发布时间:2023-12-25 15:29:47
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14篇航空航天学科评估,期待它们能激发您的灵感。
航空航天行业信息化是指航空航天行业在生产和经营、管理和决策、研究和开发、市场和销售等各方面广泛应用现代信息技术,建立现代企业信息系统,从而不断提高生产、经营、管理、决策及研究开发方面的能力、水平和效率,最终提高我国航空航天行业的核心竞争力。
近年来,我国航空航天企业信息化建设取得显著成效,已经广泛应用在产品设计、制造、管理的各个环节,诸如CAD,CAPP,CAM,CAE,PDM,PLM和ERP等单项技术与系统的应用比较普及,产品研制周期明显缩短,设计制造质量显著提高。
1 航空航天行业的信息化建设内容与作用
航空航天行业方面信息化建设主要包括企业总体的信息管理、研制与制造的协同及产品研制能力的提升3部分。
1.1 企业总体的信息管理
企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)系统,是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。在航空航天企业中,由于需要涉及整体调动和资源整合很多,ERP作为对企业资源进行有效共享和利用的系统,可以使航空航天行业达到整体的资源规划统一。
1.2 研制与制造的协同
在航空航天行业,信息化主要为科研生产服务。该行业的重大工程是1个多学科综合、多专业集成、多个子系统集成和多单位跨地域协同的庞大系统工程;其复杂性、研制周期以及研制过程中各种因素的不确定性,需要采取信息化手段进行约束;其设计与制造中涉及大量的信息系统,并且需要在严格的流程管理控制下实现这些信息系统之间的交互和协作,以支持并行的协同设计和制造。设计研制过程中会涉及到成百上千个子系统、多种BOM表和多种变更管理。航空航天产品研制生产数据分散存放在各承担单位,大多数分系统和单机的研制生产数据没有实现集中存放和统一管理,上下游间难以保证数据的一致性和数据的有效重用。同时,近年来航天企业的研制与生产并重,设计与制造间的协同需求也很迫切。如此众多的系统、流程以及异构的数据协同实现集成需要1个统一的管理平台和集成环境。
航空航天行业又与其他行业不同,对质量管理、产品可靠性的要求非常严格,每个零部件要能追溯生产制造源头。
PDM主要针对的是产品数据管理。它以软件技术为基础,以产品为核心,实现对产品相关的数值处理过程、资源一体化的集成管理技术。PLM则指产品生命周期管理,作为全局信息的集成框架,可有效实现资源集成和协同研发生产及精益化管理。所谓集成框架,即在异构分布式计算机环境中能使企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统。PDM和PLM可为航空航天产品的研制和制造创造协同工作环境。基于信息化协同工作环境,设计人员可以跨越空间的限制,利用计算机通信网络等技术实现资源共享,完成异地协同设计与协同制造。
重点需要实现下列两个方面的集成:(1)PDM,PLM与CAD/CAPP/CAM的集成;(2)PDM,PLM与ERP的集成。ERP与PDM,PLM的互通,可以最大限度地共享企业全部信息系统。将PDM和PLM技术引入航空航天企业的研制和生产过程中,对改进现有技术和管理流程有非常重大的意义,能在一定程度上解决航空航天企业在研制过程中信息与流程的集成与管理及协同。
1.3 实现航空航天产品的三维全数字化定义设计与制造集成,提升产品研制能力
CAD,CAPP,CAM及CAE主要针对航空航天产品的研发及制造过程的信息化,在产品设计和制造加工的集成上提升产品的研制能力。从技术角度看,航空航天产品的研制过程涵盖现代科技的诸多领域,如机械、材料、电子、力学、声学、热学和能源等;多学科多性能的要求致使各种CAE之间需要协同,而在CAE仿真后进行的优化也需要CAD与CAE之间实现协同。
在航空航天产品的研制技术方面(CAD和CAE),通过数字样机的建立,可以实现部件或整机的虚拟装配运动机构仿真、装配干涉检查、空间分析管路设计、气动分析和强度分析等。总体而言,在航空航天产品研制中全面采用信息化技术,可实现三维数字化定义、三维数字化预装配和并行工程,建立产品的数字样机,取消全尺寸实物样机,使工程设计水平和产品研制效率得到极大提高,大幅度降低干涉、配合安装等问题带来的设计更改。
CAPP与CAM则指航空航天产品的制造协同。CAPP包括工装设计系统建立和工艺系统,在工装分类和典型化基础上,建立各自的工装设计资源库;开发基于工装族和有工艺知识支持的专用辅助工装设计系统,加强工装标准化、组件化和系列化工作,显著提高工装设计效率;实现产品模型在工装设计过程中的信息共享,提高工装设计与产品设计的协同程度;进行基于三维模型的计算机柔性化组合夹具工装研究,使工装快速组合装配,满足型号不同研制阶段和状态的快速工艺准备需求。工艺方面,针对产品制造过程中的铸造、数控加工、钣金成型、焊接等关键工艺过程,利用CAE进行计算机模拟的研究与应用,实现工艺方案的评估及优化;最终实现工艺流程的优化。CAM方面,运用CAD进行制造过程的前期设计,利用CAE进行计算机模拟,实现CAM方式与过程的优化。
总之,设计人员通过CAD完成设计,由专门仿真人员利用CAE完成设计多性能之间的协同仿真优化,通过CAD得到最终设计;而后通过CAD,CAE与CAPP,CAM的协同完成航空航天产品制造的过程。同时,运用两者之间的沟通,通过对航空航天产品的整体信息化建设,建立起CAD设计知识库、CAE仿真知识库、CAPP和CAM的制造工装知识库,使其成为航空航天企业在研发、制造方面的宝贵经验财富。
2 航空航天行业的信息化建设目标
通过上述几个部分的交互运用和协同,可以实现航空航天行业的管理、资源、设计、制造的全方位信息化工程,最终达到以下目标:
(1)实现信息的共享和传递速度,加强各地各部门之间的沟通与交流,提高工作效率;
(2)确保整体信息流的畅通,如产品各方面性能的仿真协同、设计协同等,有效开展工艺与设计的网上协同工作;
(3)提高总体设计能力,建立航空航天行业的设计知识库、仿真知识库和制造知识库等;
(4)提高制造过程信息化应用水平,建立工艺管理平台。实现制造过程计算机化,工艺流程管理及工艺信息与其他信息系统的集成,优化工艺和制造过程;
(5)建立产品设计、制造协同平台;
(6)加强管理信息系统的集成和共享,形成基于网络的、可视化的、高效的生产管理平台。
工程教育认证标准一般由八个指标构成,分别是学生、专业教育目标、学生成果、持续改进、课程体系、师资力量、教学设施、学校支持等。其中工程教育专业认证中的课程设置,为了能支持毕业要求的达成,课程体系设计有企业或行业专家参与。我国各高校在启动工程教育专业认证工作过程中,发现课程体系设置是否科学、合理、会规直接影响到毕业生的工程实践能力与创新能力,进而影响专业培养目标、毕业要求的可达性。因此各高校针对工程教育专业认证标准和要求,提出了各个专业课程体系改革的思路、做法和经验。西北工业大学的张清江等通过调研我国工程教育与专业认证发展历程,对我国航空航天专业与其他已获得资格专业进行对比分析。并结合国际航空航天质量体系认证中的要求,从航空航天工程教育专业认证的必要性、专业特点、航空航天工程教育现状等角度出发进行研究。结合现代中国工程教育存在的普遍问题,提出针对航空航天类专业认证的新方式、新方法,并对航空航天工程教育专业认证需要注意的特性进行讨论。辽宁石油化工大学马会强等依据工程教育专业认证标准,以辽宁石油化工大学环境工程专业为例,通过明确培养目标,解析培养要求,从课程设置、实践环节、毕业设计等方面进行了课程体系改革探索。广东石油化工学院任红卫等分析了我国工程教育的现状,并探讨了在工程教育专业背景下电气专业的教学改革方法,从而提高学生的工程实践能力。浙江工业大学姜理英等人基于对工程教育专业论证的国际比较,结合环境工程教育专业认证的必要性,从培养计划的调整、课程体系的优化、实践教学的强化和师资队伍的提升四个方面,综合系统地提出了对环境工程专业教学内容进行全面优化和提升的路径。张秋根等人根据环境工程专业规范和认证标准要求,以南昌航空大学环境工程专业为例,对其核心课程体系设置和教学内容两方面进行了优化与规范的探讨。为了重视国际认证的引领作用,加强专业办学品牌建设,突出南京航空航天大学能动专业的航空航天办学特色,紧跟国内能动专业人才需要,提升其人才培养质量与专业竞争力,从而拓宽自身生存发展空间,因此需要开展基于工程教育专业认证的能动专业课程体系改革。
2基于工程教育专业认证标准下南航能动专业课程体系优化
通过对国内外本科院校工程教育专业认证的分析与研究,利用对中国近几年的专业认证与评估成果的调查与研究,对其进行梳理,依据工程教育专业认证中课程设置要求,依据南京航空航天大学能源与动力学院能动专业建设相关内容与特色,以培养具有航空航天特色的工程教育专业人才为目标,对南京航空航天大学能动专业课程体系进行优化。以培养要求为基准,着手对课程体系进行优化,并对本科培养大纲进行相应的修订,从而实现培养目标。确定能源与动力专业学生在校期间应修总学分数不能少于180学分。
2.1数学与自然科学类课程
能源与动力专业数学与自然科学类课程是指该专业学生必须掌握的基础课程,主要包括高等数学(11学分)、大学物理(6.5学分)、大学英语模块(10学分)、C++语言程序设计(3学分)等方面共六门课程,总共30.5个学分。因此能源与动力专业数学与自然科学类课程占总学分的比例约为17%,达到了工程教育专业认证标准中至少占总学分的15%的要求。
2.2工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程
工程基础类课程和专业基础类课程主要体现数学和自然科学在该专业应用能力培养,而专业类课程主要体现系统设计和实现能力的培养。其中工程基础类课程主要包括电子电工技术(5学分)、理论力学(3学分)、材料力学(3学分)、工程图学(4.5学分)以及机械设计基础(3学分)等课程,总共为18.5个学分;专业基础类课程主要包括工程流体力学(3学分)、工程热力学(3学分)、传热学(3学分)和化学反应动力学基础(2学分)等课程,总共为11个学分。因此工程基础类课程和专业基础类课程必须要修满至少29.5个学分。对于专业类课程,由于能源与动力专业具体有两个培养方向:方向一为热能动力方向,主要陪养就业方向为航空发动机、地面燃气轮机等相关单位;方向二为能源利用方向,主要培养的就业方向为电厂、新能源以及制冷等相关单位。因此其专业类课程既有相同的专业课程,也有自身特色的课程。其中燃烧原理(2.5学分)、燃气轮机原理与构造(3学分)、热能综合利用(2学分)、热交换器原理与设计(2.5学分)以及热工测量原理与方法(2学分)等,总共12个学分,这些课程为能源与动力专业两个培养方向都必须学习的专业类课程。另外每个培养方向又有其特定的专业类课程必须选修,其中热能动力方向专业类课程包括叶轮机原理(2.5学分)、燃气轮机控制原理及应用(2学分)、燃烧技术与分析(2学分)、内燃机原理与构造(2学分)、工程传质与应用(2学分)等共9门课程;能源利用方向专业类课程包括泵与风机(2学分)、供热工程(2学分)、锅炉原理(2学分)、制冷原理与技术(2学分)、可再生能源利用技术(2学分)以及热力发电技术概论(2学分)等共10门课程。无论学生学习哪个方向,共同学习的专业类课程与特定选修的专业课程之和必须要修满至少28个学分。因此,工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程必须要修满的学分数为:29.5+28=57.5学分,因此该类课程学分占总学分的比例约为32%,达到了工程教育专业认证标准中至少占总学分的30%的要求。
2.3工程实践与毕业设计
能源与动力专业设计完善的实践教学体系,主要包括以下几个方面:(1)军事训练,培养学生的吃苦耐力与过硬的身体素质;(2)各种课程的课程设计,如:机械设计基础课程设计、电工与电子技术课程设计、C++语言课程设计等,主要培养学生对各门基础课、专业基础课的实际应用能力;(3)工程训练,主要包括机械加工方面的车、磨、铣、刨、铸造以及焊接等金工实习,锻炼学生的动手能力;(4)下厂实习,大三暑假期间,在指导老师带领下去中航工业集团下属的企业或电厂进行为期一个月的下厂实习,锻炼学生把理论知识应用于工程实际中的能力;(5)毕业设计,指导老师开设的毕业设计题目一般都来源于实际工程问题,学生在老师的指导下,在大四下半年开展为期半年的本科毕业实际,培养学生的工程意识、协作精神以及综合应用所学知识解决实际问题的能力。能源与动力专业要求学生在实践能力与毕业设计方面修读的总学分不低于42.5,占总学分的23.6%,达到了工程教育专业认证标准中至少占总学分的20%的要求。
2.4人文社会科学类通识教育课程
能源与动力专业在人文社会科学类通适教育课程方面主要包括以下几个模块:(1)通适基础教育平台,主要包括形式政策教育、思想道德修养与法律基础、安全教育、大学生心理健康教育等课程,共19.5个学分;(2)国防军事模块,包括航空航天概论、军事高技术概论等,至少修满1.5个学分;(3)文化素质模块,主要包括文化历史、艺术鉴赏、科技基础、哲学社会等课程,至少要修满6个学分;(4)创新创业类模块,主要包括大学生职业生涯发展与规划、创业基础以及经济管理等课程,共5.5个学分。人文社会科学类通识教育课程总共需修满32.5个学分,占总学分的18%,达到了工程教育专业认证标准中至少占总学分的15%的要求,使学生在从事工程设计时能够考虑经济、环境、法律、伦理等各种制约因素。
2.5航空航天特色类课程的设置
为了突出南京航空航天大学能源与动力专业的航空航天特色,在开设的课程中,如国防军事模块、专业类课程以及工程实践与毕业设计中,课程教学内容包含浓郁的航空航天特色,由于指导老师所从事的科研项目都是来自于国防工业集团,具有丰富的研究经验,因此在专业基础课和专业课的讲课过程中,所列举的实例都是以航空航天为背景的工程问题,特别是毕业设计和下厂实习,因此在能源与动力专业课程优化过程中,充分突出了南京航空航天大学的航空航天特色。
