閆宇星 李 鎮(zhèn)

進入21 世紀以來，世界航天活動呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的新態(tài)勢，主要航天國家相繼制定或調(diào)整航天發(fā)展戰(zhàn)略，航天事業(yè)在國家整體發(fā)展戰(zhàn)略中的作用日益突出。一個航天大國首先必須是航天人才大國。中國的航天事業(yè)要想繼續(xù)保持自主創(chuàng)新的強盛生命力，就必須打造一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的航天人才隊伍。 毫無疑問，作為高層次人才培養(yǎng)的主渠道，研究生教育在航天人才培養(yǎng)中占據(jù)著重要地位。 研究生課程教學作為實現(xiàn)研究生培養(yǎng)目標的重要手段之一，以往主要以教師在教室講授、學生被動聽講為主的教學方式， 已經(jīng)越來越難以適應(yīng)航天高層次人才的培養(yǎng)需求。大力推進研究生課程教學改革，著力培養(yǎng)研究生的基礎(chǔ)研究能力、創(chuàng)新能力、工程實踐能力和團隊協(xié)作能力，已成為航天領(lǐng)域研究生教育工作者共同面臨的問題。

中國空間技術(shù)研究院（以下簡稱“航天五院”）作為中國最具實力的空間技術(shù)及其產(chǎn)品的研制基地，擁有一支實力雄厚、基礎(chǔ)扎實的研究隊伍，具有能夠形成自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)創(chuàng)新體系及開放的合作創(chuàng)新平臺，以及知識創(chuàng)新、技術(shù)應(yīng)用和資源集成的獨特優(yōu)勢，是我國最早開展空間技術(shù)人才培養(yǎng)的單位之一。 近年來，航天五院成立的神舟學院，在整合教育培訓和研究生培養(yǎng)優(yōu)勢資源的基礎(chǔ)上，依靠航天科技的堅實技術(shù)背景，實施了一系列研究生教育改革方案，規(guī)劃設(shè)計了“以任務(wù)模型”為導向的研究生培養(yǎng)目標體系，設(shè)計完善了具有航天特色的“3+1 平臺式研究生課程框架”，推動并實施了多元化的教學評價體制。 更重要的是，在不斷完善課程體系、更新課程內(nèi)容的同時，大力推進研究生課程教學改革，鼓勵并支持授課教師通過多元化的途徑， 探索課程教學的新模式和新方法。經(jīng)過不斷地思考與實踐，啟發(fā)式、開放式教學，探究式合作學習、崗位實習、虛擬工程設(shè)計實踐等一批具有航天特色的課程教學方式方法，已逐漸取代了灌輸、封閉等缺乏互動的課程教學方式，大大激發(fā)了研究生專業(yè)學習的內(nèi)在動力，提高了研究生課程教學質(zhì)量，形成了良好的實踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)環(huán)境。

一、倡導啟發(fā)式教學，提高研究生理論認知能力

最早提出啟發(fā)式教學的是春秋時期的大教育家孔子。 孔子曰：“不憤不啟，不悱不發(fā)，舉一隅不以三隅及，則不復也?！保ā墩撜Z·述而》）“不憤不啟”是指當學生還沒有弄懂問題時，教師要通過引導幫助學生開啟思路；“不悱不發(fā)” 是指當學生對問題尚未考慮成熟而難以表達時，教師要幫助學生明確思路，用準確的語言表達出來。 只有學生在學習過程中達到“憤”、“悱”的心理狀態(tài)，教師才能啟而發(fā)之，從而取得教學成效[1]。 啟發(fā)式教學的實質(zhì)和關(guān)鍵在于調(diào)動學生學習和思考的主動性、積極性。教師在教學過程中，只有通過有意識地創(chuàng)設(shè)問題情境，啟發(fā)學生思考，引導學生從解決問題的著眼點出發(fā)，對知識加以剖析和評價，才能為學生的理論認知和實際問題解決提供科學的方法指導。

