发布时间:2023-10-13 15:36:41
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇航天科学技术的理解,期待它们能激发您的灵感。
关键词:航天测控;教学改革;教学模式
作者简介:陆必应(1976-),男,安徽舒城人,国防科学技术大学电子科学与工程学院,副教授;王建(1981-),男,湖北宜城人,国防科学技术大学电子科学与工程学院,讲师。(湖南 长沙 410073)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)25-0141-02
“航天测控”是国防科学技术大学电子工程专业本科生的一门专业必修课程,同时也是通信工程和信息工程专业本科生的选修课程。课程重点讲述基于无线电的航天测控系统的概念、体制、组成和工作原理,引导学生了解现代航天测控技术的发展动态和方向。[1,2]作为一门专业课,一方面要传授学生航天测控系统的专业知识,另一方面要培养学生对复杂电子系统的分析能力并掌握设计方法,加强学生的工程素养。航天技术的发展及其在军事和国民经济中日益广泛的应用,特别是我国载人航天技术的跨越式发展,激发了学生学习本课程的热情,同时对课程的教学也提出了越来越高的要求。[3]本文先分析“航天测控”课程特点和教学中存在的问题,随后介绍以教学内容、教学方法、教学实践环节相配套的教学改革探索和实践,以实现专业知识学习和工程能力培养兼顾的教学目标。
一、课程特点与教学现状
“航天测控”课程教学具有如下特点:一是基本概念多,涉及领域广 。包括天文学基础、航天器轨道运行基本原理、无线电测距定位原理、高速无线数据传输原理等。二是基本原理复杂,涉及的理论基础宽,包括随机信号分析、信号与系统、雷达原理、通信原理等。三是系统复杂,安排实践环节困难。航天测控系统是复杂的电子系统,而先修课程偏重基础知识的学习,对电子系统的介绍偏少,学生很难通过一两个简单的实验课达到理解和掌握复杂航天系统的目标。以上特点决定采用传统的方法进行教学时,教师讲授难度大,学生学习理解困难,学习效果差。
该课程教学现状与存在的主要问题有:
1.教学内容多,课时少
本课程内容包括航天测控的基本原理、统一载波测控系统、跟踪与数据中继卫星系统、全球定位系统及其在航天测控中的应用四大部分,仅统一载波测控系统就包括跟踪测轨分系统、遥测分系统、遥控分系统。上述每一门技术都具有相对的独立性,涉及的理论、方法和系统都有其独特的内容。国防科学技术大学(以下简称“我校”)电子科学与工程学院早期设有航天测控专业,上述内容安排80~120课时讲授,现行的教学大纲仅安排了40课时,教学内容却没有减少,要完成教学任务,学生学习上存在较大困难。
2.教材相对陈旧,新技术介绍少
本课程的教材编写于1998年,内容上继承了航天测控专业所用内部教材的精华,重点内容为统一载波测控系统的原理、系统分析和系统设计。其优点是基本概念清楚,理论推导详实,系统分析深入,但也存在如下几个问题:一是内容过多,部分内容分析得过于深入,基础稍差的学生掌握起来有困难;二是近年来航天测控技术进步迅速,不断涌现出新概念、新方法和新技术,航天测控体制也从传统的统一载波测控体制加速向以跟踪与数据中继卫星系统为代表的天基测控体制发展,而教材没有充分反映航天测控技术的新发展。
3.教学手段单调,实践环节不足
原先的课程教学以教师板书讲授为主,配合以少量的幻灯片和课后习题作为辅助手段;学生的学习停留在阅读教材和参考书目、做课后习题上,缺少必要的实践环节。这种以讲授为主的教学模式无法充分调动学生的学习兴趣和积极性,缺少必要的实践环节,学生对理论和技术的理解无法深化,学生的主观能动性没有充分发挥,分析问题、解决问题的能力和工程素养得不到提高。
二、教学改革探索与实践
1.突出教学重点,合理选择教学内容
