航天學科本科生創(chuàng)新實踐基地建設探索

楊希祥

摘要：建設創(chuàng)新實踐基地，提高本科生培養(yǎng)質(zhì)量，是航天學科本科生教育改革的新模式。結(jié)合國防科技大學無人飛行器本科生創(chuàng)新實踐基地建設實踐，深入分析了建設航天學科本科生創(chuàng)新實踐基地的必要性，系統(tǒng)總結(jié)了加強航天學科本科生創(chuàng)新實踐基地建設的思路舉措，包括實踐項目設置、導師隊伍建設、創(chuàng)新文化營造、管理機制形成等。為航空航天專業(yè)本科人才培養(yǎng)改革提供有益借鑒。

關鍵詞：航天學科；本科生；創(chuàng)新實踐基地；建設

中圖分類號：G643 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）03（b）-0000-00

1、引言

高等教育承擔者人才培養(yǎng)、科學研究、社會服務和文化傳承四大任務，其中，人才培養(yǎng)是核心。本科生教育是高等教育的基石，在整個高等教育體系中具有舉足輕重的地位，世界一流大學無不高度重視本科教育。自1999年高校學校實施擴招以來，我國本科生招生一直維持龐大規(guī)模，2011年，全國高校院校招收本科生349萬人。龐大的招生規(guī)模，使得本科生培養(yǎng)質(zhì)量受到嚴峻挑戰(zhàn)，尤其是作為本科生培養(yǎng)質(zhì)量和教育教學改革效果重要衡量標準的創(chuàng)新能力和實踐能力，存在嚴重缺失。2011年4月，胡錦濤總書記在清華大學建校100周年大會上指出，高等學校要創(chuàng)新教育教學方法，強化實踐教學環(huán)節(jié)，形成人才培養(yǎng)新優(yōu)勢[1]。

近年來，國內(nèi)高校積極借鑒國外大學本科生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)經(jīng)驗，努力探索適合我國高等教育實際的政策措施，其中，建立本科生創(chuàng)新實踐基地是重要的方式。國外的劍橋大學、麻省理工學院、普度大學、波士頓大學等很早就已積極探索本科生創(chuàng)新實踐活動組織形式，開設了形形色色的本科生創(chuàng)新實踐項目，以航空航天專業(yè)為例，普度大學組織本科生開展了固液探空火箭和小型云在火箭的設計、加工制造和發(fā)射等全流程活動，波士頓大學本科生創(chuàng)新實踐活動包括了探空火箭、納星、臨近空間浮空飛行器等諸多項目。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界目前有近100所大學在開展納星研究，有50余所大學組織開展以高空氣球為工具的臨近空間探測等研究，其中，絕大多數(shù)項目都有本科生，甚至是高中畢業(yè)后即將入學的本科生發(fā)揮著重要作用。國內(nèi)的浙江大學、華中科技大學、國防科技大學、西北工業(yè)大學、南京航空航天大學等國內(nèi)重點高校相繼建立了本科生創(chuàng)新實踐基地[2～6]，本科生創(chuàng)新能力、實踐能力培養(yǎng)取得一定成績，同時，創(chuàng)新實踐基地建設也暴露出一些問題，如運動管理效率較低、創(chuàng)新實踐項目設置不合理、創(chuàng)新文化氛圍不足、師資隊伍薄弱等[7]。

本論文結(jié)合國防科技大學無人飛行器本科生創(chuàng)新實踐基地建設實踐，對航天學科本科生創(chuàng)新實踐基地建設問題進行分析研究，研究成果對于加強本科生創(chuàng)新實踐基地建設和運行管理，促進本科生創(chuàng)新實踐活動高效蓬勃發(fā)展，推動本科生創(chuàng)新實踐能力提升，加快本科生整體培養(yǎng)質(zhì)量躍升，具有重要的現(xiàn)實意義。

2、建設航天學科本科生創(chuàng)新實踐基地的必要性

2000年以來，隨著國家政策調(diào)整，航空航天事業(yè)地位日益突出，除傳統(tǒng)航空航天院校外，高等院校尤其是工科院校，如清華大學、上海交通大學、西安交通大學、大連理工大學等紛紛設立航空航天專業(yè)，空天學科本科生招生規(guī)模日益擴大。對于航空航天這樣的尖端科學技術(shù)，通過建設創(chuàng)新實踐基地，鼓勵本科生從事豐富多彩的創(chuàng)新實踐項目，對于增強本科生專業(yè)認同感，激發(fā)創(chuàng)新激情，培養(yǎng)創(chuàng)新能力、實踐能力和協(xié)同攻關能力等尤為重要。

