【摘要】隨著我國綜合國力的全面提升，我國航天航空領(lǐng)域也在日益前進(jìn)，“嫦娥奔月”、“神州升天”讓我們國家航天夢飛速前進(jìn)。因此，為了更好地適應(yīng)時展的需求，最近幾年，高中物理教材文本或是試題上經(jīng)常會出現(xiàn)一些同航天領(lǐng)域有關(guān)的物理知識。同時這也充分體現(xiàn)了高中物理知識在生活中的運(yùn)用要求。故而，我們高中生在為祖國為自豪的同時，還必須要認(rèn)真學(xué)好科技知識。本人根據(jù)所學(xué)知識，深入探究了高中物理知識在航空航天領(lǐng)域方面的應(yīng)用，作為學(xué)生，文化水平知識有限，文中難免會存在一些不足之處，還懇請各位專家和老師給予批評指正。

【關(guān)鍵詞】航空航天領(lǐng)域；高中物理知識；運(yùn)用

近年來，隨著我國科技一日千里的發(fā)展，我國在航空航天事業(yè)方面取得了較為顯著成績。有效為我國教育指明了發(fā)展道路，同時航空航天領(lǐng)域方面的知識也有效滲透到教學(xué)知識中。物理這門學(xué)科在了解航空航天知識方面有著至關(guān)重要的，同時二者也有著非常緊密的聯(lián)系。縱觀這幾年的高考物理試題，我們不難發(fā)現(xiàn)，很多素材都是來自于航空航天方面。比如，力學(xué)知識、萬有引力定律知識與航空航天知識的應(yīng)用原理之間有著直接關(guān)系。同時，近年來高考中的熱點(diǎn)都是選于航空航天領(lǐng)域方面的知識點(diǎn)。因此，作為學(xué)生的我們要通過各種途徑了解物理知識在航空航天領(lǐng)域的運(yùn)用。

1分析高中物理與航空航天技術(shù)之間的聯(lián)系

天文學(xué)在世界物理學(xué)史占據(jù)著至關(guān)重要的地位，天文學(xué)作為物理學(xué)衍生出一個分支。在人類認(rèn)識宇宙和物理學(xué)進(jìn)步的過程中占據(jù)著非常重要地位。隨著社會的發(fā)展，天文學(xué)到了現(xiàn)代社會主要用在航空航天事業(yè)當(dāng)中，每一次天文學(xué)的進(jìn)步或是發(fā)展都在很大程度上助推了社會進(jìn)步發(fā)展[1]。隨著社會的發(fā)展，在現(xiàn)階段教育事業(yè)中，航空航天知識也滲透到其中，特別是在高中物理學(xué)科中，在高中物理學(xué)科中，萬有引力定律是非常重要的一部分，一直以來都在高考中占據(jù)主導(dǎo)地位，作為一項高度融合的科學(xué)技術(shù)，航空航天逐漸融高中物理知識中，同時航空航天也滲透到熱學(xué)、力學(xué)等知識中，并逐漸走進(jìn)高中物理，作為航空航天技術(shù)原理支持的高中物理受到越來越多人的重視，故而，作為高中生的我們要深入探究高中物理知識在航天領(lǐng)域的應(yīng)用[2]。

2高中物理知識在航天領(lǐng)域的應(yīng)用

摘要：航空航天生理學(xué)是航空航天醫(yī)學(xué)的主干學(xué)科，也是培養(yǎng)航空航天醫(yī)學(xué)人才的關(guān)鍵課程。為培養(yǎng)該專業(yè)學(xué)生的崗位任職能力，在課程教學(xué)中引入了研究性教學(xué)形式，采用課堂授課與專題討論課、綜合案例分析課、“開放式”論文撰寫相結(jié)合的教學(xué)辦法；配套更新了課程考核方式，使其更全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。探索研究發(fā)現(xiàn)，該方法不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時，通過自主學(xué)習(xí)促進(jìn)了個人知識體系的構(gòu)建，提高了靈活運(yùn)用理論解決實際問題的能力。此外，提升教師的綜合素質(zhì)以及建立專業(yè)的信息資源庫有助于更好開展研究性教學(xué)。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)；航空航天生理學(xué)；專題討論課

