教學實驗室下的航空航天論文

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1航空航天類專業(yè)的特殊性

航空航天類專業(yè)的應用對象包括衛(wèi)星、飛機、導彈、炮彈甚至還包括艦船和潛艇。在世界范圍內，所有的工科教育都是基礎教育和應用基礎教育的結合，航空航天類專業(yè)亦不例外。這一特點引導著高校教師在航空航天類專業(yè)的研究領域和研究方向，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。從上述應用對象可以看出，除了為數(shù)不多的民用產品外，大都與關系國家國防安全的軍用產品有關，尤其一些尖端科技產品更是如此。事實上，即便是那些民用產品，其核心技術也往往涉及國家秘密或者商業(yè)秘密，如民航飛機發(fā)動機的設計和制造技術一直為幾個軍事強國所把持。這些特點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航空航天教學實驗室建設的必要性

很多航空航天類專業(yè)的課程都是與實際工程緊密結合的，以航空航天類專業(yè)本科生必修的專業(yè)基礎課自動控制原理來說［12］，不僅要講授基礎理論知識，還要引導學生運用所學的自動控制知識進行飛行器制導控制系統(tǒng)的設計，這需要基于實驗室的實踐教學來進行輔助。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，且其承擔的多是一些國防科研任務，不一定適合本科生接觸和參與。這也是導致航空航天類專業(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，開設航空航天類專業(yè)的高校越來越多，不管是研究型高校(985工程大學)，還是教學研究型高校(211工程大學)都唯恐落于人后，爭相設立與航空航天方向相關的學院或專業(yè)。這在造成每年畢業(yè)的本科生數(shù)量與日遞增的同時，配套設施建設尤其是本科生教學實驗室建設的進度滯后，也使得這些專業(yè)的畢業(yè)生質量參差不齊，進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，教學實驗室在高校教學、科研和學生培養(yǎng)方面的作用會越來越大，加強專業(yè)教學實驗室的建設，并建立有效、開放的運行機制，將是切實提高學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)的本科生教學實驗室，用以承擔本科生的實驗教學和各類競賽、創(chuàng)新計劃等任務。

3航空航天教學實驗室的建設經驗

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

3.1立足校內，建立實驗教學基地本科生教學仍以高校校內為主要場所，在校園內建設高水平的專業(yè)實驗教學基地是重中之重。我校與航空航天類專業(yè)本科生培養(yǎng)相關的專業(yè)教學實驗室或工程教學中心有三個，即航空航天工程北京市實驗教學示范中心、基礎力學北京市實驗教學示范中心和北京理工大學宇航學院學生課外科技創(chuàng)新基地。宇航學院學生課外科技創(chuàng)新基地是學校的“985”計劃項目，已持續(xù)投資近200萬元，2002年開始組建，2005年建設完成后至今仍不斷補充和完善。面向全校尤其是航空航天類專業(yè)的本科生、研究生開設了近20門實驗選修課程，每年平均接納學生1000多人。同時承擔國家教育部、北京市創(chuàng)新項目研究5項，參與學生30多人，為全國大學生電子競賽、北京市電子競賽培訓八屆學生計300多人，獲獎15項，為大學生課外科技作品競賽培訓了近200人。該實驗教學基地為航空航天類專業(yè)學生的實踐能力培養(yǎng)起到了重要的作用。

3.2科教互融，掌握技術前沿教學與科研的交互融合，不僅有助于培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣，同時有助于學生了解工程技術的難點和前沿領域，這需要確立具有實用性和創(chuàng)新性的實驗教學內容。原有實驗教學方式存在的不足主要是:實驗內容陳舊，多是原理性的驗證實驗，學生和老師均缺乏動力和興趣。為此，航空航天類專業(yè)的責任教授和管理、實驗人員一起重新規(guī)劃了實驗教學模式。在實驗教學中，注意發(fā)揮學生的積極主動性和創(chuàng)新思維，在原理性驗證實驗的基礎上，更注重在強化基礎理論的情況下結合學科發(fā)展前沿，鼓勵學生分組、分工完成課題。既培養(yǎng)學生的動手能力，又培養(yǎng)學生團隊協(xié)作的精神。同時，充分發(fā)揮學科優(yōu)勢，鼓勵教師把最新的科研成果融入實驗教學環(huán)節(jié)中，甚至鼓勵教師把自己的在研項目經過處理后引入實驗教學。經過幾年的運行和完善，已經形成了一批特色鮮明的專業(yè)實驗課，并在飛行器現(xiàn)代設計方法、飛行力學、飛行器制導控制系統(tǒng)設計等專業(yè)課程的實驗教學中取得了優(yōu)異的成績。

3.3興趣牽引，建設專業(yè)社團我校航空航天類專業(yè)一直注重培養(yǎng)學生的專業(yè)興趣，認為這是讓學生由被動學習向主動學習轉變的良好催化劑，同時也是激勵創(chuàng)新的原動力。針對航空航天類專業(yè)的特點，2001年成立了學生科技創(chuàng)新社團———航模隊，共有隊員100余人。為了更好地引導和鼓勵科技創(chuàng)新，學校還定期舉辦與此相關的講座和競賽，并為每組參賽選手配備專業(yè)的指導教師。經過多年的探索實踐，航空航天類專業(yè)在人才培養(yǎng)，尤其是拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面形成了系統(tǒng)的學生科技實踐創(chuàng)新體系:加強實踐創(chuàng)新基地建設，引導科研一線教師積極參與，培養(yǎng)學生科技創(chuàng)新團隊，培育和支持學生科技創(chuàng)新作品，激發(fā)大學生科技創(chuàng)新和實踐探索意識，發(fā)揚吃苦耐勞、團結合作的精神，使更多的大學生了解科技創(chuàng)新，熱愛科技創(chuàng)新，投身科技創(chuàng)新。自2005年以來，多項學生作品在國內外科技創(chuàng)新競賽中獲得大獎，尤其是在被譽為當代大學生科技創(chuàng)新“奧林匹克”盛會的“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽上，已獲得三個全國一等獎。

