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近年来,我国航空航天企业信息化建设取得显著成效,已经广泛应用在产品设计、制造、管理的各个环节,诸如CAD,CAPP,CAM,CAE,PDM,PLM和ERP等单项技术与系统的应用比较普及,产品研制周期明显缩短,设计制造质量显著提高。
1 航空航天行业的信息化建设内容与作用
航空航天行业方面信息化建设主要包括企业总体的信息管理、研制与制造的协同及产品研制能力的提升3部分。
1.1 企业总体的信息管理
企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)系统,是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。在航空航天企业中,由于需要涉及整体调动和资源整合很多,ERP作为对企业资源进行有效共享和利用的系统,可以使航空航天行业达到整体的资源规划统一。
1.2 研制与制造的协同
在航空航天行业,信息化主要为科研生产服务。该行业的重大工程是1个多学科综合、多专业集成、多个子系统集成和多单位跨地域协同的庞大系统工程;其复杂性、研制周期以及研制过程中各种因素的不确定性,需要采取信息化手段进行约束;其设计与制造中涉及大量的信息系统,并且需要在严格的流程管理控制下实现这些信息系统之间的交互和协作,以支持并行的协同设计和制造。设计研制过程中会涉及到成百上千个子系统、多种BOM表和多种变更管理。航空航天产品研制生产数据分散存放在各承担单位,大多数分系统和单机的研制生产数据没有实现集中存放和统一管理,上下游间难以保证数据的一致性和数据的有效重用。同时,近年来航天企业的研制与生产并重,设计与制造间的协同需求也很迫切。如此众多的系统、流程以及异构的数据协同实现集成需要1个统一的管理平台和集成环境。
航空航天行业又与其他行业不同,对质量管理、产品可靠性的要求非常严格,每个零部件要能追溯生产制造源头。
PDM主要针对的是产品数据管理。它以软件技术为基础,以产品为核心,实现对产品相关的数值处理过程、资源一体化的集成管理技术。PLM则指产品生命周期管理,作为全局信息的集成框架,可有效实现资源集成和协同研发生产及精益化管理。所谓集成框架,即在异构分布式计算机环境中能使企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统。PDM和PLM可为航空航天产品的研制和制造创造协同工作环境。基于信息化协同工作环境,设计人员可以跨越空间的限制,利用计算机通信网络等技术实现资源共享,完成异地协同设计与协同制造。
重点需要实现下列两个方面的集成:(1)PDM,PLM与CAD/CAPP/CAM的集成;(2)PDM,PLM与ERP的集成。ERP与PDM,PLM的互通,可以最大限度地共享企业全部信息系统。将PDM和PLM技术引入航空航天企业的研制和生产过程中,对改进现有技术和管理流程有非常重大的意义,能在一定程度上解决航空航天企业在研制过程中信息与流程的集成与管理及协同。
1.3 实现航空航天产品的三维全数字化定义设计与制造集成,提升产品研制能力
CAD,CAPP,CAM及CAE主要针对航空航天产品的研发及制造过程的信息化,在产品设计和制造加工的集成上提升产品的研制能力。从技术角度看,航空航天产品的研制过程涵盖现代科技的诸多领域,如机械、材料、电子、力学、声学、热学和能源等;多学科多性能的要求致使各种CAE之间需要协同,而在CAE仿真后进行的优化也需要CAD与CAE之间实现协同。
在航空航天产品的研制技术方面(CAD和CAE),通过数字样机的建立,可以实现部件或整机的虚拟装配运动机构仿真、装配干涉检查、空间分析管路设计、气动分析和强度分析等。总体而言,在航空航天产品研制中全面采用信息化技术,可实现三维数字化定义、三维数字化预装配和并行工程,建立产品的数字样机,取消全尺寸实物样机,使工程设计水平和产品研制效率得到极大提高,大幅度降低干涉、配合安装等问题带来的设计更改。
CAPP与CAM则指航空航天产品的制造协同。CAPP包括工装设计系统建立和工艺系统,在工装分类和典型化基础上,建立各自的工装设计资源库;开发基于工装族和有工艺知识支持的专用辅助工装设计系统,加强工装标准化、组件化和系列化工作,显著提高工装设计效率;实现产品模型在工装设计过程中的信息共享,提高工装设计与产品设计的协同程度;进行基于三维模型的计算机柔性化组合夹具工装研究,使工装快速组合装配,满足型号不同研制阶段和状态的快速工艺准备需求。工艺方面,针对产品制造过程中的铸造、数控加工、钣金成型、焊接等关键工艺过程,利用CAE进行计算机模拟的研究与应用,实现工艺方案的评估及优化;最终实现工艺流程的优化。CAM方面,运用CAD进行制造过程的前期设计,利用CAE进行计算机模拟,实现CAM方式与过程的优化。
总之,设计人员通过CAD完成设计,由专门仿真人员利用CAE完成设计多性能之间的协同仿真优化,通过CAD得到最终设计;而后通过CAD,CAE与CAPP,CAM的协同完成航空航天产品制造的过程。同时,运用两者之间的沟通,通过对航空航天产品的整体信息化建设,建立起CAD设计知识库、CAE仿真知识库、CAPP和CAM的制造工装知识库,使其成为航空航天企业在研发、制造方面的宝贵经验财富。
2 航空航天行业的信息化建设目标
通过上述几个部分的交互运用和协同,可以实现航空航天行业的管理、资源、设计、制造的全方位信息化工程,最终达到以下目标:
(1)实现信息的共享和传递速度,加强各地各部门之间的沟通与交流,提高工作效率;
(2)确保整体信息流的畅通,如产品各方面性能的仿真协同、设计协同等,有效开展工艺与设计的网上协同工作;
(3)提高总体设计能力,建立航空航天行业的设计知识库、仿真知识库和制造知识库等;
(4)提高制造过程信息化应用水平,建立工艺管理平台。实现制造过程计算机化,工艺流程管理及工艺信息与其他信息系统的集成,优化工艺和制造过程;
(5)建立产品设计、制造协同平台;
谱写向善担当的时代赞歌,传承爱的接力
1.构建大爱精神坐标、筑牢理想信念基石
学校党委坚持育人为本,把德育放在学校教育的首位,以理想信念教育为核心,注重教育引导、舆论宣传、文化熏陶、实践养成、制度保障相结合,大力弘扬核心价值观,构建大爱精神坐标,铸牢师生的精神支柱。通过举办“两弹一星”功勋科学家事迹宣讲会、组织学生成才表率先进事迹报告会、连续10年评选“感动北航”人物,引导学生追求高尚的精神境界,把个人的人生价值融入到奉献他人、奉献社会之中;通过课内外相结合推进通识教育,构建了经典研读、人文素养、社会科学、科技文明四大版块通识课程体系,所占学分已达本科生人才培养方案总学分的30%;邀请了200余位知名专家学者来校做人文素质教育讲座,艺术馆、音乐厅高雅艺术展览和演出精彩不断,使学生们在浓厚的人文氛围中汲取文化的滋养和成长的力量;通过深入开展“知国情、察民生”社会实践和“助他人、作奉献”志愿服务,暑期社会实践达到了全覆盖,志愿服务实现了常态化,每年组织400余支社会实践队,先后组织14批支教团赴新疆、宁夏支教,《人民日报》在头版“行进中国・精彩故事”栏目中专门报道了学校学生在新疆支教的感人事迹,志愿服务正逐渐内化为北航人的人生态度和生活方式。
