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[關鍵詞] 北京航空航天大學;材料專業研究生;創新型實驗;特色實驗課程;功能材料
[中圖分類號] G643 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-893X(2012)03?0073?02
創新有三層含義:一是更新;二是創造新事物;三是改變。創新性人才指掌握一定專業知識技能,在社會實踐中能推陳出新,以自己的創新性意識和行動,在利用自然改造自然,推動社會進步中做出貢獻的人。隨著知識經濟時代的到來,在世界各國的綜合國力競爭中,創新人才被越來越多的國家視為戰略性資源和決定性因素。培養具有創新能力的高素質人才,順應了時代的呼喚和國家發展的要求。研究生教育是培養高層次專業人才的主要途徑。我國的研究生數量已跨入世界大國行列,研究生成為目前參與和推動我國科學技術發展的重要力量,其知識創新能力與科研實踐能力的培養對于提高我國的科技競爭力至關重要。而大量研究表明,當前我國研究生的創新實踐能力嚴重不足,主要表現在科研實踐參與度低、國際性的學術論文數量偏少、學術成果質量不高、原創性成果稀少等等。
北京航空航天大學作為我們國家自己創建的第一所航空航天大學,學校面向國家重大戰略需求、面向世界航空航天發展的前沿,為國家經濟事業的發展、特別是為航空航天事業做出了不可替代的貢獻。北京航空航天大學培養了11萬學生,這些高素質人才大部分在我國的航空航天領域擔當重任,為我國的航空航天事業提供了人才支持。北京航空航天大學多年來服務大局、特色興校、培育人才、不斷創新,突出航空航天特色和工程技術優勢,形成了獨具特色的高水平研究型大學建設模式。
北京航空航天大學提出了新時期“重基礎、強交叉、拓視野、推創新”的研究生教育思路,對調整研究生教育結構,提高生源質量,改革招生指標分配辦法,修訂培養方案,促進研究生課程國際化,推廣試點班教育模式,建設專業學位研究生實踐基地,創新學科交叉機制體制等,提出了明確要求。
一、研究生培養模式和實驗教學體系
北京航空航天大學在研究生培養模式上分為理論教學、實驗教學和學位論文研究三個階段。在強化研究生理論教學和學位論文研究的同時,采取了重大舉措來培養研究生的實踐能力:針對不同學科專業的特點增加了研究生教學的實驗環節;通過“211”和“985”條件建設逐步構建了開放適用的研究生實驗教學設備條件,并構筑人性化的實驗環境;打破了傳統實驗教學模式,確立了開放式的多元化的研究生公共實驗和研究生專業實驗課體系;最大限度地挖掘出研究生的知識潛能,養成創造性品格,掌握創造性技能,最后在研究生學位論文的寫作中得到深入和升華,使得研究生培養的三個階段構成了一個由淺入深、循序漸進、具有內在聯系的有機體。
在實驗教學體系的構建方面,在一級學科層面,將關聯密切的研究生理論課程的實驗整合成數門獨立設置的綜合性實驗課。結合專業培養目標和其他相關課程,建立一個包括基礎驗證實驗、綜合設計實驗和創新型實驗3個層次的課程體系。
北京航空航天大學還構建了整體性的開放式創新實踐基地。例如自2004年以來,先后建設了“先進計算機網絡技術研究生創新基地”“復雜產品現代設計與先進制造技術研究生創新基地”和“先進航空航天飛行器創新基地” 等開放性的創新實踐基地。基地以航空航天與信息類優勢學科群為中心,以重點實驗室為依托,在創新人才培養和研究生教育改革的創新方面進行了積極的探索。
二、材料專業研究生特種功能材料特色試驗課程設計
北京航空航天大學材料學院多年來一直非常重視研究生教育,研究生的課程設置及內容為研究生從事科學研究打下了堅實的理論基礎。但材料學院研究生的實驗設備主要來自各科研課題組,設備種類、臺套數、完好率受限制,特別是使用時間無法保證,影響研究生試驗運行。課時數虛,授課內容待充實。
