TeachingReformsof“AerospaceEngineeringandMaterials”CourseundertheBackgroundofdevelopingthespaceindustryandbuildChinaintoaspacepower

SuFengmeiLiuHuChangBaobaoSongGangLiuChuntai

NationalEngineeringResearchCenterforRubber-PlasticMould，ZhengzhouUniversityHenanZhengzhou450002

Abstract：Inthecontextoftheconstructionofaspacepower，thenationaldemandforengineeringappliedtalentsisincreasing."Spaceengineeringandmaterials"isagraduatedegreerequiredcourses，courserequiresstudentstounderstandthedevelopmentofspaceengineering，thebasiccontentofspacecraftdesign，spaceenvironmentfortherequirementsofmaterialsandmodernadvancedspacematerialsapplicationpresentsituationandfuturedevelopmenttrend，makethestudentsaccordingtothematerialrequirementstractionresearchwork.Onthebasisofteachingba2Bascu7fC1lOqJdBqRsXWw==sicknowledgeandskills，thecourseaimstoguidestudentstothinkindependently，improvetheabilitytosolvecomplexengineeringproblems，andcultivateoutstandingtalentsinaerospacematerialsengineeringapplication.Inviewoftheproblemsinthetraditionalclassroom，thecorrespondingcurriculumreformstrategiesareputforward.Thecurriculumhasachievedgoodteachingresults，andsignificantlyimprovedthestudents'abilitytosolveengineeringapplicationproblems.Thispaperintroducestheteachingreformofthiscourseincoursecontent，classmodeandcourseassessmentmode.

Keywords：aerospaceengineeringandmaterials;engineeringapplication;school-enterprisecombination;teachingreform

摘要：在航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的背景下，國(guó)家對(duì)于工程應(yīng)用型人才的需求日益增加?！逗教旃こ膛c材料》是一門研究生專業(yè)學(xué)位必修課，課程要求學(xué)生了解我國(guó)航天工程的發(fā)展歷程、航天器設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、航天特因環(huán)境對(duì)材料的要求以及現(xiàn)代先進(jìn)航天材料應(yīng)用現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等，使學(xué)生能夠根據(jù)材料需求牽引開(kāi)展研究工作。課程旨在教授基礎(chǔ)知識(shí)與技能的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、提高解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，培養(yǎng)航天材料工程應(yīng)用優(yōu)秀人才。針對(duì)傳統(tǒng)課堂中的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的課程改革策略，課程取得了良好的教學(xué)效果，顯著提高了學(xué)生解決工程應(yīng)用問(wèn)題的能力。本論文對(duì)該門課程在課程內(nèi)容、上課模式、課程考核方式等方面的教學(xué)改革進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：航天工程與材料；工程應(yīng)用；校企聯(lián)合；教學(xué)改革

一、概述

習(xí)近平總書(shū)記指出：“發(fā)展航天事業(yè)，建設(shè)航天強(qiáng)國(guó)，是我們不懈追求的航天夢(mèng)。”黨的十八大以來(lái)，中國(guó)航天堅(jiān)定道路自信，把科技自立自強(qiáng)作為航天事業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，在關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)密集突破。近年來(lái)，我國(guó)在載人航天與空間站建設(shè)方面取得了圓滿成功，隨著“嫦娥”攬?jiān)?、“祝融”探火、“羲和”逐日等重大航天工程的?shí)施，航天探索向更遠(yuǎn)的深空邁進(jìn)，我國(guó)正在航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)的道路上穩(wěn)步前行。

材料是社會(huì)發(fā)展與科技進(jìn)步的基石，我國(guó)在航天領(lǐng)域取得的偉大進(jìn)步離不開(kāi)航天材料的高速發(fā)展。然而，航天與材料是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科，航天學(xué)科與材料學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)以航天發(fā)展為需求牽引的材料研究可以更好的助力航天事業(yè)發(fā)展。筆者認(rèn)為，以學(xué)校與企業(yè)合作為契機(jī)，打造經(jīng)典的校企聯(lián)合培養(yǎng)課程，發(fā)揮學(xué)校在材料研究與企業(yè)在航天技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，建立與強(qiáng)化高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)模式，結(jié)合學(xué)生培養(yǎng)要求，培養(yǎng)知識(shí)與技能并重的科學(xué)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)優(yōu)秀人才，可以更好的服務(wù)航天工程建設(shè)與發(fā)展。本文對(duì)《航天工程與材料》課程教學(xué)思路以及存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并結(jié)合課程教學(xué)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及課程考核方式進(jìn)行了改革，提出了回顧歷史激發(fā)興趣、探討案例式教學(xué)、靈活多樣的授課方式、多元化課程考核方式等教學(xué)改革措施，提升了課程的教學(xué)質(zhì)量。

