摘要:“航天器控制”是我?!疤綔y(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)”專業(yè)的重要培養(yǎng)方向。該方向具有理學(xué)與工學(xué)的雙重屬性。在該方向的教學(xué)中,加入近現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)和近代分析力學(xué)的課程,夯實(shí)學(xué)生的數(shù)理力學(xué)功底,能夠增加學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展前景和創(chuàng)新能力;同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生工程實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),使之樹(shù)立工程的思想觀念,掌握解決工程問(wèn)題的基本方法。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)理工融合的教育理念,培養(yǎng)我國(guó)未來(lái)創(chuàng)新型航天科技人才意義重大。師資隊(duì)伍建設(shè)是專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)的生命線,必須持續(xù)努力改善師資隊(duì)伍知識(shí)和能力結(jié)構(gòu),保障教學(xué)改革的貫徹落實(shí)和順利進(jìn)行。
關(guān)鍵詞:航天器控制;數(shù)理力學(xué);工程實(shí)驗(yàn);人才培養(yǎng);師資隊(duì)伍建設(shè)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2015)40-0143-04
一、緒論
“航天器控制理論與方法”是我?!疤綔y(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)”本科專業(yè)的一個(gè)重要培養(yǎng)方向。該專業(yè)方向經(jīng)過(guò)近十年的建設(shè)和發(fā)展,在人才培養(yǎng)和科學(xué)研究?jī)蓚€(gè)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。我校大批畢業(yè)生進(jìn)入航天科研院所工作,不少人已成為業(yè)務(wù)骨干,為我國(guó)航天事業(yè)進(jìn)步和發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
當(dāng)前,我國(guó)航天科技重大工程諸如載人航天、月球探測(cè)、北斗導(dǎo)航等均取得階段性重大成果,正在醞釀和制定下一階段主要發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展路線,我國(guó)航天事業(yè)處在承上啟下的關(guān)鍵時(shí)期。在科教體制方面,國(guó)家正在醞釀新一輪改革,以期進(jìn)一步祛除發(fā)展中的體制性弊病和痼疾,促進(jìn)科教興國(guó)大業(yè)順利發(fā)展。在社會(huì)對(duì)科技人才的需求方面,隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的逐步完善和開(kāi)放度的提高,對(duì)人才的知識(shí)能力結(jié)構(gòu)的要求愈來(lái)愈呈現(xiàn)出多元化特點(diǎn),過(guò)去那種靠掌握單一專業(yè)技能、在一個(gè)工作單位或崗位干一輩子的現(xiàn)象很難再出現(xiàn)了。包括人才在內(nèi)的各種社會(huì)資源在社會(huì)化生產(chǎn)中的重新配置和流動(dòng)將愈益頻繁,也要求我們培養(yǎng)出的學(xué)生必須具備更厚的基礎(chǔ)、更廣的知識(shí)和技能、更強(qiáng)的適應(yīng)性和開(kāi)創(chuàng)性。
為了主動(dòng)適應(yīng)我國(guó)航天科技事業(yè)以及社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)未來(lái)高科技、高素質(zhì)人才的需求,作為重點(diǎn)大學(xué)航天主干專業(yè)的教師,我們必須進(jìn)一步思考如何建設(shè)一支高水平的航天主干專業(yè)師資隊(duì)伍,如何進(jìn)一步改革和改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和模式,如何更好地培養(yǎng)出我國(guó)未來(lái)航天科技事業(yè)的合格接班人,為早日?qǐng)A中華名族強(qiáng)國(guó)夢(mèng)做出我們這一代教育工作者的貢獻(xiàn)。
本文將從“航天器控制理論與方法”專業(yè)方向培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、師資隊(duì)伍建設(shè)等方面闡述筆者近年來(lái)的實(shí)踐與思考,以期引起國(guó)內(nèi)同仁的關(guān)注和討論,促進(jìn)共同提高和進(jìn)步。