隨著多年來對實驗室建設的不斷投入,北京航空航天大學材料學院實驗室建設遵循“以軟帶硬”的原則,即以教學改革為前提,投入的實驗設備要服務于所開設的實驗項目,硬件建設服從軟件建設。目前材料學院用于研究生實驗教學的設備已經初具規模,擁有多套透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子探針顯微鏡、原子力顯微鏡、磁力顯微鏡、X射線衍射儀、ICP分析儀、拉曼光譜分析儀等先進的分析檢測設備,并對各學科實驗室進行了優化整合和重組資源配置,發揮了實驗室的復合功能和規模效益。材料學院還承擔著大量國家級和省部級的重大科研項目,取得了一系列令人矚目的研究成果,具有良好的培養研究生的客觀條件。材料學院將逐步徹底改造研究生實驗課內容和實驗條件,建立具有航空航天特色、涵蓋材料學科重要研究方向的材料制備、測試及評價方法的研究生公共實驗平臺,以國家建設和經濟發展對材料科學與工程學科復合型人才的重大需求為導向,確定材料科學與工程學科實驗課程的具體設置方案。
北京航空航天大學材料學院以教育部“空天材料及其服役性能實驗室”為依托,開設了“先進結構材料”和“特種功能材料”研究生創新型實驗課。該實驗室多年來立足于航空航天材料前沿研究,旨在將先進的和學科交叉性強的科研成果高質量地融入到研究生實驗教學上,取得了多項重大科研成果。下面以“特種功能材料”的設置為例,從創新型實驗課和綜合實驗課的區別、創新型實驗課和研究生畢業論文研究實踐的區別、創新型實驗課與研究生創新基地三個方面來進行分析。
1. 創新型實驗課和綜合實驗課的區別
創新型實驗課和綜合實驗課在內容上都涉及到培養學生多學科知識綜合應用的能力。差別在于綜合實驗課相對而言內容更為固定,比如“材料電鏡分析實驗”是側重于使學生理解各種電子顯微分析方法的基本概念和原理,熟悉儀器結構,掌握樣品制備方法及實驗參數選擇,并學會對各種電鏡圖像及信息進行識別、計算和分析處理等。而創新型實驗課是在課程內容、形式和目的上存在更多的創新元素。這類實驗是學生在教師的指導下獨立自主完成 ,或者在指導教師的研究領域和學科方向上進行有目的有意識的探索研究,其教學目的在于激發學生的創新意識,培養學生的科研興趣和研究創新能力。培養學生的創新精神和創新能力,關鍵在于教師是否有創造性的實踐活動的經驗和體會,如大的創新團隊(課題組)和實驗室就是培育創新精神的沃土。以“特種功能材料”為例,北京航空航天大學“空天材料及其服役性能實驗室” 針對智能機翼、機載設備和航空發動機等的應用,在航空航天特種功能材料上積累了大量研究成果。其科研設備齊全,在“特種功能材料”實驗課中設立了相變材料、磁性材料等相對寬的方向,在實驗中指導教師演示其中課題組“成熟”材料從設計-制備-功能特性研究的完整的實踐過程,然后在大方向內自由選題,運用理論課程中的基礎知識,綜合設計實驗方案和內容,在任課教師的指導下自主探索研究。如果說綜合實驗課是學生從理論到實踐的第一步,那么創新型實驗則是學生開展創新科研工作的第一步。
2. 創新型實驗課和研究生畢業論文研究實踐的區別
這兩者同為科研訓練。創新型實驗課是“常做常新”的實驗課,指導教師要不斷開發新的實驗方法,搭建不同的新架構。學生則應該不斷豐富自主實驗的新內容,成為填充架構的新單元。從時間尺度上來說,創新型實驗課比研究生畢業論文研究短的多,創新型實驗課會對科研的過程有完整的體驗,為了保障進度,增強協作溝通能力,學生可以自由結合成小項目組,分工共同完成實驗內容。實驗課的考核以小組答辯的形式,根據選題的創新性、綜合性、協作情況等打分。研究生畢業論文研究一般都是學生在其導師的指導下單獨完成的。限于不同實驗條件、經費保障條件、課題組的創新實踐成果積累等的不同,畢業論文研究的創新實踐程度會有很大差異,研究生也往往得不到自主選題和自主研究的機會。