3.4校企合作，打造國家級實踐中心為了更好地了解用人單位的需求，更切實地貫徹落實“卓越計劃”，我校一直注重航空航天類專業(yè)的校企合作。每屆學生大三學習結束的暑假，都會安排兩周～三周的畢業(yè)實習，針對學生的專業(yè)特點，精心遴選實習單位，讓學生親臨生產第一線，感受工程產品的真實生產過程和生產工藝。經過多年的堅持發(fā)展，實習地點已覆蓋諸多大型航空航天及兵工企業(yè)，并在兵器工業(yè)第二〇三研究所、兵器工業(yè)西北工業(yè)集團、中航工業(yè)西安飛機工業(yè)集團、8359所、航天519廠、中國空間技術研究院等單位建立了北京理工大學工程實踐教育中心。在“卓越計劃”的推動下，飛行器設計與工程專業(yè)從2012年開始每年選派4名學生，在學校及企業(yè)雙導師的指導下，于兵器工業(yè)第二〇三研究所完成畢業(yè)設計，充分體現(xiàn)了企業(yè)深度參與培養(yǎng)的特色。中國兵器第二〇三研究所一直是學校航空航天類專業(yè)尤其是飛行器設計與工程專業(yè)的實習基地，近十年運行下來，積累了豐富的操作經驗。目前，我校已與該研究所合作建立了國家級的工程實踐教育中心，并獲批為國家級大學生校外實踐教育基地。同時，學校還與中國空間技術研究院合作建立了國家級的工程實踐教育中心。這些國家級教育中心或實踐基地的建設，為校企深度合作及學生實踐能力的培養(yǎng)提供了良好的平臺。

3.5國際合作，拓寬學生視野學校航空航天類專業(yè)一直注重培養(yǎng)學生的國際視野，鼓勵學生到海外著名大學的實驗室學習和完成畢業(yè)設計。以宇航學院為例，每年到海外高校做畢業(yè)設計的本科生比例為10左右，包括薩馬拉航空航天大學、鮑曼大學、慕尼黑工業(yè)大學、代爾夫特理工大學、香港科技大學、弗萊堡大學、馬德里理工大學等均與我校建立了良好的合作關系，為本科生接觸并融入世界一流的航空航天實驗室提供了便利的條件。從運行十多年來的成果積累及參與該項計劃的學生的發(fā)展來看，達到甚至超過了預期目的。在“卓越計劃”實施的五年內，計劃將每年去海外做畢業(yè)設計的學生比例推進到30左右，同時制定了去海外高校進行畢業(yè)設計、去海外大型企業(yè)參觀、再直接進入國外企業(yè)實習的三步走方針。并積極引進海外大學實驗室的建設經驗，完善學校相關專業(yè)實驗室的建設工作。

4航空航天教學實驗室的建設思考

結合航空航天類專業(yè)的教學實驗室建設經驗和已經取得的成果，今后航空航天類專業(yè)教學實驗室的建設應該加強以下三個方面的工作。

4.1加強實驗室的體系建設航空航天類專業(yè)盡管名稱和方向各異，但卻是一個圍繞應用對象不同功能的有機整體。從學生的培養(yǎng)角度來說，尤其是本科生的培養(yǎng)，需要全面了解和通盤考慮。如北京理工大學航空航天工程北京市實驗教學示范中心已經構建完成或部分完成了包括飛行器總體設計、制導與控制技術、半實物仿真等在內的多套與飛行器設計相關的實驗系統(tǒng)，就是一個很好的嘗試。

4.2加強實驗教學團隊的建設教師是實驗體系的主體，實驗教師隊伍的水平和能力，在整個實驗體系運行中起決定性的作用。必須建設一支結構合理、人員精干、專兼結合的實驗教師隊伍，這支隊伍應在培養(yǎng)本科生的實驗與創(chuàng)新能力方面發(fā)揮主導作用。學校應充分意識到師資隊伍在實驗教學以及人才培養(yǎng)中的地位，制定相應的政策法規(guī)保障實驗教學隊伍的發(fā)展和壯大。

4.3加強合作與開放力度航空航天類的本科教學實驗室不應該僅僅著眼于自身校園內的若干平臺，而更應該把目光放眼于整個高校圈、相關企業(yè)及相關的國外大學實驗室和企業(yè)。作為教學實驗室建設的一部分，在加強學校不同專業(yè)之間合作的同時，更加切實地加強校校合作、校企合作和國際合作力度，同時加大開放力度，真正做到設備共享、人員共享和資源共享。

5結束語

在貫徹落實教育部“卓越計劃”的大背景下，加強和完善航空航天類專業(yè)教學實驗室的建設是一項迫在眉睫的任務。本文在明確航空航天類專業(yè)特殊性的基礎上，分析了航空航天類專業(yè)教學實驗室建設的必要性?？偨Y了北京理工大學航空航天類專業(yè)教學實驗室的建設經驗，包括立足校內、科教互融、興趣牽引、校企合作、國際合作等方面。最后討論了以加強實驗室的體系建設、實驗室教學團隊的建設和合作與開放力度為重點的建設方向?？傊?，期望我國高校的航空航天類專業(yè)以“卓越計劃”的實施為契機，針對“卓越計劃”的具體特點，打造高水平的本科教學實驗室，為培養(yǎng)具有國際視野的高層次、創(chuàng)新型的航空航天類工程人才貢獻力量。

作者：趙良玉唐勝景王偉王正平單位：北京理工大學