航空航天器的結(jié)構(gòu)復雜，對衛(wèi)星和飛船結(jié)構(gòu)還沒有基本了解的研究生新生來講，其涉及的諸多概念和技術(shù)晦澀抽象、枯燥難懂。為激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生真正理解和掌握航天基本理論，五院研究生教育管理部門鼓勵并支持專業(yè)教師在授課過程中，運用啟發(fā)式教學，巧妙設(shè)問。 例如，在《航天器電源技術(shù)基礎(chǔ)》課程中，該課程的主講教師出示了一張第三次近月制動變軌光照與負載曲線示意圖，同時圍繞示意圖向?qū)W生提出了一系列問題：①從這幅圖的坐標軸能看出哪些信息？ ②從圖中可以看出航天器繞軌道一周的時間嗎？ ③如果在變軌時電源系統(tǒng)無法工作會產(chǎn)生什么情況？ ④進入預定軌道太陽光供能是整星負載的兩倍以上，這樣有什么好處？⑤如果要判定能量是否平衡，還需要知道哪些數(shù)值？⑥如何計算能量平衡？

問題一經(jīng)提出，學生立即進入了教師為其設(shè)計的一個真實的問題情境。 對于沒有真正接觸過航天器電源的學生來說，他們對航天器變軌和電源系統(tǒng)的工作原理只是在理論上有所了解，還沒有具體深入的分析和思考。 一套環(huán)環(huán)相扣、邏輯縝密的問題，仿佛為學生提供了一個尋找答案和探尋知識本源的思維階梯。 伴隨著對研制實例的分析，學生可以很快擁有一種真實參與航天器電源設(shè)計的感覺，并積極思考和尋找解決問題的有效途徑。 與此同時，教師也在與學生的互動交流中，一步步地實現(xiàn)對學生科學方法的指導與提升。 這種帶著問題來學習理論知識的課堂氛圍，使學生學習的目的更明確，學習的主動性和積極性也大大增強。

再如，基于特征模型的智能自適應(yīng)控制這門課程的教學，授課教師一開始就向?qū)W生提出一個最基本的問題：控制學科區(qū)別于其他學科的關(guān)鍵概念是什么？其實這一問題的答案很簡單：反饋。 但這個看似簡單的問題很多學生卻不能給出準確的答案。 通過這種提問的方式，一下子就讓學生認識到了自己的不足，對控制學科基礎(chǔ)知識的思考還有明顯欠缺。接著，教師提供了一個實際的控制仿真程序，讓學生親自操作運行，分析這一程序的優(yōu)點所在。通過對程序的運行，學生們不僅了解了實際控制的大致框架，還被這種控制方法的理想效果所吸引，對即將開始的這門課程的學習充滿了興趣。 在激起大家的興趣和思考之后，老師才正式向?qū)W生介紹了這一方法的由來和具體理論知識，簡單有效，說服力強。 一個看似基礎(chǔ)的問題設(shè)置，不僅為學生打開了一扇進入這門學科的大門，更重要的是在學生的心里埋下了一顆嚴謹思考和不懈探索的種子，激發(fā)了學生潛在的專業(yè)意識和科學精神。

航天五院控制專家吳宏鑫院士曾對學生說：“我最擔心的就是大家頭腦中沒有問題。”培養(yǎng)學生的問題意識，引導學生大膽質(zhì)疑和思考，是航天五院專業(yè)授課教師共同關(guān)注的主題。