二、“航天器控制理論與方法”專業(yè)方向培養(yǎng)目標(biāo)的探討
顧名思義,“航天器控制理論與方法”專業(yè)方向的學(xué)科特質(zhì)是航天器動(dòng)力學(xué)與控制理論的交叉融合。即以各類航天器為對(duì)象,運(yùn)用控制理論的觀點(diǎn)和方法,設(shè)計(jì)控制律,并分析其閉環(huán)或開(kāi)環(huán)(取決于控制律)動(dòng)態(tài)特性,用以指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用。具體到我們這樣一所在業(yè)內(nèi)享有盛譽(yù)的重點(diǎn)大學(xué),該專業(yè)方向的培養(yǎng)目標(biāo)該如何定位,才能既符合國(guó)家和社會(huì)對(duì)人才的需求,又能體現(xiàn)我們的特色和優(yōu)勢(shì),這是我們?cè)合殿I(lǐng)導(dǎo)和一線教師長(zhǎng)期探索的一個(gè)重要課題。下面將從該專業(yè)方向在我校的發(fā)展歷史、存在的問(wèn)題和解決的思路等方面闡述。
(一)原來(lái)的定位——發(fā)展歷史
我校是一所老牌航空航天高等院校,探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)在我校有著悠久的辦學(xué)歷史(盡管早先的專業(yè)名稱未必這樣),但傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)方向是航空器和航空武器的探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)。在航天器控制方向,盡管也積累了較好的基礎(chǔ),但是教學(xué)和科研力量比較分散,沒(méi)有以院系建制形式集中統(tǒng)一在一起。2006年航天控制系成立,同年“探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)”(航天控制方向)開(kāi)始招生,標(biāo)志著“航天器控制”作為我?!疤綔y(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)”的一個(gè)重要專業(yè)方向以院系建制的形式被正式確立,也為我校“三航”(航空、航天、民航)特色辦學(xué)提供了重要的支撐。在培養(yǎng)目標(biāo)的定位過(guò)程中,我們?cè)浞终{(diào)研了國(guó)內(nèi)兄弟院校,特別是傳統(tǒng)航空航天類重點(diǎn)院校的培養(yǎng)方案,初步確定將航天器軌道動(dòng)力學(xué)與控制作為我們的重點(diǎn)培育和發(fā)展方向,這主要基于以下幾點(diǎn)考慮:①深空探測(cè)是我國(guó)乃至世界未來(lái)航天技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向,其中軌道動(dòng)力學(xué)的分析和計(jì)算起著關(guān)鍵作用;②國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)航空航天類重點(diǎn)院校在軌道動(dòng)力學(xué)方向比起我校沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì),我們選擇此方向作為重點(diǎn)建設(shè)方向完全可能迎頭趕上;③南京大學(xué)的天體力學(xué)(含天體軌道力學(xué))在國(guó)內(nèi)首屈一指,我校與南大毗鄰,因此在人才培養(yǎng)和交流、科研合作等方面具備獨(dú)特的地域優(yōu)勢(shì),可以藉此推動(dòng)我校在航天器軌道力學(xué)方面的快速發(fā)展;④我校在飛行器控制理論與技術(shù)方面具備傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì),將這方面的積累(成果和師資)轉(zhuǎn)移應(yīng)用到航天器控制領(lǐng)域,有望實(shí)現(xiàn)航天器控制專業(yè)方向的跨越式發(fā)展。
由于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位合理明確,師資培養(yǎng)和引進(jìn)工作順利,一線教師甘于奉獻(xiàn)、勤奮工作,我校探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)之“航天器控制”方向在短短幾年之內(nèi)就在人才培養(yǎng)和科學(xué)研究方面取得了累累碩果。我們不僅培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的本科生,而且選拔了一批優(yōu)秀的學(xué)生繼續(xù)在航天器“導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制”學(xué)科深造,攻讀碩士和博士學(xué)位?,F(xiàn)在已有不少畢業(yè)生成為我國(guó)航天科研院所的專業(yè)技術(shù)骨干。這表明我們“航天器控制理論與方法”專業(yè)方向的辦學(xué)實(shí)踐是成功的。
(二)顯露出來(lái)的問(wèn)題