2.抒写大爱文化名片、传播校园正能量
长期以来,学校充分发挥大爱文化的育人功能,广泛凝聚校内外广大师生、校友力量,建立健全爱心捐赠的渠道和机制,通过捐资设立奖学金、助学金、创业基金等形式,帮助支持家庭经济困难学生、品学兼优学生或突发疾病需要救助的学生,形成了人人参与的校园大爱文化氛围。2015年3月,学校交通科学与工程学院周伟韬同学因急性肝衰竭并肝性脑病三期等病症入院治疗,短短两周,学校师生校友共捐款筹款100余万元,使他顺利完成了肝脏移植手术,脱离了生命危险。近几年,从新闻媒体报道《这个集体不能落下你》中患急性重度胰腺炎的刘婕同学,到《用爱汇聚延续梦想的力量》中患白血病的庞尚辉同学,再到已成功完成器官移植手术走上工作岗位的李金贵同学都得到学校师生校友的鼎力相助。学校还建立了家庭经济困难学生数据库,实现多渠道精准资助,使“济困、励志、强能”同步提升。例如:著名结构疲劳专家高镇同院士的个人捐款已逾110万元,老中青教师代表共同设立了“宏志清寒”奖学金,学校首届毕业生钱士湘夫妇捐资300万元……广大校友不忘初心,反馈母校不断改善办学条件:王祖同、杨文瑛夫妇先后捐资2,500万元支持晨兴音乐厅和大学生艺术团建设,以提升师生文化艺术修养。师生校友的关爱使家庭经济困难学生更加潜心学习、自立自强,从新生入学时的“绿色通道”走上一条人生发展的“绿色跑道”。
涵养肩负使命的空天情怀,强化爱的合作
1.唱响空天文化主旋律、培育拔尖创新人才
建校63年来,一代代北航人的理想与抱负,始终与国家利益和航空航天事业紧密相系,学校的大爱精神也正是在航空航天事业的发展壮大中得到传承和弘扬。例如:航空发动机领域的领军人物陈光教授、陈懋章院士、刘大响院士共同出资150万元,发起“航空强国中国心”基金,奖励全国高校发动机专业的优秀学生。张广军院士捐出“长江学者成就奖”奖金50万元用于奖励品学兼优的家庭经济困难学生。近年来,学校深入开展“爱祖国、爱航空、爱航天、爱北航”主题教育,定期举办空天文化节、航模大赛、航空航天企业进校园和高端访谈等主题活动,组织学生观看神舟、嫦娥等航天器发射实况转播,参观航空航天主机厂所,邀请航空航天领域著名专家以及航天员来校与学生们互动交流,大力培育学生的航空航天情怀。在两个校区新建了航空航天博物馆和主题文化长廊,建设了仰望星空、载人航天精神、钱学森像等20余座航空航天主题雕塑,使空天文化、北航精神艺术化、具象化。精心组织创作了以航空报国英模罗阳校友为原型的大型音乐剧《罗阳》,在校内外巡演20余场,社会反响强烈。“演罗阳、学罗阳、扬罗阳”已成为师生坚守空天梦想、弘扬大爱精神的文化品牌,也成为全校新生入学教育的必修课。
2.爱国荣校凝聚力量、自主创新追寻梦想
学校始终坚持服务国家战略需求,突出自主创新,强化协同创新,积极搭建国家级创新平台,组建大团队,承担重大科研项目,并将强化科技创新平台的建设,提升到建设国家创新体系一个重要措施的高度来认识;把“爱国荣校、无私奉献、创造卓越”的价值追求落实在学术前沿探索与团队集体攻关的有机统一中。近十年,学校先后获得9项国家级科技奖励一等奖、3项国家自然科学二等奖,创造了一所大学连续获国家最高等级科技奖励的“奇迹”,被社会誉为科技创新的“北航模式”。例如:王华明教授及其团队,在世界上率先突破钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术,实现了“3D打印,让中国飞机中国造”;刘红教授及其团队,在生物再生生命保障技术取得重大突破,研制成功了世界上第三个生物再生生命保障地基系统,完成了我国首次长期多人密闭试验;房建成教授率领的“先进惯性仪表与导航技术”团队,先后获得“国家技术发明一等奖”1项、二等奖2项。在教育部学科评估中,该团队所在的仪器科学与光电技术一级学科排名全国第一。可以说,凝聚团队力量、强化爱的合作,已经成为北航以“大爱文化”组建科研大团队、催生自主创新重大成果不竭的源泉与动力。
塑造致真和谐的文化力量,提升爱的温度
1.加强师生沟通交流、打造真情互动平台
学校全面实施了本科生导师制,强化导师言传身教在学生人格养成中的关键作用,以导师的“导心、导学和导向”树立起学生的人生标杆。突出名师的榜样作用,组织学生与名师进行内容丰富、形式多样的交流。每月一次书记、校长与学生代表面对面沟通、每周一次陈懋章等院士领衔召开名师恳谈会、每时每刻李尚志等名师主持ihome网络互动工作坊,师生全时全方位思维碰撞、真情互动,构建了以情优教、以情优学的教学相长格局。积极探索书院制学生教育管理模式,成立了“知行”“汇融”“启明”“航天”四个书院,积极打造大爱传承、学学相长的文化育人社区,连续举办两岸四地现代高校书院制教育论坛,共同研究探讨书院育人规律,促进具有广博知识和优雅气质的“全人”培养,独具北航特色的书院制教育模式已成为传递大爱文化基因的新载体。全面实施朋辈辅导“梦拓”(Mentor)计划,1名高年级学生与5名~6名新生组成“梦拓”小组。目前,全校已成立了740余个“梦拓”小组,实现了新生全覆盖,开设了以欣赏高雅艺术、参观博物馆和专业特色展览、寻访名人故居等为主要内容的“梦拓”文化体验课,将“学梦拓、带梦拓、传梦拓”的新型学缘模式转化为传承北航大爱精神和培育人文情怀的互助平台。
2、浙江大学。浙江大学一直以来工科就很厉害,有小清华之称。浙大开创了专业与著名企业合作的人才培养模式,锻炼学生的实战能力,效果很好。
浙大的软件工程专业也是A+学科,也是双一流建设学科,实力很强。
中图分类号 G642.0
文献标识码 A
文章编号 1005-4634(2012)05-0048-05
0 引言
《自动控制原理》是航空航天类本科专业一门重要的专业基础课。以笔者所在的北京理工大学为例,航空宇航科学与技术一级学科下属的飞行器设计与工程、航天运输与控制、飞行器动力工程、武器系统与发射工程、探测制导与控制技术等专业的本科生,均在大三第一学期必修《自动控制原理》经典控制理论部分,包括54个理论课时和10个实验课时,其任务是通过对自动控制理论知识的学习,培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力。同时,《自动控制原理》还是学习测试技术、飞行器制导与控制技术、飞行器总体设计、航天器测控原理等诸多专业课程的先修课,在航空航天类专业的本科生培养计划中占据着非常重要的地位。
《自动控制原理》的授课模式一般有两种:一是将经典控制理论部分和现代控制理论部分分开讲述,先讲授经典控制后讲授现代控制,目前国内大部分高等院校均是采用的这种授课模式;二是将经典控制和现代控制融合讲授,这种授课模式有助于培养学生从系统角度、全局高度来思考问题的能力,更利于掌握控制理论的实质。由于授课模式的沿袭性及单学期课时数的限制,北京理工大学航空航天类专业的《自动控制原理》采用了前一种授课模式。授课教师采用A、B角的方式,教师队伍中有授课近20年的教师,还有刚刚博士毕业踏上工作岗位的年轻教师,更难能可贵的是,所有授课教师均有出国留学或访问的经历,兼通中西教学模式之长,融蓬勃朝气与丰富经验于一体。