研究性教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中主動形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)。在研究性教學(xué)的組織過程中，學(xué)生通過對課程相關(guān)問題的探索以及與教師之間的互動，進(jìn)行知識、能力的自主建構(gòu)，達(dá)到激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，掌握系統(tǒng)知識、培養(yǎng)創(chuàng)新與實踐能力的目的。研究性教學(xué)法具有探究性、過程性、自主性、互動性、靈活性、開放性及實踐性的特點(diǎn)[1]。近年來，研究性教學(xué)模式越來越多地被高等教育界所認(rèn)可，并在多個高等醫(yī)學(xué)院校的多門課程中得到了不同程度的應(yīng)用[2~6]。航空航天生理學(xué)是研究航空航天活動中低氣壓、缺氧等多種異常環(huán)境因素對人體影響的規(guī)律及其機(jī)制，以及研究異常環(huán)境因素的防護(hù)或?qū)勾胧┑囊婚T學(xué)科。它既是航空航天醫(yī)學(xué)的重要組成部分，又是生理科學(xué)向航空航天活動應(yīng)用的重要拓展，對于保障飛行安全、維護(hù)機(jī)組人員和乘客的健康與舒適，提高飛行勞動效率均有十分重要的意義[7]。航空航天生理學(xué)作為航空航天醫(yī)學(xué)課程的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)好該課程可為航空航天醫(yī)學(xué)其他課程學(xué)習(xí)打下堅實的理論基礎(chǔ)。另外，該課程內(nèi)容與日常航空衛(wèi)生保障工作密切相關(guān)，學(xué)好該課程也有助于提升航空航天醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的崗位任職能力。更重要的是，作為航空衛(wèi)生保障專業(yè)人才，必須具有敏銳的觀察力去發(fā)現(xiàn)問題，較強(qiáng)的主觀能動性去學(xué)習(xí)并解決問題，這樣才能保障飛行人員的安全、健康以及工作效能，從而保障飛行部隊的戰(zhàn)斗力。這一人才培養(yǎng)目標(biāo)與研究性教學(xué)的教學(xué)目的高度契合。多年以來，我們不斷地將研究性教學(xué)模式探索應(yīng)用于航空航天生理學(xué)課程教學(xué)，并取得明顯成效。在本文中，我們將從轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、改革考核方式這兩個方面，闡述在航空航天生理學(xué)教學(xué)中開展研究性教學(xué)模式探索的具體做法、取得的教學(xué)效果和學(xué)生反饋，并總結(jié)出兩點(diǎn)探索體會，以便在今后的教學(xué)工作中更好地開展研究型教學(xué)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1轉(zhuǎn)變教學(xué)模式

在課程教學(xué)方式上，本門課程采用課堂授課與專題討論課、綜合案例分析課、“開放式”論文撰寫相結(jié)合的模式，下面具體闡述這三種研究性教學(xué)模式。

1.1組織專題討論

1航空航天類專業(yè)的特殊性

航空航天類專業(yè)的應(yīng)用對象包括衛(wèi)星、飛機(jī)、導(dǎo)彈、炮彈甚至還包括艦船和潛艇。在世界范圍內(nèi)，所有的工科教育都是基礎(chǔ)教育和應(yīng)用基礎(chǔ)教育的結(jié)合，航空航天類專業(yè)亦不例外。這一特點(diǎn)引導(dǎo)著高校教師在航空航天類專業(yè)的研究領(lǐng)域和研究方向，也決定了高校教師必然與軍方及大型的航空航天研究院所聯(lián)系密切。從上述應(yīng)用對象可以看出，除了為數(shù)不多的民用產(chǎn)品外，大都與關(guān)系國家國防安全的軍用產(chǎn)品有關(guān)，尤其一些尖端科技產(chǎn)品更是如此。事實上，即便是那些民用產(chǎn)品，其核心技術(shù)也往往涉及國家秘密或者商業(yè)秘密，如民航飛機(jī)發(fā)動機(jī)的設(shè)計和制造技術(shù)一直為幾個軍事強(qiáng)國所把持。這些特點(diǎn)意味著許多高校航空航天類專業(yè)的研究場所和實驗場所必須遵守人員出入受限、接觸范圍受限的法令法規(guī)，為“卓越計劃”的充分實施帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

