空天技術(shù)領(lǐng)域研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)探索

劉龍斌　白錫斌　那旭東

［摘 要］ 針對空天領(lǐng)域的技術(shù)特征，為解決空天技術(shù)領(lǐng)域研究生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)問題，探索了采用飛行試驗牽引研究生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)新模式，通過小型固體試驗火箭的全周期實踐，培養(yǎng)研究生的總體思維、工程素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力。根據(jù)飛行試驗的特性，提出實踐條件與師資力量相結(jié)合的支撐條件建設(shè)方案，分析了支撐條件與研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)間的關(guān)系。結(jié)合空天領(lǐng)域的行業(yè)特性和崗位需求，提出多維度、多層次、多元化的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)評價方案，以期全面、準(zhǔn)確地評價研究生的培養(yǎng)效果，促進(jìn)研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)方案的完善與優(yōu)化，實現(xiàn)研究生在?？蒲袑W(xué)習(xí)、實踐能力培養(yǎng)與未來工作任職崗位的良好銜接。

［關(guān)鍵詞］ 空天技術(shù)；創(chuàng)新實踐能力；研究生培養(yǎng)；支撐條件；評價方案

［基金項目］ 2020年度國防科技大學(xué)教改項目“空天技術(shù)領(lǐng)域軍民融合高層次國防科技人才培養(yǎng)研究”（yjsy2020010）；2020年度湖南省教育廳教改項目“空天技術(shù)領(lǐng)域軍民融合高層次國防科技人才培養(yǎng)研究”（2020JGZD003）

［作者簡介］ 劉龍斌（1986—），男，湖南邵東人，工學(xué)博士，國防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院副教授，主要從事飛行器設(shè)計研究；白錫斌（1989—），男（彝族），云南石屏人，工學(xué)博士，國防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院講師（通信作者），主要從事飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計與飛行試驗研究；那旭東（1986—），男（滿族），黑龍江綏化人，工學(xué)博士，國防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院講師，主要從事導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)研究。

［中圖分類號］ G643.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）22-0018-04［收稿日期］ 2022-11-13

引言

在軍民融合背景下，各高校及相關(guān)單位正在積極開展研究，探索滿足國防領(lǐng)域高層次人才需求的研究生培養(yǎng)模式，強(qiáng)化研究生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。許金余、嚴(yán)鈺霆等［1-2］探討了軍民融合條件下研究生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)模式，認(rèn)為高層次人才是科技創(chuàng)新、武器裝備論證開發(fā)、戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)執(zhí)行等重要活動的主要實施者，研究了研究生培養(yǎng)模式實施過程中的關(guān)鍵點和培養(yǎng)思路。陳一暢［3］分析了研究生的軍地高校聯(lián)合培養(yǎng)問題，探索了軍地高校聯(lián)合培養(yǎng)對研究生教育的影響，并提出了進(jìn)一步改革推廣“軍地高校研究生聯(lián)合培養(yǎng)”項目的建議。朱曉敏等［4］探索和思考了研究生校企合作培養(yǎng)方案，強(qiáng)調(diào)借助校企合作的培養(yǎng)手段增強(qiáng)研究生培養(yǎng)的水平和質(zhì)量，討論了校企合作培養(yǎng)流程、考核評價方式等方面的內(nèi)容。劉文光等［5］針對專業(yè)學(xué)位研究生創(chuàng)新能力不足、實踐能力培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)等問題，提出了以“四結(jié)合、三提升”教學(xué)理念為核心的協(xié)同式研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。顧越樺等［6］針對專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式存在實踐應(yīng)用能力不足等問題，提出要構(gòu)建創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)機(jī)制并給出各項改革措施，以此促進(jìn)專業(yè)學(xué)位研究生創(chuàng)新實踐能力的有效提升。田如錦等［7］通過分析影響研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的因素，認(rèn)為在研究生培養(yǎng)過程中，應(yīng)全方位著力培養(yǎng)研究生靈活運(yùn)用專業(yè)知識、善于發(fā)現(xiàn)和解決專業(yè)問題的能力，實現(xiàn)由注重基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)到強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變。李偉等［8］結(jié)合研究生教育自改革開放以來蓬勃發(fā)展的時代背景，分析了研究生培養(yǎng)中創(chuàng)新能力不足的問題，提出了地方高校提升研究生創(chuàng)新能力的若干舉措。許勁［9］針對研究生應(yīng)用實踐能力不強(qiáng)和創(chuàng)新能力不足等問題，重點從導(dǎo)師視角分析提出了科研項目研究、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目申報和實習(xí)實踐等提高研究生創(chuàng)新實踐能力的途徑，為提高專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)質(zhì)量提供了重要參考與借鑒。