本文主要是以《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》(教高[2012]4号)中“坚持内涵式发展”、“促进高校办出特色”、“创新人才培养模式”、“提升国际交流与合作水平”等内容为指导,结合北京理工大学的学校定位和办学特色,以笔者在《自动控制原理》经典控制理论部分本科教学过程中的思考和认识为基础,对北京理工大学航空航天类专业在《自动控制原理》本科教学改革中的若干有效措施进行总结和探讨。
1 授课内容及学习过程中存在的问题
1.1《自动控制原理》的授课内容
笔者主要讲授《自动控制原理》中的经典控制理论部分,授课内容分为八章,分别是:自动控制系统导论、自动控制系统的数学模型、自动控制系统的时域分析、根轨迹法、频率法分析、控制系统校正、非线性系统和线性离散系统。其中,前六章和第八章是重点讲授内容,第七章是一般讲授内容。就总的讲授内容来说,有理论性强、新概念多、系统性强、与工程尤其是航空航天工程联系紧密的特点,如已列装或在研的大部分导弹飞行器,其自动驾驶仪的设计仍主要是在经典控制理论的框架下完成的。学习过程是先了解控制系统的组成尤其是强调“反馈”的概念,再根据实际的控制系统建立数学模型,然后通过时域法、根轨迹法、频率法等分析系统性能的优劣对比,最后对系统整体性能进行校正和设计,可以说,整个过程是一个完整的体系,更是一个循序渐进的过程。
1.2《自动控制原理》学习过程中的几点问题
无论哪门课程,讲授目的均是希望学习者能够掌握相关知识的基本原理、分析方法并最终做到灵活运用。考试成绩是评价学习者是否达到上述标准的一个参考,但考试成绩并不能表明一个学生是否真正达到了上述标准。为了准确评估《自动控制原理》的讲授效果,真正了解该门课程学习中可能存在的问题,不但要时刻注意本专业学生在修习过程中的反馈意见,而且要广泛调研和阅读其它学校和专业的教师在该门课程上的经验总结。在此基础上,结合笔者的亲身体验和思考,认为航空航天类专业的学生在学习《自动控制原理》过程中可能面对的主要问题包括:(1)部分学生由于数学基础不够扎实,对课程中涉及到的数学知识产生畏难情绪,进而无法很好地掌握控制系统的分析方法;(2)不能将所学的控制理论知识与自己专业的实际案例充分地联系起来,这主要是在学习过程中接触专业案例少造成的;(3)阅读英文文献的能力不足,而且这种不足突出表现在缺乏对专业词汇的正确理解上,这说明《自动控制原理》需要适度地推进双语教学改革;(4)无法将基本理论和计算机辅助设计软件MATLAB结合起来进行更有效地控制系统设计,即割裂了基本理论和计算机辅助软件相辅相成、互相印证、互相促进的关系;(5)从系统角度理解控制系统核心思想的能力不足,即无法做到融会贯通,更谈不上灵活运用,这需要授课过程中注意前后串联,帮助学生建立起系统概念。针对上述问题,结合北京理工大学办学定位和航空航天类专业《自动控制原理》的授课特色,授课教师均提出了有针对性的改革措施。多年来的教学实践证明,这些措施很好地解决了北京理工大学航空航天类专业本科生在《自动控制原理》课程中的学习问题,增强了学生对该门课程的学习兴趣和“自主学习”能力。
2 教学改革的若干举措
2.1从数学基础抓起
“工欲善其事,必先利其器。”《自动控制原理》课程涉及大量的数学知识,如拉氏变换及其逆变换、微分方程、差分方程、复变函数理论、Z变换等。毫不夸张地说,扎实的数学功底是学好该课程的基础。如果学生缺乏必要的数学知识,教师又不能适时补上这个不足的话,很容易造成学生在学习过程中的畏难情绪,不可避免地会影响教学效果。
北京理工大学授课教师的做法是在《自动控制原理》开课伊始,就给学生列出所有需要用到的基础数学知识。一方面引导学生重新复习这些已经学过的数学知识;另一方面,授课教师还会抽出专门的课时来对这些数学知识进行复习和重点讲授。为了不断加深学生对这些数学知识的理解,在用到相应的数学工具时,授课教师都会结合具体的实例进行更详细地讲述。为了尽可能减少学生在学习中的畏难情绪,北京理工大学授课教师在考试中坚持“注重概念,弱化计算”的理念,只要学生思路正确,仅仅是计算错误的情况下,尽量少扣或不扣分。
2.2双语教学,与国际接轨
开展双语教学有助于我国高等教育与国际接轨,是当前教育改革的热点和重点,同时也得到了教育部等相关部门的大力支持。在双语教学的改革中,有一点需要明确的是,专业课双语教学的目的并不是为了增加学生的词汇量,也不是为了提高学生外语的写作水平,更不是为了教学生外语语法,而是为了增强学生阅读专业外文文献的能力和对专业知识的理解能力。近年来,英语已经逐渐发展成为全世界通用的语言,最新的科研成果更主要是以英文形式发表。所以,我国高等教育中大部分的双语教学均是采用中文和英文的双语授课模式。
由于《自动控制原理》涉及到的诸多基本理论和分析方法大都是从国外引进和翻译过来的,加上国外学术界习惯用人名来命名定理的做法,给国内学生记忆和理解这些理论和方法增加了额外的困难。如用于判定线性系统稳定与否的劳斯判据就是以英国数学家Edward John Routh的名字命名的,类似这样的例子还有很多,这对于习惯望文生义的国内学生来说,想仅仅从字面意思来理解劳斯判据本身几乎是不可能的。有鉴于此,基于航空航天类专业《自动控制原理》双语教学改革的目的主要是为了增加学生对专业词汇认知这一基本的出发点,决定了航空航天类专业《自动控制原理》双语教学的授课方针应以中文为主、英语为辅。具体做法是,每当第一次出现新的名词、原理和方法时,授课教师先用中文进行详细讲解,然后告诉大家这些名词、原理和方法在英文中的表示方法和来源,并在以后遇到这些名词、原理和方法时,更多地采用英文表述。如传递函数(Transfer Function)、劳斯判据(Routh Criterion)、阶跃响应(Step Response)、脉冲响应(Impulse Response)、根轨迹(RootLocus)等,都可以采用这种处理方式。此外,还需要注意引导学生适量阅读英文参考书和专业文献,由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一书在世界范围内的广泛被接受性,北京理工大学同样推荐学生将这本书作为英文参考书。
2.3融科研于教学
随着我国高等教育改革的不断实施和深入,昔日的“填鸭式”教学已逐步被更能激发学生“自主学习”能力的“启发式”、“案例式”教学所取代。在《自动控制原理》的教学中,如果只是讲授一般的数学公式和物理定理,而与实际工程割裂开来的话,很可能出现的后果就是学生学习后不知道用在什么地方,更不知道如何用,更糟糕的情况是学生在考试后就把所学的东西全忘掉了。为了避免这一状况的发生,有必要将专业案例、授课教师的科研项目融入日常的教学工作中去,让科研带动教学、教学促进科研。