二、實施探究式學習，培養(yǎng)研究生的團隊研發(fā)能力

探究式學習又稱研究性學習，是指從學科領(lǐng)域或現(xiàn)實生活中選擇和確立主題，在教學中創(chuàng)設(shè)類似于學術(shù)研究的情境，學生通過質(zhì)疑，發(fā)現(xiàn)問題；通過調(diào)查研究、分析研討，解決問題；通過表達與交流等探究學習活動，獲得知識，掌握程序與方法，發(fā)展情感與態(tài)度，特別是發(fā)展探索精神與創(chuàng)新能力[2]。 探究式學習是一種積極的學習過程，它倡導學生的主動參與，是提高學生科學素養(yǎng)的有效方法。航天五院的學科研究方向幾乎涉及航天工程各個領(lǐng)域，科研項目策劃能力、工程動手實踐能力以及自主研發(fā)和解決問題的能力是研究生能力結(jié)構(gòu)的基本要素。同時，由于任何一項航天任務(wù)都是一個高度集成的系統(tǒng)工程，需要各分系統(tǒng)高度協(xié)作、密切配合，因此，“榮譽共分享、困難共面對、余量共掌握、風險共承擔”的團隊協(xié)作能力尤為重要。 通過在教學過程中組織學生進行探究式合作學習，為學生創(chuàng)設(shè)虛擬工程實踐環(huán)境和模擬平臺，充分發(fā)揮學生的主體作用，可以有效培養(yǎng)研究生求真務(wù)實的科研精神和榮辱與共的團隊研發(fā)意識。

例如，空間環(huán)境工程學、系統(tǒng)工程、空間相機的設(shè)計與試驗、航天器工程項目管理等課程，主講教師常常會根據(jù)不同的課程內(nèi)容，設(shè)計符合學生經(jīng)驗水平、容易引起學生共鳴的開放性研討題目用作課后作業(yè)，要求研究生以團隊形式完成。學生根據(jù)自己的興趣組成學習小組，分工合作，找尋解決問題的路徑,總結(jié)并整理問題的解決方案。 像“模擬月球1/6g重力環(huán)境的方法”、“貨運飛船的合作設(shè)計”、“降低衛(wèi)星存放過程中衛(wèi)星失效的方法”、“馬航失聯(lián)飛機的搜救方案”等等，各種各樣的研討題目，為學生營造了一個帶著任務(wù)進行探究活動的學習過程。 在任務(wù)驅(qū)動下，學生分組對教材進行閱讀、思考和分析，通過小組討論，提出風格各異的解決方案。在這種情況下，學生變成了學習活動的主人，教師則是探索問題的引路人和組織者，這種課堂問題探究式的教學方式，使學習者在真實的背景中通過對問題的解決實現(xiàn)了知識的主動建構(gòu)和遷移。在這一過程中，學生的思維被激活，觀點被修正，認知在完善。作業(yè)完成后，教師為學生提供模擬研究成果交流會，每個小組派出代表，對小組的研討題目進行陳述與分析。討論結(jié)束后，以小組為單位進行的團隊交流，可以通過不同觀點的交鋒，補充修正和加深學生對同一問題的理解。同時，教師在此基礎(chǔ)上，將學生各有千秋的“研究成果”加以分析、比較、歸納、總結(jié)的過程，亦會使學生對知識的掌握更加透徹牢固。

探究式學習過程，幫助學生在激烈的思維博弈中拓寬專業(yè)思路，在多元的交流環(huán)節(jié)中感悟多角度看待問題的科學方法，在平等的互動中實現(xiàn)不同觀點的精彩碰撞，在自主的參與中提升解決問題的實際能力，最為寶貴的是，學生在知識互補、信息溝通、疑難共解、共同提高的探究過程中，逐漸樹立起了“團隊協(xié)作、榮辱與共”這一航天精神中最為重要的靈魂意識。

三、開展現(xiàn)場教學，提升研究生實踐認識水平

人才培養(yǎng)立德為先、立學為基，我們要探索科學基礎(chǔ)、實踐能力和思想品德、人文素養(yǎng)融合發(fā)展的培養(yǎng)模式[3]。 航天高科技人才不僅要有扎實的理論功底和優(yōu)秀的專業(yè)能力，更要有胸懷大業(yè)的報國理想和無私奉獻的奮斗精神。架設(shè)工學交流的橋梁，積極開展和實施多元化的現(xiàn)場教學，增加學生“第二課堂”的學習經(jīng)歷，最大限度地讓學生感受航天文化的熏陶，可以有效提升研究生的實踐認識水平和職業(yè)綜合素質(zhì)。