2.1是強化本科生認同感、激發(fā)學習熱情的需要

本科教育是高等教育的第一個階段，剛剛結(jié)束高中階段學習的本科生，對于高等學校專業(yè)的含義理解和認知程度十分有限，對所學專業(yè)未來應用領域和應用前景的認識更是少之又少，加上就業(yè)壓力大等各種因素影響，導致很多航天專業(yè)本科生專業(yè)認同感缺失，缺乏學習興趣，更談不上學習激情，嚴重影響本科生培養(yǎng)質(zhì)量，尤其是相對研究生階段學習，本科階段是夯實基礎理論和學習能力的關鍵時期，薄弱的本科基礎，會嚴重影響學生未來研究生階段的學習，進而制約未來的發(fā)展。

建設本科生創(chuàng)新實踐基地，使本科生在課程學習的同時，有機會參與衛(wèi)星、運載火箭、無人機、高空科學氣球等與所學專業(yè)有密切聯(lián)系的創(chuàng)新實踐活動，近距離接觸與所學專業(yè)密切相關的科研項目和工程項目，可使本科生充分理解航天學科的應用方向和應用領域，認識所學專業(yè)的重大戰(zhàn)略意義，了解所學專業(yè)的前沿發(fā)展動態(tài)，從而大大增強學生的專業(yè)認同感，加深專業(yè)認知度，激發(fā)濃厚的學習熱情[8]，打牢專業(yè)基礎。

2.2是培養(yǎng)本科生創(chuàng)新能力與實踐能力的需要

創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)歷來受到國外高等學校高度重視，通過本科階段學習培養(yǎng)良好的創(chuàng)新能力和實踐能力，是本科生在研究生階段可出高水平研究成果、走上工作崗位可堪大任的關鍵。受傳統(tǒng)教育模式和教育觀念影響，現(xiàn)階段我國本科生教育對引導學生創(chuàng)新意識，鼓勵學生參與創(chuàng)新實踐活動，激發(fā)學生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和實踐能力的關注仍十分不足，造成本科生創(chuàng)新能力和實踐能力嚴重缺乏。在航空航天專業(yè)，很多本科畢業(yè)生畢業(yè)之時，尚未見過真實的飛行器，對飛行器組成和功能的理解僅局限于課堂上所講的通用的動力、結(jié)構(gòu)、控制等幾部分，對更加具體的分系統(tǒng)和部件的認知十分匱乏。

建設本科生創(chuàng)新實踐基地，設置豐富多彩的創(chuàng)新實踐項目，為學生從事創(chuàng)新實踐活動提供良好條件，使本科生充分利用所學知識，設計新概念飛行器，參與諸如無人機等飛行器從方案論證、方案設計、加工制造至發(fā)射試驗的全壽命周期活動，可大大激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)實踐動手能力，從而大大提升創(chuàng)新能力和實踐能力。

2.3是培養(yǎng)本科生團隊協(xié)作精神和協(xié)同攻關能力的需要

人類科技史表明，絕大多數(shù)成功的科學家都具有良好的團隊協(xié)作精神[9]。大力協(xié)同、合力攻關的團隊協(xié)作精神，也是 “兩彈一星”、載人航天等國家重大項目研究歷程中凝練出來的寶貴財富。尤其是航天科技這樣的尖端科研領域，涉及面極廣，參與人員多，更是需要團結(jié)寫作的攻關模式。以載人航天工程為例，包括運載火箭系統(tǒng)、載人飛船系統(tǒng)、航天員系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、著陸場系統(tǒng)等大系統(tǒng)組成，每個系統(tǒng)又包括若干子系統(tǒng)。這樣復雜的工程沒有大力協(xié)同、聯(lián)合攻關的團隊協(xié)作意識和組織模式是根本無法完成的。由于傳統(tǒng)本科教育模式中，學生絕大部分時間都用于課堂學習，最多在相關課程實驗或?qū)嶒炚n程中會有些許的寫作開展實驗項目的機會，造成本科生團隊協(xié)作精神和協(xié)同攻關能力難以得到很好培養(yǎng)。

