航空航天知識范文10篇

【摘要】隨著我國航空兵部隊的轉型發展、作戰時域和空域的拓展以及武器裝備的更新和提升，目前的航空航天醫學教育體系和培養的人才已經不能適應和滿足航空兵部隊發展的需求。因此，必須大力推進我國航空航天醫學教育體系和模式的改革，在總結我國航空航天醫學教育經驗的基礎上，借鑒和吸收俄羅斯和美國等軍事強國航空航天醫學教育的先進理念和做法，建設適合我國國情、國防建設和航空兵部隊發展實際的中國特色航空航天醫學教育新模式和新體系，培養有使命擔當、業務精良、素質全面的高素質航空航天醫學人才，為建設強大的人民空軍和強大的國防服務。

【關鍵詞】航空航天醫學；醫學教育；教育體制；教學模塊

我國大規模連續的航空航天醫學教育開始于1960年第四軍醫大學航空醫學系創立之時，經過幾十年、幾代人的努力，以空軍軍醫大學航空航天醫學系為主體的我國航空航天醫學教育機構，已經建立了一套行之有效、比較完備的航空航天醫學教育體系和模式，為我國航空兵部隊和民航系統培養了一大批優秀的航空航天醫學人才[1]。隨著我國航空航天事業的飛速發展，特別是近十年的跨越式發展，新型高性能航空武器大量裝備部隊，這對航空航天醫學保障提出了更高的要求。例如，新型高性能戰斗機、艦載機和武裝直升機的列裝，它們在高原、海上、艦艇等新的作戰平臺和地域，面臨新的醫學問題的挑戰；高性能戰機的高強度訓練負荷、高認知負荷和高心理應激等特點，也對飛行員的生理和心理狀態提出了更高的要求；我軍航空醫學保障手段不斷更新，新型保障裝備不斷裝備部隊，對航空衛生保障人員的理論水平和實踐技能也提出了新的要求。這些航衛保障工作的新挑戰和新要求，在我國目前的教育體系中較少涉及。因此，現有的航空航天醫學人才培養模式和航空航天醫學專業課程體系已不能完全適應航空航天醫學發展的需求。通過調研也發現，我國航空航天醫學專業畢業學員暴露出崗位勝任能力不足、專業思想不牢固和創新能力不突出等問題，無法滿足航空兵部隊新裝備衛勤保障任職要求。因此，必須大力推進我國航空航天醫學教育體系和模式的改革，在總結我國航空航天醫學教育經驗的基礎上，借鑒和吸收俄羅斯和美國等軍事強國航空航天醫學教育的先進理念和做法，建設適合我國國情、國防建設和航空兵部隊發展實際的中國特色航空航天醫學教育新模式和新體系，培養有使命擔當、業務精良、素質全面的高素質航空航天醫學人才，為建設強大的人民空軍和強大的國防服務。

1革新我國航空航天醫學教育體制和制度

總結我國航空航天醫學教育的經驗，吸收俄羅斯和美國等國家航空航天醫學教育體制的優點，建立中國特色的“院校教育、部隊實踐、任職教育”三位一體的航空航天醫學教育新體制[2-3]。開展航空航天醫學本科生教育，有助于學員系統、全面地掌握航空航天醫學的理論知識和實踐技能[2]。本科學員畢業后分配到基層航空醫學崗位，從事航空醫學衛勤保障工作和航空醫學實踐，在實踐中發現我國航空衛勤保障中存在的問題以及自身航空醫學知識和技能的短板和缺點。帶著這些問題、短板和缺點再返回院校接受研究生教育或任職教育，在再教育中解決這些問題，彌補自己的短板和缺點，提升理論知識和實踐技能水平。同時，完善航空軍醫崗位任職資格培訓制度、分級訓練和教育制度等，建立系統、全面、動態的航空航天醫學教育制度。