2.6注重科技创新能力培养
学生创新素质的培养直观重要的是培养学生的创新意识,因此积极创造条件让学生能够在大学期间积极的参与科技创新活动。主要包括:(1)鼓励学生积极参加各种科技类竞赛,如:流体力学大赛、节能减排大赛、开设卓越班等,并且科技竞赛获得奖励的同学在保研方面给予政策上的倾斜;(2)安排学生参与教师的科学研究工作,让学生在参与科研过程中更好的掌握好该专业的理论知识,加强学生的动手能力,拓展学生的科研视野。
2.7学习进程
大学生本科期间的各门课程是相互衔接的,因此需要考虑课程之间的匹配与衔接,如图1所示。学习进程主要分成了三部分:一是基础课程,包括高等数学、大学物理、计算机等;二是学科基础,包括结构和流体力学、热学和电学方面的课程;三是专业课程,主要包括了热能动力和能源综合利用两个方向的相关课程。整个课程体系分为三条线:第一是流体和热学相关的课程,如流体力学、工程热力学、传热学、燃烧学等;第二是结构力学方面,包括理论力学、材料力学等;第三是计算机语言方面的课程。因此在安排各门课程的学期上需要考虑上述课程衔接问题,从而最终制定出合理的能源与动力工程专业教学计划表。
3结论
(一)我国空管工程师的培养现状目前,我国的空中交通管制员培训主要集中在中国民航大学、中国民用航空飞行学院和南京航空航天大学民航学院三所院校,采取传统的高考招生录取培养模式。在课程体系方面,根据国家教育部与民航业主管部门的要求实施教学,包括基础课、专业基础课、专业课和实验课、实习及论文[3]。由于3所院校在办学背景、办学理念及办学条件等方面存在差异,长期未能形成统一的空管专业办学规范体系,从而导致空管人才的培养质量参差不齐,在当前空管用人单位日益提高人才质量标准的前提下,规范体系的缺失显然与之不相适应,制约了行业的发展。
(二)空管卓越工程师的培养目标本研究认为,应当结合我国大学的办学指导思想和未来民航空中交通管理行业对高素质、应用型人才的培养需求制定空管卓越工程师的培养目标,主要包括,(1)具有健全人格,具备高素质、高层次、多样化、创造性的人文精神,具有提出和解决问题的能力,具有进行有效交流和团队合作能力的高素质卓越管制人才;(2)具有坚实的航空、民航、管理等科学基础知识,具有“宽口径,深基础”的知识结构,能够发现和解决民航工程实践问题和科研能力的综合性人才;(3)扎实掌握空管领域专门知识与高级技能,能够从事机场、进近、区域管制、空域、流量管理及飞行情报工作的高级技术与管理人才。
二、培养空管卓越工程师的实施方案
(一)重组通识和学科基础课程体系依据教育部“卓越工程师教育培养计划”通用标准和行业标准,在原有空中交通管理专业培养方案的基础上,本研究重新制定了通识教育、校内学习、企业学习阶段的培养标准、培养方案、教学计划等方面的内容(图1);将课程分为3个阶段,学生在第1-4学期完成工科通识教育课程和学科基础课程,实现“宽口径、重基础”的要求,达到“建立工程思想、拓宽知识结构”的目的,第5-6学期完成专业基础课程,包括理论课程和校内实践性课程,达到民航局法律规章中要求的教学内容和教学目的,第7-8学期完成校外实践课程,通过与各单位的密切合作来提高学生的工程实践能力。
(二)注重空中交通管制技能的培养根据“卓越工程师教育培养计划”的培养标准,在学生毕业时保持最低184学分不变的基础上,通过压缩调整课程学时和改革学分分配比例,本研究将学生参加实践的周时数增加到56周,保证了强化管制实践能力的培养效果。主要的实践内容包括,(1)48学时程序管制,实验内容包括程序管制模拟机操作、程序管制工作程序、飞行进程单使用、控制离场航空器放行间隔、简单航空器冲突管制、复杂航空器冲突管制、航空器管制责任移交、特情实验;(2)48学时雷达管制,实验内容包括雷达管制模拟机操作、雷达管制工作程序、航空器雷达识别、航空器雷达引导、航空器精密进近的引导、航空器速度控制、航空器进场排序、简单航空器冲突管制、复杂航空器冲突管制、航空器管制责任移交、特情实验;(3)48学时机场管制,实验内容包括机场管制模拟机操作、机场管制工作程序、放行许可、控制放行间隔、地面滑行实验、起落航线管制、起飞管制、着落管制、机场综合管制、恶劣天气条件机场管制、低能见度机场管制、飞行冲突的调配、飞行延误实验、特情实验、大流量机场管制;(4)64学时航行情报服务,实验内容包括航行情报信息处理系统基本操作、电报综合处理操作实践、多种通告联合撰写、航行情报信息提取飞行前资料公告操作、航行情报信息综合查询操作、航行情报信息其他功能操作、航行情报讲解服务。在增加技能实践教学内容和学时的同时,为了促使实践教学体系化、实践教学有针对性,本研究认为,需要完善实践课程教材和辅导材料的编写,配备数量足够的模拟机设备,聘请资深管制员来校上课,以保证实践教学的精细化需要;还需要修订“空管专业学生生产实纲”和“空管专业本科学生毕业设计大纲”,落实空管岗位实践实习,鼓励毕业设计与岗位实习项目相结合,注重知识的实际应用。
(三)开设研究型、创新型实验课程在校内实践教学的过程中,开展研究型与项目型的学习和设计型与综合型的实验项目都能够帮助学生及早发现并发展各自的兴趣、潜力及特长。校内实践教学是改革原有专业培养计划的重点,主要的综合实践环节包括:(1)64学时飞行程序课程设计,内容有飞行程序设计系统基本操作、非精密进近飞行程序设计、非精密进近障碍物评估、精密进近飞行程序设计、精密进近障碍物评估、反向飞行程序设计、直角航线设计、区域导航程序设计、离场飞行程序设计、机场最低运行标准、飞行程序设计报告撰写;(2)32学时航图课程设计,内容有手工航图制作、计算机航图制作系统实践、机场障碍物A/B型图的制作、标准仪表进离场图的制作、标准仪表进近图的制作、精密进近地形图的制作、机场地面活动图的制作、国内航线的制作与调整、国际航线的制作和优化;(3)16学时飞行计划制作,内容有国内航线和国际航线飞行剖面规划、巡航高度上当量风的计算及风的影响修正、飞行计划相关图表的使用、用简化飞行计划图标确定国内航线燃油量实验、用积分航程表制定燃油计划、无备降机场的飞行计划、目的地机场不能加油的飞行计划;(4)16学时飞行性能分析,实验内容包括飞行手册的使用、航空器使用限制分析、典型机型爬升和巡航推力表的使用、确定航路爬升所经过的地面距离计算、起飞性能和起飞航迹仿真、巡航性能表的使用、着陆性能表的使用、利用着陆性能表确定参考速度。在校内实践教学过程中,鼓励教师采用探究式学习、基于问题的学习、基于项目的学习及案例式教学法等多种教学方式,提高学生发现、分析和解决实际问题的能力,着力培养学生的创新能力。
(四)建立稳定的校企联合培养机制目前,南京航空航天大学民航学院董事会由中国民航局人教司、航空公司、机场及空管局等30多家民航企事业单位联合组成,校企联合培养分为3个环节完成,其中,第5-6学期采用校企教学交互的方式,在实践性课程的教学实施阶段中邀请民航高级工程技术人员走进校内参与讲授;第7-8学期组织学生到合作单位进行实习实践和毕业设计,强调企业的集中培养。
三、结语
关键词 课程教学改革;航空航天类专业;自动控制原理
中图分类号 G642.0
文献标识码 A
文章编号 1005-4634(2012)05-0048-05
0 引言
《自动控制原理》是航空航天类本科专业一门重要的专业基础课。以笔者所在的北京理工大学为例,航空宇航科学与技术一级学科下属的飞行器设计与工程、航天运输与控制、飞行器动力工程、武器系统与发射工程、探测制导与控制技术等专业的本科生,均在大三第一学期必修《自动控制原理》经典控制理论部分,包括54个理论课时和10个实验课时,其任务是通过对自动控制理论知识的学习,培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力。同时,《自动控制原理》还是学习测试技术、飞行器制导与控制技术、飞行器总体设计、航天器测控原理等诸多专业课程的先修课,在航空航天类专业的本科生培养计划中占据着非常重要的地位。
《自动控制原理》的授课模式一般有两种:一是将经典控制理论部分和现代控制理论部分分开讲述,先讲授经典控制后讲授现代控制,目前国内大部分高等院校均是采用的这种授课模式;二是将经典控制和现代控制融合讲授,这种授课模式有助于培养学生从系统角度、全局高度来思考问题的能力,更利于掌握控制理论的实质。由于授课模式的沿袭性及单学期课时数的限制,北京理工大学航空航天类专业的《自动控制原理》采用了前一种授课模式。授课教师采用A、B角的方式,教师队伍中有授课近20年的教师,还有刚刚博士毕业踏上工作岗位的年轻教师,更难能可贵的是,所有授课教师均有出国留学或访问的经历,兼通中西教学模式之长,融蓬勃朝气与丰富经验于一体。
本文主要是以《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》(教高[2012]4号)中“坚持内涵式发展”、“促进高校办出特色”、“创新人才培养模式”、“提升国际交流与合作水平”等内容为指导,结合北京理工大学的学校定位和办学特色,以笔者在《自动控制原理》经典控制理论部分本科教学过程中的思考和认识为基础,对北京理工大学航空航天类专业在《自动控制原理》本科教学改革中的若干有效措施进行总结和探讨。
1 授课内容及学习过程中存在的问题
1.1《自动控制原理》的授课内容
笔者主要讲授《自动控制原理》中的经典控制理论部分,授课内容分为八章,分别是:自动控制系统导论、自动控制系统的数学模型、自动控制系统的时域分析、根轨迹法、频率法分析、控制系统校正、非线性系统和线性离散系统。其中,前六章和第八章是重点讲授内容,第七章是一般讲授内容。就总的讲授内容来说,有理论性强、新概念多、系统性强、与工程尤其是航空航天工程联系紧密的特点,如已列装或在研的大部分导弹飞行器,其自动驾驶仪的设计仍主要是在经典控制理论的框架下完成的。学习过程是先了解控制系统的组成尤其是强调“反馈”的概念,再根据实际的控制系统建立数学模型,然后通过时域法、根轨迹法、频率法等分析系统性能的优劣对比,最后对系统整体性能进行校正和设计,可以说,整个过程是一个完整的体系,更是一个循序渐进的过程。
1.2《自动控制原理》学习过程中的几点问题
无论哪门课程,讲授目的均是希望学习者能够掌握相关知识的基本原理、分析方法并最终做到灵活运用。考试成绩是评价学习者是否达到上述标准的一个参考,但考试成绩并不能表明一个学生是否真正达到了上述标准。为了准确评估《自动控制原理》的讲授效果,真正了解该门课程学习中可能存在的问题,不但要时刻注意本专业学生在修习过程中的反馈意见,而且要广泛调研和阅读其它学校和专业的教师在该门课程上的经验总结。在此基础上,结合笔者的亲身体验和思考,认为航空航天类专业的学生在学习《自动控制原理》过程中可能面对的主要问题包括:(1)部分学生由于数学基础不够扎实,对课程中涉及到的数学知识产生畏难情绪,进而无法很好地掌握控制系统的分析方法;(2)不能将所学的控制理论知识与自己专业的实际案例充分地联系起来,这主要是在学习过程中接触专业案例少造成的;(3)阅读英文文献的能力不足,而且这种不足突出表现在缺乏对专业词汇的正确理解上,这说明《自动控制原理》需要适度地推进双语教学改革;(4)无法将基本理论和计算机辅助设计软件MATLAB结合起来进行更有效地控制系统设计,即割裂了基本理论和计算机辅助软件相辅相成、互相印证、互相促进的关系;(5)从系统角度理解控制系统核心思想的能力不足,即无法做到融会贯通,更谈不上灵活运用,这需要授课过程中注意前后串联,帮助学生建立起系统概念。针对上述问题,结合北京理工大学办学定位和航空航天类专业《自动控制原理》的授课特色,授课教师均提出了有针对性的改革措施。多年来的教学实践证明,这些措施很好地解决了北京理工大学航空航天类专业本科生在《自动控制原理》课程中的学习问题,增强了学生对该门课程的学习兴趣和“自主学习”能力。
2 教学改革的若干举措
2.1从数学基础抓起
“工欲善其事,必先利其器。”《自动控制原理》课程涉及大量的数学知识,如拉氏变换及其逆变换、微分方程、差分方程、复变函数理论、Z变换等。毫不夸张地说,扎实的数学功底是学好该课程的基础。如果学生缺乏必要的数学知识,教师又不能适时补上这个不足的话,很容易造成学生在学习过程中的畏难情绪,不可避免地会影响教学效果。
北京理工大学授课教师的做法是在《自动控制原理》开课伊始,就给学生列出所有需要用到的基础数学知识。一方面引导学生重新复习这些已经学过的数学知识;另一方面,授课教师还会抽出专门的课时来对这些数学知识进行复习和重点讲授。为了不断加深学生对这些数学知识的理解,在用到相应的数学工具时,授课教师都会结合具体的实例进行更详细地讲述。为了尽可能减少学生在学习中的畏难情绪,北京理工大学授课教师在考试中坚持“注重概念,弱化计算”的理念,只要学生思路正确,仅仅是计算错误的情况下,尽量少扣或不扣分。
2.2双语教学,与国际接轨
开展双语教学有助于我国高等教育与国际接轨,是当前教育改革的热点和重点,同时也得到了教育部等相关部门的大力支持。在双语教学的改革中,有一点需要明确的是,专业课双语教学的目的并不是为了增加学生的词汇量,也不是为了提高学生外语的写作水平,更不是为了教学生外语语法,而是为了增强学生阅读专业外文文献的能力和对专业知识的理解能力。近年来,英语已经逐渐发展成为全世界通用的语言,最新的科研成果更主要是以英文形式发表。所以,我国高等教育中大部分的双语教学均是采用中文和英文的双语授课模式。
由于《自动控制原理》涉及到的诸多基本理论和分析方法大都是从国外引进和翻译过来的,加上国外学术界习惯用人名来命名定理的做法,给国内学生记忆和理解这些理论和方法增加了额外的困难。如用于判定线性系统稳定与否的劳斯判据就是以英国数学家Edward John Routh的名字命名的,类似这样的例子还有很多,这对于习惯望文生义的国内学生来说,想仅仅从字面意思来理解劳斯判据本身几乎是不可能的。有鉴于此,基于航空航天类专业《自动控制原理》双语教学改革的目的主要是为了增加学生对专业词汇认知这一基本的出发点,决定了航空航天类专业《自动控制原理》双语教学的授课方针应以中文为主、英语为辅。具体做法是,每当第一次出现新的名词、原理和方法时,授课教师先用中文进行详细讲解,然后告诉大家这些名词、原理和方法在英文中的表示方法和来源,并在以后遇到这些名词、原理和方法时,更多地采用英文表述。如传递函数(Transfer Function)、劳斯判据(Routh Criterion)、阶跃响应(Step Response)、脉冲响应(Impulse Response)、根轨迹(RootLocus)等,都可以采用这种处理方式。此外,还需要注意引导学生适量阅读英文参考书和专业文献,由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一书在世界范围内的广泛被接受性,北京理工大学同样推荐学生将这本书作为英文参考书。