综合考虑航天测控技术的发展现状,并结合电子工程专业本科生的预修课程以及学时数,对教学内容进行了重新安排,修订了教材。将教学内容根据测控体制划分为统一载波测控系统、跟踪与数据中继卫星系统、全球定位系统的原理及其在航天测控中的应用三个部分。对统一载波测控系统部分内容进行了三个方面的删减:一是与先修课程内容有重复或雷同的,如跟踪测轨技术中的角度测量技术,在先修课程“雷达原理”中已有讲述,直接删除;二是要求具备比较专业的预修知识而学生又不具备的,如遥控编码体制,对电子工程专业的本科生来说由于不具备相应的预修课程,理解存在较大的困难,进行了删减,并提供相关的参考书籍供有兴趣的学生参考;三是难度太大的内容,如测控信道的设计,这部分内容要求学生在理解信号调制理论的基础上,结合特定工程实际设计出最佳波形,对大部分学生来说要求过高,也进行了删减。根据航天测控技术的发展趋势,对跟踪与数据中继卫星系统的组成、工作原理以及采用的新技术等部分内容进行了扩充。调整后的教学内容,既重视基本原理的教学,也重视测控系统的分析,还涉及测控新技术的介绍。
2.采用多种模式教学方法,提高教学效率
对课程的总体教学目标和教学所包含的知识点进行了分析,并对教学方法和教学过程进行精心设计。针对不同的教学内容,采取多种形式的教学方法,包括课堂理论教学、比较教学、案例教学、讨论教学等,并有机地结合起来。
基本原理如测控信号基本理论、测距原理、GPS工作原理等内容采用课堂理论教学,开发了多媒体教学课件,除传统的公式推导和文字描述外,配以适当的图片、动画,直观地说明理论分析结果,使学生对一些重要的结论留下深刻的印象,强化教学效果。
航天测控系统的教学若采用简单的讲授教学,由于学生工程实践经验少,往往不能深刻领会系统的内涵,抓不住重点,因此采用案例教学法与比较教学法相结合的教学方法。选择航天测控系统中较为简单但具有代表性的“单通道锁相接收机”作为教学案例,先对系统作简单介绍,使得大家对航天测控系统有一个感性认识,然后提出问题,供同学们分组分析、讨论。如跟踪测轨系统锁相接收机与一般雷达系统接收机进行比较,通过比较启发学生思考二者结构上的根本区别是什么,工作原理有什么不同,航天测控系统采用这种特殊类型接收机的原因是什么。通过比较学生较易理解航天测控跟踪测轨系统与一般雷达系统的异同,达到触类旁通的效果。通过开设讨论环节,营造生动、活跃的课堂气氛,培养学生思考问题、解决问题的能力,变被动接受为主动思考。最后以科研成果进课堂的形式对案例进行总结,同时引导学生了解航天测控系统设计基本方法。将教学团队在航天测控接收机领域所作的科研成果——某改进型航天测控接收机实物搬进课堂,分析传统接收机存在的缺陷,改进型接收机性能有哪些改善,从哪几个方面着手进行改善,如何进行改进等。通过这一具体案例,充分激发了学生的积极性,对航天测控系统设计方法这一难点也有了初步的认识。
在教学手段上,除采用计算机辅助教学外,还充分利用校园网资源,开展网络教学。编制适合网络教学的课件,提倡学生网上提问,进行网上答疑,对课外拓展性的内容提供更多的学习资料和参考文献。此外,利用网络教学可部分缓解教学内容多而课时少的矛盾。
3.重视实践环节,提高学生工程素养
“航天测控”是一门理论较深、实践性强的课程,提高学生的工程素质也是本专业课的一个重要学习目标。航天无线电测控系统是一个复杂庞大的系统,没有条件开展针对整个系统的实践性教学,但在基本原理和分系统教学过程中增加了实践性环节,如简单的实验设计、开放式研究性习题设计等。另外,对深空测控、小卫星测控、星座测控等测控领域的新课题、新技术、新发展,根据情况开设一两个专题讲座,使学生了解航天测控技术的最新发展,提升学生应用能力。
4.加强教学团队建设