2建設模塊化航空航天醫學課程新體系

1航空航天學科專業設置

1.1MIT航空航天學科專業設置MIT的航空航天專業是美國同領域中最有名的專業，其人才培養理念和課程設置舉世聞名[3]。MIT在1959年成立航空航天系（TechnologyDepartmentofAeronau-ticsandAstronautics），分屬于工學院。在20世紀70年代早期，航空航天系建立起統一的工程課程體系，包括靜力學、固體力學、材料學、動力學、流體力學、熱動力學與推進、線性系統等。注重各課程之間的內在聯系，同時強調作為本領域的領導者需要考慮技術解決方法與經濟、政治、社會、環境需求和社會約束之間互相關系的理念[4]。在21世紀初，科學知識與工程實踐相結合逐步形成現代工程理論體系，航空航天系對課程體系進行了徹底改革，經過兩年的全面發展，形成一種全新工程教育理念和實施體系[5]———CDIO，CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），這對MIT產生了根本而持久的制度影響，更廣泛地影響了全美工程教育，其航空航天學科從20世紀90年代起連續多年位居全美工科第一。獨特的航空航天工程教育不僅促進了科技創新與發展，也引領著世界工程教育的改革方向，對美國在航空航天領域走在世界的前列起著極其重要的作用。學生在航空航天工程（AerospaceEngineering）和工程學（Engineering）經過4年學習，將獲得理學學士學位（BachelorofScience）。工程學是航空航天工程的一個補充，對多學科關聯的工程技術領域如機器人與控制、計算工程、力學或工程管理等有更深入、更廣泛的理解，由ABET（AccreditationBoardforEngineeringandTechnology）工程認證委員會授予學位[6]。航空航天系設有航空與航天科學工程和航空與航天信息科學工程兩個本科專業方向[7]。1.2國內綜合性大學航空航天學科專業設置航空航天是工程性極強的行業，集中了許多尖端技術，涉及機械、電子、光學、信息科學、計算機技術、材料科學等高新技術，是一個極其龐大、復雜、綜合的系統工程，依賴于多學科背景知識的支撐。根據教育部高等教育司頒布的《普通高等學校本科專業目錄（2012年）》[8]，航空航天類分屬工學學科門類，基本專業包括航空航天工程、飛行器設計與工程、飛行器制造工程、飛行器動力工程、飛行器環境與生命保障工程等5個專業；特設專業包括飛行器質量與可靠性和飛行器適航技術兩個專業。在《國家中長期科技發展規劃綱要》(2006—2020年)發展目標提到生物、材料和航天等領域的前沿技術達到世界先進水平，大型飛機、載人航天與探月工程被列入16個重大專項，空天技術也被列入前沿技術中[9]。顯示出中央對我國航空航天事業發展的高度重視，給原來航空航天的高校帶來了巨大的發展機遇。原航空工業部時期的六大高校：南京航空航天大學、北京航空航天大學、南昌航空大學、沈陽航空航天大學、鄭州航空工業管理學院和西北工業大學。哈爾濱工業大學始終保持航天特色，航天學院是1987年經國家航天工業部批準成立，原隸屬于工業和信息化部。在辦學歷史上有航空航天血統的高校如清華大學（2004年）、浙江大學（2007年）、廈門大學（2015年）、上海交通大學（2008年）等積極重建航空航天類專業；北京大學（2008年）、電子科技大學（2012年）、中南大學（2009年）等也在各自學科特色的基礎上建設了航空航天類專業。對比MIT與我國綜合性大學專業設置，我國航空航天學科專業設置較細，除《普通高等學校本科專業目錄（2012）》設置含5個基本專業和兩個特設專業外，各綜合性大學依據自身學科所長進行專業設置，專業分屬的學院也有差異，如西北工業大學航空學院飛行器控制與信息工程、航天學院探測制導與控制技術、哈爾濱工業大學航天學院工程實驗班的工程力學和復合材料與工程兩個專業方向等。在一定程度上來說，專業設置的具體化對專業人才培養發揮了積極促進作用，為我國航空航天領域發展解決了工程技術人才的基礎供給問題。然而，專業設置過于具體化不利于學生創新能力的培養，適應國家發展戰略要求，改革人才培養模式已經成為發展的必然趨勢。目前，我國高校招生已逐步按學科大類招生，如在2017清華大學年打破院系和專業壁壘，將所有本科專業劃分為數理類、人文與社會類、機械、航空與動力類等16個大類進行招生。按學科大類招生將改變原有的教學和人才培養模式，使學生可以根據自己的能力和興趣學習，從而形成寬基礎、交叉復合的知識結構，有利于專業深入和創新能力培養。這符合航空航天高技術產業應用要求，契合對工程領軍人才和具有開創探索精神的工程精英人才的時代要求。

