航空航天人才培養(yǎng)教育研究
時(shí)間:2022-05-16 11:16:01
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1航空航天學(xué)科專業(yè)設(shè)置
1.1MIT航空航天學(xué)科專業(yè)設(shè)置MIT的航空航天專業(yè)是美國(guó)同領(lǐng)域中最有名的專業(yè),其人才培養(yǎng)理念和課程設(shè)置舉世聞名[3]。MIT在1959年成立航空航天系(TechnologyDepartmentofAeronau-ticsandAstronautics),分屬于工學(xué)院。在20世紀(jì)70年代早期,航空航天系建立起統(tǒng)一的工程課程體系,包括靜力學(xué)、固體力學(xué)、材料學(xué)、動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、熱動(dòng)力學(xué)與推進(jìn)、線性系統(tǒng)等。注重各課程之間的內(nèi)在聯(lián)系,同時(shí)強(qiáng)調(diào)作為本領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者需要考慮技術(shù)解決方法與經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)、環(huán)境需求和社會(huì)約束之間互相關(guān)系的理念[4]。在21世紀(jì)初,科學(xué)知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合逐步形成現(xiàn)代工程理論體系,航空航天系對(duì)課程體系進(jìn)行了徹底改革,經(jīng)過(guò)兩年的全面發(fā)展,形成一種全新工程教育理念和實(shí)施體系[5]———CDIO,CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate),這對(duì)MIT產(chǎn)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(xué)科從20世紀(jì)90年代起連續(xù)多年位居全美工科第一。獨(dú)特的航空航天工程教育不僅促進(jìn)了科技創(chuàng)新與發(fā)展,也引領(lǐng)著世界工程教育的改革方向,對(duì)美國(guó)在航空航天領(lǐng)域走在世界的前列起著極其重要的作用。學(xué)生在航空航天工程(AerospaceEngineering)和工程學(xué)(Engineering)經(jīng)過(guò)4年學(xué)習(xí),將獲得理學(xué)學(xué)士學(xué)位(BachelorofScience)。工程學(xué)是航空航天工程的一個(gè)補(bǔ)充,對(duì)多學(xué)科關(guān)聯(lián)的工程技術(shù)領(lǐng)域如機(jī)器人與控制、計(jì)算工程、力學(xué)或工程管理等有更深入、更廣泛的理解,由ABET(AccreditationBoardforEngineeringandTechnology)工程認(rèn)證委員會(huì)授予學(xué)位[6]。航空航天系設(shè)有航空與航天科學(xué)工程和航空與航天信息科學(xué)工程兩個(gè)本科專業(yè)方向[7]。1.2國(guó)內(nèi)綜合性大學(xué)航空航天學(xué)科專業(yè)設(shè)置航空航天是工程性極強(qiáng)的行業(yè),集中了許多尖端技術(shù),涉及機(jī)械、電子、光學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料科學(xué)等高新技術(shù),是一個(gè)極其龐大、復(fù)雜、綜合的系統(tǒng)工程,依賴于多學(xué)科背景知識(shí)的支撐。根據(jù)教育部高等教育司頒布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄(2012年)》[8],航空航天類分屬工學(xué)學(xué)科門類,基本專業(yè)包括航空航天工程、飛行器設(shè)計(jì)與工程、飛行器制造工程、飛行器動(dòng)力工程、飛行器環(huán)境與生命保障工程等5個(gè)專業(yè);特設(shè)專業(yè)包括飛行器質(zhì)量與可靠性和飛行器適航技術(shù)兩個(gè)專業(yè)。在《國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》(2006—2020年)發(fā)展目標(biāo)提到生物、材料和航天等領(lǐng)域的前沿技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平,大型飛機(jī)、載人航天與探月工程被列入16個(gè)重大專項(xiàng),空天技術(shù)也被列入前沿技術(shù)中[9]。顯示出中央對(duì)我國(guó)航空航天事業(yè)發(fā)展的高度重視,給原來(lái)航空航天的高校帶來(lái)了巨大的發(fā)展機(jī)遇。