2航空航天教學(xué)實驗室建設(shè)的必要性

很多航空航天類專業(yè)的課程都是與實際工程緊密結(jié)合的，以航空航天類專業(yè)本科生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課自動控制原理來說［12］，不僅要講授基礎(chǔ)理論知識，還要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的自動控制知識進(jìn)行飛行器制導(dǎo)控制系統(tǒng)的設(shè)計，這需要基于實驗室的實踐教學(xué)來進(jìn)行輔助。雖然各航空航天高校均已建立了各級別的專業(yè)實驗室，但這些實驗室仍主要為研究生所用，且其承擔(dān)的多是一些國防科研任務(wù)，不一定適合本科生接觸和參與。這也是導(dǎo)致航空航天類專業(yè)本科生實踐能力不足的另一個因素。隨著我國航空航天事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，國家和地方的支持力度也不斷增強(qiáng)，開設(shè)航空航天類專業(yè)的高校越來越多，不管是研究型高校(985工程大學(xué))，還是教學(xué)研究型高校(211工程大學(xué))都唯恐落于人后，爭相設(shè)立與航空航天方向相關(guān)的學(xué)院或?qū)I(yè)。這在造成每年畢業(yè)的本科生數(shù)量與日遞增的同時，配套設(shè)施建設(shè)尤其是本科生教學(xué)實驗室建設(shè)的進(jìn)度滯后，也使得這些專業(yè)的畢業(yè)生質(zhì)量參差不齊，進(jìn)一步凸顯了他們動手實踐能力不足的問題。隨著“卓越計劃”的推進(jìn)，教學(xué)實驗室在高校教學(xué)、科研和學(xué)生培養(yǎng)方面的作用會越來越大，加強(qiáng)專業(yè)教學(xué)實驗室的建設(shè)，并建立有效、開放的運(yùn)行機(jī)制，將是切實提高學(xué)生工程實踐能力的重要抓手。因此，有必要建立航空航天類專業(yè)的本科生教學(xué)實驗室，用以承擔(dān)本科生的實驗教學(xué)和各類競賽、創(chuàng)新計劃等任務(wù)。

3航空航天教學(xué)實驗室的建設(shè)經(jīng)驗

北京理工大學(xué)(以下簡稱我校)建于1940年，是中國共產(chǎn)黨創(chuàng)辦的第一所理工科大學(xué)。建校70多年來，一直以建設(shè)強(qiáng)大的國防力量為己任，秉承“實事求是，不自以為是”的校風(fēng)，在航空航天領(lǐng)域取得了諸多輝煌成果。結(jié)合我校航空航天類專業(yè)的前述特殊性，以我校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)實驗室建設(shè)經(jīng)驗為例進(jìn)行說明。

一任職教育的特點(diǎn)針對性強(qiáng)