2航空航天學科教育課程體系

2.1MIT教育課程體系典型的課程體系結構有兩種：一類是層次化課程體系，循序漸進、邏輯性強。另一類是模塊化課程體系，能夠突破學科專業領域的界限，滿足學生全面發展和個性發展需求。MIT的教育課程體系是典型的模塊化課程體系。MIT航空航天系航空航天工程專業課程計劃如表1所示。表1MIT航空航天系航空航天工程專業課程計劃MIT的課程體系包括兩大模塊，模塊一為全校性統一要求課程(GeneralInstituteRequirements，簡稱GIRs)，包括：（1）基礎科學課程包括數學、物理、化學和生物類；（2）人文、藝術、社會科學課程（Humanities,Arts,andSocialSciences,簡稱HASS）；（3）科學與技術課程包括生態、環境、地質、結構、材料、計算機、能源等；（4）實驗課程包括數字系統導論實驗（IntroductoryDigitalSystemsLaboratory）、實驗項目Ⅰ（ExperimentalProjectsⅠ）、實驗項目Ⅱ（ExperimentalProjectsⅡ）、飛行器發展（FlightVehicleDevelopment）和空間系統發展（SpaceSystemsDevelopment），選擇其中1門。這些課程一般在前兩學年完成。模塊二為航空航天系要求課程(DepartmentalProgram)，系核心課程為8門必修課程和1門二選一課程，包括計算機科學與編程導論、材料與結構、信號系統等。專業領域課程在至少3個專業領域選擇4門課程，包括航空動力學、結構力學、通訊系統等。實驗與前沿課程二選一課程是飛行器工程和空間系統工程，三選一課程是機器人學、實驗項目和前沿課程，包括飛行器前沿和空間系統前沿。非限選課課程類別較多，可任意選擇修讀，達到48個學分要求。MIT的教育課程計劃將模塊一和模塊二相結合，其中模塊一為模塊二的學習奠定基礎。模塊一開設的基礎科學和科學與技術限選課程共需完成8門課程，而開設的人文、藝術和社會科學課程也需完成8門課程，因此，科學類課程與人文素養課程作為模塊一的核心課程，同等重要，文理兼修得到充分體現。同時，從模塊一的實驗課程到模塊二的實驗與前沿課程，實踐教育在MIT的教育課程計劃中貫穿始終。實現了高校教育與工程實踐關系的重構———在繼續加強基礎理論學習的基礎上，向生產實踐回歸[10]。2.2國內典型航空航天學科的教育課程體系我國綜合性大學的航空航天學科課程計劃普遍采用模塊化課程體系，根據自身學科所長開設課程有所差異，但模塊設置和課程計劃大同小異。西北工業大學是我國原航空工業部老牌的綜合性大學，是唯一一所同時發展航空、航天、航海（三航）工程教育和科學研究的多學科、研究型、開放式大學[12]。飛行器設計與工程專業是西北工業大學辦學歷史最為悠久的學科之一，實力雄厚。以西北工業大學飛行器設計與工程專業培養方案為代表，進行航空航天學科教育課程體系介紹，表2是西北工業大學飛行器設計與工程專業的課程計劃（2015年）[13]。西北工業大學飛行器設計與工程專業的課程計劃（2015年）主要包括4個模塊：通識通修、學科專業、綜合素養和實踐訓練。（1）通識通修，可分為必修課程和限選課程，其中必修課程包括思想政治理論課、職業規劃與發展課程、心理成長與個人發展課程、軍事課程。限選課程包括公共通修基礎課程和分層次通修課程，其中公共通修基礎課程包括計算機類基礎課程、大學英語基礎課程類、體育類和程序設計實驗。分層次通修課程包括非專業數學類課程和自然科學基礎課程。通識通修課程一般在前兩學年完成。（2）綜合素養，包括三航概論和藝術素養類課程，在藝術素養課程中至少選修2學分，未建議修讀學期。（3）學科專業課，包括學科基礎課、專業核心課程、學科前沿課程和專業選修課程。學科前沿課程包括學科前沿系列講座和航空航天技術概論兩門。專業選修課程根據學科方向和個人發展進行選擇，有70余門課程可供選擇，至少選修9學分，跨學科至少選修2學分。（4）綜合實踐包括畢業設計/論文、集中實踐環節和科研訓練三部分，其中集中實踐環節主要包括金工實習、認識實習、生產實習、課程設計等內容。西北工業大學飛行器設計與工程專業的課程計劃（2015年）的通識通修模塊為學科專業模塊的學習奠定基礎。特別提出的是在通識通修模塊中開設了思想政治理論類和軍事課程。這符合《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》中指出：“堅持德育為先。立德樹人，把社會主義核心價值體系融入國民教育全過程”的要求。綜合素養課程除去三航概論的0.5學分，需修滿11.5學分，體現了對人文素養課程的重視。同時，綜合實踐形成獨立模塊，從第三學期金工實習A開始到第八學期的畢業設計/論文，每學期均有不同的實踐課程，并在第六、七學期開展了科研訓練課程。與MIT航空航天學科教育課程體系相比，我國綜合性大學航空航天學科教育課程體系改革原有層次化教育課程體系為現行的模塊化課程體系，注重知識、能力、素質的融合，以專業系統知識為核心，開設思想政治理論類和軍事課程、體育類課程、人文藝術素養類課程，全面提高學生綜合素質，培養學生的創新能力和實踐能力。以德育為先，能力為重，全面發展，使學生成為德智體全面發展的社會主義建設者和接班人[14]。

3結語

從專業設置到教育課程體系設置，我國雖然存在專業設置較細，教育課程體系中課程分類過細等問題，然而我國綜合性大學航空航天學科根據自身學科所長進行專業設置和課程體系建設而各具特色。我國高校招生已逐步按學科大類招生，將改變原有的教學和人才培養模式，形成寬基礎、交叉復合的知識結構，有利于專業深入和創新能力培養。改革原有層次化教育課程體系為模塊化課程體系，取得了長足進步。我國航空航天學科教育繼續深化改革，使學生知識、素質、能力相融合，成為德智體全面發展的社會主義建設者和接班人。然而，從專業設置和教育課程體系的對比分析來看，專業設置和教育課程體系均進行了框架設定，在這種情況下，學生的能動意識和創新意識一定程度上受到限制和抑制。洛克希德公司的創新靈魂-臭鼬工廠以無比的創造力發展出美國國防科技中最機密、最先進的武器產品如F-117A這一世界級著名軍用飛機，正是由“自由地從事自己真正喜歡的工作”帶來的無與比倫的創造力。因此，學生作為未來的航空航天技術工程創新主體，擁有對航空航天領域持續興趣，是激發主體創造力的基本要素，應以學生為中心，構建創新型人才培養教育課程體系。

摘要：航空航天技術是21世紀最活躍、發展最迅速，對人類社會生活最有影響的科學技術領域之一，航空航天學科的人才培養需要符合這一科學技術領域的應用要求。通過分析航空航天產業的特性，對比分析國內外經典校企合作培養模式，航空航天學科背景下校企合作的深度融合，注重學生創新意識和實踐能力的培養，提升學生的開拓創新精神和精益求精的工匠精神。

關鍵詞：校企合作；創新型；航空航天學科；工匠精神

進入新世紀，經濟全球化、技術及產業革命發展迅速，科學、技術、工程對國家安全和經濟競爭力起著至關重要的作用。面對全球科技革命與產業變革的重大機遇和挑戰，必須充分發揮人才的先導性作用，這最終歸結到創新型人才的培養。《中共中央國務院關于深化體制機制改革加快實施創新驅動發展戰略的若干意見》中指出，人才作為創新的第一資源；讓企業成為技術創新的主體力量[1]。教育部出臺《關于實施高等學校創新能力提升計劃的意見》的文件，提出大力推進高校、科研院所、企業、政府以及國外科研機構之間的深度合作，提升高校、學科、科研三位一體的創新能力[2]。校企合作作為產學研的重要形式之一，已被中央定位到國家堅持走自主創新的戰略高度[3]。校企合作培養模式有大學-學生-企業三個共同主體，大學主體從學術型、應用型和職業類院校等上均有較多的研究和實踐，總結出了多種合作模式[4]。企業主體千差萬別，校企合作模式也呈現出針對產業類型不同的特異性，本文從航空航天產業特性出發，借鑒國內外的校企合作模式對航空航天學科背景下的校企合作創新型培養模式進行探討。