如在第一章讲授自动控制系统定义和基本组成的时候,通用的教材是举一些工业上常见的例子,像室温调节系统和水位调节系统来引入自动控制的专业术语和反馈的概念。这种讲授方法是很好的,有利于学生建立对控制系统组成的直观概念,并认识到自动控制的核心思想所在。对于航空航天类专业的学生来说,在讲述通用案例的同时,还可以结合航空航天领域的应用案例,如引入图1所示的导弹攻击飞机的案例。在这个案例中,导弹根据自己探测到的目标机动特性,依据一定的制导律生成最佳攻击曲线,当弹上的测试设备探测到实际飞行路线和预定飞行路线出现偏差的时候,弹载计算机会依据一定的法则生成控制指令,气动舵机来执行这一控制指令,从而达到控制导弹回到预定飞行路线的目的。按照这一描述可以画出它的系统方块图,如图2所示,和基本的负反馈闭环控制系统(如图3所示)对应起来,预定飞行路线对应给定输入、弹载计算机对应控制器、气动舵机对应执行机构、导弹就是被控对象、实际飞行路线即是实际输出、弹载测试设备即对应测量输出的传感器。这样讲授下来,由于比较贴近专业方向,同学们就很容易理解控制系统的结构,并对输入、输出、被控对象、执行机构、控制器的作用及反馈的概念有了更为直观和深刻的认识。
在讲述控制系统稳态性能和动态性能的时候,大量引入航空航天的专业案例,尤其是一些因为控制系统设计失误或控制系统未能正常工作产生重大损失的失败案例,对引发学生的学习兴趣颇有帮助。从教学的效果看,这些案例的引入,不仅加深了学生对《自动控制原理》重要性的认识,激发了他们学习的热情,同时,还培养了他们对所学专业的兴趣。在此基础上,可以注意吸收一些对自动控制理论或应用感兴趣的学生提前进入实验室,并挑选与任课教师负责项目相关或者处于航空航天控制前沿的研究方向,如临近空间飞行器的制导与控制技术,让他们自由发挥,思考和创新,切实培养他们的动手能力。
此外,授课教师要非常注重“基于书本、超越书本”。比如香农(Shannon)采样定理认为:对于一个连续信号来说,当采样角频率是该连续信号所含最高次谐波频率两倍以上的话,即能做到一个周期内采样两次以上的话,那么经采样后所得到的脉冲序列,就包含了原连续信号的全部信息,可通过理想滤波器把原信号毫无失真地恢复出来。这一表述在数学理论上是没有任何问题的,但在实际工程项目中往往是行不通的,比如一个正弦曲线的测试,一个周期里只采样两三个点的情况下,几乎没有可能复现原信号。类似于这样的问题,授课教师需要在授课过程中向学生特别强调。
2.4计算机辅助教学
由于《自动控制原理》在授课过程中涉及到的数学公式、图形(结构图、框图、根轨迹图、伯德图等)比较多,非常不方便在课堂上进行直接板书,一旦板书不清楚会直接影响学生的学习效果。而这些公式和图形是非常适合以幻灯片(PPT)的形式来进行表述的,学生也更乐意看到这种方式。北京理工大学授课教师同样采用了以PPT为主的授课模式,配以适当的动画,给学生一个更为直观的展示。如在讲授动态性能指标的时候,延迟时间、上升时间、峰值时间、超调量、调节时间等名词的定义并不是那么容易理解,但通过动画的形式就可以很清楚、明了地向同学们展示这些概念的不同,学生反映良好。再比如在讲授不同阻尼比情况下二阶系统单位阶跃响应特性的时候,只靠文字表述“随着阻尼比的增大,系统的响应越快,但超调量越大”的话,大部分学生是比较茫然的。如果换成通过PPT展示给同学们如图4所示的响应曲线时,就会一目了然,同时,还有助于同学们掌握零阻尼、欠阻尼、临界阻尼、过阻尼等情况下单位阶跃响应特性的不同。
MATLAB是学习《自动控制原理》的学生必须掌握的一个计算机辅助分析工具。实际上,一个令人引以为傲的事实是,北京理工大学航空航天类专业本科生的MATLAB基础知识都是在《自动控制原理》的课堂上学到的。由于年轻学生对新鲜事物天生的好奇感,当他们看到教材上一幅幅精美的图片是通过MATLAB展示在自己面前的时候,不但会加深他们对所学知识的理解,更会激发他们学习这门课的热情。比如讲二阶欠阻尼系统阶跃响应的时候,可以首先引导学生思考一个问题:“既然阻尼比越小,系统响应越快,超调量越大,那怎么来选择合适的阻尼比呢?”然后再用教学计算机上装载的MATLAB画出图5,这是阻尼比位于[0.10.9]之间,以上升时间为横坐标、超调量为纵坐标的Pareto图,同时在图中标示阻尼比分别为0.4、0.707和0.8所对应的点。以这个直观的示意图做基础,同学们就很容易理解为什么工程上一般要求阻尼比在[0.4 0.8]范围内了,再告诉同学们阻尼比为0.707时控制系统效果最佳,他们也就明白了因果来源。如果更进一步画出阻尼比分别为0.6、0.707和0.8时候的单位阶跃响应曲线来,如图6所示,同学们就会有一个更加明确和直观的印象。此外,授课教师还可以通过课下作业的形式,引导学生利用课堂所学知识编程实现更复杂的响应曲线,使学生可以亲身感受到响应曲线随不同参数变化的规律,不但可以加深学生所学的理论知识,还有助于学生掌握辅助软件的用法。
用MATLAB辅助教学可能会带来的一个副作用就是,同学们可能觉得只要掌握MATLAB就可以了,而忽略了自动控制本身的基本原理和定性的分析方法。这是授课教师在教学过程中需要重点留意并刻意避免的问题之一,北京理工大学授课教师在每次用MATLAB辅助教学时,都会强调基本原理的重要性,同时会刻意用所学的定性分析方法来评估MATLAB结果的正确与否,并一再强调,MATLAB只是一个辅助大家进行控制系统分析的工具,不能取代大家所学的基本原理和分析方法本身,考试中也不会考这方面的内容。
2.5注重前后串联,建立系统概念
《自动控制原理》本身的讲授内容多、跨度时间长,而且学生同时还在修习其它课程,所以用在《自动控制原理》这一门课上的时间是极其有限的。而且一般教材也更倾向于将每个章节的内容独立出来,如仅仅在第二章讲述控制系统模型的建立方法,在以后的学习中就直接拿现成的传递函数来用;再如第三章讲述时域分析法之后,在后续章节的讲述中几乎不会再涉及。很可能造成的一个后果就是学习过程中常常不清楚各个知识点之间的相互联系,也无法真正的做到融会贯通,在遇到实际的工程问题时就会显得束手无策、不知如何下手。这需要授课教师帮助同学们理清线索,弄清楚各个章节之间的因果关系。
【摘 要】协同创新是国家经济社会发展的必然选择。如何构建高效、有序的协同创新中心运行机制是摆在当前的重要任务。文中以“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”为实体对象,从动力机制、共享机制、过程机制和转化机制四个方面探讨其运行机制,该运行机制对我国协同组建团队提供了参考作用,在打造全产业链上具有示范意义。
关键词 通用飞机;协同创新中心;运行机制
Research for operation mechanism of “Collaborative Innovation Center For Advanced General Aircraft Design, Manufacture and Demonstration”
WANG Yue ZHAO Wei-ping TONG Gang ZHAO Li-jie