二、課程主要內(nèi)容與設(shè)計(jì)思路

《航天工程與材料》是針對(duì)研究生專業(yè)學(xué)位研究生設(shè)計(jì)的一門課程，課程涵蓋內(nèi)容較廣，課程內(nèi)容包括我國(guó)航天工程歷史與現(xiàn)狀以及航天材料的發(fā)展歷程，這一部分內(nèi)容旨在通過(guò)回顧老一輩研究人員艱苦奮斗克服困難從而取得航天事業(yè)上的一個(gè)又一個(gè)勝利的歷程，調(diào)動(dòng)學(xué)生的民族自豪感與責(zé)任感，講述“兩彈一星“以及近年來(lái)我國(guó)航天探測(cè)所取得的進(jìn)展對(duì)我國(guó)綜合國(guó)力的影響，激發(fā)學(xué)生以國(guó)家發(fā)展為己任的愛(ài)國(guó)熱情。此外，該門課程要求學(xué)生了解航天器設(shè)計(jì)基本內(nèi)容、了解航天發(fā)射、空間駐留、空間環(huán)境、空間環(huán)境、著陸回收等航天飛行過(guò)程，熟悉航天材料的空間環(huán)境效應(yīng)，以及這些過(guò)程與效應(yīng)對(duì)航天材料提出的特殊要求與挑戰(zhàn)。了解載人航天生命保障與作業(yè)實(shí)施裝備對(duì)材料的需求，掌握航天材料的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以及未來(lái)航天材料的制備與加工工藝。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠根據(jù)材料需求牽引，有目標(biāo)的選擇自己課題的研究方向，了解航天材料空間環(huán)境效應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，掌握地面進(jìn)行航天材料空間環(huán)境模擬與試驗(yàn)的方法。

三、航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)新征程背景下《航天工程與材料》校企聯(lián)合教學(xué)初步探索

（一）回顧歷史，激發(fā)興趣，提高學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力

該門課程為研究生專業(yè)學(xué)位必修課，旨在培養(yǎng)具有較強(qiáng)的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)的學(xué)生，提高學(xué)生在就業(yè)時(shí)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。興趣是學(xué)習(xí)的第一動(dòng)力，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力非常關(guān)鍵。傳統(tǒng)的上課方式中，老師機(jī)械性地傳授知識(shí)的，學(xué)生機(jī)械式地背誦記憶，課程結(jié)束之后，所教授的知識(shí)點(diǎn)很快就被忘記。在如今航天等重大工程的應(yīng)用需求背景下，要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。在課程教學(xué)過(guò)程中，首先從我國(guó)航天發(fā)展史入手，回顧我國(guó)在航天歷史上振奮人心的里程碑式的進(jìn)步，激發(fā)了學(xué)生的民族自豪感與自信心。例如，講述東方紅一號(hào)的發(fā)展歷史與歷史意義。東方紅一號(hào)衛(wèi)星作為我國(guó)的第一顆人造衛(wèi)衛(wèi)星于1970年4月24日被送入太空，向太空播放了東方紅樂(lè)曲，使我國(guó)成為第五個(gè)發(fā)射人造衛(wèi)星的國(guó)家，是我國(guó)探索與開(kāi)發(fā)太空起點(diǎn)，4月24日也被定為我國(guó)的航天日。在那個(gè)物質(zhì)匱乏的年代，老一代航天人秉持國(guó)家利益高于一切的原則，艱苦攻關(guān)，經(jīng)過(guò)了幾代人的努力，實(shí)現(xiàn)了東方紅一號(hào)的研制目標(biāo)。通過(guò)講述航天發(fā)展史上的老一輩航天人艱苦奮斗的歷程，以及發(fā)展航天科技對(duì)于我國(guó)綜合國(guó)力的影響，提升學(xué)生的責(zé)任感與使命感，激勵(lì)同學(xué)們崇尚科學(xué)、探索未知，敢于創(chuàng)新的精神；講述航天發(fā)展的材料應(yīng)用需求，材料型號(hào)選擇的依據(jù)與方法，使學(xué)生們切實(shí)感受到所研究的課題與我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的關(guān)聯(lián)性以及課程的重要性。