1航空航天技術及學科特性

航空航天技術是21世紀最活躍、發展最迅速、對人類社會生活最有影響的科學技術領域之一，航空航天產業顯示了國家科技水平，更體現了國家整體綜合實力。1.1航空航天工業的高速發展特性航空科學技術飛速發展，1903年美國萊特兄弟設計制造的飛機進行了成功的飛行，實現了人類歷史上第一次動力飛行，20世紀80年代后，飛機的最大音速超過3倍音速，短短幾十年實現跨洲際和數倍超音速的飛行，飛機已成了國民經濟和人民生活不可缺少的交通工具。飛行器不僅僅指飛機，其概念已發展到航空飛行器和航天飛行器，其中航空飛行器包括直升機、無人機、導彈、氣球等，航天飛行器包括人造衛星、火箭、航天飛機、空間站等。我國的航天事業發展迅猛，從1999年發射第一艘“神州一號”無人實驗飛船到計劃于2016年第三季度發射“神州十一號”飛船與“天宮二號”對接，已躋身國際一流行列。1.2航空航天領域高度的技術創新性航空航天技術是衡量國家高技術水平的重要標志，是科學技術的飛躍進步，集中了科學技術的眾多新成就，如飛機的動力系統經歷了活塞式發動機、燃氣渦輪發動機、渦輪噴氣發動機到渦扇發動機，使飛行速度提升到突破音障，再到數倍超音速的飛行。航空航天領域作為高科技含量和知識密集型產業提速了國家創新發展，其作用已超出科學技術領域，為交通運輸、導航、氣象、通訊等工農林業不斷提供先進裝備和技術，為國民經濟各部門帶來了直接或間接的經濟效益和社會效益，對政治、經濟、軍事以至人類社會生活都產生了廣泛而深遠的影響。1.3航空航天是工程性極強的行業，具有高度的集成性航空航天行業是發展最快的新興工業，集合了許多高新技術如材料科學、信號系統、自動控制、探測制導、流體力學、計算機科學與編程等，是一個極其龐大而綜合的系統工程。航空航天工業是典型的知識和技術密集型高技術領域，是現代高新技術的綜合集成。1.4航空航天飛行器的高可靠性標準航空航天飛行器特別是航天飛行器多是在超高溫、超低溫、高真空、高應力、強腐蝕等極端條件下工作，在航空航天領域的飛行器都必須嚴格控制，航空航天產品要求良好的耐高低溫性能、抗老化和耐腐蝕性能、強的斷裂韌性和抗疲勞性能，產品零、部件種類繁多，結構、形狀及配合關系復雜，裝配精度要求很高[5]。這就對飛行器設計、結構材料、電子元器件以及制造工藝等提出苛刻的要求，保證可靠性和安全性。隨著我國一些重大工程和項目的啟動和實施，作為我國中長期科技戰略規劃的重要方向之一的航空航天領域，迫切需要專業基礎扎實、富于創新精神和實踐能力強的高質量飛行器制造專業人才[6]。

2經典校企合作培養模式對比分析

一、產業發展現狀分析（提供2013年底和今年1-8月份數據）

1、產業規模，產出，投資

目前，全市涉航企業有48家。2013年全市航空航天產業實現銷售165.3億元，同比增長107.7%，利稅11.3億元，同比下降79.5%，利潤7.5億元，同比下降68.0%。2012年1-8月實現銷售123.09億元，同比增長12.5%，利稅5.17億元，同比下降49.0%，利潤8.87億元，同比下降74.4%。截至目前，全市航空航天產業在建重點項目21個，總投資達204.46億元，累計完成投資49.22億元，同比增長92.6%。

2、主要產品

通用航空、航空航天信息技術、航空航天新材料、航空大件加工及部件組裝、航空機電、客艙設備及內飾件、宇航級高可靠電子元器件等。

3、規上企業，龍頭企業和基地型企業

1研究目的

現代航空已成為中國國防和國民經濟的主要組成因素，隨著國民經濟的提高，航空模型運動在航空航天發展中占有越來越重要的地位。國產大飛機C919在2017年5月5日首飛成功，承載幾代人的航天夢，使夢想成為現實。參與C919研制的有200多家企業、36所高校、數10萬產業人員，可見參與范圍之廣，參與人數之多。2017年7月驕陽似火，全運會賽場上燃起航模人的熊熊熱情。闊別24載，航空模型項目自第八屆全運會停辦后，以群眾體育項目的形式重回第十三屆全運會賽場，這是一次翱翔藍天的夢想回歸。科研類全國航空模型運動錦標賽是通過參賽選手自行制作航空航天模型進行縮比驗證飛行，檢驗創新作品的可行性、可靠性和實用性，對拓展大學生及科研所相關人員的設計制作和創新意識具有很大的促進作用。

