【摘 要】案例教學(xué)是在授課過程中通過設(shè)計(jì)具有一定工程應(yīng)用背景的某種簡化形式的個(gè)案（或稱為模擬課題），讓學(xué)生以研究小組形式開展自主攻關(guān)，從而達(dá)到培養(yǎng)高年級(jí)本科學(xué)生主動(dòng)探索、學(xué)以致用、學(xué)術(shù)交流、撰寫論文等綜合科研素質(zhì)的目的。本文對(duì)基于STK的案例教學(xué)在軍事測(cè)繪專業(yè)和聯(lián)合作戰(zhàn)指揮專業(yè)的相關(guān)課程實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】素質(zhì)教育 案例 STK 案例教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2014）24-0081-02

隨著素質(zhì)教育在人才培養(yǎng)模式改革中日益重要的地位，專業(yè)課的案例教學(xué)已成為適應(yīng)時(shí)代對(duì)國際化教學(xué)的一種趨勢(shì)。其通過設(shè)置一系列難度適中、相對(duì)完整的小課題，充分挖掘?qū)W生的主觀能動(dòng)性，變被動(dòng)吸收為自主求索的學(xué)習(xí)模式。

美國Analytical Graphics公司的STK（Satellite Tool Kit）衛(wèi)星工具包軟件，在國內(nèi)外很多研究和工程領(lǐng)域諸如航天、航空、航海、遙感、導(dǎo)航和地理信息系統(tǒng)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。大學(xué)的相關(guān)專業(yè)課程均可以通過申請(qǐng)免費(fèi)的STK學(xué)生版將其引進(jìn)到教學(xué)和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中。

近年來，教研室在專業(yè)基礎(chǔ)課天體力學(xué)基礎(chǔ)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和科技競賽等教學(xué)環(huán)節(jié)中開展了形式多樣的、基于STK的案例教學(xué)活動(dòng)?，F(xiàn)做一粗淺探討，以期拋磚引玉，推動(dòng)我校各學(xué)科案例式教學(xué)法的推廣工作。

一 案例教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)

1.選編天體力學(xué)基礎(chǔ)STK實(shí)習(xí)手冊(cè)

在授課前，教學(xué)組已經(jīng)在相關(guān)課程和班次中引進(jìn)了STK軟件，主要是利用其強(qiáng)大的可視化功能幫助學(xué)生理解時(shí)間和空間的轉(zhuǎn)換、不同參考系下的軌道運(yùn)動(dòng)形式等，并且積累了一定的教學(xué)素材。因此，借助教改研究項(xiàng)目的支持，在參考國外優(yōu)秀教學(xué)用書的基礎(chǔ)上，針對(duì)課程的教學(xué)大綱，為每章的教學(xué)重點(diǎn)精選了典型案例，編集成教學(xué)實(shí)習(xí)手冊(cè)。該手冊(cè)極大地方便了教與學(xué)的兩個(gè)環(huán)節(jié)。

2.授課中施行STK案例式教學(xué)法

在授課進(jìn)程表中，預(yù)留了三次案例課堂教學(xué)。天體力學(xué)基礎(chǔ)的授課內(nèi)容涵蓋了二體問題、雙（三）二體問題、受攝二體問題和限制性三體問題等由淺入深、由簡至繁的動(dòng)力學(xué)理論，而其應(yīng)用則涉及航天領(lǐng)域的方方面面，我們選擇了學(xué)生們比較感興趣的與我國空間發(fā)展相關(guān)的幾個(gè)方向進(jìn)行案例設(shè)計(jì)，由學(xué)生組織案例小組并自主開發(fā)是案例教學(xué)實(shí)施，從組長選舉、組員分工、問題討論、公式編程、結(jié)果成圖、演示制作、項(xiàng)目匯報(bào)、現(xiàn)場(chǎng)答疑、案例報(bào)告撰寫等都做了編排。由于和傳統(tǒng)授課方式相比，這種案例學(xué)習(xí)十分新穎，一來就調(diào)動(dòng)了大家的好奇心和新鮮感，加之有小組間的競技，每位組員在完成份內(nèi)任務(wù)的同時(shí)，對(duì)其他組員的問題也表現(xiàn)得躍躍欲試。這次案例教學(xué)共進(jìn)行了三次，每次三～四個(gè)小組，每組一個(gè)案例。要求每組在按時(shí)完成本案例的同時(shí)，對(duì)其他小組的案例也要討論和質(zhì)疑。事實(shí)證明，這期間除了正規(guī)的自習(xí)課外，還占用了不少的課余時(shí)間，但是同學(xué)們并未產(chǎn)生抱怨情緒，反而將興趣轉(zhuǎn)移到專業(yè)學(xué)習(xí)上來。

3.在導(dǎo)航專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中引進(jìn)嫦娥探月、火星螢火等任務(wù)的案例選題