2.3融科研于教学
随着我国高等教育改革的不断实施和深入,昔日的“填鸭式”教学已逐步被更能激发学生“自主学习”能力的“启发式”、“案例式”教学所取代。在《自动控制原理》的教学中,如果只是讲授一般的数学公式和物理定理,而与实际工程割裂开来的话,很可能出现的后果就是学生学习后不知道用在什么地方,更不知道如何用,更糟糕的情况是学生在考试后就把所学的东西全忘掉了。为了避免这一状况的发生,有必要将专业案例、授课教师的科研项目融入日常的教学工作中去,让科研带动教学、教学促进科研。
如在第一章讲授自动控制系统定义和基本组成的时候,通用的教材是举一些工业上常见的例子,像室温调节系统和水位调节系统来引入自动控制的专业术语和反馈的概念。这种讲授方法是很好的,有利于学生建立对控制系统组成的直观概念,并认识到自动控制的核心思想所在。对于航空航天类专业的学生来说,在讲述通用案例的同时,还可以结合航空航天领域的应用案例,如引入图1所示的导弹攻击飞机的案例。在这个案例中,导弹根据自己探测到的目标机动特性,依据一定的制导律生成最佳攻击曲线,当弹上的测试设备探测到实际飞行路线和预定飞行路线出现偏差的时候,弹载计算机会依据一定的法则生成控制指令,气动舵机来执行这一控制指令,从而达到控制导弹回到预定飞行路线的目的。按照这一描述可以画出它的系统方块图,如图2所示,和基本的负反馈闭环控制系统(如图3所示)对应起来,预定飞行路线对应给定输入、弹载计算机对应控制器、气动舵机对应执行机构、导弹就是被控对象、实际飞行路线即是实际输出、弹载测试设备即对应测量输出的传感器。这样讲授下来,由于比较贴近专业方向,同学们就很容易理解控制系统的结构,并对输入、输出、被控对象、执行机构、控制器的作用及反馈的概念有了更为直观和深刻的认识。
在讲述控制系统稳态性能和动态性能的时候,大量引入航空航天的专业案例,尤其是一些因为控制系统设计失误或控制系统未能正常工作产生重大损失的失败案例,对引发学生的学习兴趣颇有帮助。从教学的效果看,这些案例的引入,不仅加深了学生对《自动控制原理》重要性的认识,激发了他们学习的热情,同时,还培养了他们对所学专业的兴趣。在此基础上,可以注意吸收一些对自动控制理论或应用感兴趣的学生提前进入实验室,并挑选与任课教师负责项目相关或者处于航空航天控制前沿的研究方向,如临近空间飞行器的制导与控制技术,让他们自由发挥,思考和创新,切实培养他们的动手能力。
此外,授课教师要非常注重“基于书本、超越书本”。比如香农(Shannon)采样定理认为:对于一个连续信号来说,当采样角频率是该连续信号所含最高次谐波频率两倍以上的话,即能做到一个周期内采样两次以上的话,那么经采样后所得到的脉冲序列,就包含了原连续信号的全部信息,可通过理想滤波器把原信号毫无失真地恢复出来。这一表述在数学理论上是没有任何问题的,但在实际工程项目中往往是行不通的,比如一个正弦曲线的测试,一个周期里只采样两三个点的情况下,几乎没有可能复现原信号。类似于这样的问题,授课教师需要在授课过程中向学生特别强调。
2.4计算机辅助教学
由于《自动控制原理》在授课过程中涉及到的数学公式、图形(结构图、框图、根轨迹图、伯德图等)比较多,非常不方便在课堂上进行直接板书,一旦板书不清楚会直接影响学生的学习效果。而这些公式和图形是非常适合以幻灯片(PPT)的形式来进行表述的,学生也更乐意看到这种方式。北京理工大学授课教师同样采用了以PPT为主的授课模式,配以适当的动画,给学生一个更为直观的展示。如在讲授动态性能指标的时候,延迟时间、上升时间、峰值时间、超调量、调节时间等名词的定义并不是那么容易理解,但通过动画的形式就可以很清楚、明了地向同学们展示这些概念的不同,学生反映良好。再比如在讲授不同阻尼比情况下二阶系统单位阶跃响应特性的时候,只靠文字表述“随着阻尼比的增大,系统的响应越快,但超调量越大”的话,大部分学生是比较茫然的。如果换成通过PPT展示给同学们如图4所示的响应曲线时,就会一目了然,同时,还有助于同学们掌握零阻尼、欠阻尼、临界阻尼、过阻尼等情况下单位阶跃响应特性的不同。
MATLAB是学习《自动控制原理》的学生必须掌握的一个计算机辅助分析工具。实际上,一个令人引以为傲的事实是,北京理工大学航空航天类专业本科生的MATLAB基础知识都是在《自动控制原理》的课堂上学到的。由于年轻学生对新鲜事物天生的好奇感,当他们看到教材上一幅幅精美的图片是通过MATLAB展示在自己面前的时候,不但会加深他们对所学知识的理解,更会激发他们学习这门课的热情。比如讲二阶欠阻尼系统阶跃响应的时候,可以首先引导学生思考一个问题:“既然阻尼比越小,系统响应越快,超调量越大,那怎么来选择合适的阻尼比呢?”然后再用教学计算机上装载的MATLAB画出图5,这是阻尼比位于[0.10.9]之间,以上升时间为横坐标、超调量为纵坐标的Pareto图,同时在图中标示阻尼比分别为0.4、0.707和0.8所对应的点。以这个直观的示意图做基础,同学们就很容易理解为什么工程上一般要求阻尼比在[0.4 0.8]范围内了,再告诉同学们阻尼比为0.707时控制系统效果最佳,他们也就明白了因果来源。如果更进一步画出阻尼比分别为0.6、0.707和0.8时候的单位阶跃响应曲线来,如图6所示,同学们就会有一个更加明确和直观的印象。此外,授课教师还可以通过课下作业的形式,引导学生利用课堂所学知识编程实现更复杂的响应曲线,使学生可以亲身感受到响应曲线随不同参数变化的规律,不但可以加深学生所学的理论知识,还有助于学生掌握辅助软件的用法。
用MATLAB辅助教学可能会带来的一个副作用就是,同学们可能觉得只要掌握MATLAB就可以了,而忽略了自动控制本身的基本原理和定性的分析方法。这是授课教师在教学过程中需要重点留意并刻意避免的问题之一,北京理工大学授课教师在每次用MATLAB辅助教学时,都会强调基本原理的重要性,同时会刻意用所学的定性分析方法来评估MATLAB结果的正确与否,并一再强调,MATLAB只是一个辅助大家进行控制系统分析的工具,不能取代大家所学的基本原理和分析方法本身,考试中也不会考这方面的内容。
2.5注重前后串联,建立系统概念
《自动控制原理》本身的讲授内容多、跨度时间长,而且学生同时还在修习其它课程,所以用在《自动控制原理》这一门课上的时间是极其有限的。而且一般教材也更倾向于将每个章节的内容独立出来,如仅仅在第二章讲述控制系统模型的建立方法,在以后的学习中就直接拿现成的传递函数来用;再如第三章讲述时域分析法之后,在后续章节的讲述中几乎不会再涉及。很可能造成的一个后果就是学习过程中常常不清楚各个知识点之间的相互联系,也无法真正的做到融会贯通,在遇到实际的工程问题时就会显得束手无策、不知如何下手。这需要授课教师帮助同学们理清线索,弄清楚各个章节之间的因果关系。
北京理工大学授课教师在每个章节开始和结束的时候都会向学生展示图7,告诉大家正在学习的内容在图中什么位置,在整个自动控制原理的框架中起到什么作用,它以哪几个章节为基础、又可以为哪几个章节提供帮助。在课程结束的时候,还会精心选取几个航空航天专业的典型案例,让同学们以小组为单位形成一个大作业,这个大作业涉及到《自动控制原理》所讲授的全部核心内容,从系统建模到系统性能分析,并发挥他们自己的独立思维进行系统的二次设计,从学生的反响及实际的教学效果看,这种做法十分可取。
关键词:SLA;立体光固化成型;增材制造
SLA立体光固化成型法,英文全称叫“Stereo lithography Appearance”,它的原理是用一种限定的波长与强度的激光聚焦到光固化材料的表面,使之按照一定的顺序凝固,完成一个截面的形状,然后在垂直方向上移动到下一个层面,再固化下一个截面,这样一个截面一个截面的往下固化,直到最终完成整改三维实体模型为止。
在当前应用较多的几种3D打印的工艺方法中,光固化成型由于具有高度成型过程自动化、产品模型表面质量好、高精度以及能够实现比较精细的尺寸成型等特点,使之在当前各工业生产领域有着较为广泛的应用。在概念设计的交流、单件小批量精密铸造、产品模型、快速工模具及直接面向产品的模具等诸多方面广泛应用于航空、汽车、电器、消费品以及医疗等行业。
一、当前立体光固化成型法的应用
(一)SLA在航空航天领域的应用
在航空航天领域,SLA模型可用于一些必要的可靠性试验与环境测试,如:风洞试验、零件的可装配性检验、人机工程测试等。运用在航空航天领域的零件与我们日常生活中所接触到的零件有很大的不同,对其重量、结构的可靠性以及精密性要求也严格得多。在采用光固化成型技术以后,可以通过SLA模型进行前期的装配,以便检测个零件之间的配合度,是否有干涉、零件装不上去等现象。通过此技术还可以对一些复杂的结构零件进行加工制造讨论评估,制定最佳的加工工艺流程,对前期复杂零件小批量生产开发、反复测试、修改来说,可以提高效率、节约零件的开发成本。
航空航天领域中发动机上许多零件都是经过精密铸造来制造的,对于高精度的木模制作,传统工艺成本极高且制作时间也很长。采用SLA 工艺,可以直接由CAD 数字模型制作熔模铸造的母模,时间和成本可以得到显著的降低。数小时之内,就可以由CAD 数字模型得到成本较低、结构又十分复杂的用于熔模铸造的SLA 快速原型母模。
(二)SLA在其他制造领域的应用
光固化成型技术不只在航空航天领域起到了非常重要的作用,在其他的一些传统的制造加工领域也有着非常广泛的应用,如在船舶、汽车、模具制造等领域也有着重要的应用。下面就光固化快速成型技术在汽车领域和制造加工领域做一些简单的介绍。
在汽车领域,现代汽车生产的特点是产品生产周期短,型号多,为了适应不同的客户群体,一款汽车在生产定型后,还需要根据市场的需求不断的改进调整,但是不可能每一次的改进调整都直接投入生产,这样带来的风险是很大的,而且成本也高。虽然现在很多内容都可以在计算机上用电脑进行仿真分析,但是在实际研发的过程中仍然需要做出实物模型,可以直观的验证实物与模型之间的差距以及人机工程的合理性,对于一些结构特别复杂的零件,如发动机舱,可以采用光固化成型技术制作零件原型,用来验证设计的合理性。
发动机一直都是一个复杂的机构,而且对于发动机内仓的检测一直都比较复杂。采用光固化成型技术可以有效的检测发动机舱的液体的流动走向,确保发动机舱的冷却液能到全程循环流通。利用光固化成型技术可以很容易的制造出透明的发动机模型,然后在模型舱内注入某种循环液体,液体中加入一些细小颗粒或气泡,就能很直观的看到流道内液体的走向。该检测技术最关键的问题是透明模型的制造,如果采用传统的方法来制造,花费大且不精确,而用SLA技术结合CAD 造型仅仅需要4~5 周的时间,且花费只为之前的1/3,制作出的透明模型能完全符合机体水箱和气缸盖的CAD 数据要求,模型的表面质量也能满足要求。
二、光固化成型技术的研究进展
光固化成型技术自问世以来,在制造领域产生了巨大的影响,目前已经成为工业制造领域关注的焦点。该技术制作精度能够达到大多数工业产品的要求,而且性能可靠,成本较低,因此该技术一直成为国内外众多学者研究的热点。目前,有部分研究者通过对产品产性参数、成型方式以及材料等方面的因素进行分析,提出了一系列的改进,这些仿佛有效的提高了光固化原型的制造精度,有效的减小了零件的变形,降低了残余应力。到今天为止,光固化快速成型技术已经发展比较成熟。各类新的成型工艺不断出现并应用,推进了这一技术在实际工业生产中的应用。下面工微光固化快速成型技术和生物医学两方面对SLA技术的应用做一个基本的介绍。
(一)微光固化快速成型制造技术
目前,传统的SLA设备成型精度可达到±0.1mm,对于一般的工业产品可以很好的满足要求,到时在生物工程和微电子领域是远远不够的,这种领域要求制造的结构都是以纳米级的为单位。很明显传统的SLA工艺技术基本上无法满足这一要求。然而,在最进几年里,微生物和微电子领域发展迅速,使得这些微机械结构有了巨大的研究价值和应用市场。因此,在20世纪80年代,提出了微光固化快速成型μ-SL(Micro Stereolithography),此技术是在传统的SLA技术上,针对微机械结构的制造提出的一种新型快速成型方法,经过30多年的努力研究,这一技术已经有了一定的发展,并在某些领域已经开始应用。
(二)生物医学领域
在生物医学领域,光固化快速成型技术可以为一些通过常规方法无法制造的复杂的人体器官制造模型。基于CT图像的光固化成型技术是应用于假体制作、复杂外科手术的规划、口腔颌面修复的有效方法。目前在生命科学研究的前沿领域出现的一门新的交叉学科―组织工程是光固化成型技术非常有前景的一个应用领域。基于SLA技术可以制作具有生物活性的人工骨支架,该支架具有很好的机械性能和与细胞的生物相容性,且有利于成骨细胞的黏附和生长。
三、结语
当前3D打印等增材制造工艺作为未来工业加工、生产的趋势,SLA立体光固化成型法作为其中一种较为成熟的工艺已经在当前的各工业及医疗领域中有着广泛的应用,具有成熟度高、加工速度快、产品生产周期短、高度自动化等优点,但当前仍有很多限制和不足。未来立体光固化成型技术将向高精细化、多种可加工材料及微光固化成型发展,并将在工业制造和生物医学等领域有着更为广泛的应用。
【参考文献】
【关键词】微信公众平台 大学生英语课外自主学习 英语角
一、研究背景
1.提高大学生英语课外自主学习能力的必要性。英语作为一种语言,不同于其他学科的学习,它要求学习者不断地语言输入和语言操练,最终达到有效的语言输出。由于课堂上教学时间的限制,大学生课堂上语言知识的输入量远远没有达到要求,大学生课外学习就成为了课堂学习有效的必要补充。大学英语课堂教学单一,风格固定,大学生是被动接收英语知识,其效果昭然。如果大学生课外自主学习英语,根据自己所感兴趣的知识点作为学习英语的铺路石,这将会不断激发大学生学习的自主意识,积极发挥自身潜能,更好地创造性地进行学习。自主学习英语不仅能提高大学生学习英语的兴趣和能力,对学生今后发展也更有益处,学生在校园学习当中养成自主学习的能力,在进入社会以后,会主动通过周边的环境汲取知识,自觉学习身边人的优点,提升自己的工作能力和素质。