2研究對象與方法

2.1研究對象。對科研類全國航空航天模型錦標賽開展現狀進行研究。2.2研究方法。2.2.1文獻資料法。通過查閱書籍、報刊、網絡關于航模型運動有關方面的文獻資料進行整理、比較、歸納與總結。2.2.2調查法。對中國航空運動學會航空航天模型委員會、高校分管航空模型運動的領導或指導教師就該高校開展航模運動的場地器材、經費、組織形式等進行電話或郵件訪談了解航空模型運動開展情況。2.2.3邏輯推理法。通過搜索文獻資料，依據前人對航空模型運動的研究，結合科研類全國航模運動近10年開展的實際情況，進行推理、歸納與總結。

3結果與分析

隨著中國經濟的快速發展，人們對個性時尚的航空模型運動這項科技體育運動項目需求增加，使得航空模型運動得到蓬勃發展。航空模型運動是室內設計、制作及戶外放飛運動相結合的活動。航空模型的制作本身就有較大的體能消耗，加上野外對模型飛機的操縱、放飛及回收等一系列動作，更有效增強了參與者的靈敏、耐力、臂力、腹部和腿部的力量及熱量的消耗。為了促進航空模型運動更有力地發展，2004年由國家體育總局、教育部和科技部聯合主辦了“科研類全國航空模型運動錦標賽”。科研類全國航空模型運動離不開高科技的成果，更能開闊大學生的科技創新意識和動手實踐能力。3.1科研類全國航空航天模型錦標賽的競賽分析。科研類全國航空航天模型錦標賽，與美國世界大學生航空設計大賽、歐洲大學生載重飛機設計大賽，合稱為世界高校科研類飛行器設計賽三大賽事。隨著科研類全國航空航天模型錦標賽賽事的逐漸壯大，這項智慧型賽事有了更大的“野心”——在未來謀求將該賽事打造成國際賽事。自2004年以來比賽已成功舉辦13屆，主要為大學生科技創新教育、競技與娛樂的模型運動，旨在提高大學生綜合素質，挖掘、開發科研院所和大學生有關人員的技術創新能力。該賽事由三部分組成：（1）創新作品縮比驗證；（2）結合國家相關重點課題創新評比；（3）各參賽單位學習交流。表1顯示，2008年參加科研類全國航空模型錦標賽的有20所，2016年達到100所高校，參賽人員從300余名增加到2100余名。從舉辦地點進行分析，主要集中在中東地區：主要是該區域高校開展航空航天專業較多，航空模型運動普及較廣。從參與高校數量和人數來看，參與高校增加了5倍，參與人數增加了7倍。自2004年該賽事開始啟辦至今已連續舉辦13屆，賽事規模逐漸壯大，使更多的高校及相關的科研所都踴躍參與進來，進一步增強了對科技理念的提升。3.2高校航空模型開展活動的分析。調查顯示，我國航空類專業院校有北京航空航天大學、南京航空航天大學、西北工業大學、南昌航空航天、沈陽航空航天5所大學，另有30余所大學有相關的專業或學院。非航空類高校航空模型運動運用最多的就是校運會的開閉幕式，該校航空專業學生或航模協會學生放飛自己親自設計的航模在田徑場上空馳騁與翻轉時非常亢奮與振奮人心。被譽為“非航空類院校的標桿”的河北科技大學，自2008年底開始開展航模活動，其組織形式是以航模協會的形式進行組織與發展。該校在全國賽事中從被質疑到逐漸被認可，見證該校航模活動從發展到壯大的歷程。河北科技大學航模運動的蓬勃發展離不開校領導的重視與省航模協會的指導、校航模協會會員多學科交叉起到的互補作用、指導教師的專業及辛勤付出和學生的勤奮好學及思想碰創。河北科技大學場地器材比其他非航空類院校相對完善：新校區廣闊的場地供航模試飛，具有對航模愛好者全天候開放設備齊全固定的實驗室，為航模愛好者提供了有利的科技創新場所，有新的想法、好創意隨時可實驗與操作。特別是非航空類院校開展航空模型運動的經費主要來源于該校的科技創新專項基金，由于經費的限制對航空模型的研發受到一定的制約。

摘要：材料科學技術對航空航天領域的發展具有重要的支撐作用。“工程材料學”是航空主機類專業學生學習掌握材料知識的主要渠道。本文以相關專業實施“卓越工程師”教育培養計劃為背景，研究了航空類不同專業對材料知識的需求，探討了在不增加總課時的前提下改善課程教學效果、提高教學質量的途徑。

關鍵詞：“工程材料學”；航空航天專業；教學改革

“工程材料學”是航空主機類專業（包括飛行器設計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程和機械工程等專業）的學科基礎課程。該課程雖然僅有48學時，但承擔著為未來的航空工程師構建材料知識體系的重任，對學生今后的發展起著重要作用。本文結合近年的工作實踐，對該課程在教學要求、教學內容和教學方法等方面的改革進行研討。