3. 創新型實驗課與研究生創新基地的區別
兩者的教學資源開放程度和范圍不同。研究生創新實踐基地是一個面向全校開放的,融教學、科研為一體的實踐活動平臺。研究生創新基地在學科綜合性和交叉性上,可以面向更大范圍的不同學科、不同年級的研究生,實現教育資源的整體優化。學科的集中交叉得資源能更集中整合,如“復雜產品現代設計與先進制造技術研究生創新基地”和“先進航空航天飛行器創新基地”等開放性的創新實踐基地就是如此。目前,“特種功能材料”研究生創新型實驗課還是材料學院研究生實驗課程體系的一部分,“特種功能材料”與物理、化學、航空、航天、電子、機械等領域有廣泛的學科交叉,可以成為培養研究生的綜合設計和研究探索創新能力的有效平臺。隨著教學實踐成果的積累、教學改革的深化和實踐教學條件建設的增強,材料學院可以向學校申報加入研究生創新基地的實踐活動內容,最大限度地為學生提供更多的科技創新實踐機會。
三、結語
北京航空航天大學材料學院“特種功能材料”研究生創新型實驗課的教學實踐才剛剛起步,深厚的科研成果積累和良好實驗課程的資源配置,以及是否能高質量地轉化到研究生實驗教學上,這些都還需要在實踐中不斷探索。指導教師團隊成員如何利用嶄新的實驗內容引導學生主動參與科研訓練,培養學生的創新思維和探索未知的能力,還需要不斷創新教學,與時俱進地轉變教育思想,更新教育觀念,才能真正在教學改革中收到實效。
參考文獻:
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關鍵詞:航空航天材料;專業英語;教學;改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)40-0092-02
航空航天材料是指飛行器及其動力裝置、附件、儀表所用的各類材料,是航空航天工程技術發展的決定性因素之一,也是材料科學中富有開拓性的一個分支。飛行器及其裝置的設計,不斷地向材料工程提出新的課題,推動了航空航天材料科學的進步。各種先進材料的出現也為飛行器及其裝置的設計提供更多的可設計性,極大地促進了航空航天技術的發展。因此,先進航空航天材料的開發、研究與應用反映了一個國家的工業水平與航空航天技術,關系到一個國家的綜合實力與國際影響力。因此,各國都把先進材料的研究和開發放在重要地位。盡管我國近年來在航空航天材料的研發方面取得了巨大進展,但仍然與發達國家存在較大的差距。因此,需要不斷學習和引進國外的先進技術和經驗。而國外相關資料都是英文出版,這就需要航空航天材料方向的學生具有較高的材料科學與工程專業英語的聽、說、讀、寫能力,以完成獲取專業所需信息等任務。
材料科學與工程專業英語是一門語言應用與材料專業知識緊密結合的課程。它不但涉及英語科技文體的語法特征和材料專業技術文獻的語言特點,而且涉及一定的專業技術內容及科技信息交流。課程目標是培養學生具有較強的專業文獻的閱讀能力,進一步提高學生的聽、說、寫、譯能力,使學生能夠熟練應用英語交流、獲取知識。同時促進學生掌握良好的語言學習方法,提高文化素養,以適應社會發展和航空航天技術進步的需要。課程的教學目標是:掌握一定量的與材料科學與工程專業有關的常用單詞和常用詞組,并掌握一定的構詞法知識,具有識別生詞的能力,能順利閱讀專業相關的英文原版教科書、參考書及專業論文。但現行的教學模式在教學管理與培養方式中存在許多問題亟待解決,目前也沒有針對航空航天方向的材料科學與工程專業英語教材。因此,迫切需要完善教學內容,優化教學方式,改編教材,以全面提高材料科學與工程專業英語的教學質量。
一、改編現有專業教材,擴展學生專業視野
瀏覽現有大部分的《材料科學與工程專業英語》教材可發現,內容基本是《材料科學概論》或《材料科學基礎》的英文版本的改編,實際是英文版的專業教材,不具專業英語教材特點。而且教材內容的更新速度慢,與國際上材料科學的快速發展不相適應,學生閱讀起來單調、枯燥。因此,在現有教材的基礎上,急需編寫新版實用性教材。新版教材需兼顧英語的語法特點和材料專業技術知識,既強調專業基礎理論知識又涵蓋國際研究前沿趨勢。
