jìn)科技融入到了專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)類(lèi)的課程教學(xué)中, 專(zhuān)業(yè)知識(shí)更新快成為又一特點(diǎn);另外,航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)注重實(shí)踐性教育。尊重個(gè)性和興趣,強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力,實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開(kāi)放,要求學(xué)生自主地設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn),強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。最后,航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)應(yīng)重視產(chǎn)學(xué)合作。產(chǎn)學(xué)合作的目的在于推動(dòng)學(xué)校與航天產(chǎn)業(yè)的持續(xù)全面合作,造就一支科學(xué)技術(shù)研究和工程實(shí)踐兼?zhèn)涞慕處熽?duì)伍。
3 教學(xué)模式的探索
3.1 教材的選擇
人工智能作為一門(mén)新興的學(xué)科,其理論與方法都還在不斷的發(fā)展與完善中。就目前來(lái)看,關(guān)于人工智能的定義和范圍都沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),不同的教材所介紹的內(nèi)容也不盡相同。在教材選用方面,需要綜合考慮專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和學(xué)生的知識(shí)背景。本課程主要針對(duì)航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生,該類(lèi)學(xué)生具有一定的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、信息論、通信理論等基礎(chǔ)知識(shí),對(duì)航天應(yīng)用的基本需求有初步的了解,因此,“人工智能”課程難度應(yīng)該控制在中級(jí),可以較深入的介紹人工智能的基礎(chǔ)算法和應(yīng)用案例。
中南大學(xué)蔡自興教授積累了多年的教學(xué)與科研經(jīng)驗(yàn),借鑒了國(guó)內(nèi)外其他專(zhuān)家和作者的最新研究成果,吸取了國(guó)內(nèi)和國(guó)外人工智能領(lǐng)域?qū)W術(shù)書(shū)籍的長(zhǎng)處,于1987年編寫(xiě)了“人工智能及其應(yīng)用”一書(shū),該書(shū)根據(jù)人工智能學(xué)科的新發(fā)展不斷修訂,推出四個(gè)版本。本課程采用“人工智能及其應(yīng)用(第4版)”,其中大部分內(nèi)容適合本科生學(xué)習(xí)。另外,本課程還給學(xué)生提供其他一些參考書(shū)目,如N.J.Nilsson 的“Artificial Intelligence:A New Synthesis.Morgan Kanfmann”等經(jīng)典教材。
3.2 課堂教學(xué)形式的探索
“人工智能”課程內(nèi)容較抽象,概念較為繁多,若采用單一的課堂講授的方式,學(xué)生容易概念混淆、理解不透,逐漸產(chǎn)生厭倦情緒,導(dǎo)致教學(xué)效果差。本文探索不同的課堂教學(xué)手段,根據(jù)不同內(nèi)容采用不同的教學(xué)手段,有利于學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解與吸收。另外,考慮到航天類(lèi)的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),突出課程內(nèi)容的工程應(yīng)用,增加研究性質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容與形式,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。
(1)課件采用圖文并茂的PPT。綜合利用文字、圖像、聲音、視頻等多種媒體表示方法,在介紹原理和概念時(shí)采用精辟的文字,介紹算法流程時(shí)采用圖像,介紹算法應(yīng)用時(shí)采用視頻。在PPT中適當(dāng)利用不同的字體、顏色或動(dòng)畫(huà)來(lái)突出重點(diǎn),細(xì)化流程,引導(dǎo)學(xué)生的思路,便于集中注意力接受重點(diǎn)內(nèi)容。
(2)適當(dāng)增加課堂討論與練習(xí)。對(duì)于人工智能的一些基本問(wèn)題,可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行調(diào)研和討論,來(lái)深化課程內(nèi)容的了解,并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;對(duì)于重要的算法和理論,可以增加課堂練習(xí),讓學(xué)生實(shí)際動(dòng)手進(jìn)行公式的推導(dǎo)或演算,并在練習(xí)中分析學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解程度,有針對(duì)性的增加講解或指導(dǎo)。
(3)適當(dāng)采用類(lèi)比的講解方式。對(duì)人工智能的不同學(xué)派,不同方方法,以及方法的不同應(yīng)用,廣泛的采用類(lèi)比的形式進(jìn)行講解,不僅可以復(fù)習(xí)已學(xué)習(xí)的內(nèi)容,也利于對(duì)新內(nèi)容的理解。并且,通過(guò)對(duì)不同內(nèi)容的比較總結(jié)相似點(diǎn)、區(qū)分不同點(diǎn),可以避免概念的混淆,清晰的掌握課程內(nèi)容。
(4)增加研究性教學(xué)。研究性教學(xué)強(qiáng)調(diào)通過(guò)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí),有必要將實(shí)際應(yīng)用案例或者授課教師的科研項(xiàng)目融入日常的教學(xué)工作中去,用“啟發(fā)式”、“案例式”教學(xué)激發(fā)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”能力。
3.3 課程內(nèi)容的探索
一方面,鑒于本科生知識(shí)結(jié)構(gòu)還不夠完善,“人工智能”課程的內(nèi)容要控制在適應(yīng)本科生學(xué)科基礎(chǔ)的中等難度;另一方面,鑒于航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn),課程內(nèi)容應(yīng)更注重與航天應(yīng)用相結(jié)合的內(nèi)容,并且在課程中增加具體應(yīng)用的介紹。具體的課程內(nèi)容如表1所示。
3.4 考核形式的改革
“人工智能”課程注重學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng),傳統(tǒng)的試卷形式不能全面的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,因此,應(yīng)采用課堂表現(xiàn)和課程報(bào)告相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合考核。
一方面,重視學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,對(duì)學(xué)生課堂討論與練習(xí)的表現(xiàn)進(jìn)行考核評(píng)分,作為總成績(jī)的參考;另一方面,注重學(xué)生課題調(diào)研和實(shí)踐的能力,采取提交課程論文的形式進(jìn)行考核。正確引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣、課程內(nèi)容、可行性、實(shí)踐難度進(jìn)行合理選題,并根據(jù)所選題目進(jìn)行文獻(xiàn)查閱和總結(jié),完成調(diào)研報(bào)告或算法實(shí)現(xiàn)報(bào)告。結(jié)合者兩個(gè)方面進(jìn)行最終成績(jī)的評(píng)定,綜合衡量學(xué)生問(wèn)題分析能力、論文寫(xiě)作能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。
4 結(jié)語(yǔ)
航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)的本科生教學(xué)需針對(duì)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)有的放矢,該專(zhuān)業(yè)的課程教育都應(yīng)該趨向于前沿性、專(zhuān)業(yè)性和實(shí)用性。本文的“人工智能”課程教學(xué)改革方案不僅考慮到該課程屬于前沿叉學(xué)科的特點(diǎn),也綜合考慮了航天類(lèi)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)。為了使課程教學(xué)更好地服務(wù)于學(xué)生,本文提出的改革方案打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,將課堂理論講解、課堂討論、課后調(diào)研、項(xiàng)目實(shí)踐等相結(jié)合,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,有利于培養(yǎng)真正符合航天領(lǐng)域所需要的綜合型高級(jí)人才。
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