一、高度重視航空和材料領域發展對“工程材料學”課程教學的影響

材料學既是基礎科學，也是應用科學。材料科學與技術的發展，解決了很多工程領域的關鍵問題，有力地推進了相關科學和技術的進步，使得材料科學成為最活躍的科學領域，材料產業也成為國民經濟發展的重要支柱產業。“工程材料學”以物理學、化學等理論為知識基礎，系統介紹材料科學的基礎理論和實驗技能，著重培養學生把這些知識應用于解決工程實際中提出的對材料結構、性能等方面問題的能力。作為一門重要的學科基礎課程，“工程材料學”具有較長的開設歷史，在人才培養中發揮了重要的作用。航空航天領域的發展對工程技術人員的能力素質提出了更高的要求，特別是“卓越工程師”教育培養計劃的實施，對工程類課程建設的需求更加迫切，有必要以新的形勢為背景反思該課程的教學改革。航空以眾多學科知識、先進研究成果為基礎，已發展成為一個由多個分系統組成的大系統，需要工程技術人員采用系統工程的方法進行綜合設計。現代航空技術一百多年的發展，使得人們可以在更大的范圍內探索天空，也使得飛行器的工作條件更加惡劣，工作環境更加嚴苛。現代飛行器不僅要具有速度快、航程大、載重多等特點，還要滿足節能低碳等要求。材料科學技術的發展，為解決航空航天領域的諸多難題提供了可能，“一代材料，一代飛機”已成為飛行器發展公認的規律。這對航空航天工程技術人員的材料知識提出了更高的要求。在飛行器及其主要部件的設計、制造和維護工作中，要全面認識材料的性質和特點，才能挖掘材料的潛能，充分利用材料的特性，滿足工作需要。面對航空航天迅猛的發展形勢，僅了解和掌握已有材料的知識是不夠的。具有創新素質的工程技術人員，要了解材料科學與工程的發展方向和趨勢，分析材料領域的發展對航空航天領域的影響，同時要認真研究具體工作對新材料、新工藝的要求，明確材料發展的需求。在新型飛行器的研發過程中，要綜合考慮用戶對飛行器總體性能的多種要求，對各項技術參數進行統一的優化。在落實對飛行器性能的要求時可以發現，很多要求是相互矛盾的，比如飛機的航程和機動性就存在著較大的矛盾。為了獲得較好的綜合性能，需要對飛機進行一體化設計，要及時掌握各種設計方案對飛機主要材料和工藝的要求，對飛機整體結構進行綜合優化。在此過程中，各部門工程師都需要和材料系統密切配合，才能實現信息和資源共享，降低全系統的風險，提高系統的可靠性和綜合性能。材料科學技術的迅速發展也對課程教學提出了新的要求。材料科學與技術是研究材料成分、結構、加工工藝與其性能和應用的學科。在現代科學技術中，材料科學是發展最快速的學科之一，在金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、耐磨材料、表面強化、材料加工工程等主要方向上的發展日新月異，促使“工程材料學”課程內容的不斷充實。“工程材料學”課程要系統講授材料科學與技術的基礎理論和實驗技能，使得學生掌握工程材料的合成、制備、結構、性能、應用等方面的知識。早期的航空工程結構以自然材料為主，如在美國萊特兄弟制造出第一架飛機上，木材占47%，普通鋼占35%，布占18%。隨后，以德國科學家發明具有時效強化功能的硬鋁為代表，很多優質金屬材料被開發出來，使得大量采用金屬材料制造飛機結構成為可能，也使得研究者們投入了更多的精力于金屬材料的探索。相應地，這一時期“工程材料學”課程內容也以金屬材料為主。上世紀70年代以后，復合材料開始在航空領域應用。復合材料具有較高比強度和比剛度的優點使得工程技術人員對其抱有很大的希望。航空工程師首先采用復合材料制造艙門、整流罩、安定面等次承力結構，而現在復合材料已廣泛應用于機翼、機身等部位，向主承力結構過渡。復合材料因其良好的制造性能被大量應用在復雜曲面構件上。復合材料構件共固化、整體成型工藝能夠成型大型整體部件，減少零件、緊固件和模具的數量，降低成本，減少裝配，減輕重量。復合材料的用量已成為先進飛行器的重要標志。相應地，復合材料必然要在“工程材料學”課程中占重要地位。鈦合金的開發和應用使得飛行器具有更好的耐熱能力，提高了發動機、蒙皮等結構的性能，有效解決了防熱問題。“工程材料學”課程的教學內容應該及時反映材料科學在提高飛行器性能方面的新應用與新進展。與此同時，其他相關學科也取得了長足的發展，使得主機專業教學內容大幅度增加，“工程材料學”課程的教學內容和學時之間的矛盾愈加突出。