航天五院的研究生專業(yè)課程授課教師大多來自科研生產(chǎn)第一線，是優(yōu)秀的型號項目技術(shù)骨干，有著豐富的工程實踐經(jīng)驗和閱歷，這些優(yōu)勢使得我們有充分條件開辟第二課堂，對學生進行現(xiàn)場教學。 因此，我們要求航天領(lǐng)域?qū)I(yè)課的課程教學不能僅僅停留在書本層面，教學環(huán)境也不能只是局限于封閉的教室,而是應(yīng)該脫離簡單的知識灌輸形式，把學生的思維引向?qū)崙?zhàn)的舞臺。這樣的教學模式，一方面可以訓練研究生自主思考問題的能力，提升他們的實踐認知水平；另一方面，通過現(xiàn)場教學，研究生能親眼所見、親身體驗航天人特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗的工作作風，為投身未來的航天事業(yè)做好準備。

實踐證明，部分專業(yè)課程的第二課堂，為研究生課程教學改革注入了鮮活的生命力。例如，真空技術(shù)專業(yè)課一部分課時放在真空實驗室進行現(xiàn)場教學。研究生在系統(tǒng)地參觀了真空罐、真空泵、真空計等一系列設(shè)備后，教師根據(jù)授課內(nèi)容對這些儀器設(shè)備的構(gòu)造、原理、工作過程等進行詳細的講解。 真實環(huán)境下的知識學習，使學生順利高效地將真空技術(shù)理論知識與實踐認識緊密聯(lián)系。還有像衛(wèi)星電測大廳、振動臺、空間智能控制實驗室、衛(wèi)星制造車間、著陸試驗場等等，幾乎所有的衛(wèi)星研制場所都是研究生學習和體驗的課堂。

在第二課堂教學實踐中，學生最感興趣的莫過于在重點實驗室進行的短期崗位實習和對衛(wèi)星發(fā)射基地的現(xiàn)場參觀，這是學生零距離了解航天人工作節(jié)奏和科研狀態(tài)的最真實環(huán)境。 通過跟隨一線科研人員開展工程設(shè)計，進行實驗調(diào)試，航天工程嚴格的規(guī)范要求、超強的質(zhì)量標準和高強度的壓力挑戰(zhàn)，都深深地影響著學生的學習態(tài)度。 一顆螺釘?shù)倪z漏可能導致整個發(fā)射失敗，一個數(shù)據(jù)的疏忽可能導致整個團隊的工作歸零……，這些真實案例勝過課堂上的千言萬語。 當橘紅色的火焰托起神箭，伴著巨大的轟鳴聲飛向遙遠天際時，發(fā)射場上興奮的青年學子的青春笑臉，與神箭在碧空中劃出的美麗軌跡交相輝映，形成人世間最充滿希望和震撼的畫面。 觀看衛(wèi)星發(fā)射，帶給學生的絕不僅僅是“帶火移星陸，升云出鼎湖”的壯麗，更多的是航天精神的內(nèi)心觸動。 責任和使命，就在這樣的激動時刻深深嵌入未來航天人的血脈和骨髓中。

四、以信息化平臺為依托開設(shè)實踐課程，發(fā)展研究生實踐創(chuàng)新能力

為進一步提高研究生的工程實踐素質(zhì)和創(chuàng)新能力，我們借鑒CDIO（Conception，Design，Implementation，Operation）國際化工程師培養(yǎng)模式[4]，策劃并實施了研究生虛擬設(shè)計工程實踐（PG-Virtual Satellite）課程。 該課程的開設(shè)是研究生課程教學改革中又一次全新的嘗試，也是航天五院培養(yǎng)研究生實踐能力的又一次新的舉措。 它以五院深厚的工程研究背景為支撐，借助先進的航天器信息化教學平臺，以項目驅(qū)動為管理主線，通過航天特色教學內(nèi)容的專題學習和學生全程參與的模擬工程實踐兩個環(huán)節(jié)，推進和落實研究生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 課程教學貫穿于研究生入學后的第一學年，分學科認知、項目體驗、導入和實施等四個階段，前三個階段在第一學期完成，第四個階段在第二學期結(jié)束，總計約80 學時，做到有步驟、分階段地培養(yǎng)學生的項目策劃能力、工程實踐能力、團隊協(xié)作能力、系統(tǒng)掌控能力和科研創(chuàng)新能力。