建設本科生創(chuàng)新實踐基地，圍繞設置的模擬工程實際的飛行器設計項目，眾多本科生進行角色分工，共同完成一個實踐項目，集智創(chuàng)新，合力攻關，對于培養(yǎng)學生的退隊協(xié)作精神和集體榮譽感，提高協(xié)同攻關能力無疑具有重要作用。

3、航天學科高水平本科生創(chuàng)新實踐基地建設的啟示

高水平的本科生創(chuàng)新實踐基地，對于提高本科生的創(chuàng)新能力和實踐能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，培育創(chuàng)新思維，具有重要推動作用，而低質(zhì)量的創(chuàng)新實踐基地，雖然浪費了大量人力物力，卻難以在提高本科生培養(yǎng)質(zhì)量方面發(fā)揮作用。作者所在的國防科技大學無人飛行器本科生創(chuàng)新實踐基地，堅持以創(chuàng)新實踐項目合理設置為核心，以高水平導師隊伍配備為關鍵，以濃郁的創(chuàng)新氛圍營造為牽引，以健全規(guī)范的運行機制為保障，多年來，在推動提升航天專業(yè)本科生培養(yǎng)質(zhì)量方面起到了重要作用，成為學院本科生創(chuàng)新實踐基地的典范。結(jié)合無人飛行器本科生創(chuàng)新實踐基地多年建設的實踐，我們認為，建設高水平的航天學科本科生創(chuàng)新實踐基地，必須做好以下幾個方面工作。

3.1努力設置高水平的創(chuàng)新實踐項目

實踐項目設置是創(chuàng)新實踐基地工作的核心，創(chuàng)新實踐基地的全部活動實際上都是圍繞實踐項目開展的，實踐項目設置的水平直接關系到創(chuàng)新實踐活動的效果，關系到基地的運行效果。本科生創(chuàng)新實踐基地實踐項目設置要充分考慮本科階段重在夯實專業(yè)基礎的學習特點，注重蘊含對所學專業(yè)知識的運用，充分體現(xiàn)學研結(jié)合；注重從多角度鍛煉學生的實踐動手能力，減少低水平的、粗放的所謂動手能力培養(yǎng)；注重鼓勵學生參加創(chuàng)新實踐項目的積極性和主動性，盡量減少項目設置限制，讓學生可以大膽嘗試新概念、新想法；注重實踐項目要根據(jù)航天技術(shù)前沿發(fā)展動態(tài)不斷更新，避免一個實踐項目連續(xù)使用多年。近幾年來，隨著無人飛行系統(tǒng)的發(fā)展，無人飛行器本科生創(chuàng)新實踐基地的實踐項目也實現(xiàn)了不斷更新，從常規(guī)無人機到太陽能無人機，從常規(guī)零壓氣球到長航時超壓氣球，從常規(guī)飛艇到平流層飛艇，實踐項目設置緊跟無人系統(tǒng)發(fā)展的前沿，實現(xiàn)了持續(xù)更新，起到了良好效果。

3.2打造指導能力強的導師隊伍

高水平的導師隊伍是建好創(chuàng)新實踐基地的關鍵[10]。導師不僅是創(chuàng)新實踐項目的設置者，而且直接指導學生參與創(chuàng)新實踐活動的全過程。創(chuàng)新實踐基地導師隊伍，既要保證有一定比例的有多年本科生培養(yǎng)經(jīng)驗的老教授、老專家，又要大力吸納年輕的、時間充裕、思維活躍的青年教師，還可以適當引入航天工業(yè)部門的工程技術(shù)人員到創(chuàng)新時間基地兼職。創(chuàng)新基地導師隊伍建設可與本科生全程導師制度有機結(jié)合，選取在全程導師制中表現(xiàn)突出的導師進入創(chuàng)新實踐基地工作。多年來，無人飛行器創(chuàng)新實踐基地凝聚了大批年輕的具有博士學位的教師和博士后，吸納了兵器工業(yè)集團附屬工廠的工程技術(shù)人員，引進了部分具有海外留學經(jīng)歷的青年教師，他們工作熱情高、工作時間充裕，創(chuàng)新實踐能力強，在創(chuàng)新實踐活動開展過程中和學生打成一團，親自參與無人機設計、加工制造、野外飛行試驗、試驗結(jié)果分析等全部環(huán)節(jié)，確保了創(chuàng)新實踐活動的效果。