從提高學生的聽、說、讀、寫及翻譯的綜合能力著手,按照從難到易的教材內容順序,突出航空航天行業背景及新技術特點,完成《材料科學與工程專業外語》教材的設計與撰寫。從教材章節編排上,按照先介紹語言知識后介紹材料專業的順序布局。可以在開始的章節介紹科技英語的構詞、語法的特點以及專業學術文章的撰寫規則。隨后的幾個章節,簡單介紹材料的基礎理論知識,學生可以結合以前學習的材料專業知識進行這部分的學習。目的是給學生介紹英文專業詞匯,讓學生逐漸熟悉專業英語的閱讀。隨后,在材料學的專業知識內容上,結合專業基礎課程,著重介紹和航空航天技術緊密相關的材料研究內容,例如飛機結構復合材料、高溫材料、隱身材料、非晶材料、太陽能材料等。同時,為了進一步提高學生閱讀和理解專業文獻資料的能力,提高學生從專業文獻中獲取重要信息和跟蹤學術研究前沿的能力,教材還可以向學生介紹利用互聯網站和相關的學術期刊網站獲取最新專業文獻的方法。并且,從材料專業高質量的國際期刊上精心選取一些難度適中的綜述性和研究型的論文作為課堂教學內容。由于這些論文內容新穎且緊密跟蹤本領域的研究前沿,學生也易于接受。這樣,既提高了教學效果,也使學生對專業英語的重要性有了更深地認識和理解。
二、豐富課堂教學內容,夯實學生基本功
調研各高校材料專業的本科生教學計劃,發現專業英語課程設置在第七至第八學期,大四學生對英語學習逐漸變得陌生,如果直接面對專業英語的學習,勢必會造成學生學習的困難。因此,教師除了教授教材的內容外,可以適當拓展相關內容的英語學習,提高學生的學習興趣。
從知識結構設置上,可以根據學生畢業后學習、就業及工作的實際需要,突出對學生專業英語實際應用能力的培養和訓練。為了突出實際應用能力培養及常用交流,可按照先讀后寫,先聽后說的思路,來對學生進行專業英語實際應用能力的訓練。通過由學習模仿到實際應用的教學模式,重點培養撰寫英文摘要、寫推薦信、求職信、會議常用發言以及模擬求職對話等能力。除此而外,還可以就學生即將面臨的畢業設計論文撰寫,展開介紹和講評。“學以致用”,而實際應用是學生學習的動力。學生一旦體會到能從專業外語的學習中獲益,便會提高學習的積極性,促進專業英語的教學。
為了增加教學內容的趣味性,在實際教學過程中增加一些與課文內容相關的最新外文視頻。材料科學與工程是一個大專業,其中又有金屬材料、高分子材料及陶瓷材料等二級專業,因此除了完成教材的教學內容外,還應針對不同專業分門別類地介紹材料的最新的實際應用。介紹時,可以從互聯網上搜索最新的文字資料,也可以搜索最新的視頻資料,其中視頻資料更生動,因此受到學生們的歡迎。比如在講解金屬材料和復合材料時,可以給學生播放波音、空客等制造飛機發動機及機身結構的最新技術視頻。還可以通過播放如太陽能電池、風力發電技術及3D打印技術等視頻,加深學生對陶瓷材料、功能材料及復合材料在新能源及新技術領域的應用認識。因此,通過利用多媒體技術的視頻資料,不但可以提高學生的英語聽力,擴充學生的詞匯量,還可以使學生在輕松的學習氛圍中了解相關技術的應用前沿,深化在學生對航空航天材料科學與工程的認識。
三、改革課堂教學方法,提高課堂教學質量
材料專業英語是一種正規的書面體,專業詞匯多詞形復雜、句子長,且與專業知識結合緊密,相對于基礎英語來說,缺少文學作品中的韻律、節奏感,讀起來抽象、枯燥,造成教師講授、學生學習的興趣不高。如果采用傳統的專業課程的講課為主的教學方法,勢必不能有良好的教學效果。因此,應該結合英語課堂教學和專業課的教學特點,采取多元化的教學方法,對學生進行課堂教學。