一、空天飛行試驗牽引研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)

空天飛行集合了多種專業(yè)技術(shù)，是“萬人一桿槍”的事業(yè)。飛行試驗項目不只是飛行環(huán)節(jié)，還包括前期的總體設(shè)計、分系統(tǒng)設(shè)計、單機(jī)測試、系統(tǒng)搭建、總裝聯(lián)調(diào)、射前測試等準(zhǔn)備工作，以及后期的數(shù)據(jù)分析、試驗評估等總結(jié)工作。因此，進(jìn)行飛行試驗，不僅可以全面了解飛行器的組成、工作原理和工作過程，而且在實踐過程中，參與的學(xué)員還可以根據(jù)自身的興趣和能力，擔(dān)任各分系統(tǒng)的總師或技術(shù)骨干，通過實踐訓(xùn)練，提升專業(yè)實踐能力。通過全流程的飛行試驗，學(xué)員可加深對專業(yè)知識的理解，培養(yǎng)實踐能力，增強(qiáng)對空天事業(yè)的認(rèn)同和熱愛。具體主要體現(xiàn)在以下三個方面。

（一）總體意識樹立

為了確保飛行試驗成功，飛行器的各個部件和系統(tǒng)均要正常協(xié)同地工作，各個分系統(tǒng)的總師和技術(shù)骨干需清楚所負(fù)責(zé)的工作在飛行器總體中的作用，各司其職，協(xié)同配合。以我院研制的教學(xué)火箭為例，火箭重量為30 kg，長度1 700 mm，直徑170 mm，射程4～7 km，模擬航天系統(tǒng)型號研制模式，根據(jù)教學(xué)需求和火箭規(guī)模進(jìn)行了精簡和改造，適合用于研究生培養(yǎng)。教員和學(xué)員組成總體組和技術(shù)組：總體組由教員負(fù)責(zé)，博士生和高年級碩士參與，著眼于空天領(lǐng)域前沿和部隊急需戰(zhàn)斗力生成的新技術(shù)，制訂飛行試驗方案，協(xié)調(diào)推進(jìn)項目實施，同時推進(jìn)論文、專利、競賽等事項；技術(shù)組主體為碩士，教員和博士生指導(dǎo)、輔助、負(fù)責(zé)飛行試驗方案的實施。總體組設(shè)計基礎(chǔ)方案，給定火箭動力、結(jié)構(gòu)、氣動，飛行任務(wù)為助推滑翔飛行，傘降回收，主要開展結(jié)構(gòu)特性計算、氣動系數(shù)計算、彈道設(shè)計、制導(dǎo)控制計算、測發(fā)方案設(shè)計；技術(shù)組根據(jù)總體組的方案，完成結(jié)構(gòu)加工（外協(xié)），制導(dǎo)控制系統(tǒng)、測發(fā)系統(tǒng)的搭建與測試，聯(lián)調(diào)合練，實施過程與總體組保持反饋進(jìn)度和測試結(jié)果。此外總體組會根據(jù)實際情況調(diào)整實施方案，密切配合，共同推進(jìn)飛行試驗。

（二）工程素養(yǎng)訓(xùn)練

實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)員學(xué)習(xí)的專業(yè)知識需要通過實踐檢驗。在教學(xué)火箭的設(shè)計和研制過程中，學(xué)員扮演主要角色，通過火箭功能的實現(xiàn)，掌握專業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)員的工程意識和安全意識?？傮w組負(fù)責(zé)氣動設(shè)計的學(xué)員，根據(jù)火箭穩(wěn)定性和舵機(jī)能力約束設(shè)計邊條翼和舵面，通過改變邊條翼的位置改變火箭靜穩(wěn)定度，設(shè)計舵偏安裝軸的位置，使得舵面鉸鏈力矩保持在舵機(jī)性能范圍內(nèi)。負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)設(shè)計的學(xué)員，在樣件試裝過程中認(rèn)識到加工公差、裝配空間、噴漆要求的重要性，完善火箭的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)安裝順利。負(fù)責(zé)制導(dǎo)控制算法設(shè)計的學(xué)員，在半實物仿真過程中認(rèn)識到控制周期、舵機(jī)響應(yīng)過程對控制系統(tǒng)性能的影響，在仿真設(shè)計模型中考慮控制周期和舵機(jī)模型，提升了制導(dǎo)控制模型的準(zhǔn)確性。

（三）創(chuàng)新能力培養(yǎng)