3.3推動形成濃郁活潑的創(chuàng)新實踐文化

文化作為一種軟力量，其影響作用“于無形中見力量”。要采用靈活多樣的方式方法，推動形成濃厚的創(chuàng)新實踐文化氛圍，使學生積極主動參與創(chuàng)新實踐活動，勇于創(chuàng)新創(chuàng)造。經(jīng)常舉辦各種創(chuàng)新實踐活動宣傳，讓對創(chuàng)新實踐活動感興趣的、切實參與創(chuàng)新實踐活動的學生做解說宣傳，引導更多學生進入創(chuàng)新實踐基地；在創(chuàng)新實踐基地舉辦各種形式的新概念飛行器設計大賽等競賽活動，設置專門的展區(qū)，展出歷次競賽獲獎作品，激發(fā)學生的創(chuàng)新實踐熱情[11]；可聘請美歐等航天學科創(chuàng)新創(chuàng)新實踐活動組織效果突出的院校的負責人，到創(chuàng)新實踐基地向?qū)W生介紹國外學生創(chuàng)新實踐的情況；可安排專門資金，鼓勵創(chuàng)新實踐能力強的學生參與國際學生創(chuàng)新實踐活動，比如參與國際高校大學衛(wèi)星計劃，參與德國、瑞典等聯(lián)合發(fā)起的歐洲學生探空火箭和科學氣球創(chuàng)新實踐活動等。我校無人飛行器本科生創(chuàng)新實踐基地，每年定期安排在創(chuàng)新實踐活動中表現(xiàn)突出的本科生開辦學術(shù)交流活動，宣傳創(chuàng)新實踐活動成果，交流創(chuàng)新實踐活動經(jīng)驗，擴大創(chuàng)新實踐基地影響；基地借助“航天科技文化周”等活動，舉辦各種形式的新概念無人機設計大賽，同時，積極派出學生參加“中航杯”、“挑戰(zhàn)杯”等全國性學生作品競賽活動。極大激發(fā)了學生在創(chuàng)新實踐活動中力爭上游的熱情，取得了豐碩的創(chuàng)新實踐活動成果，形成了競爭性創(chuàng)新實踐文化。

3.4制定規(guī)范高效的運行管理機制

健全規(guī)范的運行管理機制是本科生創(chuàng)新實踐基地高效有序運行、充分發(fā)揮作用的重要保障[12]。要設立專門的創(chuàng)新實踐基地管理機構(gòu)，安排專門的高水平管理人員，對基地運行秩序進行管理，尤其是要考慮本科生課程較多的實際，確保實踐基地有足夠的開放時間，使學生確實在課程之余能夠進入基地開展實踐活動；要努力發(fā)揮信息化手段在創(chuàng)新實踐基地運行管理中的作用，依托互聯(lián)網(wǎng)等手段，實現(xiàn)實踐項目選擇、實踐項目交流、實踐成果展示等網(wǎng)絡化管理。

4、結(jié)束語

建設創(chuàng)新實踐基地，是探索提高航天學科本科生培養(yǎng)質(zhì)量的一種新模式。從國內(nèi)外著名高校已有航天學科創(chuàng)新基地的運行效果來看，基地的確在促進航天人才培養(yǎng)質(zhì)量方面發(fā)揮了重要作用，從國內(nèi)航天學科本科教育存在的問題和社會對航天學科畢業(yè)生的需求來看，建設創(chuàng)新實踐基地勢在必行。創(chuàng)新實踐基地的建設和運行是一項復雜的系統(tǒng)工程，本文結(jié)合作者所在的國防科技大學無人飛行器本科生創(chuàng)新實踐基地建設和運行情況，對建設航天學科本科生創(chuàng)新實踐基地的必要性進行了深入分析，對建好本科生創(chuàng)新實踐基地的政策措施進行了系統(tǒng)總結(jié)，為國內(nèi)航天學科本科生創(chuàng)新實踐基地建設提供借鑒。

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