(Shenyang Aerospace University Liaoning General Aviation Academy, Shenyang Liaoning 110136, China)
【Abstract】Collaborative innovation is the inevitable choice in the development of national economic and social. How to construct an efficient and orderly cooperative innovation center? The operation mechanism is the first important task at present. In this article, The entity object of "Collaborative Innovation Center For Advanced General Aircraft Design, Manufacture and Demonstration" is discussed with the operation mechanism as four aspect, the dynamic mechanism, sharing mechanism, process mechanism and transformation mechanism. The operation mechanism can be as a reference of collaborative team constructing in our country, and it has the demonstration significance in forging the whole industrial chain.
【Key words】General aircraft;Collaborative innovation center;Operation mechanism
基金项目:青年教师自选项目——基于“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”运行机制研究(201330Y)。
作者简介:王悦(1983.07—),女,汉族,河北人,硕士,沈阳航空航天大学辽宁通用航空研究院,工程师,研究方向为教育经济与管理。
0 引言
随着技术交融性的不断加大,协同创新已成为促进当今世界技术发展的新手段。“协同创新”源于协同开放式创新,它通过多元主体之间的互动,引导不同的创新主体深入的合作和资源的整合,产生系统叠加的非线性效用[1],最终实现系统产出的质性飞跃。协同创新的内涵本质是政府、高校、科研机构、企业等为了实现重大科技创新而开展的多元整合的创新组织模式。协同创新是通过国家、地方政府的引导,促进多元利益主体发挥各自的优势进行整合,实现各方的优势互补,从而,加速技术创新和成果产业化活动。而协同创新中心即作为一个载体,肩负着这产业技术的创新与转化的重任。
1 “先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”内涵
“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”,以辽宁省政府为主导,沈阳航空航天大学依托辽宁通用航空研究院组建的,以航空技术学科为主体,以培育通用航空产业为重点,通过与北京航空航天大学、沈阳飞机设计研究所、中航工业空气气动研究院、沈飞等科研院所的深度融合,使其成为支撑我国通用产业发展的核心共性技术研发和转移的重要基地;通过成立辽宁锐翔通用飞机制造有限公司和辽宁锐翔通用航空有限公司,作为制造与运营两个示范企业,从而促进区域创新发展的引领阵地和示范基地。“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”如何高效有序的运转将是本文研究的重点。
2 “先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”运行机制
“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”涉及多元利益主体,其运行机制直接关系到协同效应的产生,“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”的运行由需求引导,创新平台为主体,整合多元力量,共享资源,协同创新,产出转化,共赢效益。为此,“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”主要从动力机制、共享机制、过程机制和转化机制四个方面去研究。
2.1 动力机制
喻汇将协同创新动力机制分为外驱动(或外部推力)和内驱动[2]。随着东北低空空域管理试点及逐步开放,辽宁省委省、政府提出打造“航空强省”的战略部署,把航空产业打造成沈阳经济发展新的增长点和最具竞争潜力的新兴产业。然而,我国通航产业仍处在起步阶段,完整产业链条尚未形成。通用航空产业链上的关键环节包括通用飞机基础研究、设计、制造、适航性和运营管理等,以上环节缺一不可,没有一家单位能够承担所有环节的重大任务,必须强强联合,优势互补。高等学校开展基础研究的需求牵引不足,应用基础研究和关键技术的成果转化率低;航空企业和科研院所型号任务重、关键技术需求多,但其需要依靠外援解决生产过程中存在的问题,开展工程应用研究的核心技术储备不足,研制风险大、周期长。因此,通过强强联合,才能实现多元利益主体的需求和收益,才能构建面向完整通用航空产业链的协同创新联合体。为此,辽宁通用航空研究院为牵头单位,沈阳航空航天大学凭借航空宇航科学与技术及相关学科优势,利用其与北航、中航复材有限责任公司等国内航空高校与企业同生一脉,具有长期、良好的合作基础,再加上沈阳地区航空企事业单位密集的特点,通过当量股份制等一系列制度的激励,突破体制机制障碍,集聚优势资源,培育了“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”。中心通过辽宁省政府的政策支持,市场的拉动,各利益主体预期收益的激励与驱动,使得各利益主体共享政策、资金、技术、人才、信息、设备,以项目为抓手,突破通用飞机的若干关键技术,形成一批标志性的重大成果,共同打造通航全产业链,从而达到与各自需求相匹配的合作期望。
2.2 共享机制
资源共享强调多元利益主体责任与利益相统一。资源共享不仅强调相互融合,同时也强调多元利益主体对有价值资源的追求,使资源占有者价值得到承认。因此,资源共享并不是单一地强调多方共同拥有、共同使用,同时包含了参与各方的付出并通过共享获得利益。“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”整合通用飞机设计制造运营管理的人才队伍、仪器设备、科研平台、资金、信息等资源,以“当量股份制”作为投入和分配机制,建立动态、高效、融合的协同创新体系。融合的资源对协同体单位高度开放,理事会对各单位投入的资源进行筛选评估确定所占当量股份比例,由科学发展咨询委员会和理事会每三年进行一次重新评估,动态调整当量股比,各协同体的收益则按照评估折算各协同体所占的当量股份比率进行分配。