學(xué)歷教育是使受教育者掌握必要的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論、基本素質(zhì)和基本能力的基礎(chǔ)性教育。側(cè)重傳授完整的知識和提高學(xué)員整體素質(zhì)的學(xué)歷教育不同，任職教育主要是在學(xué)歷教育的基礎(chǔ)上，著眼軍人晉升職務(wù)的需要，培養(yǎng)能夠勝任各種崗位工作的專才，不斷提高其崗位任職能力，滿足其崗位任職需要，具有鮮明的針對性。實踐性強(qiáng)。任職教育因其著眼點(diǎn)是崗位任職需要，屬于職業(yè)教育的范疇，強(qiáng)調(diào)的是教育的職業(yè)指向性。它關(guān)注的是教育對崗位的指向性和適應(yīng)性，而不關(guān)注一個人能否在其一生中持續(xù)地獲得教育的機(jī)會。而是使學(xué)員不斷獲得新知識、新技術(shù)和新理論，強(qiáng)調(diào)通過實踐來理解和運(yùn)用理論；通過實際操作鍛煉來提升能力；通過培訓(xùn)培養(yǎng)來形成良好的職業(yè)道德，服務(wù)部隊，突出培養(yǎng)學(xué)員解決任職崗位領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力，使學(xué)員成為能夠滿足部隊實際需求的高技能軍事人才。綜合性強(qiáng)。學(xué)歷教育旨在使受教育者打下扎實的基礎(chǔ)功底，從而為部隊輸送合格的具有寬厚基礎(chǔ)知識的通才，以增強(qiáng)軍人在職業(yè)上的可塑性，為軍人在晉升過程中進(jìn)一步接受任職教育打下基礎(chǔ)。通過任職教育使學(xué)員具有較高的綜合素質(zhì)，做到知識與修養(yǎng)、能力與素質(zhì)、理論與實踐的統(tǒng)一。

二如何深化航空航天生理學(xué)實習(xí)

課教學(xué)航空航天生理學(xué)實習(xí)課具有很強(qiáng)的針對性、實踐性和操作性。與其他學(xué)科比較，有其自身的特點(diǎn)。首先是在這些試驗中，學(xué)生體驗性教學(xué)所占比例較大，且會涉及一些異常的環(huán)境因素；另外，除了在實習(xí)中會采用普通生理學(xué)實驗設(shè)備外，還會使用一些航空航天醫(yī)學(xué)所特有的實驗設(shè)備，如低壓艙、供氧裝備等。

1針對性的教學(xué)航空航天生理學(xué)實習(xí)課

主要是通過實驗加深學(xué)員隊航空航天生理學(xué)理論的重點(diǎn)、難點(diǎn)理論的理解，更好的掌握理論課內(nèi)容。本科生的教學(xué)方式就是結(jié)合大課理論，對每一個實習(xí)課逐一進(jìn)行講授。而對于參加任職教育的學(xué)員來說，他們來自不同兵種，不同的地域，所要保障的對象也不盡相同。所以，針對他們的教學(xué)不能照搬本科生的教學(xué)方式。應(yīng)針對他們的工作特點(diǎn)，制定更加深入的、更有針對性的教學(xué)計劃和教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)員能夠?qū)W到與其工作密切相關(guān)的理論和實驗知識。例如：對于工作點(diǎn)處于南方的航醫(yī)，《熱暴露對動物生理機(jī)能的影響》應(yīng)該重點(diǎn)講解，和其他班相比在理論和實驗上都應(yīng)該有所偏重，加深他們對熱負(fù)荷相關(guān)知識的理解，提高他們在實際工作中分析處理熱負(fù)荷對人體帶來不利影響的能力。而對于來自高原和保障對象為直升機(jī)飛行員的航醫(yī)來說，缺氧是他們航衛(wèi)保障的主要內(nèi)容。所以，就應(yīng)該重點(diǎn)給他們安排《低氣壓對小動物機(jī)體的影響》以加深他們對缺氧相關(guān)知識的理解，提高他們的工作能力。隨著航天事業(yè)的發(fā)展，航衛(wèi)保障也面臨新的挑戰(zhàn)。這就需要航醫(yī)不僅要具備更多的專業(yè)知識，還需要具備一定觀察、分析和研究問題的能力。所以，在講授一般實習(xí)課的同時，也應(yīng)該鼓勵他們將工作中發(fā)現(xiàn)的一些新的問題拿出來和教員一起分析，并制定實驗方案予以驗證。以提高他們處理研究解決新問題的能力。