針對(duì)目前我國深空探測(cè)的兩大任務(wù)，以月球探測(cè)和火星探測(cè)為目標(biāo)設(shè)計(jì)了嫦娥一號(hào)和螢火一號(hào)飛行軌道的STK實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)軌道改變的理解，切身感受節(jié)能和省時(shí)的矛盾。此外，對(duì)目前國內(nèi)外掀起的平動(dòng)點(diǎn)軌道任務(wù)也設(shè)計(jì)了相關(guān)案例，引導(dǎo)學(xué)生接觸精彩的三體問題周期軌道。在案例設(shè)計(jì)過程中結(jié)合以下幾點(diǎn)：一是注重知識(shí)點(diǎn)的連貫性，兼顧學(xué)習(xí)過的專業(yè)基礎(chǔ)課，如橢球大地測(cè)量學(xué)和球面天文學(xué)的部分相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生悟出學(xué)習(xí)過的基礎(chǔ)知識(shí)的用途；二是盡量涉及其他相關(guān)專業(yè)課，如衛(wèi)星軌道理論和大地重力學(xué)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)和體會(huì)學(xué)科間的內(nèi)在聯(lián)系；三是圍繞同一個(gè)問題設(shè)計(jì)不同力學(xué)模型下的結(jié)果進(jìn)行比較與分析，讓學(xué)生理解工程應(yīng)用中不同條件下力學(xué)模型的取舍對(duì)計(jì)算量和精度的影響特點(diǎn)等。

4.在聯(lián)合作戰(zhàn)指揮專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中基于STK進(jìn)行三維作戰(zhàn)演示的案例選題

STK軟件目前已經(jīng)發(fā)展到對(duì)地面及其空中海上的三維作戰(zhàn)平臺(tái)的模擬。因此針對(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮專業(yè)學(xué)生，設(shè)計(jì)了導(dǎo)彈攻防仿真等若干模擬現(xiàn)代立體戰(zhàn)爭的案例。雖然是首次嘗試，但是獲得了學(xué)生的認(rèn)可，學(xué)生普通反映很有收獲和成就感。

5.參加全國深空軌道設(shè)計(jì)競賽

案例教學(xué)既是對(duì)學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育，同時(shí)又是檢驗(yàn)素質(zhì)教育成果的有效手段。據(jù)調(diào)查，在國外大學(xué)本科高年級(jí)的教育培養(yǎng)方案中，通過設(shè)計(jì)教學(xué)案例和模擬課題來培養(yǎng)學(xué)生的綜合科研素質(zhì)和基本技能的教學(xué)理念和做法已十分普及，尤為矚目的則是通過舉辦各種形式的科技競賽。

近年來，國內(nèi)也正開展類似的競賽。第二屆（2010年）全國深空軌道設(shè)計(jì)競賽由中國力學(xué)學(xué)會(huì)、中國科學(xué)院光電研究院空間工程部、西安衛(wèi)星測(cè)控中心宇航動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同組辦。首屆（2009年）全國深空軌道設(shè)計(jì)競賽由中國力學(xué)學(xué)會(huì)、清華大學(xué)航天航空學(xué)院發(fā)起并組辦。

今年競賽的主題是深空多任務(wù)探測(cè)器飛行軌道設(shè)計(jì)。題目的應(yīng)用背景為小天體和火星探測(cè)，深空探測(cè)器通過飛越和最終撞擊小天體的方式實(shí)施探測(cè)，同時(shí)兼顧攜帶一個(gè)火星著陸器。

教學(xué)組將其作為一個(gè)檢驗(yàn)案例教學(xué)成果的絕佳機(jī)會(huì)，在為天體測(cè)量和天體力學(xué)專業(yè)一年級(jí)碩士研究生講授天體力學(xué)課程的過程中，參加并順利完成了競賽題目，提交結(jié)果現(xiàn)已通過主辦方檢查，成為合格的參賽作品。

二 存在的問題與困難

在案例教學(xué)實(shí)踐中，主要有兩個(gè)方面困擾著案例教學(xué)的展開。

1.課程設(shè)置局限

開展案例教學(xué)，小班授課是前提。當(dāng)下，研究生的專業(yè)課程基本上可以采用案例教學(xué)，但是對(duì)于本科層次，無法回避大班授課師生比例懸殊、案例小組人數(shù)受限的客觀現(xiàn)實(shí)。

2.案例教材局限

案例重在培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生分析和解決問題的思維模式，因此案例貴精而不在多。目前的條件下，案例教學(xué)自身的局限還很突出。選編或改編適合學(xué)科教學(xué)大綱及授課學(xué)時(shí)的案例教材，受到師資水平和從事科研經(jīng)歷等各種因素的影響，進(jìn)行教材開發(fā)尚有一定難度。

三 結(jié)束語

本案例教學(xué)活動(dòng)將優(yōu)秀的商用軟件STK引進(jìn)到軍事測(cè)繪專業(yè)和聯(lián)合作戰(zhàn)指揮專業(yè)的相關(guān)課程實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和科技競賽中，積極探索和開展了案例式教學(xué)實(shí)踐，取得了較為豐碩的成果，將有助于推進(jìn)我校復(fù)合型人才的培養(yǎng)工作。

參考文獻(xiàn)

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〔責(zé)任編輯：李錦雯〕