2.3 过程机制
在“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”中,以重大项目为牵引,优化以任务需求为导向的资源配置方式,各协同体单位是中心股东,按自愿原则,各协同体协商约定投入中心的人、财、物等资源,进行资源整合,构建持续创新的科研组织模式,从而进入实质性的协同创新阶段。
2.4 转化机制
Wahab等将创新成果的转化途径分为市场与非市场两种,获得的效益为经济效益和社会效益[3]。“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”研究制造了一款立体遥感型全锂电无人机SY1,于2012年5月成功首飞;国内首架燃料电池动力无人机LN60,于2012年7月成功首飞;增加中航工业复合材料有限责任公司组建联合团队,进行了全复合材料双座电动轻型运动飞机RX1E有人飞机研制,2013年6月成功首飞,2014年11月,在珠海航展上进行展示并空中表演,是航展上唯一一架新能源通用飞机,2015年顺利通过适航认证,是世界上第一款通过适航认证的双座电动轻型运动飞机。打入市场后,获得了28架订单,收到了良好的经济效益。依托这三个型号,组建了低雷诺数通用飞机气动布局、高效螺旋桨设计理论与方法等多个共性关键技术创新团队,取得理论与技术上的重大突破,重点突破了通用飞机总体与气动技术、复合材料结构优化设计技术、新能源动力系统与适航技术、复合材料通用飞机制造技术以及运营管理等关键技术。同时,建设了“大学生飞行器创新实践基地”、“先进通用飞机设计制造基地”和“通用飞机飞行实践基地”三大基地,遵循创新人才培养规律,针对不同层次人才培养需求,构建科学创新实践体系和一流实践环境,有力支撑先进通用飞机设计、制造与运营领域人才创新能力的提升。构建了多元化成果转化与辐射模式,取得了良好的经济效益和社会效益,促进了辽宁通用航空产业发展。
3 结语
本文以“先进通用飞机设计制造与示范协同创新中心”为实体对象,系统的分析了该中心的动力机制、共享机制、过程机制和转化机制四大运行机制,其实践性更强,对我国协同组建团队,打造全产业链具有示范作用。
参考文献
[1]郑刚.基于IM视角的企业技术创新过程中各要素全面协同机制研究[D].浙江大学,2004.
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)04(a)-0180-02
1 背景
1.1 学科评估背景
学科排名是指:教育部学位与研究生教育发展中心,对除军事学门类外的全部一级学科进行整体水平评估,并根据评估结果进行排名,又称“一级学科整体水平评估”。此项工作于2002年首次在全国开展,各高校和科研单位自愿申请参加,至2009年已完成两轮评估[1]。2013年1月29日,最新一轮学科评估即第三轮结果向社会公布。
学科评估在一定程度上可以反映出高校的学科实力、办学水平。在排名中高校可以在一定程度上了解现阶段学校学科所处水平。可以更好的服务高校、服务社会。
1.2 工信部七所高校
工信部直属高校即中华人民共和国工业和信息化部直属高等学校。指由中华人民共和国工业和信息化部直属管理的一批高等学校,是中央部门直属高等学校的重要组成部分。
工信部直属高校共有以下七所。
北京理工大学(以下简称“北理工”)、北京航空航天大学(以下简称“北航”)、哈尔滨工业大学(以下简称“哈工大”)、哈尔滨工程大学(以下简称“哈工程”)、西北工业大学(以下简称“西工大”)、南京理工大学(以下简称“南理工”)、南京航空航天大学(以下简称“南航”)。其中北理工、北航、哈工大、西工大4所高校是国家“985工程”和“211工程”重点建设的高校,其余3所是国家“211工程”重点建设的高校。
2 三轮参评整体情况
如表1所示,4所“985”高校和3所非“985”高校差距较明显。4所“985工程”高校前十学科个数也存在一定的差距,哈工大前十数量最多,与全国其他高校比较,前十数量跻身第十位(部分高校前十数量如图1所示),但是与清华、北大、浙大等这些具有国际水平的高校比差距较大。
南理工、南航和哈工程三所非“985工程”高校前十数量相当,均为3个。其中南理工兵器科学与工程在评估中与北理工并列第一,南航、哈工程均无排名第一的学科。
从三轮排名进入前10的学科数来看,北航、哈工大始终保持在10个以上,北理工一直保持在8个,西工大则保持在5个以上。其中哈工大的优势最为明显,在第三轮评估中,全国前5的学科增加到10个,进入全国20%的学科数由第一轮的8个提高到第三轮的19个。
非“985”高校中,南航第一轮评估中仅有1个学科进入全国前20位,无学科进入前20%。但第三轮已增加到8个学科进入全国前20位,进入前20%的学科数达到5个,南理工和哈工程第一轮到第三轮均有进步,但是进步不如南航明显。
2.1 七所高校第三轮参评学科类型的对比(如图2)
3 问题与建议
(1)优势变顶尖,国家冲国际。南理工、南航、哈工程3所非“985工程”高校顶尖学科数量偏少。北航、北理工、哈工大、西工大的顶尖学科较多,但是在全国范围内优势不够明显,仅哈工大较有优势。顶尖学科反映一所大学学科建设的“高峰”,代表学校在某一学科领域最强的影响力和竞争力。因此,学校对优势学科应稳步推进,将优势学科努力打造成顶尖学科,同时学校还须加大对新兴学科的培育扶持力度,遴选出能够涌现至全国前5位的新学科,尽快凝练塑造学校学科建设的另一个“高峰”。南理工、南航、哈工程应瞄准全国高水平大学,将“高峰”打造成全国顶尖水平。北航、北理工、哈工大、西工大应将“高峰”瞄准国际水平,努力打造一批国际上的顶尖学科。
(2)保持竞争优势,稳步带动发展。工科领域学科竞争尤为激烈。南理工、南航、哈工程一些具有传统优势的学科排名不甚理想,有的已被后起之秀超过或持平。这种趋势必须引起各高校重视,并加大对一批工科主干学科的建设力度。
已具有绝对优势的学科要继续保持,如北理工、南理工的“兵器科学与工程”;北航的“航空宇航科学与技术、仪器科学与技术”;哈工大的“力学”等,稳步发展顶尖学科的同时带动其他相关学科的发展。
中图分类号:G643 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.19.029
1 引言
高等教育承担着人才培养、科学研究、社会服务和文化传承四大任务,其中,人才培养是核心。创新能力和实践能力培养是人才培养的重中之重,是衡量人才培养质量和教育教学改革效果的重要指标。2011年4月,同志在清华大学建校100周年大会上指出,高等学校要把提高质量作为教育改革发展最核心最紧迫的任务,创新教育教学方法,强化实践教学环节,形成人才培养新优势[1]。建立创新实践基地,开展创新实践活动,是提高高校学生创新能力和实践能力的有效方式。国外的剑桥大学、麻省理工学院、多伦多大学、普度大学、波士顿大学等很早就已积极探索本科生、研究生创新实践活动组织形式,开设了形形的创新实践项目。