（二）探討式、案例式教學(xué)，由點(diǎn)及面

航天材料種類繁多，可以分為結(jié)構(gòu)材料與功能材料兩大類。其中結(jié)構(gòu)材料包括鋁合金、鈦合金、鎂合金、鋼等金屬材料以及碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂與凱夫拉纖維/環(huán)氧樹(shù)脂等復(fù)合材料，功能材料包括熱控材料、光學(xué)材料、電學(xué)膜、密封材料、潤(rùn)滑材料以及膠結(jié)材料等。近年來(lái)隨著新的航天任務(wù)的不斷提出，對(duì)材料提出了更多、更高的要求，航天材料的種類也越來(lái)越多。那么幾乎不可能通過(guò)一門課程系統(tǒng)地學(xué)習(xí)所有的材料。因此我們提出采用探討式、案例式的教學(xué)，以幾個(gè)經(jīng)典的案例，重點(diǎn)探討解決工程問(wèn)題的方式方法，教會(huì)學(xué)生解決問(wèn)題的思路。從而使學(xué)生學(xué)會(huì)做研究，在掌握基本技能的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。例如，針對(duì)近地軌道與深空的高低溫交變環(huán)境，提出航天服對(duì)隔熱材料的需求，然后講述真空環(huán)境下的傳熱機(jī)理，以及隔熱材料的設(shè)計(jì)思路與制備方法。再例如，月面等深空環(huán)境由于脫離地球磁場(chǎng)的保護(hù)范圍，由銀河宇宙射線、太陽(yáng)質(zhì)子事件以及次級(jí)粒子等組成高能強(qiáng)輻射嚴(yán)重威脅著航天器與航天員的生命安全，輻射防護(hù)成為深空探測(cè)工程所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。因此研制高效、輕質(zhì)的輻射防護(hù)材料，進(jìn)行有效輻射防護(hù)十分關(guān)鍵。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，教師在授課過(guò)程中針對(duì)深空環(huán)境、輻射粒子的種類與能量、輻射防護(hù)的原理、原材料選擇依據(jù)、具體材使用部位對(duì)材料的要求等問(wèn)題逐一介紹，在此基礎(chǔ)提出，如何進(jìn)行材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工的問(wèn)題。上課過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，讓學(xué)生更多的參與到教學(xué)環(huán)節(jié)中。課程經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的建設(shè)發(fā)現(xiàn)，采用案例式、探討式的教學(xué)方法，一方面可以避免課程泛化，充分發(fā)掘本門課程所特有的價(jià)值；另一方面通過(guò)系統(tǒng)充分的少數(shù)的案例，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，起到由點(diǎn)及面的作用，讓學(xué)生掌握解決問(wèn)題的能力，從容應(yīng)對(duì)學(xué)習(xí)工作中所面臨的具體問(wèn)題。

（三）靈活多樣的授課方式

傳統(tǒng)的“滿堂灌”的教學(xué)方式，教師持續(xù)輸出內(nèi)容，學(xué)生則被動(dòng)的接受。這樣的教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容缺乏興趣，教學(xué)的效果較差。相比于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式受到廣大師生的喜愛(ài)，翻轉(zhuǎn)課堂可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，通過(guò)在課前與課后的主動(dòng)學(xué)習(xí)探索，對(duì)于課程內(nèi)容也有更深入的理解。因此在本課程的教學(xué)過(guò)程中，教師設(shè)置了翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容，如，讓學(xué)生闡述氣凝膠材料在航天工程中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)需求分析，材料結(jié)構(gòu)與性能，以及材料的設(shè)計(jì)與加工制備等方面的調(diào)研與論述，可建立學(xué)生對(duì)氣凝膠材料的全面認(rèn)識(shí)。此外，現(xiàn)如今學(xué)生受到微信息與短視頻等大量的信息沖擊，很難長(zhǎng)時(shí)間的保持專注，上課過(guò)程中存在低頭刷手機(jī)或者注意力不集中的現(xiàn)象，針對(duì)該問(wèn)題，我們?cè)谏险n過(guò)程中通過(guò)設(shè)置一系列的小問(wèn)題，如我國(guó)不同發(fā)射場(chǎng)的區(qū)別是什么，“胖五”的特征是什么，神州系列的火箭為什么頂端是尖尖的等一連串的小問(wèn)題吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生上課的專注度也很重要。除此之外，我們?cè)谏险n過(guò)程中，可以借助視頻等多媒體技術(shù)，使學(xué)生更清楚直觀的認(rèn)識(shí)空間交會(huì)對(duì)接，火箭變軌、以及月面著陸等過(guò)程，通關(guān)觀看專家講座，認(rèn)識(shí)探月的重要性，月球背面著陸的意義等。相比于傳統(tǒng)的使用PPT投影等教學(xué)方式，教學(xué)效果更好。