作为一门专业课,虽然面向的专业范围窄,学生层次相对统一,只要一两名老师就可完成课程的教学任务,但不能因此就忽视教学团队的建设。作为教学活动中的关键要素之一和教学活动的具体实施者,教师本身的专业理论知识、实践能力、教学能力、科研能力对课程的教学效果有决定性的影响。因此,我校建立了一个由教授、副教授、讲师等不同层次教师组成的教学团队。团队中所有成员都从事航天测控领域的科研工作,由同时具有丰富科研经验和教学经验的副教授担任主讲老师,由教授开展航天测控领域新技术、新发展专题讲座,其他成员的科研成果为教学案例提供支撑。同时通过“跟、帮、带”,促进年青教师的成长,保证教学团队教学水平的稳步提高。
三、结束语
随着航天技术在国防、国民经济中日益广泛的应用,航天测控技术也获得了快速发展和广泛重视,对“航天测控”课程教学提出了越来越高的要求。本文对“航天测控”课程存在的问题进行了分析并提出了切实可行的改进措施,通过教学内容、教学方法、教学过程和师资队伍建设的改革,精简了教学内容,采用了以比较教学法和案例教学法为主导的多样化教学方法,充分调动了学生的学习积极性和主动性,培养了学生自主学习能力、分析解决问题能力,达到了专业知识学习和专业技能培养并举的目标。
参考文献:
[1]周智敏,陆必应,宋千.航天无线电测控原理与系统[M].北京:电子工业出版社,2008.
首先,在物理教学中实施“STS”教育有利于调动学生的行动意识,而不再像过去那样只会死啃书本知识。在物理教学中实施“STS”教育,能很好地将物理教学与科学、技术及社会生活中的实际问题结合起来,使我们将所学的知识真正地与实际相联系。例如,在学到大气压强这一节时,我们可以让学生利用学到的知识制作一个特殊的水壶,让它按照自己的意志行事,即让它出水就出水,不让它出水时即使将水壶倒过来也不出水。
其实像这样一个例子,就是将所学知识巧妙运用的结果,但如果学生没有一定的想象力、动手能力以及一定生活常识的话,我想,他是不可能想到压强知识还可这么用的。
其次,在物理教学中实施“STS”教育,能将现代科技以及社会中出现的一些重大问题及时渗透到物理教学中,使我们的物理教学不至于与时展脱节,同时又将学校的教学活动与社会生活的方方面面紧密地联系在一起。比如,我国的载人航天飞船“神十”于2013年6月1日17时38分搭载三位航天员飞向太空,在轨飞行了15天,并首次开展我国航天员太空授课活动,给大家上了一堂生动的物理课。作为教师,可以将这一消息传递给大家,使学生及时了解我国航天事业的最新动态,同时也感受一下太空物理的新奇和魅力。与此同时,作为物理教师,还可以及时将火箭升空的原理联系到动量、动量守恒这一章节的教学中去,因为所有航天器的发射都借助于火箭技术,火箭飞行是质点系动量定理和动量守恒定律的应用范例。矗立在发射架上的火箭在发射前总动量为0,点火后燃气通过火箭的尾端喷管连续地向下高速喷射,火箭的箭身取得向上的巨大推力,从而克服自身重力,加速向空中升去。
最后,在物理教学中实施“STS”教育,能够使学生广泛接触社会,参与到社会生活的一些重大问题和热点问题之中。
总之,在物理教学中实施“STS”有着巨大的作用,但现阶段实施“STS”教育,在各个年龄阶段所采取的教学方式应有所不同。
小学阶段,应着重于科学技术与日常生活的联系,并尽可能采用比较贴近生活的教学方式。例如,讲到雷达时,可以将其讲成是一口大锅,有了它,电视台才能接收到卫星从世界各地收集来的信息,并以另一种形式传播出去,最终被家家户户的电视机接收,形成了我们肉眼能够看到的各种画面。