浮空飞行器是指依靠浮力升空的无动力飞行器,包括高空科学气球、飞艇等。浮空飞行器具有可快速部署、操作使用方便、经济性好等诸多优点,无论在军事领域,还是在民用领域,都具有广阔应用前景。尤其随着世界各国对临近空间开发利用的高度重视,平流层浮空器的研究和发展更是受到极度青睐[2]。
近年来,在国外高校开展的学生创新实践活动中,浮空飞行器类项目占有重要地位。据不完全统计,全世界目前有50余所大学组织开展以高空气球为工具的临近空间探测等研究,其中,绝大多数项目都有本科生。本文对国外高校浮空器类学生创新实践活动的开展现状进行系统总结,对其特点进行深入分析,对国内高校开展学生创新实践活动,充分发挥创新实践活动在人才培养中的作用重要现实意义。
2 国外高校浮空飞行器学生创新实践项目概况
据不完全统计,国外目前有50余所大学组织开展以高空气球为代表的学生创新实践活动,本节选取实践项目特色鲜明、实践内容丰富、较具代表性的典型大学开展的典型项目进行详细介绍。
2.1 高空学生平台(HASP)
高空学生平台(High Altitude Students Platform ,HASP)是首个专为单次飞行搭载多个有效载荷而设计的高空气球平台项目,由Louisiana州立大学、美国航空航天局(NASA)气球项目组(BPO)、哥伦比亚科学气球站(CSBF)等共同发起,Louisiana州立大学主导[3]。项目旨在为学生提供在临近空间实现较长时间飞行的实验机会,培养新一代航空航天科学家和工程师,以解决美国目前空天领域专业人才紧缺的危机。
HASP可用零压聚乙烯薄膜气球将12个学生有效载荷搭载至36km的高空,航时可达15-20小时。项目首次飞行是在2006年9月4日,平台共搭载了8个学生有效载荷。在HASP项目实施过程中,学生将完成整个气球相关的所有分系统设计、制造、测试、发射等活动。自2006-2012年,HASP项目每年至少安排一次飞行试验活动。多年来,参与HASP项目的学生人数稳步上升,美国国内共计有27个独立机构将HASP作为学生培训项目的一部分。从2011年开始,HASP开始向国际学生团队开放,加拿大阿尔伯塔大学在2011年作为首个国际团队参与其中。
2.2 Montana州立大学高空气球学生实践项目
BOREALIS高空气球项目是美国Montana州政府支持的学生创新实践项目[4]。在项目中,来自不同专业的学生一起构想,设计和制造自己的有效载荷并放飞至30km的高空。BOREALIS在Montana州立大学和Montana大学有两个独立完整的气球项目,其余规模较小的学校则仅负责开发有效载荷,并与这两所大学进行合作飞行。
在2011年BOREALIS项目中,由6名工程专业的学生组成一个跨学科项目团队设计高空气球有效载荷。有效载荷携带一个由Montana州立大学研发的辐射传感器。有效载荷的设计和原型制作作为一个为期8周的暑期项目,于6-8月份进行,项目预算约450美元,所有参与此项目的学生在这个跨学科项目团队中遵循系统工程的原则进行合作,开展包括方案设计、分系统设计、项目风险评估、半实物仿真等内容的所有工程流程研究。
2.3 Alberta大学高空气球计划
加拿大Alberta大学的高空气球计划是学校组织的、以学生为主体的科技创新实践活动,旨在通过学生参与活动,使其获得相应的科学研究、工程项目方面的经验。Alberta大学高空气球计划(UAHAB)启动于2009年秋季,2010年秋季得到加拿大航天局的资金支持,同时其成员被选派参加了高空学生平台(HASP)项目,开发了“枫叶粒子探测器”,成功的组织和完成了相关任务[5]。UAH队对2011年HASP的成功参与,极大地鼓舞了周围的学生,激发了Alberta大学学生对于高空气球计划的热情。UAHAB迄今已经进行了十多次相关试验,形成了UAHABXX系列,项目最近一次放飞试验是在2012年3月25日,有效载荷重量为15kg(包括相机和加速度计),最大飞行高度28km,飞行时间1小时56分钟,飞行距离约130km。
3 国外高校浮空飞行器学生创新实践项目的启示
3.1 注重通过创新实践活动培养学生的知识运用能力、实践能力和创新能力
知识运用能力、创新能力和实践能力培养是高等院校人才培养工作的关键内容,也是国内外高校开展学生创新实践活动最直接的目的。纵观国外高校开展的浮空类创新实践项目,无不将上述三种能力培养摆在极其突出的地位,鼓励学生充分利用所学理论知识解决实际问题,通过动手实践,将创新性设想应用于解决实际问题,强化知识运用能力,提高动手实践能力,培养创新思维,培育创新素养。除本文第二节提到的项目外,Louisiana州立大学的学生航空促进计划,提出所谓“爬,走,跑,飞”循序渐进飞行器实践教学方法,首先将广泛学科内容知识和亲身体验教授给学生,然后让学生应用这些知识进行小型气球有效载荷的设计,制造,测试和操作,学生在实践活动实施过程中,可大胆设想创新,提出新概念、新思想并进行应用。
3.2 注重通过创新实践活动培养学生的团队合作精神
人类科技史表明,绝大多数成功的科学家都具有良好的团队协作精神[6]。大力协同、合力攻关的团队协作精神,是从事现代重大基础科研项目、大型工程项目等必备的科研素养。国外高校充分利用浮空飞行器创新实践项目系统性强、分系统众多(包括蒙皮、结构、能源、控制、载荷、推进等若干子系统)、参与学生多的特点,在创新实践活动实施中,安排多名学生共同完成实践项目,集智创新,合力攻关,很多大学甚至采用了校校合作方式,让学生与很多新面孔开展合作,如第二节提到的众多高校参与的高空学生平台计划,很好地培养了学生的团队协作精神和集体荣誉感。
3.3 注重通过创新实践活动培养学生的工程素养
在校期间所学知识技能与工程实际脱钩,缺乏工程素养,毕业后无法很快适应岗位要求,在很长一段时期内都是国内外高校人才培养共同面临的问题[7],因此,国外高校在浮空器创新实践活动实施过程别注重引发学生对工程项目的兴趣,借鉴工程模式组织实践活动,培养学生良好的工程素养。如Louisiana州立大学的学生航空促进计划的一个很重要的目的就是,吸引更多学生参与航空相关工程项目,为学生提供项目管理、数据的收集、分析和解释等工程经验。
3.4 注重实践项目设置规划,由简到繁,持续发展,形成系列
实践项目设置是学生创新实践活动别关键的内容,直接关系到创新实践活动的效果。国外高校特别注重创新实践项目长远规划和持续发展,按照由简到繁,由易到难原则,建立项目系列,一脉相承,逐年逐步有序推进。本文第二节中介绍的高空学生平台项目,无论是气球,还是有效载荷,都形成了系列化,按照飞行试验开展年份,命名为“HASP+发射年”,如HASP2010。
参考文献:
[1].在庆祝清华大学建校100周年大会上的讲话[N].人民日报,2011-4-25(2).