課程教學(xué)過(guò)程中我們還邀請(qǐng)我國(guó)載人航天工程負(fù)責(zé)艙外航天服研制的工程師、飛船設(shè)計(jì)專家、空間站材料試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)師以及空間環(huán)境研究專家等企業(yè)老師進(jìn)行授課，介紹我國(guó)空間站建設(shè)、登月計(jì)劃以及探測(cè)火星等航天探測(cè)工程以及新的航天任務(wù)對(duì)對(duì)材料的需求，企業(yè)專家對(duì)于航天特因環(huán)境、對(duì)材料結(jié)構(gòu)性能要求有非常深入的了解，能夠保障課程的高品質(zhì)和質(zhì)量。此外，我們還通過(guò)讓學(xué)生參與到航天相關(guān)項(xiàng)目的研究、組織學(xué)生開(kāi)展航天科普宣傳活動(dòng)，制作航天宣傳片等方式，讓學(xué)生參與到教學(xué)課程中。通過(guò)靈活多樣的授課方式，提高學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的參與度，將課程學(xué)習(xí)延伸到工程實(shí)踐中，提高教學(xué)效果。

（四）多元化課程考核方式

傳統(tǒng)的課程考核通過(guò)將平時(shí)成績(jī)與期末考試成績(jī)進(jìn)行加和作為學(xué)生的最終成績(jī)，而絕大多數(shù)同學(xué)對(duì)于課程成績(jī)并不在意，認(rèn)為研究生的主要任務(wù)是完成科研任務(wù)，學(xué)生會(huì)選擇逃課或者在課堂上表現(xiàn)比較消極，導(dǎo)致課堂教學(xué)效果較差；極少一部分認(rèn)真的學(xué)生通過(guò)按時(shí)上課、積極回答老師的問(wèn)題，記住老師所講的知識(shí)點(diǎn)，最終可以在課程考核中獲取高分。本門課程教學(xué)的目的不僅僅是傳授知識(shí)與技能，更重要的是教學(xué)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，新的教學(xué)方法與模式下還需要配合采用多元化的考核方式對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行課程考核。因此，我們對(duì)這門課的課程考核方式也進(jìn)行了改革。首先課程將平時(shí)成績(jī)提高到百分之50，設(shè)置開(kāi)放性問(wèn)題，如在空間輻射環(huán)境與輻射防護(hù)的課后，請(qǐng)同學(xué)們針對(duì)于高輻射通量的太陽(yáng)質(zhì)子事件與高輻射能量的銀河宇宙射線提出可能的防護(hù)措施，提出完整的防護(hù)材料的設(shè)計(jì)、加工與應(yīng)用方案等。通過(guò)上課過(guò)程中的提問(wèn)、課程實(shí)踐評(píng)分、同學(xué)們的自評(píng)與互評(píng)以及課程論文等多元化的課程考核方式進(jìn)行評(píng)分。此外，我們?cè)谡n程中期與課程結(jié)束以后，還通過(guò)課程測(cè)評(píng)，征集學(xué)生的意見(jiàn)，持續(xù)改進(jìn)課程的考核方式，逐步提高課程教學(xué)質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

在航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)新征程背景下，對(duì)創(chuàng)新型與應(yīng)用型人才的需求增加。學(xué)校的培養(yǎng)研究生尤其是專業(yè)學(xué)位研究生的過(guò)程中，應(yīng)該重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用型思維與解決問(wèn)題的能力。我們基于學(xué)校與企業(yè)的深入密切合作，開(kāi)設(shè)了《航天工程與材料》課程，旨在打造經(jīng)典的工程碩士校企聯(lián)合培養(yǎng)課程，結(jié)合學(xué)生培養(yǎng)要求，建立與強(qiáng)化高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)模式，培養(yǎng)知識(shí)與技能、基礎(chǔ)與應(yīng)用、原理實(shí)驗(yàn)與工程生產(chǎn)并重的科學(xué)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)優(yōu)秀人才。我們通過(guò)回顧歷史激發(fā)興趣、探討案例式教學(xué)、靈活多樣的授課方式、多元化課程考核方式等方法，不僅使學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)和技能，提高了學(xué)生解決問(wèn)題的能力，同時(shí)提升了教師的教學(xué)水平與教學(xué)效果。

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作者簡(jiǎn)介：蘇鳳梅（1987—），女，漢族，安徽阜陽(yáng)人，博士，高級(jí)職稱，研究方向：高分子材料加工。