2.利用微信公众平台提高大学生英语课外自主学习能力的可操作性和可行性。最近几年,“微信”作为新一代社交媒体已经成为社会热点。“微信公众号”的流行不仅为企业,政府,媒体等提供了发言和经营的平台,也给教育和学习的发展提供了一个新的契机。智能手机是当代大学生不离身的工具,微信也是大学生生活中必不可少的社交软件。微信公众平台可以定期给特定的人群传送文字,图像,音频等,还可以及时跟个体进行沟通和交流,大学生也很容易利用微信公众平台接收和查阅信息和知识。将微信公众平台与大学生英语学习相结合,大学生可利用课外碎片时间,在任何地点,根据不同的学习需求,选择不同形式的学习,这不仅会在最大程度上提高大学生课外时间的利用率,还会提高大学生英语学习的主动性和学习兴趣。
二、英语角微信公众平台的建立
2015年,南京航空航天大学英语系的支持下,南京航空航天大学英语角创建了“南航金城英语角”微信公众号,并向全院学生推广。创建之初,英语角微信公众平台主要推送内容是每周一次的英语角活动通知。为了进一步利用微信公众平台这一优势,更好地为校内学生提供英语自主学习的服务与帮助,2016年英语角成立微信项目组,经过多次讨论,综合学生对英语学习的兴趣,项目组将微信公众平台分为四大板块:1. 英语学习和考试信息;2. 英语时事政治新闻;3. 英语电影音乐等娱乐资讯;4. 每周英语角活动信息。小组成员和指导老师在每一次微信文稿推送前对主题,内容进行反复讨论,对微信文稿排版进行调整和完善,合理的运用微信公众平_插入图像,音频,视频等,以求给用户在阅读时能更方便和有效地获取知识。
三、基于微信公众平台的英语学习现状调查及分析
2017年1月,项目组通过问卷星对南京航空航天大学金城学院在校学生发放问卷,收回有效问卷205份,对问卷结果做了分析与评估。问卷对象覆盖我院八个系别,文科生理科生分布基本均匀,反馈问卷的学生中男女所占比例也较为均衡,大一学生所占比例较重。问卷涉及了所调查对象的英语学习现状,英语学习课内外时间分布,关注英语类微信公众号对他们的影响等多个方面。调查中,我们发现,南京航空航天大学金城学院作为独立院校,大部分学生对英语学习还是有兴趣的,只有8.78%的学生明确表示不喜欢学习英语。调查学生中,差不多80%的学生关注了多个英语学习类微信公众号,54.15%的学生明确认可了微信公众号对他们的英语学习的帮助。43.9%的学生认为通过阅读英语类微信公众平台的定期推送对词汇量的提高有帮助;39.2%的学生因此提高了学习英语的兴趣; 29.27%的学生认为微信平台的定期推送对英语阅读能力有所提高,25.85%的学生认为他们通过微信公众平台增长了对外国文化的了解。调查还发现,我校大学生关注点比较倾向于关注英语类考试的信息以及国外电影文化信息,分别占到了66.34%和53.17%。同时,我们也发现,接近66%的学生表示花在英语学习上的时间课内大于课外。在这种现状下,利用微信公众平台提高学生课外自主学习英语的兴趣和能力是非常有意义的。
四、对英语角微信公众平台建设的建议
1.要抓住学生的课余休闲时间。通过我们的数据,我们可以发现,有65.85%的学生表示自己学习英语的时间大多是集中在课上。但不同系别的学生英语课的时间也不同。这对于非英语系的学生而言,仅仅只是接触课上涉及的英语知识,实在是不利于英语的提高。而英语系的学生,虽然英语专业的课程设置多于非英语专业学生,但同时他们的专业也要求他们需要积累更多的相关知识,而这些知识,却也不是上课所能够全部涵盖的。所以,抓住学生的课余时间,这对于我们利用微信平台来提高英语能力来说是至关重要的。微信公众平台现在的标准是一天一条公众号,应当充分利用这个限制,让仅有的一天一条发挥最大的价值。同时,对于对大学生作息时间的安排来看,大多数学生喜欢在晚上八点至十点的时间玩手机。这就提醒我们可以在这段时间来进行推送,扩大阅读量。
2.阅读内容要紧贴学生需求与兴趣。从调查数据来看,有66.34%的学生对于英语类考试信息较为关注,53.17%的学生关注国外电影文化,37.27%的学生关注英语新闻时事。学生对于英语类公众号兴趣的侧重点明显,在公众平台板块设置时应当,将此考虑进去,在满足不同需求的同时,把兴趣点关注较多的板块进行优先处理并做重点推送。
3.推送内容形式要多样。对于英语学习,并不是只是笔头上的考试,英语学习还包括更重要的口语和听力方面的练习。所以这就要求我们的内容形式不单单停留在文字上。适当的语音功能,视频功能不仅全方面的锻炼学生的英语能力,而且可以使内容更加丰富,吸引读者的兴趣。利用公众平台来提高英语能力,最重要的是对内容的选择,挑选有实用意义且内容足够吸引人是我们需要努力的地方。
五、结语
在教育信息化改革的大趋势下,利用微信公众平台强大的功能,提高大学生课外英语学习自主能力是顺应时代潮流的作法。将当下大学生喜爱的阅读方式和英语学习相结合的模式,让大学生利用碎片时间进行英语学习,能培养学生自主学习能力,提高对英语学习的兴趣,英语阅读,听力与写作等。这种模式也让微信成为不只具有社交,娱乐,商业功能的社交软件,同时还具有教育功能的有效的学习工具。英语角微信公众平台作为校园内部非盈利性质的学习助手,更加贴近学生,在构建大学生英语课外自主学习模式上具有很大潜力。通过调查研究,我们发现基于英语角微信公众平台提高大学英语课外自主学习能力是大学英语教育模式的创新,是提高大学生英语学习的新途径,是可行的并且值得推广的。
由于研究时间较仓促,本次研究也存在一定局限性,研究对象也仅局限于南京航空航天大学金城学院的在校大学生。对于如何完善微信英语公众平台,更好地为校内甚至校外学生提供实用的英语学习资讯有待进一步的研究和探索。
参考文献:
[1]蒋倩.基于移动互联网络环境的大学英语协作学习模式研究[J].南昌教育学院学报,2016(5):47-49.
[2]徐晓靓.基于微信公众平台的大学英语自主学习模式的开发和建设[J].赤峰学院学报(汉文哲学社会科学版),2016(11):264-265.
[3]韦宇.浅析基于微信开展大学英语第二课堂活动的优势[J].校园英语,2016(10):35-36.
[4]赵炀.利用微信平台构建英语学习磁场[J].读与写杂志,2014 (11):34-35.
关键词:国外高校 创新实践活动 浮空器 现状 特点
中图分类号:G643 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.029
1 引言
高等教育承担着人才培养、科学研究、社会服务和文化传承四大任务,其中,人才培养是核心。创新能力和实践能力培养是人才培养的重中之重,是衡量人才培养质量和教育教学改革效果的重要指标。2011年4月,同志在清华大学建校100周年大会上指出,高等学校要把提高质量作为教育改革发展最核心最紧迫的任务,创新教育教学方法,强化实践教学环节,形成人才培养新优势[1]。建立创新实践基地,开展创新实践活动,是提高高校学生创新能力和实践能力的有效方式。国外的剑桥大学、麻省理工学院、多伦多大学、普度大学、波士顿大学等很早就已积极探索本科生、研究生创新实践活动组织形式,开设了形形的创新实践项目。
浮空飞行器是指依靠浮力升空的无动力飞行器,包括高空科学气球、飞艇等。浮空飞行器具有可快速部署、操作使用方便、经济性好等诸多优点,无论在军事领域,还是在民用领域,都具有广阔应用前景。尤其随着世界各国对临近空间开发利用的高度重视,平流层浮空器的研究和发展更是受到极度青睐[2]。
近年来,在国外高校开展的学生创新实践活动中,浮空飞行器类项目占有重要地位。据不完全统计,全世界目前有50余所大学组织开展以高空气球为工具的临近空间探测等研究,其中,绝大多数项目都有本科生。本文对国外高校浮空器类学生创新实践活动的开展现状进行系统总结,对其特点进行深入分析,对国内高校开展学生创新实践活动,充分发挥创新实践活动在人才培养中的作用重要现实意义。
2 国外高校浮空飞行器学生创新实践项目概况
据不完全统计,国外目前有50余所大学组织开展以高空气球为代表的学生创新实践活动,本节选取实践项目特色鲜明、实践内容丰富、较具代表性的典型大学开展的典型项目进行详细介绍。
2.1 高空学生平台(HASP)
高空学生平台(High Altitude Students Platform ,HASP)是首个专为单次飞行搭载多个有效载荷而设计的高空气球平台项目,由Louisiana州立大学、美国航空航天局(NASA)气球项目组(BPO)、哥伦比亚科学气球站(CSBF)等共同发起,Louisiana州立大学主导[3]。项目旨在为学生提供在临近空间实现较长时间飞行的实验机会,培养新一代航空航天科学家和工程师,以解决美国目前空天领域专业人才紧缺的危机。
HASP可用零压聚乙烯薄膜气球将12个学生有效载荷搭载至36km的高空,航时可达15-20小时。项目首次飞行是在2006年9月4日,平台共搭载了8个学生有效载荷。在HASP项目实施过程中,学生将完成整个气球相关的所有分系统设计、制造、测试、发射等活动。自2006-2012年,HASP项目每年至少安排一次飞行试验活动。多年来,参与HASP项目的学生人数稳步上升,美国国内共计有27个独立机构将HASP作为学生培训项目的一部分。从2011年开始,HASP开始向国际学生团队开放,加拿大阿尔伯塔大学在2011年作为首个国际团队参与其中。
2.2 Montana州立大学高空气球学生实践项目
BOREALIS高空气球项目是美国Montana州政府支持的学生创新实践项目[4]。在项目中,来自不同专业的学生一起构想,设计和制造自己的有效载荷并放飞至30km的高空。BOREALIS在Montana州立大学和Montana大学有两个独立完整的气球项目,其余规模较小的学校则仅负责开发有效载荷,并与这两所大学进行合作飞行。
在2011年BOREALIS项目中,由6名工程专业的学生组成一个跨学科项目团队设计高空气球有效载荷。有效载荷携带一个由Montana州立大学研发的辐射传感器。有效载荷的设计和原型制作作为一个为期8周的暑期项目,于6-8月份进行,项目预算约450美元,所有参与此项目的学生在这个跨学科项目团队中遵循系统工程的原则进行合作,开展包括方案设计、分系统设计、项目风险评估、半实物仿真等内容的所有工程流程研究。
2.3 Alberta大学高空气球计划
加拿大Alberta大学的高空气球计划是学校组织的、以学生为主体的科技创新实践活动,旨在通过学生参与活动,使其获得相应的科学研究、工程项目方面的经验。Alberta大学高空气球计划(UAHAB)启动于2009年秋季,2010年秋季得到加拿大航天局的资金支持,同时其成员被选派参加了高空学生平台(HASP)项目,开发了“枫叶粒子探测器”,成功的组织和完成了相关任务[5]。UAH队对2011年HASP的成功参与,极大地鼓舞了周围的学生,激发了Alberta大学学生对于高空气球计划的热情。UAHAB迄今已经进行了十多次相关试验,形成了UAHABXX系列,项目最近一次放飞试验是在2012年3月25日,有效载荷重量为15kg(包括相机和加速度计),最大飞行高度28km,飞行时间1小时56分钟,飞行距离约130km。
3 国外高校浮空飞行器学生创新实践项目的启示
3.1 注重通过创新实践活动培养学生的知识运用能力、实践能力和创新能力
知识运用能力、创新能力和实践能力培养是高等院校人才培养工作的关键内容,也是国内外高校开展学生创新实践活动最直接的目的。纵观国外高校开展的浮空类创新实践项目,无不将上述三种能力培养摆在极其突出的地位,鼓励学生充分利用所学理论知识解决实际问题,通过动手实践,将创新性设想应用于解决实际问题,强化知识运用能力,提高动手实践能力,培养创新思维,培育创新素养。除本文第二节提到的项目外,Louisiana州立大学的学生航空促进计划,提出所谓“爬,走,跑,飞”循序渐进飞行器实践教学方法,首先将广泛学科内容知识和亲身体验教授给学生,然后让学生应用这些知识进行小型气球有效载荷的设计,制造,测试和操作,学生在实践活动实施过程中,可大胆设想创新,提出新概念、新思想并进行应用。
3.2 注重通过创新实践活动培养学生的团队合作精神
人类科技史表明,绝大多数成功的科学家都具有良好的团队协作精神[6]。大力协同、合力攻关的团队协作精神,是从事现代重大基础科研项目、大型工程项目等必备的科研素养。国外高校充分利用浮空飞行器创新实践项目系统性强、分系统众多(包括蒙皮、结构、能源、控制、载荷、推进等若干子系统)、参与学生多的特点,在创新实践活动实施中,安排多名学生共同完成实践项目,集智创新,合力攻关,很多大学甚至采用了校校合作方式,让学生与很多新面孔开展合作,如第二节提到的众多高校参与的高空学生平台计划,很好地培养了学生的团队协作精神和集体荣誉感。
3.3 注重通过创新实践活动培养学生的工程素养
在校期间所学知识技能与工程实际脱钩,缺乏工程素养,毕业后无法很快适应岗位要求,在很长一段时期内都是国内外高校人才培养共同面临的问题[7],因此,国外高校在浮空器创新实践活动实施过程别注重引发学生对工程项目的兴趣,借鉴工程模式组织实践活动,培养学生良好的工程素养。如Louisiana州立大学的学生航空促进计划的一个很重要的目的就是,吸引更多学生参与航空相关工程项目,为学生提供项目管理、数据的收集、分析和解释等工程经验。
3.4 注重实践项目设置规划,由简到繁,持续发展,形成系列
实践项目设置是学生创新实践活动别关键的内容,直接关系到创新实践活动的效果。国外高校特别注重创新实践项目长远规划和持续发展,按照由简到繁,由易到难原则,建立项目系列,一脉相承,逐年逐步有序推进。本文第二节中介绍的高空学生平台项目,无论是气球,还是有效载荷,都形成了系列化,按照飞行试验开展年份,命名为“HASP+发射年”,如HASP2010。
参考文献:
[1].在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话[N].人民日报,2011-4-25(2).