二、認真分析專業教學對“工程材料學”課程的不同要求

第一篇

1教學改革面臨的挑戰

目前教學改革要求“以學生為主體”，將以教師為主體的《教學大綱》更新為以學生為主體的《課程標準》，同時教學方法的改革也在積極探索與嘗試之中。LBL教學是醫學教學中最常用且仍在大范圍實施的一種教學模式，其優點是可在大班對幾百名學員進行授課，教師深入備課，然后對知識進行較為系統地傳授［2］。但這種教學模式存在明顯的不足，往往被認為是“灌輸式”或“填鴨式”教學的典范，它以教師為主體，學生只能被動接受知識，導致學生學習積極性不高，學習后解決實際問題的能力不足。CBL教學是以典型病例為線索，采取10至30人的小班課形式，教員進行講座，同時盡可能地引導學生討論的一種教學模式［3］。在目前以LBL教學為主體的模式體制下，CBL是一種有效的補充手段，我們在小班課中多采取CBL教學法。盡管CBL教學減少了授課學員的人數，但由于我國的學生來源于高考的應試教育，學生只習慣于接受知識，很少主動參與對問題的討論。故實際授課時，課堂氣氛并不活躍，達不到提高學生學習主動性與積極性的目的。PBL教學因其獨特的教育理念，在國內外醫學院校得到大規模的推廣。通過一段時間的教學改革探索，國內院校發現PBL存在一些與國情不符的問題［4］。在學生方面:歐美國家的醫學生均經過大學4年理工科的培訓，自學能力較強，對開展PBL教學較適應;而我國學生來自于應試教育，非常不適應PBL教學。在師資方面:PBL提倡學生與教師比小于16∶1，但我國醫學生多，每一年級至少300至500人，多則達千人，而教師數量有編制限制，難以大幅提高。在教學資源方面:國外的PBL教學資源不對外開放，我們必須自己建立PBL教學資源庫。對于綜合性病例的選取，不僅要求教師對基礎學科的教學內容有精深、精準的理解與掌握，而且具有一定的臨床經驗，或者能與具有豐富臨床經驗的醫師密切合作。目前，我國各大學參與基礎醫學教學的教師大部分精力用于科學研究，以利于自己職稱與地位的提升，臨床醫師則有診治不完的患者。因此，PBL教學資源庫的建立任務艱巨，進展緩慢。再加上我們的網絡環境較差，學生不能充分利用網絡與圖書館資源，導致在課堂上提出的問題過于分散，或者參與的積極性不高。最令人擔憂的是，在PBL教學改革的初期與成熟階段，應注意不能因教學方式與資源的不完善，不僅沒有提高學生解決實際問題的能力，反而使學生對知識的掌握缺少系統性和全面性。盡管PBL教學方法的改革困難重重，問題都將在實踐中一一被解決，所以PBL應該是教學改革堅持的方向。

2航空航天醫學PBL教學模式的應用

航空航天醫學是研究人在大氣層和外層空間飛行時，外界環境因素(低壓、缺氧、宇宙輻射等)及飛行因素(超重、失重等)對人體生理功能的影響，及其防護措施的醫學學科，是一門解決航空航天活動中醫學問題的學科［5］，具有較強的應用性。因此，航空航天醫學的教學應以學生為主體，努力培養學員解決實際問題的能力。雖然PBL能較好地滿足航空航天醫學的教學要求，但航空航天醫學與臨床醫學之間存在較大差異，如航空航天醫學以防護為主，缺少大量的病例;航空航天環境與飛行因素均較特殊，只能采取模擬的方法，與實際存在一定差距。所以，在航空航天醫學的教學過程中，不適合直接采用PBL的教學模式。通過多年的教學實踐，我們認為應該吸收PBL教學模式的內核，在航空航天醫學教學中加以靈活應用，探索出一種適合航空航天醫學教學的方法。PBL教學的內核是教師設置綜合性問題，學生以小組為單位，利用圖書館與網絡資源查詢可能的解決方案，寫出報告提綱。在課堂上，教師選取1至2名學生進行主講，然而組織學生進行討論，討論過程中，教師要對學生的解決方案不斷地質疑與修正，促使學生不斷完善自己的方案。通過循序漸進的培訓，學生在教師的幫助下，不僅自己積極主動地學到了知識，也提高了解決問題的能力。因此，我們可在航空航天醫學的教學過程中，由教師提出一些綜合性較強的醫學防護問題，學員以小組為單位完成，然后學員上臺講解。在2013年春季教學過程中，我們進行了一次嘗試，效果良好，但也存在值得改進之處。

3以實例培養學員綜合運用所學知識的能力

我國高考命題，歷來是根據實時、熱事居多，其在考驗學生基礎知識的理解同時，還在考驗著學生是否關注國家大事。而近幾年中國航天事業的蓬勃發展，就給高考中的命題提供了大量的可使用材料。這在考驗學生綜合性物理知識的同時，也在激發我們學生自身對航天航空的興趣，這對于國家航天航空事業今后發展有著非常重要的意義。

1我國航空航天事業的發展過程

在上世紀七十年代，我國經過多年的思索與實踐終于造就了第一課人造衛星“東方紅”號，這對于我國航天航空發展有著里程碑的意義，實現了歷史革命性的發展。時至而是以實際，航天英雄楊利偉打在的神舟五號進入了太空，這個事情也象征著中國載人航天技術的重點突破。在這之后，費俊龍、聶海勝也乘坐這神舟六號也相繼進入太空，這也標志著中國航天航空技術已經進入了世界一線層次。在之后的幾年力，我國也相繼發射了不同種類的不同工作性質的飛船，這給我國航天航空的視野發展積累了寶貴的實踐經驗。