1航空航天生理學(xué)實驗課的特點(diǎn)及改進(jìn)

航空航天生理學(xué)實驗課可分為驗證性實驗課、人體體驗課和討論課三類。這些實驗與其他學(xué)科的實驗相比較，有其自身的特點(diǎn)。首先是在這些實驗中，體驗性人體實驗所占比例較大，且會涉及一些異常的環(huán)境因素;另外，除了在實習(xí)中會采用普通生理學(xué)實驗設(shè)備外，還會使用一些航空航天醫(yī)學(xué)所特有的大型實驗設(shè)備，如低壓艙、殲擊機(jī)供氧裝備等。而且每一類實驗課都有其自身的特點(diǎn)，下面就三類實驗課的特點(diǎn)和改進(jìn)意見進(jìn)行詳細(xì)論述。

1.1驗證性實驗課驗證性實驗課主要是通過實驗加深學(xué)員對航空航天生理學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)理論的理解，更好地掌握理論課內(nèi)容。以低氣壓對小動物機(jī)體的影響為例，該實驗課通過實驗要求學(xué)生:①觀察高空減壓病、高空胃腸脹氣以及體液沸騰的表現(xiàn)特征;②了解高空減壓病、高胃腸脹氣以及體液沸騰的發(fā)生與大氣壓力和氣壓高度之間的關(guān)系。該實驗每4－8人一組。各實驗組進(jìn)行合理分工:主持實驗、減壓操作、時間掌握、上升高度觀察、動物解剖、上升與下降過程中動物情況觀察與報告，以及實驗記錄等。讓學(xué)員分別觀察:①18000m高度上升實驗:觀察高空低氣壓后血管內(nèi)氣泡的形成及特征。取一只正常大鼠放入低壓艙，快速上升至18000m并停留6min，在氣壓高度上升過程中觀察動物缺氧致死的表現(xiàn)?？焖傧陆岛蠼馄蕜游?，仔細(xì)觀察血管內(nèi)有無氣泡形成。②25000m高度上升實驗:觀察高空胃腸脹氣及皮下氣腫。取正常大鼠一只放入低壓艙，快速上升至25000m并停留6min，在上升過程中觀察動物腹部膨脹的情況。注意觀察皮下氣腫發(fā)生的時間、部位，是否擴(kuò)張及擴(kuò)張的順序和停止擴(kuò)張的時間。待低壓艙降至地面后，取出動物剪開氣腫部位皮膚，觀察皮膚剝離后形成的空腔。③25000m高度上升實驗:直接觀察高空胃腸脹氣及血液沸騰現(xiàn)象。將第2步中解剖過的大鼠直接剪破其心房、血管，使血液流出積聚在胸腔內(nèi)在將其放入低壓艙。快速上升，觀察胃腸脹氣和血液沸騰的發(fā)生與氣壓高低的關(guān)系。然后緩慢下降低壓艙并觀察上述現(xiàn)象消失與氣壓高度的關(guān)系。通過實驗使學(xué)員直觀地看到高空減壓病的發(fā)病機(jī)制，以及高空胃腸脹氣和體液沸騰的發(fā)生與大氣壓力和氣壓高度之間的關(guān)系。真正做到理論聯(lián)系實際，加強(qiáng)了學(xué)員在航空軍醫(yī)實際工作中處理問題的能力。隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，航空保障工作不僅要求航醫(yī)要掌握一定的專業(yè)技術(shù)知識，更要具有一定自主學(xué)習(xí)能力和探究問題的精神。我們將改進(jìn)現(xiàn)有的驗證性實驗課，通過啟發(fā)教育，設(shè)置一至兩個開放課程，積極鼓勵學(xué)員自己提出需要驗證的現(xiàn)象，教員只提供實驗設(shè)備和必要的指導(dǎo)，真正提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)的能力。