初高中阶段,适当引导和启发他们认识物理与外界的联系,理解物理知识来源于社会生活,知识又可反过来作用于社会,推动社会不断前进。像初中物理书《乐音和噪声》这一节,通过对日常生活中声音的分类,一种定义为乐音,另一种被称为噪声。在人们的主观意识里总认为只要是噪声就是不好的,会危害人的身心健康。可他们不知道,噪声同样有它的社会科学价值,比如噪声可以用来发电,可以用来除尘,可以干燥食品和除草作用。对高中生,可以以讲授和阅读为主,引导和启发他们认识科学技术对社会的双重影响。例如,关于核技术的运用,一方面它的发展可以使一个国家的军事实力增强,从而不受他国的威胁,捍卫国家,但另一方面核技术的滥用同样威胁着人类的生存。认识了科学技术的“两面性”,能使受教育者更好地把握物理、技术及社会的关系,为以后更好地服务于社会奠定基础。同时,结合实际情况,我们还可以在课外开展一些物理科技活动,如进行科技小制作比赛,如制作“小孔成像”的简易装置:我们可以取可乐罐两个,把其中一个的盖截去,并在底部开一个直径为0.5mm的小孔,另一个可乐罐的两头都截去。然后在有底的这个可乐罐的顶盖处粘贴一张半透明的纸,并把两头都无盖的可乐罐套在其上就做成了“小孔成像”实验的一个小装置了。另外,像电视这种普及的大众传播媒介,教师可以转变以往看电视会影响学生成绩的观念,从两个方面利用电视进行科学教育:一方面,向学生介绍电视中的科学教育栏目,使学生养成习惯,关心电视中的科学节目。另一方面,要通过电视台的新闻节目使学生了解科学技术的最新成果,养成关心科技发展的习惯。
关键词:“工程材料学”;航空航天专业;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)04-0124-03
“工程材料学”是航空主机类专业(包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等专业)的学科基础课程。该课程虽然仅有48学时,但承担着为未来的航空工程师构建材料知识体系的重任,对学生今后的发展起着重要作用。本文结合近年的工作实践,对该课程在教学要求、教学内容和教学方法等方面的改革进行研讨。
一、高度重视航空和材料领域发展对“工程材料学”课程教学的影响
材料学既是基础科学,也是应用科学。材料科学与技术的发展,解决了很多工程领域的关键问题,有力地推进了相关科学和技术的进步,使得材料科学成为最活跃的科学领域,材料产业也成为国民经济发展的重要支柱产业。“工程材料学”以物理学、化学等理论为知识基础,系统介绍材料科学的基础理论和实验技能,着重培养学生把这些知识应用于解决工程实际中提出的对材料结构、性能等方面问题的能力。作为一门重要的学科基础课程,“工程材料学”具有较长的开设历史,在人才培养中发挥了重要的作用。航空航天领域的发展对工程技术人员的能力素质提出了更高的要求,特别是“卓越工程师”教育培养计划的实施,对工程类课程建设的需求更加迫切,有必要以新的形势为背景反思该课程的教学改革。航空以众多学科知识、先进研究成果为基础,已发展成为一个由多个分系统组成的大系统,需要工程技术人员采用系统工程的方法进行综合设计。现代航空技术一百多年的发展,使得人们可以在更大的范围内探索天空,也使得飞行器的工作条件更加恶劣,工作环境更加严苛。现代飞行器不仅要具有速度快、航程大、载重多等特点,还要满足节能低碳等要求。材料科学技术的发展,为解决航空航天领域的诸多难题提供了可能,“一代材料,一代飞机”已成为飞行器发展公认的规律。这对航空航天工程技术人员的材料知识提出了更高的要求。在飞行器及其主要部件的设计、制造和维护工作中,要全面认识材料的性质和特点,才能挖掘材料的潜能,充分利用材料的特性,满足工作需要。面对航空航天迅猛的发展形势,仅了解和掌握已有材料的知识是不够的。具有创新素质的工程技术人员,要了解材料科学与工程的发展方向和趋势,分析材料领域的发展对航空航天领域的影响,同时要认真研究具体工作对新材料、新工艺的要求,明确材料发展的需求。在新型飞行器的研发过程中,要综合考虑用户对飞行器总体性能的多种要求,对各项技术参数进行统一的优化。在落实对飞行器性能的要求时可以发现,很多要求是相互矛盾的,比如飞机的航程和机动性就存在着较大的矛盾。为了获得较好的综合性能,需要对飞机进行一体化设计,要及时掌握各种设计方案对飞机主要材料和工艺的要求,对飞机整体结构进行综合优化。