研究生的培養(yǎng)聚焦在解決問題的能力和創(chuàng)新能力上。解決問題的能力是創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)可有效提升解決問題的能力，兩種能力相輔相成。在火箭飛行試驗實踐教學(xué)中，我們設(shè)計了“基礎(chǔ)案例+創(chuàng)新方案”的方式，其中基礎(chǔ)案例采用助推滑翔飛行，幫助學(xué)員樹立總體意識，培養(yǎng)工程素養(yǎng)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合科研項目及研究生學(xué)位論文的內(nèi)容，針對需要滲透飛行試驗的技術(shù)，制訂創(chuàng)新方案。目前已經(jīng)規(guī)劃的創(chuàng)新方案包括地面定點打擊、空中目標(biāo)打擊、在線軌跡規(guī)劃、在線參數(shù)辨識、陣列導(dǎo)引頭技術(shù)、粗瞄快速發(fā)射技術(shù)、無人機(jī)火箭協(xié)同打擊技術(shù)等。其中地面定點打擊和空中目標(biāo)打擊創(chuàng)新方案已完成設(shè)計、仿真和測試，火箭已具備飛行試驗條件，上述工作均由研究生自主組織與實施，教員負(fù)責(zé)指導(dǎo)答疑。在基礎(chǔ)案例的訓(xùn)練下，研究生樹立了總體意識，培養(yǎng)了工程素養(yǎng)，提高了創(chuàng)新能力，初步具備了獨立開展科學(xué)研究和工程項目的能力。

二、空天飛行試驗實踐教學(xué)支撐條件建設(shè)

飛行試驗實踐教學(xué)支撐條件為實踐條件和師資力量，其中師資力量為飛行試驗相關(guān)的總體、氣動、動力、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)航制導(dǎo)控制、測發(fā)、評估等各個專業(yè)方向的教師。教師根據(jù)各自的專業(yè)構(gòu)建飛行試驗所需的實踐條件，可分為軟件條件和硬件條件。軟件包括總體設(shè)計軟件、彈道計算軟件、氣動設(shè)計與計算軟件、結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算軟件、制導(dǎo)控制算法設(shè)計程序、測試遙測地面站、數(shù)據(jù)分析軟件等，硬件包括火箭結(jié)構(gòu)件、發(fā)動機(jī)、電氣系統(tǒng)、發(fā)射架、發(fā)控箱、遙測地面站、半實物仿真系統(tǒng)、飛行試驗場等。

各專業(yè)教師協(xié)同指導(dǎo)學(xué)生實踐，重點講授理論與實踐的結(jié)合點，強(qiáng)調(diào)注意事項，確保實踐過程的安全性。同時，積累歷次飛行試驗的經(jīng)驗，總結(jié)學(xué)生實踐中的問題，逐步優(yōu)化飛行試驗的實施方案，縮短實踐周期，加快新技術(shù)的迭代推進(jìn)，增加成果產(chǎn)出，提升學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。

實踐條件支撐學(xué)生開展火箭設(shè)計與飛行試驗的創(chuàng)新實踐全流程，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識解決實際問題的能力。在學(xué)生具備解決實際問題的能力后，結(jié)合課題研究需求，進(jìn)行探索飛行器新技術(shù)的高階學(xué)習(xí)，可錘煉學(xué)生形成堅持不懈、久久為功、開拓進(jìn)取的意志品質(zhì)。

三、空天領(lǐng)域研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)質(zhì)量評價方案

結(jié)合空天技術(shù)領(lǐng)域研究生培養(yǎng)的支撐條件，要研究地方研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)質(zhì)量的評價方法。同時，考慮研究生培養(yǎng)效果，我們發(fā)現(xiàn)形成的研究生實踐能力培養(yǎng)機(jī)制直接影響研究生學(xué)習(xí)和實踐能力訓(xùn)練的整體狀態(tài)。傳統(tǒng)的“學(xué)習(xí)成績+項目科研+成果”的研究培養(yǎng)質(zhì)量評價方案已經(jīng)不能全面反映研究生在校期間的學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺乏面向具體科研對象的全流程設(shè)計、分析、仿真、試驗的總體思維和實踐經(jīng)驗，未能實現(xiàn)研究生在?？蒲袑W(xué)習(xí)、實踐能力培養(yǎng)與未來工作任職崗位的良好對接。