盡管我校在“航天器控制理論與方法”專業(yè)方向上的辦學(xué)取得了較大的成績(jī),但是在多年的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中,我們也逐漸發(fā)現(xiàn)了一些不足和缺陷。特別是在國(guó)家科技、教育、經(jīng)濟(jì)、就業(yè)等形式發(fā)生重大變化的今天,這些不足和缺陷更應(yīng)該引起我們足夠的重視,積極思考,認(rèn)真應(yīng)對(duì),進(jìn)一步改進(jìn)工作,更好地適應(yīng)國(guó)家和社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要。下面逐一剖析我校探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)之“航天器控制理論與方法”方向在培養(yǎng)目標(biāo)定位中顯露出的問(wèn)題。
1.培養(yǎng)目標(biāo)單一化,缺乏細(xì)化分類。我們?cè)诖_立“航天器控制理論與方法”這一培養(yǎng)方向之初,就將“熟練掌握近地航天器軌道計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)的基本理論、方法和技能,熟練掌握航天器軌道和姿態(tài)控制的基本理論、方法和技能”作為我系探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)專業(yè)本科的培養(yǎng)目標(biāo)。在肯定其科學(xué)合理性的同時(shí),應(yīng)該看到其局限性所在。航天器控制無(wú)論是作為專業(yè)方向,還是科技產(chǎn)業(yè)門類,其所包含的內(nèi)容是豐富的,近地航天器軌道動(dòng)力學(xué)與控制只是其中之一(盡管是非常重要的)。我們?cè)谝笤搶I(yè)方向?qū)W生熟練掌握近地航天器軌道計(jì)算和控制基本理論、方法和技能的同時(shí),還應(yīng)掌握航天器控制其他重要領(lǐng)域的基本知識(shí)和技能,比如再入大氣航天器的軌道(彈道)力學(xué)和控制方法、航天器交會(huì)對(duì)接的相對(duì)動(dòng)力學(xué)與控制等。過(guò)于單一和狹窄的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),一方面容易導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)和能力結(jié)構(gòu)欠缺,影響到其發(fā)展后勁,另一方面直接導(dǎo)致學(xué)生擇業(yè)時(shí)選擇余地不足,影響其就業(yè)。
2.理工融合不夠,培養(yǎng)目標(biāo)在體現(xiàn)厚基礎(chǔ)寬口徑方面有待進(jìn)一步優(yōu)化。誠(chéng)如上述,我們的“航天器控制理論與方法”專業(yè)方向的建設(shè)重點(diǎn)是航天器軌道動(dòng)力學(xué)與控制。而航天器軌道動(dòng)力學(xué)與控制是典型的同時(shí)具有理學(xué)和工學(xué)特色的專業(yè)方向。它的理學(xué)特色體現(xiàn)于“軌道力學(xué)”,最早可以上溯到18世紀(jì)以來(lái)拉普拉斯、龐加萊這些數(shù)學(xué)、力學(xué)家在天體軌道計(jì)算方面的開(kāi)創(chuàng)性工作。因此,要想真正掌握航天器軌道力學(xué),哪怕只是近地橢圓軌道力學(xué),也須具備非常扎實(shí)的數(shù)理力學(xué)功底。它的工學(xué)特色又體現(xiàn)在“控制理論和方法”方面。航天器的控制不僅是個(gè)理論問(wèn)題,更是一個(gè)需要綜合考慮諸多工程實(shí)際限制因素的工程技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)該專業(yè)方向的培養(yǎng),我們的重要目標(biāo)是讓學(xué)生牢固樹(shù)立工程的思想和觀念,有能力設(shè)計(jì)有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的控制規(guī)律和技術(shù)方案。但是反觀我們現(xiàn)有的培養(yǎng)目標(biāo),在“理”和“工”兩方面都欠火候,在“理工融合”方面就更是有問(wèn)題了,具體表現(xiàn)在:①在“理”方面,我們沒(méi)有要求學(xué)生熟練掌握近代分析力學(xué)、近現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)的基本知識(shí)和方法,學(xué)生的理論力學(xué)課程也是按照非力學(xué)專業(yè)的規(guī)格和學(xué)時(shí)去教學(xué)的,直接導(dǎo)致數(shù)理力學(xué)功底偏薄弱,發(fā)展后勁受限。②在“工”方面,航天器控制領(lǐng)域的必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理技能方面沒(méi)有納入培養(yǎng)目標(biāo)。一方面導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力差,更重要的是難以樹(shù)立工程的思想和觀點(diǎn),以及解決工程問(wèn)題的思維方法和套路訓(xùn)練。③至于“理工融合”,就更是一個(gè)有挑戰(zhàn)性的課題。粗淺地講,“理工融合”的培養(yǎng)目標(biāo)就是要培養(yǎng)“工程師中的科學(xué)家”和“科學(xué)家中的工程師”,這實(shí)際上也是我國(guó)老一輩科學(xué)大師,如錢學(xué)森、錢偉長(zhǎng)等哥廷根學(xué)派傳承人極力倡導(dǎo)的高等工科教育的理念,可惜直到現(xiàn)在,我國(guó)的重點(diǎn)工科大學(xué)還沒(méi)能普遍地實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)。