在此过程中,各部门工程师都需要和材料系统密切配合,才能实现信息和资源共享,降低全系统的风险,提高系统的可靠性和综合性能。材料科学技术的迅速发展也对课程教学提出了新的要求。材料科学与技术是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中,材料科学是发展最快速的学科之一,在金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等主要方向上的发展日新月异,促使“工程材料学”课程内容的不断充实。
“工程材料学”课程要系统讲授材料科学与技术的基础理论和实验技能,使得学生掌握工程材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的知识。早期的航空工程结构以自然材料为主,如在美国莱特兄弟制造出第一架飞机上,木材占47%,普通钢占35%,布占18%。随后,以德国科学家发明具有时效强化功能的硬铝为代表,很多优质金属材料被开发出来,使得大量采用金属材料制造飞机结构成为可能,也使得研究者们投入了更多的精力于金属材料的探索。相应地,这一时期“工程材料学”课程内容也以金属材料为主。上世纪70年代以后,复合材料开始在航空领域应用。复合材料具有较高比强度和比刚度的优点使得工程技术人员对其抱有很大的希望。航空工程师首先采用复合材料制造舱门、整流罩、安定面等次承力结构,而现在复合材料已广泛应用于机翼、机身等部位,向主承力结构过渡。复合材料因其良好的制造性能被大量应用在复杂曲面构件上。复合材料构件共固化、整体成型工艺能够成型大型整体部件,减少零件、紧固件和模具的数量,降低成本,减少装配,减轻重量。复合材料的用量已成为先进飞行器的重要标志。相应地,复合材料必然要在“工程材料学”课程中占重要地位。钛合金的开发和应用使得飞行器具有更好的耐热能力,提高了发动机、蒙皮等结构的性能,有效解决了防热问题。“工程材料学”课程的教学内容应该及时反映材料科学在提高飞行器性能方面的新应用与新进展。与此同时,其他相关学科也取得了长足的发展,使得主机专业教学内容大幅度增加,“工程材料学”课程的教学内容和学时之间的矛盾愈加突出。
二、认真分析专业教学对“工程材料学”课程的不同要求
“工程材料学”课程是一门重要的学科基础课,是基础课与专业课间的桥梁和纽带,在航空航天主机类专业培养学生实践动手和创新创造能力,提高学生综合素质等方面具有重要作用。在多年的教学实践中,该课程对主机类各专业采用同一标准教学。虽然主机类各专业人才培养有其共性要求,但随着航空航天事业的发展,专业分工越来越细,差异化特征也越来越明显,因此“工程材料学”课程应该充分考虑不同专业的具体需求,结合各专业的课程体系安排教学。飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程和机械工程等主机类专业根据航空领域中的分工培养学生,毕业学生的工作要求有所不同,对知识结构的要求也不一样。就材料方面知识而言,不同专业学生也会有所区别,应按照专业特点纵向划分对“工程材料学”课程的要求。不同专业主要服务对象的材料特点是确定课程要求的主要依据。
飞行器设计与工程专业要全面统筹飞行器产品及各部件的设计和制造,主要从事飞行器总体设计、结构设计、飞机外形设计、飞机性能计算与分析、结构受力与分析、飞机故障诊断及维修等工作,要求了解材料科学与工程的发展对现代飞行器设计技术的影响,因此要较全面地掌握主要航空材料的性能、制造等方面的知识,了解轻质高强材料的发展动态和发展趋势。飞行器动力工程专业要求学生学习飞行器动力装置或飞行器动力装置控制系统等方面的知识,主要培养能从事飞行器动力装置及其他热动力机械的设计、研究、生产、实验、运行维护和技术管理等方面工作的高级工程技术人才。