原航空工業(yè)部時(shí)期的六大高校:南京航空航天大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南昌航空大學(xué)、沈陽(yáng)航空航天大學(xué)、鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院和西北工業(yè)大學(xué)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)始終保持航天特色,航天學(xué)院是1987年經(jīng)國(guó)家航天工業(yè)部批準(zhǔn)成立,原隸屬于工業(yè)和信息化部。在辦學(xué)歷史上有航空航天血統(tǒng)的高校如清華大學(xué)(2004年)、浙江大學(xué)(2007年)、廈門大學(xué)(2015年)、上海交通大學(xué)(2008年)等積極重建航空航天類專業(yè);北京大學(xué)(2008年)、電子科技大學(xué)(2012年)、中南大學(xué)(2009年)等也在各自學(xué)科特色的基礎(chǔ)上建設(shè)了航空航天類專業(yè)。對(duì)比MIT與我國(guó)綜合性大學(xué)專業(yè)設(shè)置,我國(guó)航空航天學(xué)科專業(yè)設(shè)置較細(xì),除《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄(2012)》設(shè)置含5個(gè)基本專業(yè)和兩個(gè)特設(shè)專業(yè)外,各綜合性大學(xué)依據(jù)自身學(xué)科所長(zhǎng)進(jìn)行專業(yè)設(shè)置,專業(yè)分屬的學(xué)院也有差異,如西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院飛行器控制與信息工程、航天學(xué)院探測(cè)制導(dǎo)與控制技術(shù)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院工程實(shí)驗(yàn)班的工程力學(xué)和復(fù)合材料與工程兩個(gè)專業(yè)方向等。在一定程度上來(lái)說(shuō),專業(yè)設(shè)置的具體化對(duì)專業(yè)人才培養(yǎng)發(fā)揮了積極促進(jìn)作用,為我國(guó)航空航天領(lǐng)域發(fā)展解決了工程技術(shù)人才的基礎(chǔ)供給問(wèn)題。然而,專業(yè)設(shè)置過(guò)于具體化不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),適應(yīng)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略要求,改革人才培養(yǎng)模式已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前,我國(guó)高校招生已逐步按學(xué)科大類招生,如在2017清華大學(xué)年打破院系和專業(yè)壁壘,將所有本科專業(yè)劃分為數(shù)理類、人文與社會(huì)類、機(jī)械、航空與動(dòng)力類等16個(gè)大類進(jìn)行招生。按學(xué)科大類招生將改變?cè)械慕虒W(xué)和人才培養(yǎng)模式,使學(xué)生可以根據(jù)自己的能力和興趣學(xué)習(xí),從而形成寬基礎(chǔ)、交叉復(fù)合的知識(shí)結(jié)構(gòu),有利于專業(yè)深入和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。這符合航空航天高技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用要求,契合對(duì)工程領(lǐng)軍人才和具有開創(chuàng)探索精神的工程精英人才的時(shí)代要求。
2航空航天學(xué)科教育課程體系
2.1MIT教育課程體系典型的課程體系結(jié)構(gòu)有兩種:一類是層次化課程體系,循序漸進(jìn)、邏輯性強(qiáng)。另一類是模塊化課程體系,能夠突破學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域的界限,滿足學(xué)生全面發(fā)展和個(gè)性發(fā)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(yè)課程計(jì)劃如表1所示。表1MIT航空航天系航空航天工程專業(yè)課程計(jì)劃MIT的課程體系包括兩大模塊,模塊一為全校性統(tǒng)一要求課程(GeneralInstituteRequirements,簡(jiǎn)稱GIRs),包括:(1)基礎(chǔ)科學(xué)課程包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和生物類;(2)人文、藝術(shù)、社會(huì)科學(xué)課程(Humanities,Arts,andSocialSciences,簡(jiǎn)稱HASS);(3)科學(xué)與技術(shù)課程包括生態(tài)、環(huán)境、地質(zhì)、結(jié)構(gòu)、材料、計(jì)算機(jī)、能源等;(4)實(shí)驗(yàn)課程包括數(shù)字系統(tǒng)導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)(IntroductoryDigitalSystemsLaboratory)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目Ⅰ(ExperimentalProjectsⅠ)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目Ⅱ(ExperimentalProjectsⅡ)、飛行器發(fā)展(FlightVehicleDevelopment)和空間系統(tǒng)發(fā)展(SpaceSystemsDevelopment),選擇其中1門。