可以采取英語課堂的教學,讓學生隨堂朗讀教材內容,學生在讀的過程中,既熟悉了教材內容,又對英語的“說”有提高。隨后,對學生進行分組,討論分析教材內容,或者也可以提出一個小話題,學生可進行問題的分析并提出解決方案。這樣,既提高了學生的英語口語技能,也加強了學生分析專業問題的能力。課后布置適量的課后翻譯作業,可以是對教材內容的翻譯也可以是對課堂增補內容的翻譯,通過英漢互譯的環節,鞏固課堂教學內容。在課程結束前,還可以穿插學生就自己的畢業設計方向,做一個簡短的英文講座,既可以對課堂教學效果進行測試,也可以提高同學們的口頭表達能力,增加同學們英語交流的信心。
在進行課堂教學的時候,如前所述,可以圍繞課堂教學時的內容,充分利用互聯網技術,為學生補充國際上航空航天材料的最新研究成果和先進的應用實例,可以是文字資料也可以是視頻文件的學習。進行文字資料的學習時,可以采用先朗讀后分析、翻譯的方法,逐步分解。進行視頻資料的學習時,教師應提前將語音資料轉換成文本資料,課堂上可以進行邊視聽邊進行講解,讓學生在愉快的氛圍中進行學習,進而達到良好的課堂效果。
四、結語
我國航空航天技術的發展對航空航天材料的研究提出更高要求。航空航天材料的研究人員必須及時關注國際發展,密切和國外學術交流,才能保障材料領域的不斷進步,這就對科技人員的專業英語要求也不斷提高。因此,通過對航空航天材料專業英語教材、課堂教學內容與方法的改革與優化,來全面培養學生的讀、聽、說、寫、譯的綜合能力,增強學生的國際競爭力,為航空航天材料技術領域輸送優秀人才。
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Powered Flight
The Engineering of Aerospace Propulsion
2012,519p
Hardcover
ISBN9781447124849
大部分航空、航天動力推進領域的書籍主要致力于燃氣渦輪發動機,往往很少覆蓋如螺旋槳、直升機旋翼或火箭發動機推進系統及設備。本書采取一個更廣泛的觀察視角,旨在為航空、航天動力推進工程技術提供一個更廣闊的知識背景,這本書并不只是介紹一個單獨的系統,而是對多個系統進行觀察和比較,將航空航天推進領域在科學研究和工程中的每一步進展呈現給讀者。
這本書記錄了從早期比較簡單的推進系統到今日飛速發展的航空航天推進工程系統,讀者可從本書中學習并了解到在航空航天動力推進工程學中更為深入的數學知識、物理原理和歷史發展。本書共14章,分為兩個部分,包含兩個通用類別:飛機推進系統和火箭推進系統。第1-8章介紹飛機推進系統,第9-14章介紹火箭推進系統。本書選擇的內容非常明確并具有代表性,書中關于航空航天動力學及工程的一些相關材料是非常全面而詳細的,包括固體和混合火箭發動機內彈道等內容,并進行了詳盡的分析說明。本書并未著重介紹某個單一的動力推進系統,而是提供了更廣泛的參考背景,比較了被大部分教材忽略的其他飛行推進系統的相同點和不同點。這本書的主題內容覆蓋范圍較廣,提供了更多直觀的內容給讀者,包括一系列相關的圖表和照片,比如具體的推進器的性能圖表。這些文字和材料為本科生和研究生提供了很好的支持,有利于學生和專業技術人員進行相關項目的工作。
這本書主要來源于作者在瑞爾森大學(Ryerson University)任教的教學筆記。作者教授本科生和研究生的航空航天工程課程多年,包含飛行力學、飛機性能和氣動力學等相關內容。在1993年進入瑞爾森大學之前,作者曾在加拿大的大學和航空航天研究部門工作數年,目前作者是AIAA(American Institute of Aeronautics and Astronautics)固體火箭技術委員會的國際成員,并在北美和歐洲的動力飛行會議上發表了多篇重要學術論文。
本書適合用作相關專業大學課程的教材或者專業技術人員的參考用書。
徐旻,博士,工程師
(中國航天電子技術研究院)