（一）形成多維度、多層次的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式

為解決上述研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的核心問題，結(jié)合我院部分專業(yè)研究生培養(yǎng)的改革舉措，特別是空天技術(shù)領(lǐng)域，為培養(yǎng)適應(yīng)未來工作崗位要求的高層次科技人才，逐步形成了以在研項目牽引、學(xué)生全過程參與項目實踐研究、案例式現(xiàn)場教學(xué)、實習(xí)崗位參與式體驗等多維度、多層次的研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，構(gòu)建了相對應(yīng)的研究生實踐創(chuàng)新能力評價方案，綜合評價研究生創(chuàng)新實踐能力提升的效果與水平，建成以研究生發(fā)展為中心、考慮學(xué)生未來輸出的模式，形成了科學(xué)合理的研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)機(jī)制。這種多維度、多層次的研究生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，充分考慮了研究生實踐基礎(chǔ)水平的差異性，能夠滿足不同水平研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的需求。

（二）構(gòu)建與實踐對象相適應(yīng)的多元化創(chuàng)新能力評價體系

研究生實踐創(chuàng)新能力是基于一定的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，通過應(yīng)用理論知識訓(xùn)練來培養(yǎng)實踐能力的。由于涉及零部件、分系統(tǒng)、總系統(tǒng)及其他相關(guān)方面，其本身具有綜合性、復(fù)雜性、多面性、多層級性等諸多特點。特別是高年級研究生的實踐能力培養(yǎng)，更多地以在研項目牽引、實踐對象、現(xiàn)場案例、實習(xí)崗位等為平臺，更需要構(gòu)建研究生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)對象與過程相適應(yīng)的多元化創(chuàng)新能力評價體系，綜合評價研究生的實踐創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新成果。

（三）以實踐創(chuàng)新能力評價反向推動空天領(lǐng)域研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

堅持以評促建，推動空天技術(shù)領(lǐng)域研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式改革，在學(xué)校已有研究生實踐教學(xué)條件的基礎(chǔ)上，逐步在探索與實踐中發(fā)現(xiàn)并及時解決問題，繼續(xù)發(fā)揮學(xué)校的實踐教學(xué)優(yōu)勢，打造高水平研究生實踐能力培養(yǎng)平臺，減小或者消除劣勢。面向未來研究生培養(yǎng)的長期發(fā)展，我校瞄準(zhǔn)人才培養(yǎng)定位和目標(biāo)，進(jìn)一步關(guān)注未來研究生實踐能力培養(yǎng)的需求，關(guān)注研究生未來任職崗位的實際變化，使研究生的實踐創(chuàng)新能力能夠滿足服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)、支撐國防和軍隊建設(shè)的優(yōu)秀人才需要，同時為文職人員崗位、國防工業(yè)部門培養(yǎng)高層次科技人才，為服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)、社會和國防建設(shè)提供重要的人才支撐。

結(jié)語

本文探索了空天領(lǐng)域采用飛行試驗牽引方式提高研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式，以教學(xué)小型固體火箭飛行試驗為例，通過全流程的火箭飛行試驗樹立研究生的總體意識，培養(yǎng)工程素養(yǎng)，提高創(chuàng)新實踐能力。同時，建成了飛行試驗實踐教學(xué)所需的支撐條件，包括實踐條件和師資力量，闡述了支撐條件通過飛行試驗培養(yǎng)研究生解決實際問題的能力和創(chuàng)新實踐能力的邏輯關(guān)系，并形成了全面反映研究生綜合學(xué)習(xí)效果的創(chuàng)新能力培養(yǎng)質(zhì)量評價方案，以評促建，迭代更新研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式。

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Exploration on Development of the Innovation and Practice Ability for Postgraduates in

Aero-astronautic Technology

LIU Long-bin， BAI Xi-bin， NA Xu-dong

（College of Aerospace Science and Engineering， National University of Defense Technology， Changsha， Hunan 410073， China）

Abstract： The flight test project is proposed to develop the innovation and practice ability to match the technical characteristics of the aero-astronautic field， and to solve the problem of innovation and practice ability of graduate students. Through the full cycle practice of small solid test rocket， the overall concept， engineering literacy and innovation ability of graduate students are trained. According to the characteristics of flight test， the supporting condition includes the practice conditions and teachers. The relationship between the supporting conditions and the cultivation of graduate students innovation and practice ability is analyzed. Considering the industry characteristics and job requirements in the aero-astronautic field， the evaluation scheme for postgraduate innovation ability training is presented with multi-dimensional， multi-level and diversified features. The purpose is to evaluate the learning effect of postgraduates comprehensively and accurately， promote the improvement and optimization of the training program for innovative practical ability of postgraduates， and achieve a good connection between the scientific research learning and practical ability training of postgraduates at colleges and their future jobs.

Key words： aero-astronautic technology; innovation and practice ability; postgraduate training; supporting conditions; evaluation scheme