(三)解決的思路——培養(yǎng)目標(biāo)重定位和優(yōu)化
1.培養(yǎng)目標(biāo)細(xì)化分類,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化培養(yǎng)。誠(chéng)如前述,“航天器控制理論與方法”本身所包含的內(nèi)容是廣泛的,我們?cè)趶?qiáng)調(diào)重點(diǎn)方向(航天器軌道動(dòng)力學(xué)與控制)的同時(shí),決不能忽略其他方向,以適應(yīng)我國(guó)航天科技工業(yè)部門對(duì)人才的廣泛需求。為此,我們考慮在新一輪培養(yǎng)方案的改革和調(diào)整中,將培養(yǎng)目標(biāo)細(xì)化分類。除了“航天器控制理論與方法”方面的共同專業(yè)課程在一起教學(xué)外,在大三下學(xué)期或大四上學(xué)期就要根據(jù)不同的亞類分班教學(xué)。對(duì)于個(gè)別學(xué)術(shù)科研苗子,要早發(fā)現(xiàn)、早培育,“單獨(dú)開(kāi)小灶”,加大課程深度,及早進(jìn)行科研方法的訓(xùn)練。如果符合推免研究生條件,則要吸收進(jìn)相關(guān)老師的科研團(tuán)隊(duì)。
2.在培養(yǎng)目標(biāo)中凸顯對(duì)數(shù)理力學(xué)基本功底的要求。無(wú)論是近地航天器軌道動(dòng)力學(xué),還是再入航天器彈道學(xué),要想真正學(xué)懂學(xué)透,融會(huì)貫通,舉一反三,非具備扎實(shí)的數(shù)理力學(xué)功底不可。否則,我們培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生,學(xué)近地軌道的設(shè)計(jì)不了深空探測(cè)軌道,學(xué)衛(wèi)星控制的搞不了飛船再入控制,學(xué)再入彈道的不會(huì)計(jì)算繞地橢圓軌道。這樣的學(xué)生發(fā)展后勁不足,工作適應(yīng)性差,更不能期待做出創(chuàng)新性的成果來(lái)。因此,我們?cè)谔綔y(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)之“航天器控制理論與方法”的培養(yǎng)方案中,必須強(qiáng)調(diào)“培養(yǎng)學(xué)生具備扎實(shí)的數(shù)理力學(xué)功底”。
3.培養(yǎng)目標(biāo)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和工程實(shí)踐能力的要求。我校是一所工科院校,探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)(航天器控制方向)是工科專業(yè),這樣的本質(zhì)屬性要求我們須臾不能忘記本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)中必須包含對(duì)實(shí)驗(yàn)技能的要求。而且這種實(shí)驗(yàn)技能不僅僅是普通的實(shí)驗(yàn)技能,比如《大學(xué)物理》、《模擬電路》、《數(shù)子電路》、《自動(dòng)控制原理》、《微機(jī)原理》等課程中所要求的基本技能,而是要求學(xué)生具備一定的工程實(shí)驗(yàn)技能,即是為解決一個(gè)比較綜合的工程問(wèn)題,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、事后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和處理能力。只有具備這樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,才算達(dá)到了我?!昂教炱骺刂评碚撆c方法”專業(yè)方向本科畢業(yè)生的要求。
三、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式改革探討
教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式是為培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)的,有什么樣的培養(yǎng)目標(biāo)就應(yīng)該制定什么樣的教學(xué)內(nèi)容,實(shí)行什么樣的教學(xué)模式。圍繞以上培養(yǎng)目標(biāo)的調(diào)整,本專業(yè)方向的教學(xué)內(nèi)容和模式也宜作以下調(diào)整或改革。