飞行器动力的重要部件对抗氧化性能和抗热腐蚀性能要求较高,要求材料和结构具有在高温下长期工作的组织结构稳定性。因此,材料在高温下的行为、性能和分析、选择方法应该是该专业“工程材料学”课程的重点。飞行器制造工程和机械工程等专业要针对现代飞行器工作条件严酷、构造复杂的特点,采用先进制造技术,实现设计要求,并为飞行器维护提供便利。该专业要求学生理解飞行器各部件的选材要求,掌握材料的制造工艺。飞行器零部件形状复杂,所用材料品种繁多,加工方法多样,工艺要求精细。很多新材料首先在航空航天领域得到应用,其制造技术具有新颖性的特征,设计、材料与制造工艺互相融合、相互促进的特点非常明显,这就要求学生在“工程材料学”课程中把材料基础打好,适应工艺和材料不断发展的要求。虽然各专业对“工程材料学”课程的要求有所不同,但课程基础一致。
该课程名称为“工程材料学”,即明确其重点在于将材料科学与技术的成果运用于航空航天工程,把材料基本知识转化为生产力。“工程材料学”是相关专业材料学科的基本课程,学生要通过该课程了解金属材料、无机非金属材料、高分子材料等微观和宏观基础知识,学习材料研究、分析的基本方法,掌握材料结构与性能等基础理论,研究主要材料的制备、加工成型等技术,为更好地学习专业课程创造条件,为将来从事技术开发、工艺和设备设计等打下基础。由此可见,在明确了各专业对该课程的个性化要求的基础上,更要明确共性要求。“工程材料学”课程要培养学生材料方面的科学概念,提升材料方面的科学素质,扎实的材料科学与技术知识基础是学生学习专业课程、提高综合素质、培养创新能力的必备条件,是进一步发展的基础。因此,“工程材料学”课程采用“公共知识+方向知识”的模式比较合适,即把教学内容划分为每个专业均要求了解的材料领域知识和根据各个专业特色需要重点介绍的知识两部分,既满足了宽口径、厚基础的教学需要,又注重了后续专业课程学习和能力培养的要求,促进了基础理论和专业应用的融合渗透,较好地满足了材料、设计、制造、维护一体化发展的需要,增强了跨学科、跨专业认识问题、思考问题和研讨问题的能力。
三、多管齐下建设丰富的教学环境
作为一门学科基础课程,“工程材料学”课程要根据学校人才培养创新目标和相关专业的人才培养标准、方案,结合卓越工程师教育培养的要求,注重与专业课程体系的融合,注重与工程实践教育的结合,注重对学生创新意识、创业能力及综合运用知识能力的培养。在充分调研与分析专业人才培养对课程教学要求的基础上,要对课程的教学大纲和内容进行修订,与相关教学环节有效整合,拓展教学活动的空间,营造良好的学习环境和氛围,加强与后续课程及实践活动的联系,解决学科基础课的教学与专业人才培养需求的脱节或不衔接等问题。
“工程材料学”在第四学期开设,是一门承前启后的课程。在前期开设的课程中,“大学物理”和“航空航天概论”是两门直接相关的课程。“大学物理”提供了学习“工程材料学”的科学基础,认真分析“大学物理”知识点在“工程材料学”中的应用,有助于学生更好地理解相关概念。“航空航天概论”以航空航天领域的发展为主线,介绍飞行器的组成及工作原理。如果在“工程材料学”课程讲授之初让学生重新回到机库,从材料发展的角度再次审视航空航天的进步,结合材料学的概念研究飞行器的组成及工作原理,会使得学生对该课程有比较全面的认识。在相关专业的后续课程中,有好多课程与“工程材料学”密切相关,如“飞行器总体设计”、“发动机原理”、“先进制造技术”等,如果在“工程材料学”中对有关知识点作简单介绍,可以使学生更好地综合分析相关概念,加深理解。在主机类专业培养方案中,“工程训练”是集中式的工程能力培养环节,其教学内容与“工程材料学”密切相关。“工程训练”教学内容以机械制造工艺和方法为主,包括热处理、铸造、锻造、焊接、车削加工、铣削加工、刨削加工、磨削加工、钳工、数控加工、特种加工、塑性成型等,每一种制造工艺和方法都与工程材料密切相关。在以前的教学工作中,材料是加工对象,对材料的性能等的介绍很简单,学生的认识较浅。如果在“工程训练”教学过程中,针对不同的加工工艺和方法对材料作较深入的介绍,从应用的角度分析不同材料加工工艺和方法的适应性,可以促进学生把材料理论知识的学习和工程实际联系起来。通过让学生分析研究实际材料在加工过程中的表现来认识材料的性能,通过感性认识来体会材料变化的规律,把深奥的材料科学理论知识和生动形象的加工过程结合起来。这样不仅强化了工程训练效果,还能让学生把材料的知识学活,留下更深刻的影响,更好地发挥学生的潜力。