在學科認知階段，研究生主要是通過參加各類專題講座，了解科研流程和規(guī)范、衛(wèi)星研制技術(shù)要求、項目管理要求和團隊建制與分工，配合系統(tǒng)開設(shè)的宇航概論、航天數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)、航天器總體設(shè)計等專業(yè)基礎(chǔ)課程，初步了解和掌握航天科研項目實施的基礎(chǔ)知識和基本框架。

在項目體驗階段，主要是搜集和整理近年來航天五院各科研單位以及在國際培訓項目中，成功地使用過的五院信息化平臺的教學實踐案例。 教師在系統(tǒng)介紹和案例分析中，引導學生了解和熟悉信息化平臺的使用方法，學習實用的軟件工具，在模仿和體驗中初步形成自己未來的平臺使用構(gòu)思。

在導入階段，要求研究生模擬科研團隊的形式，根據(jù)專家團隊提出的天線分系統(tǒng)（電、磁、機、熱）、相機分系統(tǒng)（光、機、熱）、儲箱支架（機、熱、流）、控制推進（控制、機、電）等四個參考研究范圍，自主選擇確定本團隊的項目選題，并在規(guī)定時間內(nèi)完成開題評審。

在實施階段，這也是該課程的關(guān)鍵階段，研究生團隊在任務(wù)導師的指導下，依托虛擬平臺開始全過程自主實施小組課題的概念設(shè)計、仿真分析、試驗調(diào)制、報告編寫等實踐過程。最終以研究團隊為單位提交工作研究報告。

研究生虛擬設(shè)計工程實踐課既區(qū)別于某一學科單一的專業(yè)理論課程，亦有別于正式的課題研究工作，其指導思想是希望通過這樣一種獨特的課程形式，為學生創(chuàng)設(shè)一個仿真的研究環(huán)境，讓學生通過自主學習和團隊研究，借助虛擬的課題活動，一方面把同步學習的專業(yè)理論知識學以致用，另一方面也能有計劃有目的地體驗自主創(chuàng)新的成就感，為未來正式的課題研究工作積累經(jīng)驗。更為重要的是，通過這一課程教學過程，拓寬了學生的學術(shù)視野，提升了學生的實踐創(chuàng)新能力，以及對系統(tǒng)工程的掌控能力。

“教無定法、貴在得法”。積極探索研究生課程教學改革，提高研究生專業(yè)學習效率，保證研究生培養(yǎng)質(zhì)量，打造富有創(chuàng)新能力和科學精神的高素質(zhì)航天人才隊伍，是中國航天事業(yè)發(fā)展賦予研究生教育的重要使命。 航天五院研究生授課教師在教學方法的優(yōu)化組合、靈活運用上，做出了卓有成效的努力，今后還將不斷總結(jié)經(jīng)驗，探索出更多適合航天人才發(fā)展規(guī)律的新方法、新途徑。

[1] 張忠華，周陽.對啟發(fā)式教學幾個問題的探索[J].教育導刊，2009（2）：10-12.

[2] 鄭燕林，李盧一.“混合型-探究式”研究生指導模式的構(gòu)建與實踐[J].學位與研究生教育，2010（4）：5-9.

[3] 劉延東.深化高等教育改革，走以提高質(zhì)量為核心的內(nèi)涵式發(fā)展道路[J].求是雜志，2012（10）：3-9.

[4] 雷環(huán)，湯威頤，EDWARD F C. 培養(yǎng)創(chuàng)新型、多層次、專業(yè)化的工程科技人才——CDIO 工程教育改革的人才理念和培養(yǎng)模式[J].高等工程教育研究，2009（5）：35-41.

[5] 唐益群，趙化，王建秀.碩士研究生教學模式的探討[J].教學研究，2012，35（1）：36-41.