這些課程一般在前兩學(xué)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(jì)算機(jī)科學(xué)與編程導(dǎo)論、材料與結(jié)構(gòu)、信號(hào)系統(tǒng)等。專業(yè)領(lǐng)域課程在至少3個(gè)專業(yè)領(lǐng)域選擇4門課程,包括航空動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、通訊系統(tǒng)等。實(shí)驗(yàn)與前沿課程二選一課程是飛行器工程和空間系統(tǒng)工程,三選一課程是機(jī)器人學(xué)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和前沿課程,包括飛行器前沿和空間系統(tǒng)前沿。非限選課課程類別較多,可任意選擇修讀,達(dá)到48個(gè)學(xué)分要求。MIT的教育課程計(jì)劃將模塊一和模塊二相結(jié)合,其中模塊一為模塊二的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。模塊一開設(shè)的基礎(chǔ)科學(xué)和科學(xué)與技術(shù)限選課程共需完成8門課程,而開設(shè)的人文、藝術(shù)和社會(huì)科學(xué)課程也需完成8門課程,因此,科學(xué)類課程與人文素養(yǎng)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(xiàn)。同時(shí),從模塊一的實(shí)驗(yàn)課程到模塊二的實(shí)驗(yàn)與前沿課程,實(shí)踐教育在MIT的教育課程計(jì)劃中貫穿始終。實(shí)現(xiàn)了高校教育與工程實(shí)踐關(guān)系的重構(gòu)———在繼續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,向生產(chǎn)實(shí)踐回歸[10]。2.2國(guó)內(nèi)典型航空航天學(xué)科的教育課程體系我國(guó)綜合性大學(xué)的航空航天學(xué)科課程計(jì)劃普遍采用模塊化課程體系,根據(jù)自身學(xué)科所長(zhǎng)開設(shè)課程有所差異,但模塊設(shè)置和課程計(jì)劃大同小異。西北工業(yè)大學(xué)是我國(guó)原航空工業(yè)部老牌的綜合性大學(xué),是唯一一所同時(shí)發(fā)展航空、航天、航海(三航)工程教育和科學(xué)研究的多學(xué)科、研究型、開放式大學(xué)[12]。飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)是西北工業(yè)大學(xué)辦學(xué)歷史最為悠久的學(xué)科之一,實(shí)力雄厚。以西北工業(yè)大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)培養(yǎng)方案為代表,進(jìn)行航空航天學(xué)科教育課程體系介紹,表2是西北工業(yè)大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的課程計(jì)劃(2015年)[13]。西北工業(yè)大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的課程計(jì)劃(2015年)主要包括4個(gè)模塊:通識(shí)通修、學(xué)科專業(yè)、綜合素養(yǎng)和實(shí)踐訓(xùn)練。(1)通識(shí)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(yè)規(guī)劃與發(fā)展課程、心理成長(zhǎng)與個(gè)人發(fā)展課程、軍事課程。限選課程包括公共通修基礎(chǔ)課程和分層次通修課程,其中公共通修基礎(chǔ)課程包括計(jì)算機(jī)類基礎(chǔ)課程、大學(xué)英語(yǔ)基礎(chǔ)課程類、體育類和程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。分層次通修課程包括非專業(yè)數(shù)學(xué)類課程和自然科學(xué)基礎(chǔ)課程。通識(shí)通修課程一般在前兩學(xué)年完成。(2)綜合素養(yǎng),包括三航概論和藝術(shù)素養(yǎng)類課程,在藝術(shù)素養(yǎng)課程中至少選修2學(xué)分,未建議修讀學(xué)期。(3)學(xué)科專業(yè)課,包括學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課程、學(xué)科前沿課程和專業(yè)選修課程。