(一)大幅度增加近現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)和近代分析力學(xué)的課程
現(xiàn)在我校探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)(航天控制方向)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中所涉及的數(shù)學(xué)課程,除了包括全校公共基礎(chǔ)課的《高等數(shù)學(xué)》、《線性代數(shù)》、《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》外,僅有《復(fù)變函數(shù)與積分變換》、《數(shù)值計(jì)算方法》兩門課,而且課時(shí)都較小。《理論力學(xué)》是按非力學(xué)類專業(yè)的培養(yǎng)規(guī)格教學(xué)的,內(nèi)容只涉及古老的牛頓矢量力學(xué)部分,缺乏作為近代力學(xué)基礎(chǔ)的拉格朗日分析力學(xué)。而且隨著一輪又一輪的所謂教學(xué)改革,為學(xué)生“減負(fù)”,以上課程的課時(shí)被一縮再縮,學(xué)生的數(shù)理力學(xué)基本功訓(xùn)練得不到必要保證,一線教師普遍感覺(jué)到學(xué)生的基礎(chǔ)越來(lái)越薄弱,前景堪憂。為了改變這種狀況,培養(yǎng)基本功底扎實(shí)的航天控制類精英人才,我們擬在修訂培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃中,大幅度增加近現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)和近代分析力學(xué)的課程,初步計(jì)劃增加如下課程:《數(shù)學(xué)物理方法》、《張量初步》、《攝動(dòng)方法》、《量綱分析》、《分析力學(xué)》。這些課程所能提供給學(xué)生的不僅僅是知識(shí),更重要的是思考和解決廣泛的數(shù)學(xué)、物理和工程問(wèn)題的方法和技能,作為“航天器控制理論與方法”專業(yè)方向的學(xué)生,當(dāng)然應(yīng)該熟練掌握之。下面僅就《張量初步》、《攝動(dòng)方法》、《量綱分析》等課程的必要性做簡(jiǎn)要說(shuō)明。張量理論是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支,其概念源自力學(xué),最早用來(lái)表示彈性介質(zhì)中各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài),后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)許多物理量均具有張量的屬性——對(duì)坐標(biāo)變換的不變性。現(xiàn)在工科學(xué)生熟知的矢量和標(biāo)量都是張量的特例,分別是一階張量和零階張量,它們均具有對(duì)坐標(biāo)變換的不變性。但是世界上的物理量?jī)H用標(biāo)量和矢量來(lái)描述是不夠的,比如航天器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,既非矢量也非標(biāo)量,而是一個(gè)二階張量。如果我們用張量的概念來(lái)描述航天器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,就比通常大部分教科書(shū)所用的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量矩陣更能反映其本質(zhì)。因?yàn)閼T量矩陣對(duì)坐標(biāo)變換是變化的,而張量是不變的,不變的量恰恰是事物的本質(zhì)屬性。下面再說(shuō)《攝動(dòng)方法》。攝動(dòng)方法是近似求解非線性代數(shù)方程、常微分方程、偏微分方程的強(qiáng)有力工具。該方法誕生于數(shù)子電子計(jì)算機(jī)還沒(méi)有問(wèn)世的近代,最早被科學(xué)家用來(lái)計(jì)算天體軌道。1946年數(shù)字電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世后,數(shù)值求解成為人們最熱衷的方法,但是數(shù)值解很難給出帶有規(guī)律性的結(jié)果。攝動(dòng)法可以通過(guò)引入小參數(shù)攝動(dòng),給出復(fù)雜問(wèn)題的近似解析解,不僅求解方便,而且能夠發(fā)現(xiàn)解的結(jié)構(gòu)中一些規(guī)律性的東西,更利于我們認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)。所以《攝動(dòng)方法》是一門具有方法論性質(zhì)的重要課程。最后講《量綱分析》。量綱分析是一門十分重要但幾乎被我國(guó)高等工科學(xué)校嚴(yán)重忽視的課程。上世紀(jì)我國(guó)一大批數(shù)理力學(xué)家均能十分熟練地運(yùn)用量綱分析的方法來(lái)對(duì)系統(tǒng)建模、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。但是不知何故,現(xiàn)在這門課在高等工科學(xué)校的教學(xué)計(jì)劃中幾乎絕跡。據(jù)傳,牛頓最早就是用量綱分析的方法從開(kāi)普勒第三定律導(dǎo)出萬(wàn)有引力定律的!我們呼吁高等工科學(xué)校盡快給《量綱分析》以應(yīng)有地位。
