【摘要】空間輻射及其效應(yīng)是影響航天任務(wù)順利進(jìn)行的重要因素，而《空間輻射及其效應(yīng)》作為南京航空航天大學(xué)空間科學(xué)與應(yīng)用專業(yè)的專業(yè)課程之一，本文作者在經(jīng)過該課程兩年的教學(xué)實(shí)踐總結(jié)后，對該課程的特點(diǎn)、課程內(nèi)容、教學(xué)方式和考核方式進(jìn)行了初步探討。

【關(guān)鍵詞】空間輻射及其效應(yīng) 教學(xué)實(shí)踐 教學(xué)探索

【課題項目】南京航空航天大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目（項目編號：1304JG1506Y）。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）03-0243-01

空間科學(xué)與應(yīng)用專業(yè)是適應(yīng)國家航天戰(zhàn)略發(fā)展的需求而產(chǎn)生，旨在培養(yǎng)空間科學(xué)與航天科技領(lǐng)域的高素質(zhì)的人才，國內(nèi)只有北京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、成都理工大學(xué)等少數(shù)大學(xué)開設(shè)了此專業(yè)?？臻g科學(xué)與應(yīng)用作為一個新興的專業(yè)，所涵蓋的領(lǐng)域廣闊、內(nèi)容豐富，其中空間環(huán)境科學(xué)與技術(shù)是其重要內(nèi)容，復(fù)雜的空間環(huán)境嚴(yán)重影響航天器及其器件的高可靠及長壽命，對航天任務(wù)的順利進(jìn)行帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，而空間中的輻射環(huán)境是引起航天器在軌故障的主要環(huán)境因素[1]，因此學(xué)習(xí)了解空間輻射環(huán)境及其效應(yīng)、產(chǎn)生效應(yīng)的機(jī)理機(jī)制等，是空間科學(xué)與應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生、也是從事航天相關(guān)領(lǐng)域的工作人員和科研工作者必須所具備的專業(yè)知識。

一、課程的特點(diǎn)

《空間輻射及其效應(yīng)》是隨著航天科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，面向航天工程應(yīng)用需求應(yīng)運(yùn)而生的一門課程。它具有多學(xué)科交叉且學(xué)科跨度大、涵蓋內(nèi)容多且前沿性強(qiáng)、成果突出且未知領(lǐng)域多等特點(diǎn)，具有集基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識和實(shí)踐應(yīng)用于一體的特色。要求授課教師和學(xué)生不僅具有扎實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)理知識，同時也需要具備一定的電路、材料、化學(xué)、生物及計算機(jī)知識。此外，要在現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)中與航天領(lǐng)域背景相關(guān)知識進(jìn)行交叉、融合，因此學(xué)科難度大，對教師和學(xué)生的要求高。由于航天活動的不斷推進(jìn)，在航天任務(wù)高可靠和長壽命要求背景前提下，課程的內(nèi)容不斷更新，課程具有非常強(qiáng)的與時俱進(jìn)的特點(diǎn)，大大增加了教學(xué)難度。

二、課程內(nèi)容

同一門課程針對不同的階段的學(xué)生有不同的課程內(nèi)容要求，針對本科生的授課，那么課程內(nèi)容應(yīng)多注重的概念、基礎(chǔ)知識、理論知識的講解，旨在提高學(xué)生的知識面和對學(xué)科的總體把握[2]。由于本課程與傳統(tǒng)的課程不同，它是面向空間系學(xué)生的一門新的課程，目前沒有合適的教材，現(xiàn)有的參考書目多是面向研究型的，因此，授課教師在經(jīng)過長時間的調(diào)研基礎(chǔ)上，制定了本課程的內(nèi)容，核心內(nèi)容分為以下四大部分：

（一）第一部分：空間輻射環(huán)境

主要知識點(diǎn)：地磁場捕獲帶輻射環(huán)境及模型、太陽電磁輻射環(huán)境及模型、銀河宇宙線環(huán)境及模型、深空輻射環(huán)境（火星輻射環(huán)境、月球輻射環(huán)境、木星輻射環(huán)境、土星輻射環(huán)境等）、次級輻射環(huán)境（大氣層內(nèi)的輻射環(huán)境，航天器內(nèi)部輻射環(huán)境）。

（二）第二部分：空間輻射環(huán)境效應(yīng)機(jī)理

主要知識點(diǎn)：不同類型輻射與物質(zhì)相互作用過程及計算。

（三）第三部分：空間輻射環(huán)境效應(yīng)及分析

主要知識點(diǎn)：單粒子效應(yīng)、總劑量效應(yīng)、深層充放電效應(yīng)、位移損傷效應(yīng)、生物效應(yīng)，航天半導(dǎo)體典型器件效應(yīng)分析、材料損傷效應(yīng)分析、宇航員損傷效應(yīng)分析。