1.2人體體驗課人體體驗課使學(xué)員親身體驗航空特殊環(huán)境因素(如缺氧)對人體的影響，使學(xué)員了解書本上不能精確描述的個人感受，并對難以理解掌握的知識點(diǎn)如缺氧和加壓呼吸訓(xùn)練，通過親身體驗加深理解。以低壓艙模擬上升體驗與觀察為例。本系建有低壓艙，并配備了相關(guān)設(shè)備，可在缺氧耐力的檢查時測定呼吸、脈搏、血壓、心電、腦電、血氧飽和度等生理指標(biāo)，旨在通過低壓艙模擬上升，讓學(xué)員:①體驗和觀察低氣壓對人體的物理性影響;②體驗和觀察高空缺氧對人體的影響。該實驗每艙上升由6－9人分為3組進(jìn)行。低壓艙上升時采用我教研室制定的上升方案。上升人員地面高度吸純氧排氮10分鐘后，開始以20m/s的速度上升至8000m，短暫停留后以同樣的速度上升至11000m，短暫停留完成低氣壓體驗后，以15m/s的速度下降至7500m進(jìn)行缺氧體驗與缺氧耐力檢查。完成后以10－15m/s的速度下降到4000m，再以10－15m/s速度降至地面高度。通過該實驗使學(xué)員對抽象的知識點(diǎn)有了主觀感受，加深了理解并且認(rèn)識到學(xué)習(xí)航空航天生理學(xué)對航空軍醫(yī)工作的重要性，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)積極性。在學(xué)校和本系的支持下，人體體驗課的教學(xué)設(shè)備投入越來越大，我們力爭做到每個學(xué)員都能成為人體體驗課的被試，使學(xué)員對理論課的學(xué)習(xí)內(nèi)容及時溫故知新，對航空中不利因素對人體有哪些影響、影響的危害性及防護(hù)手段，以及對航空中常用儀器設(shè)備有一個充分認(rèn)識。

1.3討論課討論課是通過實例引導(dǎo)和教員指導(dǎo)下的課堂討論、資料查詢、自學(xué)等方式啟發(fā)學(xué)生分析、討論有關(guān)航空航天生理學(xué)問題，學(xué)習(xí)航空航天生理學(xué)知識。這種授課方式既加深了學(xué)員對大課內(nèi)容的理解，又增強(qiáng)了學(xué)員解決實際問題的能力。該實驗課以學(xué)員宣講為主。教員提出與大課理論相關(guān)，并且與航空軍醫(yī)實際工作密切聯(lián)系的實際問題，由學(xué)員自己運(yùn)用所學(xué)到的知識解決實際問題，并且親自講述解決問題的思路、方法。學(xué)員通過宣講真正做到了知識的融會貫通，并且由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為充分發(fā)揮自身的主觀能動性解決問題，提高了學(xué)員在未來工作中解決問題的能力，鍛煉了作為航醫(yī)的主要工作內(nèi)容航衛(wèi)保障宣講的能力，并為以后的宣講積累了經(jīng)驗和原始材料。隨著戰(zhàn)斗機(jī)性能的不斷提升以及防護(hù)裝備的不斷改進(jìn)，原有的討論案例已經(jīng)不能完全滿足課程的需要。這就要求我們教員要努力尋找更新、更好的討論素材。討論課需要學(xué)員自己花大量的時間，查閱相關(guān)資料，這些資料的來源又大多依靠學(xué)校圖書館的現(xiàn)存藏書作為保證。但就學(xué)校現(xiàn)存的有關(guān)書籍來看，還不能完全滿足學(xué)員的需要。此外最新、最前沿的討論素材也需要教員通過網(wǎng)絡(luò)資源才能得到。因此，學(xué)校完善網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、開放網(wǎng)絡(luò)資源并且給學(xué)員更多的自由時間就顯得尤為重要。

2總結(jié)