航空航天主机类专业的课程设计是重要的综合学习环节。课程设计任务一般是完成一项涉及本专业一门或多门主要课程内容的综合性、应用性的设计工作,通过一系列设计图纸、技术方案等文件体现工作成果。很多主机类专业的课程设计涉及材料的选用、处理等方面的问题。按照教学计划,“工程材料学”先行开设。因此,在相关课程设计中,有目的地提出材料问题,引导学生在更广的范围里选材,在更加深入的层面上分析材料性能,可以更好地调动学生自主探究材料科学的积极性,帮助学生把材料知识转化为初步的工作能力,克服课程知识的碎片化倾向。
四、结语
航空航天是现代科学技术的集大成者,该领域发展很大程度上取决于材料科学技术的进步。材料学是航空航天工程技术人员知识结构的重要组成部分。“工程材料学”要按照现代大工程观的要求组织教学,才能实现教学目标,提高培养质量。航空航天领域和材料科学技术发展,极大地丰富了“工程材料学”的教学内容。要根据学科领域的发展需要选择教学内容,按照理论实践结合、突出工程应用的要求构建知识体系。在教学工作中,应根据不同专业的培养要求,深入研究材料学的基本要求和各专业的发展方向,形成“公共知识+方向知识”的“工程材料学”课程结构,提高教学效率。统筹考虑专业教学与其他课程的联系,以及课程设计、工程训练、毕业设计等教学环节,以“工程材料学”课程为中心,注重课程的纵向推进和知识的横向联系,不断加深对材料学的理解和掌握,培养多角度研究分析、跨专业交流合作、多学科解决问题的能力。
参考文献:
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Discussion on Reform of "Engineering Materials" Course Teaching for Aeronautic Majors
WANG Tao,ZHOU Ke-yin
(College of Material Science and Technology,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing,Jiangsu 210016,China)
陈俊宇2009-6-9
我对常识的理解比较粗浅,认为是公众的心目中不言自明、不需论证或约定俗成的道理或事物,我深深地懂得一个人有了丰富的常识,在生活中就能让人变得聪明能干和老练,就可以避免走湾路,少犯错误,少折腾。但是随着社会的发展和科学技术的进步,让人深感 “常识虽易知而难行,常识须推陈而出新”。世事确实如此,这就充分说明需要人们去挑战常识,勇于创新,开拓未来。
在日常生活中,按照过去的习惯说法与固定的常识是:在植物中是种瓜得瓜,种豆得豆,种苹果结苹果;在动物中牛生牛,马生马,鼠生儿打地洞,这些都是从老祖宗从开天辟地就这样认为的常识,一直也是这样说教的。但是现代科学的有关转基因工程的发展,导致了种瓜可能得蒲,种豆可能得瓜,甚至于种苹果结桃子;马可以生出骡来,兔子也可以生出老鼠来……。
过去常说上天无路,入地无门,可现在神州飞船成功上天;钻地车也已进入到地表深层,地下的丰富矿产年年不绝的人间,使人们的物质生活得到了很大的改观;过去人们认为癌症是不治之症,而现在由于医学技术的发展,许多癌症病人,已被成功救治,人民的生命年龄,得到了延长……