[2]姚伟,李勇,王文隽.美国平流层飞艇发展计划和研制进展[J].航天器工程,2008,(2):69-75.
[3]T G Guzik, J P Wefel. Student Ballooning and the High Altitude Student Platform [C]. NSG Directors Meeting, Baton Rouge, 2009.
[4]Montana Space Grant Consortium. The Montana Space Grant Consortium Ballooning Program Handbook [Z]. Bozeman: Montana State University, 2004.
[5]The Auburn University Student Space Program [Z]. Auburn University, 2007.
[6]武小梅,王星华,刘艺.基于实训教学的工程素养和创新能力培养[J].中国电力教育,2010,(30):133-134.
作者简介:杨希祥(1982-),男,河北阜城人,博士,讲师,研究室副主任,从事浮空飞行器技术方向的教学科研工作,国防科学技术大学航天科学与工程学院,湖南长沙 410073
[关键词]法学教育跨学科多元模式
[作者简介]包姝妹(1978-),女,内蒙古呼和浩特人,中国民航大学法学院,讲师,硕士,研究方向为航空法学及思想政治教育;王凤珍(1964-),女,吉林洮南人,中国民航大学法学院,副教授,研究方向为刑法学。(天津300300)
[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2012)21-0088-02
一、民航院校法学教育改革的必要性
在民航领域,目前我国专门的航空类院校中只有中国民航大学和北京航空航天大学设置了专门的法学院。但这几家民航类院校的法学通常没有将学校的民航专业与法学相结合,培养出来的学生不能满足民航领域中对于专业方面法律知识运用的需求,不能很好的解决民航资本运营、民航市场与调控监管等方面的各类法律问题。面对这样的困境,民航院校的法学专业更应该利用自身的行业院校优势和特色,进行跨学科多元化的法学教学改革,以培养适应民航实务的多元化复合型法律人才。
二、民航特色与法学结合的跨学科多元化教育改革
民航类院校法学教育的跨学科多元化模式改革就是将法学与其他学科,如航空运输经济与管理、航空工程学、航空自动化等学科专业进行交叉融合,实现跨学科的联合授课。通过多个学科专业之间的沟通联系,借助院际之间的交流合作平台和合作培养体系,民航类法学专业的学生可以具备两个或两个以上学科领域的基本理论,初步掌握具有民航系统性知识以及法学专业知识,具备宽广的知识视野和扎实的法学基本功,实现民航领域中的法律功效。
(一)跨学科多元化教学模式
目前各国在进行跨学科多元化教育改革上经常采取以下几种方式:
1.“主辅修复合型模式”,简称主辅修模式。即学生以一个学科专业为主修学科,以另一个学科专业作为辅修学科。主修和辅修的专业课程经考核合格,达到国家、学校有关规定要求即可在毕业时获主修学科专业的毕业证、学位证与辅修学科专业证书,或者获主辅修毕业文凭与主修学科专业的学位证。学生成为掌握两个学科专业基础理论知识的主辅修复合型跨学科人才。
2.学际型模式。“学际”就是学科之间相互渗透、融合、联系的边际,主要通过学校的选课制度进行。学院之间设置合理的课程选项,允许不同学院的学生进行跨学科之间的学习。除此之外还有双主修制模式和第二学士学位制度模式。基于民航类院校的现实情况,可采纳主辅修模式或学际型模式。如中国民航大学空中交通管理学院推行的学际型“四加一”课程,允许法学院的学生通过选拔考试进入空中交通管理学院学习相关民航交通运输课程,将空中交通管理过程中产生的法律纠纷问题与法学理论知识融合。
(二)制定符合多元化教学改革要求的培养方案与教学大纲
为了配合民航类院校法学教育跨学科多元化教学需求,各院校还应当立足自身特点,制定具有民航特色的培养方案与教学大纲。
1.培养目标。立足民航服务界,结合民航院校特色和优势,注重强化航空法和民航法律实务基本技能训练的学习,培养系统掌握法学基础理论知识,熟知民航运输业务知识的复合型学生。
2.教学理念。民航类院校以工程专业为主,以中国民航大学为例,设有航空工程学院、工程训练中心、航空自动化学院等。在这样的学校开设法学院,要发挥资源优势,把握特色发展法学教育就应开展CDIO理念下的法学教育。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),是以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。
CDIO理念下民航类院校法学专业的跨学科多元化改革主要包含下列四个方面:(1)C——构思。即将工程理念下的民航院校法学教学进行全盘构思,搭建内容结构。(2)D——设计。即根据各民航院校不同层次不同专业的学生,精心设计法学教学改革,实行项目化实践教学。(3)I——实现。即将法学专业教育与民航特色教育涉及的知识结构和能力要求融为一体,按照多元化跨学科教学理论实践一体化要求贯穿在教学行为中。(4)O——运作。即通过具体实践操作将上述构思和设计转变为学生个人自己的动手实践能力,使项目化教学的效果变成学生以后工作就业中受益的知识或能力。
具体而言:(1)从学校角度,就是将学生的学习、就业,教师的培训以及学校的发展整合起来。(2)从管理者的角度,要为学生提供学习和实习场所、为教师提供适合的教学大纲和培养方案并为教师提供适当的民航行政部门及企事业单位法律部门挂职锻炼的机会,从而寻求符合学校发展的特色法学教育。(3)从教师角度而言,就是在教学和科研方面体现工程教育的方式方法,与民航业界的专家人员进行法律科研和教学项目的合作,并将其运用到教学中进行研究开发。(4)从学生角度而言,CDIO法学教育理念下的学生必须具备民航与法律的基础知识、个人分析解决案例的专业知识与推理能力、团队合作与人际沟通表达能力以及责任感和职业道德四个层面。
3.课程设置。依据民航院校的不同特色和优势开设不同方向的课程。不同类型、不同层次的学校优势不同,发展方向各异,因此课程应依据各校的特色和发展目标来设置。具体课程设置如下:
第一,基础理论课程。16门法学基础课:法理学、宪法、中国法制史、刑法学、民法学、经济法学、刑事诉讼法、民事诉讼法、行政法与行政诉讼法、商法概论、知识产权法、国际法、国际私法、国际经济法、劳动法、环境与自然资源保护法。
第二,专业特色课程。各院校应根据本校特色培养适合市场需要的法学人才。如中国民航大学民航学科齐全,包括空中交通管理、航空安全航空电子等,所以法学专业可以重点将涉及航空公司法、航空运输法、航空保安法航空电子服务平台的法律以及民航行政课程作为其重点内容;而北航和南航是以我国航空航天、宇航、信息化等高端科技专业为其主要特色,故在法学教学方面可结合相关的国际法、知识产权法,以外层空间法、国际航空法、航空航天知识产权法为特色课程。
第三,实践技能课程。主要包括民航案例演析和民航法律实务两大类。民航法律实务主要包括模拟法庭、法院实习及选派学生到民航实务部门实习,其主要目的是为学生提供实训平台,帮助将学生所学知识运用到今后的工作实践。
4.教学方式。改变传统的单一法律理论课堂教学方法,实施以理论教学为基础,辅以案例教学、实地教学、课堂讨论等多元教学方法。在现代化多功能的模拟法庭、法律诊所等仿真模拟实验室进行授课,穿插案例,由学生扮演不同角色,设计制造、仿真、模拟案例研究。学生通过分组讨论、辩论、演示、提问、学习后反馈能够在现场充分领会航空法的内容。除此之外,考虑到民航特色,需要聘请民航业界的专业人士,如民航法律师、民航法务部门和各航空公司的工作人员兼职授课、举办讲座,结合各自的实践经验和研究优势选择自己熟悉的部分与学生进行讨论。
5.构建法学跨学科多元化教育模式的考核与绩效评价机制。教学考核改革传统的闭卷考试方法,对于实行跨学科法学教育的学生,应结合所跨学科专业的特点、难易程度等方面灵活处理。因为不同专业学生,理解法学知识内容的能力和角度不同,一律采取统一的方式考核太过单一,应采用不同的方法衡量学生的专业知识。具体考核标准如表所示。
法学跨学科多元化改革是将管理学、经济学、民航工程、计算机科学、电子信息等学科知识引入商法学、经济法学、工程法学、刑法学以及其他部门法学的教学当中,从整体上构建法学教育的立体多元教学模式。这种教学模式相对比较复杂,需要教师、学生和院校的整体配合,资源共享,责任共担,因此它的实施需要建立一个相对完整的制度以及对应的绩效考核方法,既便于对教师的教学效果进行评价,也便于对教师的资格能力进行考核,同时也是对学校改革措施的一个评价。
三、总结
通过上述改革措施,将空管、航空工程、航空自动化等多个航空专业学科与法学融会贯通,形成以航空法为中心,涵盖民航安全法律、民航电子服务法律等鲜明民航特色的法律学科。这样民航类院校不仅可以培养兼具法律与民航专业领域知识的复合型法学学生,提高其在社会中的创造性、适应性以及自身的就业能力与竞争能力,同时也可以构建行业院校独具特色的办学方针,落实“文理交叉、学科融合”的人才培养目标,提高民航系统从业人员的综合法律素质。
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关键词:高校;外事翻译;实例
中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)20-0180-03
在高等教育全球化的背景下,高校国际交流合作的重要性毋庸置疑。在开展高校的外事活动过程中,特别是在和国外院校交流、对外宣传的过程中,外事工作者很多时候需要把相关材料翻译成书面英文,包括往来信函、对外宣传资料、合作协议等。同时,高校的外事工作者也承担着大量的口译工作,诸如在国际会议、合作谈判、学术交流、接待仪式等正式场合,和诸如陪同外宾参观、饮食等日常非正式场合的口译工作。因此高校外事工作中的翻译工作有着极其重要的作用,可谓是国际交流合作中的一线工作,而提高翻译水平将对于增强对外交流成效起到事半功倍的效果。
笔者作为北京航空航天大学从事外事工作的一员,在本文中结合自己的实际工作,通过分析北航外事翻译实例(主要以笔译为主),希望对从事高校外事工作的人员有所借鉴。
1.在某些高校的英文对外宣传材料或者英文网站中,经常会出现对于学校概况的总体介绍或者专题介绍,其中不乏具有中国特色的词汇。从跨文化角度和宣传目的角度考量,可以对译意译、改译、注释等处理,请看下面例子(摘自北航网站):
(1)历年的优良传统赋予了北航深厚的校园文化,造就了学校“艰苦朴素、勤奋好学、全面发展、勇于创新”的校风和“勇于创新、敢为人先,艰苦奋斗、百折不挠、笃行诚信、严谨求实、团结奉献、爱国荣校”的“北航精神”。Years of educational practice has given the university a profound campus culture,and bred the current school spirit of“simple living,diligent learning,all-round development and courageous innovation”and the Beihang spirit of“having the courage to innovate and to be good,working hard,being undaunted by repeated setbacks,sincerity,earnestness,being cooperative and dedicated,loving the country and honoring the university”.原文中出现了许多四字成语,整段文章都非常具有中国特色,在翻译四字成语的时候,一般都采用意译或者归化的译法,对原文进行解释性翻译,同时要注意尽量统一译文的结构,比如译文对于校训的翻译,都处理为名词性短语,从内容和形式上都和原文最贴近。
(2)学院本科教学过程注重宽口径与特色人才培养的结合,设有信息工程专业、探测制导与控制技术、光电信息工程和遥感科学与技术四个专业方向,其中遥感科学与技术是国防紧缺专业。The education of under-graduate students emphases on training the talents with wide caliber and specialty.The school has four majors for undergraduate students:Information Engineering,Detection Guidance and Control Technology,Optical Engineering and Remote Sensing Science and Technology.在高校的学生培养目标中,我们经常可以看到“宽口径”这样的字眼。译文处理为“wide caliber”,该词本来是专业术语,后来“wide caliber talent”也引申为“通才”,即与“specialty专才”相对应,译文保留了直译的方法。同时“国防紧缺专业”等字眼是比较敏感的词汇,可以略去不译。
(3)学校设有“一级评估、三级监控”的教学质量监督和保证体系。对于“一级评估、三级监控”的翻译,译者处理为“Evaluating at the institute level,monitoring at three levels(Institute,Schools and Departments)”,可以说是非常恰当的。原文出现了“一级”、“三级”这样的词汇,如果不加解释,很难理解其中的意思。在翻译的时候,使用了注释的译法,这样原文的意思就清晰明了了。
2.高校外事活动往往以院系、实验室为依托,在对外宣传过程中,对于学校名称、院系名称的翻译最好有统一的对外宣传的译法,这样既有利于增强对外宣传的效果,也有一定的延续性,为以后的对外宣传工作提供一定的标准。以下是几个例子:
(1)北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院成立于2003年,由自动化和电气工程学院测控技术与仪器系、宇航学院航天导航控制系和宇航学院光电技术研究所组建而成。The School of Instrumentation Science and Opto-electronics Engineering of Beihang University(BUAA)was established in 2003,by integrating Department of Measurement Control and Instrumentation from School of Automation Science and Electrical Engineering,Department of Aerospace Navigation&Control and Institute of Opto-electronic Technology from School of Astronautics.原文中出现了大量的关于大学、学院、系所等专有名词。在对外宣传过程中,翻译方法固定和延续下来,形成标准翻译,为以后的对外宣传翻译提供了规范的样本,是非常有帮助的。比如“北京航空航天大学”的翻译,从最初的“Beijing University of Aeronautics and Astronautics(BUAA)”演变成“Beihang University(BUAA)”是有充分考虑的。在国外有许多以音译法翻译大学校名的实例,此种译法避免了人们看到“Beijing University of XX”而可能误认为是与“北京大学”相关的学院,而并不是独立大学的情况,也更加突出了北航的特色。同时英文简称还是延续了“BUAA”的译法,成为辨识度很高的英文简称。