學(xué)科前沿課程包括學(xué)科前沿系列講座和航空航天技術(shù)概論兩門。專業(yè)選修課程根據(jù)學(xué)科方向和個(gè)人發(fā)展進(jìn)行選擇,有70余門課程可供選擇,至少選修9學(xué)分,跨學(xué)科至少選修2學(xué)分。(4)綜合實(shí)踐包括畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文、集中實(shí)踐環(huán)節(jié)和科研訓(xùn)練三部分,其中集中實(shí)踐環(huán)節(jié)主要包括金工實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容。西北工業(yè)大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與工程專業(yè)的課程計(jì)劃(2015年)的通識(shí)通修模塊為學(xué)科專業(yè)模塊的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。特別提出的是在通識(shí)通修模塊中開設(shè)了思想政治理論類和軍事課程。這符合《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》中指出:“堅(jiān)持德育為先。立德樹人,把社會(huì)主義核心價(jià)值體系融入國(guó)民教育全過(guò)程”的要求。綜合素養(yǎng)課程除去三航概論的0.5學(xué)分,需修滿11.5學(xué)分,體現(xiàn)了對(duì)人文素養(yǎng)課程的重視。同時(shí),綜合實(shí)踐形成獨(dú)立模塊,從第三學(xué)期金工實(shí)習(xí)A開始到第八學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文,每學(xué)期均有不同的實(shí)踐課程,并在第六、七學(xué)期開展了科研訓(xùn)練課程。與MIT航空航天學(xué)科教育課程體系相比,我國(guó)綜合性大學(xué)航空航天學(xué)科教育課程體系改革原有層次化教育課程體系為現(xiàn)行的模塊化課程體系,注重知識(shí)、能力、素質(zhì)的融合,以專業(yè)系統(tǒng)知識(shí)為核心,開設(shè)思想政治理論類和軍事課程、體育類課程、人文藝術(shù)素養(yǎng)類課程,全面提高學(xué)生綜合素質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。以德育為先,能力為重,全面發(fā)展,使學(xué)生成為德智體全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人[14]。
3結(jié)語(yǔ)
從專業(yè)設(shè)置到教育課程體系設(shè)置,我國(guó)雖然存在專業(yè)設(shè)置較細(xì),教育課程體系中課程分類過(guò)細(xì)等問(wèn)題,然而我國(guó)綜合性大學(xué)航空航天學(xué)科根據(jù)自身學(xué)科所長(zhǎng)進(jìn)行專業(yè)設(shè)置和課程體系建設(shè)而各具特色。我國(guó)高校招生已逐步按學(xué)科大類招生,將改變?cè)械慕虒W(xué)和人才培養(yǎng)模式,形成寬基礎(chǔ)、交叉復(fù)合的知識(shí)結(jié)構(gòu),有利于專業(yè)深入和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。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(zhǎng)足進(jìn)步。我國(guó)航空航天學(xué)科教育繼續(xù)深化改革,使學(xué)生知識(shí)、素質(zhì)、能力相融合,成為德智體全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。然而,從專業(yè)設(shè)置和教育課程體系的對(duì)比分析來(lái)看,專業(yè)設(shè)置和教育課程體系均進(jìn)行了框架設(shè)定,在這種情況下,學(xué)生的能動(dòng)意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)一定程度上受到限制和抑制。洛克希德公司的創(chuàng)新靈魂-臭鼬工廠以無(wú)比的創(chuàng)造力發(fā)展出美國(guó)國(guó)防科技中最機(jī)密、最先進(jìn)的武器產(chǎn)品如F-117A這一世界級(jí)著名軍用飛機(jī),正是由“自由地從事自己真正喜歡的工作”帶來(lái)的無(wú)與比倫的創(chuàng)造力。因此,學(xué)生作為未來(lái)的航空航天技術(shù)工程創(chuàng)新主體,擁有對(duì)航空航天領(lǐng)域持續(xù)興趣,是激發(fā)主體創(chuàng)造力的基本要素,應(yīng)以學(xué)生為中心,構(gòu)建創(chuàng)新型人才培養(yǎng)教育課程體系。
作者:杜作娟 王春齊 岳建嶺 唐秀之 黃小忠 方秋蓮 單位:1.中南大學(xué)航空航天學(xué)院 2.中南大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院