首先,比较系统地讲解人类史上优秀的科技成果,让学生清楚人类科技史的基本轨迹。
其次,帮助学生从历史的高度深刻理解“科学技术是第一生产力”论断的正确性,引导他们崇尚科学、尊重科学、研究科学。
最后,榜样的力量是无穷的,历史老师在讲述科技成就的同时,更要以科学家们勇于探索,不畏艰险,持之以恒的精神和感人事迹来激励学生,并教育他们积极进取,献身科学事业。
【关键词】科学技术;精神;社会发展;教育
面对新世纪愈加激烈的国际竞争,切实推行国家科技发展战略尤为更加重要。历史学科不像自然学科那样直接服务于科技事业,但也不应无所作为。加强历史教学中科技史教育,有利于培养学生执着追求真理和勇于探索创新的科学精神,帮助他们树立强烈的科技意识,并以此为动力,献身于科技事业。在几年的历史教学中,我总结了一下几点看法:
首先,比较系统地讲解人类历史上优秀的科技成果。让学生清楚人类科技史的轨迹,同时让他们认识到人类从古至今在险恶的大自然面前不是无能为力的,从原始社会的图腾崇拜到今天自然科学的开发,人类征服自然的能力在不断地增强。
例如,四大文明古国在奴隶制时代就积累了丰富的天文学知识,制定了比较准确的历法,尤其是古代中国天文学一直遥遥领先于世界。15世纪以后,欧洲掀起了波澜壮阔的天文学革命,从哥白尼到布鲁诺,从伽利略到开鲁勒,人类对宇宙的认识不断深入,并一步步发展到现代。20世纪50年代末,前苏联成功发射了第一颗人造地球卫星,从此开始了人类航天的历史进程。今天,人类不仅实现了遨游太空的夙愿,而且航天技术突飞猛进,人类征服大自然的能力进一步提高。
又如,自从18世纪60年代工业革命以来,科技浪潮此起彼伏,人类社会从农业文明时展到工业文明时代,再发展到当代的信息文明时代。人类有史以来所取得的科技成就令人欣喜,催人奋进。但这些知识在历史教材中是不连贯不系统的。这就需要教师进行纵向、横向比较,综合挖掘内在的联系,研究这些成就的时代意义和教育价值,以达到激励学生的目的,而学生得到的也不在是一个个孤立的知识点。
其次,帮助学生从历史的高度深刻理解“科学技术是第一生产力”论断的正确性,引导他们崇尚科学、尊重科学、研究科学。
历史教学的任务就是让历史说话,以丰富的史实帮助学生深刻理解科学技术推动社会进步的巨大作用。例如,春秋时期,我国古代劳动人民发明了冶炼生铁的技术,之后,铁器工具在农业、手工业生产中被广泛推广使用,由此带来了巨大的社会变革,以至在社会发展史上,有了铁器时代的说法。又如计算机,它被称为“人类所创造的最了不起的工具”。从最早最原始的计算机发展到现在的笔记本电脑,它对人类社会的重大影响,充分显示了科学技术作为第一生产力的巨大作用,正如马克思所说的“科学是最高意义上的革命力量”。再如,欧洲国家自近代以来之所以飞速发展,主要是因为第一次工业革命,使欧洲实现了从手工工场到大机器生产的重大变革,使社会生产力得到了史无前例的发展。到第三次技术浪潮的时候,无论是发达国家还是发展中国家,都日益重视科学技术的研究和推广,重视科技教育,重视科技人才的培养,对于饱经历史沧桑的中国来说,更是痛定思痛后的奋起直追。
最后,榜样的力量是无穷的。
历史上无数优秀科学家是当代青年学生学习的楷模。历史教师在讲授科技成就的同时,更要以科学家们不畏艰难险阻、勇于探索创新的精神和感人事迹激励学生,教育他们积极进取,,献身于科学事业。例如,法拉第是电脑理论的奠基人,从小家境贫寒,靠自学成才,他不仅研制出第一台感应发电机,开创了一个新时代,而且还拒绝他人的高薪聘请,坚持为青少年举办科普知识讲座。“发明大王”爱迪生只上过几个月小学,也全靠自学成就了近2000项的发明,为了研制碱性蓄电池,他经历了上万次的失败,这样的例子举不胜举,还有许多科学家为了科学实验献出了自己宝贵的生命。用这些感人的事例教育学生热爱科学,并树立追求真理、知难而进的献身精神。
【参考文献】
[1]《有效的教学技能·初中历史》 吉林大学出版社