再比如“仪器科学与光电工程学院”的译法,原文中用了“Instrumentation”而不是“Instrument”,充分体现了翻译的准确性和专业性。根据柯林斯高阶词典对于“Instrumentation”的解释,可以看到该词表意包括“仪器与仪表、成套仪器以及仪器使用和装设”等,而“Instrument”一词,虽然可以表达基本意思,但从揭示“仪器科学”含义这个角度不如前者全面和专业。可见,对于校名和院系名称的翻译是要经过推敲和琢磨的,才能在对外宣传过程中形成标准延续下来。
(2)学院非常注重基地建设。目前拥有“惯性技术”国家级重点实验室、“精密光机电一体化”教育部重点实验室等国家级、省部级重点实验室和基地。The school attaches great importance to the building of research laboratories.Currently it has a National Key Laboratory-“Science and Technology on Inertial Laboratory”,Key Laboratory of Ministry of Education- “Precision Opto-mechatronics”,as well as other state and ministry level research bases.原文中出现了“惯性技术”国家级重点实验室,翻译方法是按照官方文件的译法。文中还出现了“光机电一体化”,翻译成为“Opto-mechatronics”,实际是运用了造词法的翻译方法。英文里并没有“光机电”这个词,译文是把“光电的”-opto,“机械的”-mechanical和“电子的”-electronic合成在一起,形成一个新词。
3.高校的外事活动离不开专业和学科的介绍,我们看以下几个例子。
(1)学院拥有仪器科学与技术国家一级重点学科,遥感科学与技术等二级学科。The school has the“Instrumentation Science and Technology”as the national level key discipline,“Remote Sensing Science and Technology”as the sub-discipline.一级学科是相对于二级学科而言的,所以对于一级学科可以不必强调。二级学科也有翻译成“secondary discipline”的,笔者认为不如ub-discipline”贴切,后者较为恰当地提示出两者的关系。
(2)“仪器科学与技术”学科在1981年获批为全国首批博士点。“Instrumentation Science and Technology”was among one of the disciplines to first have the doctoral degree program in 1981.对于博士点、出站等的翻译,也有直接译成“station”,更多的是翻译成“doctoral degree program”,更加符合国外的习惯,采用了类似于“归化”的译法。
4.在高校的外事活动中,经常会遇到向外宾介绍出席人员的行政职务和名誉头衔等,下面不妨总结一下翻译的方法。
高校的机关和院系可分别翻译为:学院school,研究所institution,系department,处division,科section;行政职务可分别翻译为:校长president,院长dean,书记general secretary,处长director,科长head of XX section;职称头衔等可分别翻译为:研究员research fellow,副研究员associate research fellow(注意,研究员的译法不是researcher),助理研究员assistant research fellow,名誉教授honorary professor,客座教授guest professor,顾问教授consultant professor,访问学者visiting scholar等等,在这里不一一举例了。此外,在高校的外事宣传活动中,经常会涉及到理工农医方面的专业术语,由于专业针对性较强和篇幅所限,在这里就不举例说明了,所要注意的一点就是,翻译方法需符合国际惯例,可以参考相关文献的标准翻译方法,切忌望文生义,必要时请专业人员帮助,才能做到十足妥当。
以上几个例子,从不同方面分析了高校外事活动和对外宣传中常见的英文翻译,由于篇幅和水平有限,不能穷尽所有翻译类型,但从中不难看出,高校的外事翻译有以下特点:专业性、灵活性、延续性、习惯性等特点。恰当的翻译并不是简单的一一对应,而是深入理解原文的意思,揣摩词汇的用法,必要的时候对原文加以注解。在高校对外宣传过程中,时常会看到误译的例子,影响到宣传的效果。所以,提高翻译水平,对于增强国际交流合作成果有很重要的意义。作为高校对外宣传的工作人员,应该注重培养跨文化交际意识,加强翻译理论的学习,日积月累,提高业务水平,才能跟上高等教育全球化的步伐,成为合格的外事人才。
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关键词:优秀生培养;创新创业教育体系;质量保障机制
创新体制机制、探索构建有利于学生成长成才的培养体系,是高校全面提高教育教学质量、大力提升创新人才培养水平的重要内容。在长期的办学实践中,南京航空航天大学主动适应国家和社会发展的人才需求,遵循教育规律和学生成长规律,贯通融合培养机制,系统构建了以“点面结合、两线并举、两级融通”为主线的创新人才培养体系,有力促进了人才培养质量的提高。
一、点面结合,整体构建优秀学生培养平台
所谓“点面结合”,就是由点带面,实行“试点、大步走,带面、小步走”策略,积极稳妥地推进优秀生培养模式改革。从1996年组建强化班开始,学校陆续成立了工研班、中乌联合培养班、钱伟长班和理学实验班,不断探索和建设各类培养“点”,并综合试点改革的成果,于2010年成立“长空学院”,构建了宽基础、交叉性、研究型、个性化的优秀学生培养平台。
1. 培优班――“点”的探索实践
随着时代的演变,有关人才素质结构的研究已经逐步由知识结构转向能力结构,进而转向整体素质等各方面。人才培养效果的滞后性决定了必须不断探索培养过程的作用要素和机理,持续创新和完善培养模式。因此,“点”的探索围绕人才素质的形成逐步推进:第一阶段,重视知识结构的牢固基础,强化大类基础的培养,构建了以大数理类、大力学类、大电类课程为主干的学科专业基础课程体系,为学生系统学习创造条件。以强化班为例,学校采取“2+2”培养模式即前两年集中组班强化数理和学科基础,后两年回本专业学习,注重提高学生的学习能力。第二阶段,重视知识结构与能力结构的贯通培养。以工研班为例,工研班是从强化班演进而来的。但工研班并不是强化班的简单延续,在教学观念上摒弃“学时多加,内容多教”的量的强化,更加注重学习的自主探究性和能力素质的综合培养。按照“知行统一、寓教于研”的理念,大力推进启发式教学,让学生成为主动学习者和探究者。工研班实行本硕博连读培养,学生在一、二学年集中进行基础课程学习,第三、四学年按照个性化培养方案学习,并加入导师学术团队开展科研活动,注重培养综合实践能力。第三阶段,以“工研班”模式带动、辐射到各学科专业,形成定向学科专业的特色培养“点”。例如,发挥我校办学优势,面向航空等领域开设工程力学“钱伟长班”,培养力学素养深厚的拔尖人才;开设“中乌联合培养班”,通过实行本科生双导师制和双学历学位制,培养航天领域高素质创新人才。学生一、二学年在国内接受宽口径、厚基础的前期培养,三、四学年赴乌克兰学习并进行毕业论文答辩;开设理科实验班,实行数学+X的本硕博贯通培养机制,培养具备坚实数学基础、跨学科知识结构的理科高素质创新人才。其他如飞行器动力工程培优班、材料科学与工程培优班、适航技术与管理培优班等,都是根植于学科专业特色建立起的培养目标、课程体系与教学方法各有特色的“点”。通过各阶段“点”的探索,学校的人才培养模式日趋成熟和完善。
2. 长空学院――“面”的整体构建
耶鲁大学校长理查德・莱文尖锐地指出,跨学科知识的广度、批判性思维的培养是中国学生最缺乏的。中国大学急需补上“跨学科和创新思维培养”的“短板”。为了构筑宽、专、交的知识体系,激发学生的创新创造潜能,学校利用各“点”打下的良好基础,聚集优质教育资源,将分散的培优班凝聚为整体工程,成立了“长空学院”。长空学院按照“格物致知,融通致用,创新致善,弘毅致远”的理念,根据不同层次类型规格确定培养目标,注重因材施教,以自由选择和个性化培养的学分制取代按专业招生和培养的传统模式。以研究性教学和探究式学习培养学生的研究潜质和创新潜能,拓宽学生专业口径,系统实施跨学科培养、中外合作双学位培养、本硕博贯通培养。系统制定优秀生选拔方案、培养方案和课程体系,集中开展教学研究,创新教学模式。例如,通过菜单式课程选修,开设了工程教育、创新教育、创业教育专项教学,通过名师授课计划、长空讲坛,建立导师联盟等形式,实行特区式、广平台教学管理,为学生全面发展提供了广阔平台。学院通过下设院务委员会、院长联盟、导师联盟、学生联盟四大主要机构开展工作,实现了“虚体实办”,为创新培养模式提供了生动的个案。2010年,学校以此为基础组织申报的《人才培养模式改革》课题成为国家教育体制改革试点项目。
二、两线并举,全方位建立创新创业教育体系
所谓“两线并举”,即第一和第二课堂并举。学校按照“学以致用、学思结合、学研结合”的理念,强化培养过程和质量的全面性,将“第一课堂”与“第二课堂”并举,注重培养学生的工程实践能力和创新创业能力。
1. 创新工程教育模式,培养学生的工程实践能力
学校实施“工程教育行动计划”,开设了“工程专项教育”辅修专业,开出“工程导论”、“创造学技术”、“工程伦理学”、“工程组织与管理”等工程基础系列课程,在各工程专业的专业导论课程和专业基础课程的绪论课中强化工程背景和工程观念,突出现代工程师基本素质的培养。以强化工程师“角色训练”为重点,建立了工程训练教学服务质量管理体系(该体系通过ISO9000质量管理体系认证),实现了训练过程管理与工程过程管理的有机结合。鼓励教师把科研成果融入教学,组织学生依托教师承担的工程项目做课程设计、毕业设计和学位论文,在解决实际问题的过程中培养实践能力。经过不断探索,形成了工程基础教育、工程训练与工程实践“三位一体”的工程教育模式。同时,学校还把工程教育阵地延伸至校外,促进行业企业深度参与培养过程,构建校企联合培养机制。在顶层设计上,发挥行业特色,紧紧围绕大型飞机、载人航天与探月、核高基等国家重大科技专项,发挥学校在新材料、新能源等新兴产业中的技术研发优势,将“卓越工程师培养计划”列入与航空航天等领域大型企事业单位的战略合作,以此为导向,构筑联合培养平台,根据企业需求和学校人才培养定位确定培养目标,按通用标准和行业标准培养创新人才。例如,在“卓越计划”中实施连贯培养、分段管理的“4+2.5”模式,一、二年级实行基于问题的研究性学习,二、三年级实行基于项目的团队式学习,三、四年级实行集中式企业学习,研究生阶段实行工程顶岗学习。由校企双导师共同指导学生课程学习和毕业设计,以企业为主实施对学生的考核,形成了实习实践、毕业设计、顶岗见习“三连贯”模式,有效地避免了传统的实践时间短、连贯性差、效果不好等问题。目前,学校正探索建立工程实践和学生就业的“无缝对接”,依托中国第一飞机设计研究院、中国直升机研究院、“中国商飞”、东方航空公司等企事业单位,已建立了70余个稳定的联合培养平台,并着力打造具有行业规模效应的教学品牌。
2. 实施创新训练计划,开展以问题为核心的科技创新活动
鼓励优秀学生尽早进入科研训练阶段,是激发学生兴趣、促进学生自主、探索学习的重要手段。学校按照“寓创新于实践,在实践中体验创新”的思路,构建了“四个层次一个专项”的科技创新训练体系,即“院级、校级、江苏省、国家大学生实践创新基金项目或创新训练计划”加“科研素质训练专项”。同时,构建了以“挑战杯”科技作品竞赛为龙头的多层次、开放式的课外科技创新活动体系,如“飞豹杯”未来飞行器设计系列大赛、“挑战飞行员”和“机场模拟大赛”等等,为学生创造了参与创新、体验创新的广阔舞台。学校通过制订和实施《大学生创新性实验计划管理办法》,将上述“科技创新训练计划”和“课外科技创新活动”纳入人才培养方案,学生参与创新项目的情况记入学习档案。学校还通过组建“科技创新研修学院”,将各重点学科、工程研究中心和重点实验室也纳入科研创新训练体系,建设了飞机创新设计实验室、大学生科技中心等22个本科生创新实验室、24个研究生创新实验室和4个创新基地,建成了2个“国家级人才培养模式创新实验区”,为学生搭建了广阔的学习交流平台,每年有超过10000人次学生参与各类科技创新活动。
3. 全面开展创业教育,提升学生事业发展能力
学校立足学生未来发展,遵循“创新引领创业,创业推动创新”的理念,构建了“创新教育基础之上的创业教育,普惠教育基础之上的精英教育”的创业教育模式,形成了“创新引领创业,系统化创新实践、个性化创业培养、市场化创业活动”的培养机制。创业教育分两个层次展开,一是广泛开展“普慧式”创业教育,将创业教育融通专业教育,开设了“创业专项教育”辅修专业,实行“创新创业导师计划”和学分认定制度。例如,学校要求每门课的备课方案中,突出有关对学生创新思维、实践能力培养的内容,创新思维训练是教学检查的必查环节。学生选修创业课程满25个学分,将认定为创业辅修专业。二是开展“精英式”创业培育,鼓励学生开展科技创业,引导学生结合兴趣爱好订制创业方案,形成了“高科技、高层次、高成长、高素质”的精英人才培养特色。围绕上述两个层次,学校成立了创业教育学院,下设教学研究中心、科技创新中心、精英培育中心、创业孵化中心,系统实施创业教育教学研究。同时,统筹科技创新资源,加强与地方政府合作、与校外创业孵化资源进行广泛对接,共建大学生创业平台,形成了科技创业特色模式。自2008年以来,学生创业呈蓬勃之势,已涌现了60余个科技创业典型,学校因此获得江苏省首批“创业教育示范校”称号。
三、两级融通,不断完善人才培养质量保障机制
所谓“两级融通”,即学校、学院两个层级围绕创新人才培养体系的构建,上下联动互通,政策措施融合,共同致力于教学评价、激励和管理,切实保障人才培养质量的提高。