2高中習題中較為常見的航空航天問題

隨著航空航天事業的發展，高中生的習題練習上也出現了不少相關的習題。就從物理的角度來說，其比較典型的問題就是航天飛行器的變軌問題、人造地球衛星運動的參量問題、衛星所繞著天體的質量與密度問題。這些問題通常都會與我國當前航空航天的事情有著較為緊密的聯系。2.1航天飛行器的變軌問題。這個問題是結合是飛船在地面發射之后，進入地球最近的軌道做圓周運動，通過運動的加速，當到大一定接線后，重力難以提供充足的向心力，衛星或是飛船就會在這個距離地球最近的軌道上做李欣運動。其次，在橢圓軌道上運動，最后在離橢圓軌道的遠處時在實現變軌，使得其在另一個圓上做圓周運動，這時衛星運行軌道的半徑大致是橢圓軌道的半軸長，如果衛星的速度突然下降，那么衛星就會做近心運動，最后回到原來的軌道。比如說，在這道物理體重，就涉及了航天飛行器的邊柜問題。神舟十一號飛船在2016年順利返回地球。在這個過程中，飛船需要在Q點，從圓軌道1進入到軌道2，P是軌道2上的一點。這個問題就需要考驗我們高中生對航天飛行器的變軌運動有一定的了解，在明確其原理的同時，才能夠更好的理解這項問題。2.2人造地球衛星運行過程中參量問題的探討。這個問題，是考驗高中生對于地球球心與人造衛星運動軌道中心關系的理解。這個問題都是建立在以下原理上的。即同步衛星的運動軌跡其實與赤道的平面相重疊的，同時衛星的運動軌跡是和地球的自傳方向、周期是同樣的。人造衛星與地球的高度，是出于一個恒值的，同時它們在地球表面是進行圓周性運動，且半徑幾乎相同。比如說在這道題目中，“北斗”衛星導航定位系統來自三個衛星。他們分別是地球靜止軌道衛星(同步衛星)、軌道衛星、傾斜同步衛星。當地球的靜止軌道衛星與中軌道都在圓軌道上運行，那么距離地面的高度大約是地球半徑的3.3倍，由此得出的結論是（靜止軌道衛星的周期大約是中軌道衛星的2倍）這道題的關鍵點就是關于靜止軌道、中軌道、圓規到的相互作用。2.3衛星繞著天體的密度以及質量的問題。在這個問題的解決中，高中生應當注意天體問題的基本思路，即天體運動的向心力是由天體之間的引力吸引而來的。天體的質量和密度可以從天體的重力加速度和天體的半徑關系中獲得，同時還可以看一下圍繞物體的衛星周期和軌道的半徑。通過這些因素，就讓沒問能夠知曉引力等于中心力，同時還可以得到中心物體的質量。此外在知道物體的半徑的基礎上，就能算出物體的平均密度；如果圍繞該物體的衛星圍繞軌道運行，其軌道半徑大致為天體的半徑。由此可見，圍繞天體的衛星運動周期是已知的，中心物體的密度將得到解決。比如說在這個例題中，我們就可以使用這項知識。嫦娥三號探月成功，在返程的過程中還攜帶著相關的探測儀器。在這儀器中記錄了非常多的實驗數據，比如說產額三號圍繞月球所桌的圓周運動的周期時間T，其運動軌道的相關半徑測試r,同時還有相關的萬有引力定值G，根據這些信息就能夠求得月球的密度。

3結語

1努力提高“轉變思路”能力，確保提高教學質量

多年的教學實踐表明，專業課教學任務不同于基礎課程的教學模式，常常面臨講授過于簡單、學員興趣較低，講授過于深入、學員難以吸收的問題［2］。這就要求教學組全體教員科學備課、精準指導，努力提高教學“效益”，實現教學水平的提高。

1．1集中優勢，補弱固強

在教學過程中，每學年開學前，教研室主任和教學組長，根據教學對象的不同，集中優勢教學資源、匯聚精干力量，選定任課教員。并安排年輕教員試講，全體教學組對年輕教員的試講提意見、挑“毛病”，確保教學水平。在課程教學過程中，要善于找準理論與實際的結合點，理論課上以案例分析為主線講解內容;實習課上以理論回顧為主線體驗實踐，并適時調整實習課的教學內容及其與理論課的銜接過程，確保教學工作的正確性和科學性。

1．2全面學習，強化自身

自身素質的提高應引起全體教員的高度重視。要求年輕教員，尤其是以前未接觸過航空航天醫學知識的非現役教員、帶教實習課的研究生，進教研室當年不參加大課和小課教學，只作為輔講教員隨堂跟聽每一位教員的授課。同時要求不僅學習本專業相關的專業知識，還要系統學習航空航天醫學專業的各門課程。對于有教學經驗的教員，在平時的授課中要充分準備，并在教案中體現教員本人對本次教學內容最新進展的掌握情況，在提高教員專業水平的同時，確保提高教學質量。

冬日午后，南京航空航天大學偌大的校園里，一個戴著近視鏡、臉龐上還有一絲稚氣的男生匆匆走來。他就是胡鈴心，南航航空宇航學院05級研究生，一顆年輕的“科技創新之星”。

一系列獎項記述著這位23歲青年的發明創造軌跡：中學階段，便有3項發明獲國家專利；在“挑戰杯”全國大學生創業計劃競賽中，他捧回最高獎；在由美國海因萊因基金會和中國宇航協會聯合舉辦的“飛向未來———太空探索國際創新競賽”中，他的作品以絕對優勢獲得亞洲賽區第一名。

胡鈴心說：“航空航天事業是我從小的夢！”興趣是最好的老師，中學階段的胡鈴心有十多項作品在各類科技發明比賽中獲獎，其中一個設計方案獲得福建省創新設計大賽第一名。著名的飛機設計專家陳一堅院士看到他的方案后非常高興，鼓勵這個對飛機有著某種癡迷的少年報考航空航天院校。

2001年，胡鈴心被南京航空航天大學破格錄取到航空宇航學院飛行器設計與工程專業。

在同學談勤怡的眼里，胡鈴心是個“忙學習、忙比賽、忙試驗的工作狂”。翻閱他的成績單，幾乎每門功課都在90分以上。胡鈴心說：“航空航天是一項尖端科技，沒有高等數學等課程作基礎，沒有扎實的專業理論知識，不可能有大的成績。”

在導師昂海松教授眼里，胡鈴心是個能夠把學習和科研融合起來的好學生，“胡鈴心有敢于創新的勇氣、不怕吃苦的精神、不斷追求的抱負”。