（四）第四部分：空間輻射環(huán)境效應(yīng)實(shí)驗(yàn)方法

主要知識點(diǎn)：地面等效實(shí)驗(yàn)方法、空間實(shí)驗(yàn)方法、大型設(shè)備的介紹。

為了讓學(xué)生更好的掌握課程內(nèi)容，除了給學(xué)生提供課程講義資料外，還有相關(guān)的參考書目：沈自才《空間環(huán)境工程》、魏志勇《輻射劑量學(xué)》、劉忠立（譯）《先進(jìn)半導(dǎo)體材料及器件的輻射效應(yīng)》等。

三、教學(xué)模式

《空間輻射及其效應(yīng)》是理論學(xué)習(xí)及實(shí)踐應(yīng)用并重的一門課程，如何提高教學(xué)效果，使學(xué)生充分掌握每個知識點(diǎn)，并激發(fā)學(xué)習(xí)興趣是課程教學(xué)過程中需要重點(diǎn)解決的問題。

（一）課件采用圖文并茂的PPT

本課程的PPT要求不僅能展示課程內(nèi)容，而且還通過語言、圖像、視頻、動畫等形式來生動的進(jìn)行展示和表達(dá)，刺激學(xué)生的感官，激發(fā)學(xué)生的對本課程的學(xué)習(xí)興趣。

（二）制定合理的教學(xué)計劃

教學(xué)計劃是一個循環(huán)的過程，制定合理的、多層次的計劃。首先教師從教學(xué)目標(biāo)角度出發(fā)，根據(jù)學(xué)生活動和學(xué)生已掌握知識水平，制定課程總的計劃。其次，根據(jù)課程內(nèi)容將課程劃分為主題單元進(jìn)行學(xué)習(xí)，并制定相應(yīng)的單元計劃。

（三）將數(shù)值計算模型引入課程教學(xué)

由于目前與課程配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏，為了讓學(xué)生鞏固所學(xué)專業(yè)知識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，課程中引入數(shù)值計算模型實(shí)驗(yàn)方法。在課程的教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計中，將數(shù)值計算與課程知識點(diǎn)結(jié)合，如表1所示為目前設(shè)計的可與課程知識點(diǎn)結(jié)合的數(shù)值模型。

此外，還引入專業(yè)課程軟件與課程教學(xué)相結(jié)合，如Space Radiation 7.0，DEEP-CHARGING（深層充電軟件，自編），RADBELT（輻射帶計算軟件，自編）。

（四）進(jìn)行研究性教學(xué)，增加小組討論

研究性教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，可以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自主研究的能力，因此有必要通過引入相關(guān)文獻(xiàn)探討、融入教師的科研項目等方式方法來進(jìn)行研究性教學(xué)，通過教師提出問題、引導(dǎo)學(xué)生解決問題、最后學(xué)生自己提出問題的方式開展，并以小組的形式進(jìn)行課堂討論，鼓勵小組之間進(jìn)行互相探討和辯論。

四、采用合理的考核方式

《空間輻射及其效應(yīng)》注重學(xué)生專業(yè)知識和專業(yè)能力的培養(yǎng)，為了建立與人才培養(yǎng)模式向匹配的考核方式，課程采用了多種考核方式相結(jié)合，將平時成績、課堂表現(xiàn)、討論總結(jié)等納入考核體系，全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

五、結(jié)語

《空間環(huán)境及其效應(yīng)》經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐，圍繞突出航天類專業(yè)的特點(diǎn)[3]，不停地改革和提高，注重有效教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，得到學(xué)生的歡迎和認(rèn)可。

以上是對該課程兩年來的教學(xué)實(shí)踐的探索與總結(jié)，由于本課程開設(shè)時間和筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)有限，對于進(jìn)一步改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，有待進(jìn)一步的研究和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈自才，空間輻射環(huán)境工程[M]，中國宇航出版社，2013.6.

[2]常樹全，《核技術(shù)應(yīng)用》課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考與探索[J]，科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011，27：196.

[3]沈秋，航天類專業(yè)“人工智能”課程的教學(xué)探索[J]，科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014，29：155～156.

作者簡介：

方美華（1982-），女，漢族，浙江湖州人，博士，講師，研究方向：空間輻射探測、空間輻射效應(yīng)。