1. 建立“学习力”和“教学力”综合评价体系
遵循“学”的规律建立学生“学习力”形成性评价体系。学校一级抓“进出”两头,重点实施招生选拔和学位授予评价。例如,改革本科生入学选拔机制,建立统一考试录取为主、多元化评价相结合的优秀学生选拔机制,重点考察学生的知识面、综合应用能力和发展潜质等。学院一级管“中间”,实施学习过程评价。创新人才培养的关键在于培养批判性、创新性思维。因此,“学习力”评价改变以往注重学习结果、忽视学习过程,注重记忆能力、忽视逻辑能力,注重理论推导、忽视问题综合解决能力的简单方式,建立有利于学生自主探究学习的评价导向,除了将学生的课内表现(听课状态、作业情况等)纳入指标体系,还兼顾学科专业差异,突出学生的个性特质,将学生参与创新活动、自主学习表现等纳入考核,建立以“绩点制”为基础的多维评价体系。
遵循“教”的规律构建教师“教学力”状态评估体系。教学力包含了教师的学习能力、课程开发能力、专业教学能力和实践能力、技术服务能力以及教学研究能力等,具体表现为对学生的凝聚力、控制力和转化力等。学校依据“教学力”内涵,改革教学是“软指标”为“硬指标”,实施“教学力”评估。校院两级共同制订教学、实验等主要环节的质量标准,构建动态评价、多维评价、分类评价、团队评价“四位一体”的综合评价体系。例如,针对课堂教学,学校制订了《本科课堂教学质量评估办法》和《教学质量评价工作办法》,学校一级组成校评估专家组、学院一级组成同行专家评估组实行学生评估、同行评估和专家评估三结合的综合评估。同时强化“教学力”评估结果在任课资格制、教学质量一票否决制、职称评聘和奖励等监督管理中的作用。
2. 完善教学激励机制
为巩固本科教学的基础地位,引导高水平教师向教学一线汇集,学校加强教学激励,通过制定《教学优秀、优秀教学成果奖评审办法》等制度,设立了教学质量奖、“名师奖”等十多个专门奖项。学校制定了“课堂教学评估排名奖励和末尾淘汰制”,即按照课程大类(分基础课和专业课两大类)进行分类评价并排名,基础课由学校一级统一排名,专业课由学院一级排名后报学校统一协调。针对排名前30%且学生评教成绩为优秀的教师,按排名次序设立教学质量一、二、三等奖,并将奖励情况记入教师业务档案;对于教学工作质量评价排名后3%且学生评教成绩低于70分的教师学校给予相应的教学警示,促其改进提高。奖惩分明,极大地推进了课堂教学,促进了教学质量的提高。学校还制定了《教学、科研、学科建设奖励统一方案》、《“本科教育教学改革研究项目”立项管理办法》等制度,实现了教学成果、教材建设与科研成果同等对待;优先考虑从事教学一线的教师申报科研项目、评优选先、出国进修等,为激励教师投身教学提供了制度保障。学校正探索设立以教学为主的教授岗位,实行优秀教学晋升制,对于连续多年教学优秀的教师给予晋升。
通知规定,评估结果为“不合格”的学位授权点,自发文之日起撤销学位授权;评估结果为“限期整改”的学位授权点,即日起要进行为期2年的整改。
据悉,今年1月召开的国务院学位委员会第三十二次会议审议通过了该评估结果,国务院副总理刘延东在会上强调,要健全授权审核机制,实现常态化授权审核,健全授权点动态调整和强制退出机制。
根据通知,评估结果为“不合格”、被撤销学位授权的学位授权点,5年之内不得重新申请。2016年招生工作结束后不得招生,在学研究生按原渠道培养、授予学位。评估结果为“限期整改”的学位授权点,自发文之日起进行为期2年的整改,2016年招生工作结束后暂停招生。整改结束后将接受复评,复评结果为“合格”的恢复招生,复评结果达不到“合格”的撤销学位授权。限期整改和撤销授权的博士学位授权点,其同一学科的硕士学位授权点继续行使硕士学位授权并招收硕士研究生。
2014年1月,国务院学位委员会、教育部制定《学位授权点合格评估办法》,要求学位授权点合格评估是我国学位授权审核制度的重要组成部分,每6年进行一轮,获得学位授权满6年的学术学位授权点和专业学位授权点,均须进行合格评估。
学位授权点合格评估分为学位授予单位自我评估和教育行政部门随机抽评两个阶段,以学位授予单位自我评估为主。每一轮评估的前5年为自我评估阶段,最后1年为随机抽评阶段。随机抽评的学位授权点按专家评议意见认定,即:1/3(含1/3)至1/2(不含1/2)的参评专家认为“不合格”的学位授权点属于限期整改的学位授权点;1/2(含1/2)以上的参评专家认为“不合格”的学位授权点属于不合格学位授权点。未抽评的学位授权点按学位授予单位自我评估结果认定。自我评估为“合格”的学位授权点属于合格学位授权点;自我评估为“不合格”的学位授权点属于限期整改的学位授权点。
教育部表示,学位授权点专项评估是学位授权点合格评估的重要内容,是我国研究生教育质量监督的重要手段,对保证学位授权点和研究生教育质量具有重要作用。该专项评估由国务院学位委员会办公室负责,委托国务院学位委员会学科评议组和全国专业学位研究生教育指导委员会组织实施,主要检查学位授权点的研究生培养体系完备性,包括师资队伍、人才培养和质量保证等。
2014年学位授权点专项评估结果(不合格名单):
一、博士学位授权学科
东北大学:统计学;同济大学:法学;中国科学技术大学:公共管理;华南理工大学:法学。
二、硕士学位授权学科
首都师范大学:新闻传播学;黑龙江科技大学:数学;聊城大学:管理科学与工程;西安财经学院:管理科学与工程。
三、专业学位授权类别
北京交通大学:公共管理硕士;中国科学院大学:工程博士(领域:电子与信息);河北农业大学:工程硕士(领域:项目管理)、公共管理硕士;河北医科大学:护理硕士;辽宁大学:工程硕士(领域:计算机技术);辽宁医学院:口腔医学硕士;辽宁师范大学:工程硕士(领域:计算机技术)、工程硕士(领域:化学工程);大连大学:工程硕士(领域:环境工程);吉林大学:教育硕士;北华大学:翻译硕士;佳木斯大学:工程硕士(领域:材料工程)、口腔医学硕士;哈尔滨商业大学:工程硕士(领域:计算机技术);南京航空航天大学:公共管理硕士、艺术硕士;河海大学:法律硕士;厦门大学:教育硕士;福建师范大学:工程硕士(领域:环境工程)、农业硕士;江西农业大学:工程硕士(领域:计算机技术);济南大学:临床医学硕士;山东师范大学:工程硕士(领域:环境工程);曲阜师范大学:农业硕士;山东财经大学:工程硕士(领域:项目管理);烟台大学:工程硕士(领域:电子与通信工程);河南农业大学:工商管理硕士、公共管理硕士;河南大学:工程硕士(领域:环境工程);信阳师范学院:工程硕士(领域:化学工程);武汉纺织大学:工程硕士(领域:环境工程)、工程硕士(领域:项目管理)、工商管理硕士;华南理工大学:艺术硕士;四川大学:教育硕士;成都理工大学:工商管理硕士;贵州师范大学:工程硕士(领域:环境工程);昆明理工大学:农业硕士;云南师范大学:工程硕士(领域:化学工程);西北大学:教育硕士;长安大学:旅游管理硕士。
学位授予单位主动提出放弃授权的学位授权点名单:
一、硕士学位授权学科
中国地质大学:农业资源与环境;新疆大学:光学工程。
二、专业学位授权类别
北京大学:资产评估硕士、出版硕士、图书情报硕士;清华大学:汉语国际教育硕士;北京航空航天大学:保险硕士;北京理工大学:国际商务硕士;北京工商大学:旅游管理硕士;中国农业大学:国际商务硕士、保险硕士、工程管理硕士;南开大学:资产评估硕士;天津大学:应用统计硕士、保险硕士;河北工业大学:国际商务硕士、工程管理硕士;河北师范大学:工程硕士(领域:材料工程);山西师范大学:工程硕士(领域:材料工程);大连理工大学:会计硕士;吉林大学:资产评估硕士、审计硕士、工程管理硕士;东北师范大学:风景园林硕士;哈尔滨工业大学:工程管理硕士;东北林业大学:工商管理硕士;哈尔滨医科大学:药学硕士;华东理工大学:中药学硕士;第二军医大学:公共管理硕士;浙江大学:旅游管理硕士;中国地质大学:旅游管理硕士、工程管理硕士;华中师范大学:工程硕士(领域:材料工程)、工程硕士(领域:项目管理)、工程硕士(领域:物流工程);中南大学:国际商务硕士、汉语国际教育硕士、工程硕士(领域:工业工程);国防科学技术大学:工商管理硕士;西南交通大学:资产评估硕士;西北大学:旅游管理硕士。
关键词:仿生学;交叉学科;培养;创新
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)34-0108-02
在科学技术高度发展的当今世界,无论是生物功能基因组研究,还是航空航天飞机的升空等重大的科技攻关项目的完成,都离不开多学科的交叉和融合,在大学建立多学科交叉和融合的培养环境与机制,培养具有创新能力的高级人才已经成为各国高等教育特别是研究生教育发展的共识和趋势。因此,学科交叉是知识创新和人才培养的要地,是教育创新、科研创新可能的突破口。
在英、美等国的知名大学,研究生往往由跨系的教师和专家组成委员会共同指导,要求研究生所修课程必须注重加强学科间的交叉和横向联系,甚至要求跨校学习一定学分的课程。在日本,很多大学设置有多学科组成的学科群。一些大学为了进一步推动学科间的融合,促进创新型学科领域的发展,特别建设综合研究大楼,把有学科交叉和融合趋向的不同研究生放到一起开展科研和学术活动,为学科的交流和内在的融合提供滋生平台。不同学科的教师,尽管研究领域和方向差别较大,但在学生的培养、研究中心的科研工作等诸多方面却强调紧密地联系在一起。为研究生开设的一些课程也通常覆盖多个学科的内容,由不同专业的若干教师共同完成教学。耶鲁大学、巴黎高等师范学院等世界著名大学的成功经验也说明多学科交叉是高等教育发展的大势所趋。
在国内,许多著名高校提出了促进学科交叉的举措,主动适应社会发展需求,探索复合型高端人才培养的新模式。北京大学从2008年开始重点交叉学科的研究生招生,在多年交叉学科研究生培养方式探索的基础上,专门成立前沿交叉学科研究院。清华大学通过创造条件跨学科选录考生、要求和鼓励研究生跨学科选课、聘请导师跨学科指导研究生、设定专门审议程序评价学科交叉学位论文等举措,培养交叉学科研究生。复旦首推双导师、多导师制培养交叉学科研究生。2012年,中国科学技术大学成立研究生交叉学科中心,目标是通过科教结合、校企联合,培养交叉学科领域的高水平人才,开展一流的科学研究,参与并服务区域经济建设,创建国内一流的交叉学科人才培养基地和科研基地。
另外,哈尔滨工业大学的郑宏珍[1]、北京航空航天大学的陶飞[2]、武汉大学的周叶中、中南大学的陈长坤[3]、中国地质大学的卢建飞[4]、深圳大学的许改霞[5]以及南京航空航天大学(以下简称南航大)的李雪飞[6]等老师或教育学研究工作者,也都在相关刊物上发表文章,探讨了关于交叉学科研究生培养方法。
南航大从2005年起,成立了高新技术研究院,探索人才培养新模式。其中,仿生研究与材料防护研究所(以下简称仿生所)主要从事仿生学的人才培养与科学研究已经将近十年。毕业博士、硕士研究生超过200名。虽然南航大没有从政策制度上明确交叉学科研究生的培养,实际上通过跨学科选录考生、跨学科引进教师人才进仿生所等举措,已经开始了一定程度上的交叉学科研究生人才培养的探索,积累了一定的交叉学科研究生的培养方法与经验。
不同学科间的交叉与融合已成当今世界科学发展的主要趋势,为营造复合型高端人才培养的环境,搭建适合复合型高端人才培养的软硬件平台,加强学科群和跨学科研究平台建设,以冀在产生一批学科交叉研究成果的同时,提高复合型人才的培养水平。
综上所述,为了深化研究生培养机制改革及培养模式创新,探索交叉学科研究生培养发展规律,营造有利于交叉学科人才成长的环境,建立有利于交叉学科研究生培养的机制,培养拔尖创新型人才,有必要开展仿生学交叉学科研究生创新与实践能力培养探索。
一、交叉学科研究生培养课程模式
研究生具备多学科知识才能从整体上把握知识间的纵横联系,充分发挥知识间的相互启发、相互促进作用,通过交叉学科选课,使研究生掌握更多的跨学科知识,为从事交叉学科研究打下良好基础。以仿生学交叉学科研究生为对象,其课程的学习主要有三种模式:一是研究生在全校范围内多个学院开设的研究生课程目录中选课,如南航大仿生所从事动物运动力学及其测试技术方向研究的研究生,在南航大能源与动力学院选《多刚体动力学》课程,机电学院的《非线性有限元》课程,自动化学院的《测试技术》课程和航空宇航的《弹塑性力学》课程。另一种模式是由仿生所老师根据需要在研究所内开设相关课程或讲座,如邀请具有实验数据处理与分析经验的老师在全所范围内开设关于《数据处理与分析方法》的课程,该课程在南航大各学院并未开设,但是从事科学实验的研究生又必须掌握。第三种课程模式是开设实践课程与实验课程教学。如仿生所的研究领域涉及动物的运动与附着。参考一些高校的生物学专业开设的实践课程方式,带领研究生在野外现场观察研究与分析动物的运动与附着,加深对所学知识的理解。通过这三种模式,使得仿生学交叉学科研究生具备仿生学交叉学科所必须掌握的知识基础。
二、交叉学科研究生导师指导能力与水平的提升
导师的学术水平、综合素质、对学科前沿的洞察力以及与同行和其他学科学者交流沟通的能力对研究生培养有重要的影响,对交叉学科的研究生培养尤其如此。南航大仿生所目前有教授4人、副教授4人、讲师3人,其中2人为博士生导师,其余均为硕士生导师。全部从事与仿生学交叉学科相关的领域科学研究与研究生培养教学,研究领域涉及动物的运动及其测试技术、生物机器人、仿生机器人、仿生摩擦学、仿生智能材料以及仿生复合材料等专业领域。因此,仿生所是由不同学科的导师组成并且与多种学科领域密切相关的交叉学科研究中心。在这个组织中,交叉学科研究生在不同学科导师的指导下,学习不同学科知识和攻关学科课题。可以使研究生接触不同学科、不同研究风格、不同个性的导师,对于他们的学术功底、研究风格的奠定、人生的道路的选择和对事物的鉴别,将会产生深远的影响。因此,指导老师的指导能力与水平以及对交叉学科知识的掌握与理解,极大地影响交叉科研究生创新与实践能力的培养。举例来说,如果导师出现对交叉学科术语使用不准确,甚至犯概念错误的现象都会影响研究生研究水平以至研究生培养质量,进而也影响了交叉学科的进一步发展。所以鼓励交叉学科研究生导师加强与仿生所内的老师、与国内外同行或者跨学科的专家学者接触交流,可以开阔自己的眼界,提高导师自身的学术水平与指导能力。
三、仿生学交叉学科研究生创新与实践能力的培养
仿生所老师的研究课题常常有交叉,因此以课题组模式通过跨学科课题组的形式将具有不同学科背景的研究生组织起来,通过运用不同学科的知识来攻关跨学科课题,达到研究生知识点的拓展和研究能力的提升,实现交叉学科研究生的培养。可以激发创新灵感,强化从事科学研究的兴趣,也可以使研究生能够真正把握学科前沿、弥补知识的缺陷,培养研究生的创新与实践能力,在交叉学科领域做出原创性工作。
四、交叉学科研究生培养制度与激励机制探索
切实可行的培养制度与激励机制是培养交叉学科研究生的关键。需要学校从培养制度上加以制定和完善。通过仿生学交叉学科研究生创新与实践能力培养探索,做好定期的经验总结,向学校提出相关的交叉学科研究生培养与激励机制的意见和建议,供学校有关决策部门参考,从而从制度上保障和促进具有创新能力的叉学科研究生的培养。
参考文献:
[1]郑宏珍,初佃辉.交叉学科建设与创新型研究生培养[J].信息系统工程,2010,(11).