(二)加大綜合實(shí)驗(yàn)課的比重,提高學(xué)生工程實(shí)驗(yàn)技能
我校探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)(航天控制方向)專業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中,課程實(shí)驗(yàn)的課時(shí)不少,但是綜合實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)嚴(yán)重不足,而綜合實(shí)驗(yàn)課是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)驗(yàn)技能,使其確立工程觀念和思想,培養(yǎng)其用實(shí)驗(yàn)或試驗(yàn)的手段解決工程問(wèn)題的最重要的機(jī)會(huì)。造成此種局面的原因是復(fù)雜的,既涉及到師資隊(duì)伍本身的知識(shí)和能力結(jié)構(gòu),也涉及到當(dāng)前高校內(nèi)部考核評(píng)價(jià)機(jī)制不夠健全,影響廣大教師從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性等。因此,要根本解決此問(wèn)題,必須從學(xué)校內(nèi)部管理和評(píng)價(jià)機(jī)制等深層次入手,大刀闊斧改革,進(jìn)一步健全實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制,鼓勵(lì)一部分優(yōu)秀教師能專心從事綜合實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)工作。
(三)對(duì)學(xué)生實(shí)行“精英化”和“大眾化”分離的分類教學(xué)模式
探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)(航天控制方向)專業(yè)的畢業(yè)生未必全部到航天科技工業(yè)部門就業(yè),更未必全部從事該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)科研工作。相當(dāng)數(shù)量的畢業(yè)生會(huì)進(jìn)入國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的其他各業(yè),比如工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電設(shè)計(jì)、企業(yè)管理等。對(duì)于那部分有志于從事航天科技,尤其是在學(xué)術(shù)科研方面有發(fā)展?jié)摿Φ膶W(xué)生,我們?cè)诮虒W(xué)計(jì)劃中應(yīng)加大必修課的比重,降低選修課的比重,因?yàn)楸匦拚n是為今后從事學(xué)術(shù)科研打基礎(chǔ)的非常重要的課程。對(duì)于其他學(xué)生,則可適度減小必修課的比重,根據(jù)其個(gè)人興趣和未來(lái)?yè)駱I(yè)方向,給其以自由選課的機(jī)會(huì),只要修滿規(guī)定學(xué)分,就是合格的畢業(yè)生。當(dāng)然可以預(yù)見(jiàn),這種改革方案在操作層面上將會(huì)遇到不少困難,比如怎么分類、何時(shí)分類、分類后能否再調(diào)整等問(wèn)題。改革得好,大家滿意;改革得不好,影響穩(wěn)定。因此,需要我們上下一心,積極探索,謹(jǐn)慎實(shí)施。
四、師資隊(duì)伍建設(shè)中的問(wèn)題與解決思路
師資隊(duì)伍建設(shè)始終是專業(yè)建設(shè)中的核心關(guān)鍵。上述培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式改革無(wú)一不牽扯到師資隊(duì)伍本身的建設(shè)。因?yàn)榻虒W(xué)內(nèi)容要靠教師傳授給學(xué)生,教學(xué)活動(dòng)要靠教師來(lái)實(shí)施,教學(xué)改革也要靠教師來(lái)貫徹落實(shí),師資隊(duì)伍的水平?jīng)Q定了教學(xué)效果的“最大理論值”和培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度。欲實(shí)施前述教學(xué)內(nèi)容的改革,我們感覺(jué)到當(dāng)前在師資隊(duì)伍方面最突出的問(wèn)題如下。
(一)任課教師學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)過(guò)于單一
我校探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)(航天控制方向)的一線任課教師基本均畢業(yè)于“導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制”或“飛行器設(shè)計(jì)”二級(jí)學(xué)科,學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)過(guò)于單一,難以完全適應(yīng)“航天器控制理論與方法”專業(yè)方向厚基礎(chǔ)寬口徑人才培養(yǎng)的需要。前文提到,要在教學(xué)內(nèi)容中大幅度增加近現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)和近代分析力學(xué)的課程,比如《數(shù)學(xué)物理方法》、《張量初步》、《攝動(dòng)方法》、《量綱分析》、《分析力學(xué)》等,對(duì)于這些課程我們就缺乏專業(yè)的授課教師。雖然部分課程比如《數(shù)學(xué)物理方法》在我校其他專業(yè)(比如流體力學(xué)或電磁場(chǎng)專業(yè))有授,可以讓我專業(yè)學(xué)生全部去他院修課,但是畢竟不同專業(yè)對(duì)該課的要求和課時(shí)均不同,在課程教學(xué)管理和課程考試協(xié)調(diào)上會(huì)遇到很大障礙。還有一些課程,即便在其他專業(yè)也未必有授,比如《攝動(dòng)方法》和《量綱分析》等。
(二)一線任課教師中具備較強(qiáng)工程實(shí)驗(yàn)技能和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師匱乏
近十年來(lái),我們專業(yè)新引進(jìn)的教師全部是國(guó)內(nèi)重點(diǎn)名牌大學(xué)畢業(yè)的博士,整體上理論學(xué)術(shù)水平較高,科研創(chuàng)新能力也較強(qiáng),但是工程實(shí)驗(yàn)技能相對(duì)薄弱。造成此種現(xiàn)象的原因是多方面的,比如各學(xué)校對(duì)博士生學(xué)術(shù)考核的要求偏重于理論水平,而工程實(shí)踐能力受到一定淡化。這就造成了我們的一線教師中具備較強(qiáng)工程實(shí)驗(yàn)技能的比較匱乏。
解決以上問(wèn)題的初步考慮如下。
1.在現(xiàn)有師資中發(fā)掘并動(dòng)員一些數(shù)理力學(xué)功底厚實(shí)的教師,鼓勵(lì)其早日為本科生開(kāi)出上述近現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)和分析力學(xué)的課程來(lái),并在教學(xué)工作量計(jì)算、職稱評(píng)聘等方面給予傾斜或適當(dāng)照顧,以激勵(lì)其為打牢學(xué)生基本功多多出力。
2.在新引進(jìn)師資中,我們不必局限于接收“導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制”、“飛行器設(shè)計(jì)”等學(xué)科專業(yè)的博士畢業(yè)生。對(duì)于“應(yīng)用數(shù)學(xué)”、“力學(xué)”等學(xué)科專業(yè)的優(yōu)秀博士畢業(yè)生,只要熱愛(ài)航天及國(guó)防教育事業(yè)、有志于轉(zhuǎn)型從事航天器動(dòng)力學(xué)與控制方面的應(yīng)用數(shù)學(xué)問(wèn)題或力學(xué)問(wèn)題研究,我們應(yīng)該張開(kāi)雙臂歡迎。引進(jìn)這些師資后就不愁我們專業(yè)的本科生數(shù)理力學(xué)功底打不扎實(shí)了。
3.盡快引進(jìn)高水平的實(shí)驗(yàn)技師,為我專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)高水平的綜合實(shí)驗(yàn)課。在引進(jìn)師資的學(xué)歷中,也應(yīng)該解放思想,實(shí)事求是,不能一刀切地“非博士不要”。古人早就說(shuō)過(guò)“不拘一格降人才”,我們現(xiàn)在難道不應(yīng)該比古人更開(kāi)明、更有胸懷和眼界嗎?
五、結(jié)論與展望
世界新一波科技革命浪潮已經(jīng)掀起,祖國(guó)航天事業(yè)和科教興國(guó)偉大戰(zhàn)略已經(jīng)向我們吹響了沖鋒的號(hào)角,國(guó)家和社會(huì)對(duì)新一代高素質(zhì)、復(fù)合型科技人才的需求比歷史上任何時(shí)期都迫切。作為重點(diǎn)工科大學(xué)的一線教育工作者,我們責(zé)任重大,必須深刻認(rèn)識(shí)到:越是在科技日新月異的今天,越是要夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ);越是在知識(shí)翻新快的時(shí)候,越是要加強(qiáng)師資隊(duì)伍自身的建設(shè)。只要我們著眼于夯實(shí)學(xué)生數(shù)理力學(xué)基本功和工程實(shí)踐能力基本功,抓住師資隊(duì)伍建設(shè)這條主線,就抓住了問(wèn)題的要害,相信我們專業(yè)方向的人才培養(yǎng)工作會(huì)更上一層樓,為祖國(guó)航天事業(yè)、科教興國(guó)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)輸送更好、更多的合格人才。
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