[2]陶飞,程颖,李建欣,等.交叉学科研究生创新与实践能力综合评估方法研究[J].计算机教育,2013,(6).
[3]陈长坤.多学科交叉专业研究生培养特点分析及建议[J].长沙铁道学院学报:社会科学版,2011,(1).
[4]卢建飞,吴太山,吴书光,等.基于交叉学科的研究生创新人才培养研究[J].中国高教研究,2006,(1).
未来5年人力需求呈增长态势
在 2008年全国高考发榜之际,国内教育专业研究机构盈速教育网了国内学科专业未来就业指数(2008年度)。本次的数据显示,多个学科专业的指数出现升降变化,指数按高低排序前面五个学科专业分别是:能源科学,航空、航天科学技术,安全科学技术,中医学与中药学,电子、通信与自动控制技术。排位靠后的依然是基础学科专业。
学科专业未来就业指数是盈速教育网独家研究推出的就业趋势预测指标。简单来说就是相关学科专业在未来三到五年内的就业趋势指标,指数测算的主要思路和参考依据,是以国家未来三至五年的宏观经济发展趋势为主线,通过对教育政策、经济政策的研究,并结合各类高等教育在校生总数、社会用人供求最新动态、学科专业的共通性、行业边际效益等可能影响未来就业的各项因素,在适当的量化后,根据各项因素对未来就业供求的影响程度,分别以不同的权重,列入测算公式,最终计算出结果(见附表)。
从对有关数据分析看,指数的范围从 -1到1,指数为零表示未来几年该学科专业供求平衡,小于零表示供过于求,大于零表示供不应求,指数数值越高,表示需求越大而供应不足。
根据权威统计数据,全国各类高等教育总规模超过2700万人,高等教育毛入学率达到 23% 。高等教育招生数和在校生规模持续增加,预计今后几年内,每年的总数还将以 5%左右的速度递增。
与上一次(2006年第二季度)测算结果相比,指数产生变化的有 11个学科(专业),其中 6个学科(专业)指数出现递增, 5个学科(专业)指数出现递减,这种上下变化,和《劳动合同法》颁布实施后,国内正在经历产业结构调整的情况有密切关系。
能源科学、航空航天科学技术是未来需求一直保持增长的学科,而数字时代的来临,使电子、通信与自动控制技术也保持在少数派的未来热门学科中。
有一点需要强调的是,教育部近来新批准试点的新学科专业不一定是未来需求的热门,例如“应急管理 ”专业,目前还只是定向培养,少量试点,“新”并不代表需求量大。
盈速教育网自从 2005年 9月以来,已经先后五次测算并修订、公布了“学科专业未来就业指数 ”。 2007年度的指数原于当年底测算完毕,但因有关法规的颁布实施对未来就业趋势影响较大,相关测算的指标公式需要重新评估调整,因而暂停公布。本次 2008年度的测算结果,已经考虑了相关法规实施的影响因素。
据悉,鉴于教育部二级学科专业(方向)每年均有一定程度的调整,且具体专业相关统计数据较缺乏,为此,盈速教育网课题组采纳了专家意见,从 2008年起仅测算、公布一级学科,不再公布具体的二级学科专业 (方向 )的指数。
教育部新试点尚未正式列入国标的部分新增学科专业本次也未列入测算范围。
盈速教育网邀请了经济、教育、管理等各行业的专家,对今年以来国内发生的重大灾害、股市房市大起大落的影响和未来就业趋势的关系进行了研究、评估,专家得出结论是:地震、股灾对未来几年的就业趋势影响有限。
[关键词]航天飞行器;控制;发展趋势
中图分类号:DF25 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)30-0371-01
1 前言
空间技术是世界上最尖端技术的科学和技术,也是一个国家科技水平和综合国力的重要体现。世界太空强国和工人提供免费获得高度关注和发展空间,提高技术,如空间控制,实现在天地之间,各种先进技术研究项目,新概念的空间太空强国的发展规划,并已取得重要进展。参与航天飞机,本文主要指火箭进入太空,空间,和这种飞机参与控制理论和技术研究领域的热点和困难飞机控制,先进的、基本的、全面的、已经成为支持的重点领域之一,中国航天工业的未来发展。发展成为一个独立的导航、制导与控制技术领域的历史可以追溯到“阿波罗”载人航天计划的时代。近几十年来,还被美国作为高超音速飞行器的五个核心技术之一。
2 航天飞行器控制领域前沿问题与挑战
2.1 可靠进入空间的控制前沿问题与挑战
经过40多年的不懈努力,我国的运载火箭得到了长足的发展,独立自主地研制了14种不同型号的“”系列运载火箭,具备发射近地轨道、太阳同步轨道、地球同步转移轨道等多种轨道有效载荷的运载能力,入轨精度达到国际先进水平.虽然我国运载火箭已取得举世瞩目的成就,已在世界商用航天发射市场占有一席之地,并且通过了高密度发射的考核,控制技术得到了充分验证,但是与国外先进的航天运载技术相比,还存在一些不足:
1)运载火箭应对故障的能力不足:由非灾难性故障而导致发射任务难以顺利完成或失败,而这些故障往往可以通过理论方法来克服,需要具备能够采用诊断和预测的方法进行系统故障的监控、检测、隔离,能够评估系统故障的影响并为任务调整提供决策支持的能力,对设备的维护和更换提供指导性建议.
2)火箭发射成本和经济性有待进一步提升:我国运载火箭与国外相比,入轨精度处于同一个量级甚至更高,但现役运载火箭的价格优势正在逐步丧失,同时也暴露出运载能力不足、发射准备周期长、任务适应性差的缺点,难以满足高效率、多样化的航天发射和空间运输需求.
3)对任务的适应能力存在不足:火箭对发射零时的要求较高,现有方法不具备对发射时间敏感任务的适应性.控制系统是运载火箭的神经中枢,提高控制系统的可靠性,对于提高整个运载系统的可靠性至关重要.因此,可以通过制导与控制理论方法的革新来提高运载火箭的可靠性、经济性.同时,系统的高可靠性要求也对控制系统的设计提出了更高的挑战.
2.2 空天飞行器的控制前沿问题与挑战
空天飞行器集航空、航天技术于一身,兼有航空器和航天器的特点与功能,既可以像普通飞机一样在稠密大气层内飞行,又可以在近空间稀薄大气层内作高超声速巡航飞行,还可以穿过大气层进入轨道运行.归纳起来空天飞行器具有五个方面的特点:
1)任务维数多:主要包括在轨运行、再入返回两类任务,在轨飞行任务包括初态建立、轨道机动、轨道维持、高精度对地观测、在轨稳定运行等任务模式,是迄今最为复杂的一类飞行器.
2)飞行状态跨度大:飞行空域跨越几百公里地球轨道至地球表面,速度跨越水平着陆低速到第一宇宙速度,在轨飞行时间达到200天以上,再入返回时间约3000s左右,经历的环境温度从零下几十度到1000度以上.
3)飞行环境恶劣:跨越纯空间、稀薄流区和稠密大气层,经历空间辐照、高低温、气动热等复杂环境.
4)动力学特性复杂:包括轨道动力学和再入动力学,为适应不同飞行环境,配备了RCS(Reactioncontrol system)和多操纵舛舵,如体襟翼、升降舵、V形垂尾、阻力板等,姿控系统结构复杂,且多气动舵结构导致姿控系统存在多维强耦合特性.
5)升力式返回模式:出于任务需要和时间限制,空天飞行器再入模式与飞船完全不同,它采用升力式再入模式,从轨道快速返回,利用高升力体外形在临近空间长时间非惯性、大范围横向机动飞行.
3 航天飞行控制技术发展趋势
基于国际空间飞行器控制技术的研究进展,以及存在的问题的基础和关键技术,进一步发展我国一方面缩短交付系统的未来发展和世界先进航空航天汽车技术差距;另一方面提高中国的国际竞争力空间载波系统本身,促进市场化、产业化、国际化的发展,中国的空间。进入太空的发展趋势是升高的自,可靠性高、重复使用、低成本方向发展。空间对国家安全具有十分重要的战略意义,开发新的太空武器迫在眉睫,太空飞行控制可靠性高、精度高、适应性强、自主飞行的特点,快速的响应,断层重建任务飞行的能力,可以满足未来空间操作,天地之间复杂的任务要求。太空飞行控制技术在我国应该在以下解决方法:
3.1 加强进入空间、空中飞行控制基础理论研究
尽管美国工程方面取得了巨大的成功,但是NASA不仅仅是满意,仍颇具影响力的“先进制导控制技术”的研究计划,持续改进的传统方法,支持控制技术创新和技术改造。应该在中国的重大前沿需求,制定相应的“工艺先进的指导和控制项目”的主要研究计划,吸引国内单位和研发团队开展研究。例如,注意工艺创新布局引起的多学科交叉的非线性动态特性,创新、多样性、混合、异构控制功能的飞机控制新概念,理论和方法的研究关注在信息化环境中,原本独立的飞机控制,计算和通信、控制、决策和管理的集成趋势带来的新概念,理论和方法的研究。
3.2 重视多学科交叉研究
HTV-2两次失败强调跨学科的问题。首先在于气动力和控制问题:飞行HTV-2偏航角的偏航角大于预先设计,和耦合的滚动操作,飞机在滚动方向;二是气动加热和材料问题:严重的气动加热使身体材料剥落,气压变化。和新需求、新布局,新未来飞机控制功能使空气动力学、结构、电厂越来越近,飞行控制耦合电厂不仅提供动力,也有重要的控制功能,不同的控制功能之间的有利和不利影响,多轴控制力矩引起高度耦合,我们应加强多学科交叉设计方法的研究,并积极探索多学科联合,协同设计研究和开发模式,如开展全面的产品设计。
4 结束语
综上所述,航天飞行器控制技术在我国的发展中起着很重要的作用,所以对航天飞行器控制技术的现状和发展趋势进行研究很有现实意义。
参考文献
[1] 王晓东.浅析航天飞行器控制技术[J].中国航天,2013.