[2]姚伟,李勇,王文隽.美国平流层飞艇发展计划和研制进展[J].航天器工程,2008,(2):69-75.
[3]T G Guzik, J P Wefel. Student Ballooning and the High Altitude Student Platform [C]. NSG Directors Meeting, Baton Rouge, 2009.
[4]Montana Space Grant Consortium. The Montana Space Grant Consortium Ballooning Program Handbook [Z]. Bozeman: Montana State University, 2004.
[5]The Auburn University Student Space Program [Z]. Auburn University, 2007.
[6]武小梅,王星华,刘艺.基于实训教学的工程素养和创新能力培养[J].中国电力教育,2010,(30):133-134.
一、引言
随着科技水平的进步和科技创新的日益发展,高校为我国科技进步做出了突出的贡献。国家逐年加大对科研经费的投入,使得高校的科研实力显著增强。因此高校科研经费的评估与管理不仅是高水平学术成果的重要保障,更是我国科技发展的重要动力。国防科研经费在科研经费中所占比例较大,作为国家的基本投资建设支出,加强经费管理,提高使用效益,具有重大意义。
二、高校国防科研经费构成
国防科研项目经费由收益、计价成本和不可预见费三部分组成。其中国防科研项目的计价成本,应根据项目执行期间物价水平和相关原材料等的变化适当调整。具体包括从项目论证阶段到试生产阶段所发生的设计费、材料费、外协费、专用费、试验费、固定资产使用费、工资费以及管理费等八项内容。第一,管理费:包括项目执行过程中的办公费、资料费、人员工资、薪酬费、交通运输费和培训费等。第二,固定资产使用费:按项目应分摊的仪器折旧费、厂房建筑费等固定资产应计提的折旧费和减值准备。第三,试验费:指项目研制过程中用于仿真试验、储存试验和打靶、发射等各种试验验证费用、工艺试验、综合匹配试验,包括消耗品和动力燃料费。第四,设计费:指项目准备阶段的调研费、申报费、技术转化成本等等。第五,材料费:包括原材料和辅助材料、外购商品、专利使用权、电子元器件和动力燃料等。第六,专用费:指项目专用的测试费、试运行费、样品费和专用工艺费等。
三、高校国防科研经费的审计监管及存在问题
我国的高校科研经费监管主要包含三方面:合法性、真实性、效益性。合法性原则上从法律法规层面监督经费使用去向的合法性、规范性。真实性主要从财务审计角度,检查资金使用的项目、分类、进度是否达到要求。效益性是对科研项目成果的收益性进行评价,评估其理论和实践价值,研究转化成果的速度和效益等等。我国对高校国防科研经费的监管主要是高校审计部门、会计部门依照相关的科研经费实施规范,对相关项目进行审计与预决算审批,经费分配的主管部门对审计结果进行核查。国家审计机关承担最终的抽查任务。我国高校缺乏经费划拨部门的设置,经费使用情况大多由审计部门监督,缺乏专业性和传递性。
由于缺乏分类分项的经费管理细则,只有笼统的规范,所以高校内部审计多流于形式,只能大体起到监管经费总数使用情况。审计部门的滞后现象比比皆是,更谈不上跟踪审计和结题审计工作的开展,使得审计部门不能充分发挥其事前、事中和事后监督职能,对国防经费的不合理使用无法做到警示和惩戒作用。
四、科研经费合理使用的对策建议
针对国防科研经费在使用过程中出现的种种问题,本文提出以下建议,既能方便科研工作者合理、规范地使用经费,又能提高经费使用效率,满足节约的原则。
(一)完善激励制度,制定国防经费使用减免政策
高校应通过合理计提和再分配政策,平衡各学科项目经费,充分调动科研创新工作者的积极性。可以具体将减免制度加以量化,鼓励基础研究领域的科研人员,因为各单位对基础研究领域的资助一直较低。与工科类研究相比,人文科学领域的研究费用一直较低,对这些领域的管理经费进行适当地减免可以保证学术研究的公平性。政策的倾斜另一方面也可以引导扶持相关薄弱产业的发展。
(二)完善人力资本价值的界定
在我国众多的国家级、省部级基金项目经费管理办法中,都没有明确规定人力资本的报酬等人工费用。这与国外先进的管理模式差别甚远,因为西方发达国家对于科研经费中人工报酬的计提比例是很高的。而我国相关管理只明确了对参加项目的硕博士生提供相应劳务费,对项目负责人计提的报酬没有说明。而有的省部级项目甚至没有规定劳务费是必须支出的,这种不合理的制度严重损害了人力资本的价值。科研人员的体力、脑力支出只能依靠经费里的其他项目列式。
(三)完善经费补偿机制
美国等西方发达国家在高校国防科研经费补偿问题上一直走在前列,政府为其提供了完善的补偿渠道确保科研项目的可持续发展。英国政府从2006年开始完全按照经济成本的80%计提补偿经费,成果达到某一阶段可以计提100%,这一措施很好地解决了高校研究者垫款的弊病。我国科研投入长期受大锅饭的影响,对项目的预调研不充分,导致有的经费用不掉,有的经费不足的现象时有发生,严重损害了科研人员的积极性。
参考文献
[1]周莹莹,王伟清.拟成果购买制架构中的研究项目公告制度研究[J].科技进步与对策,2009(01):21-23.
此外,近年来兴起的纳米纤维制备技术如静电纺丝等制备出的具有良好生物相容性的无纺布纳米纤维膜以及载药介质,可以模拟天然的细胞外基质的结构和生物功能;人的大多数组织、器官在形式和结构上与纳米纤维类似,这为纳米纤维用于组织和器官的修复提供了可能;一些电纺原料具有很好的生物相容性及可降解性,可作为载体进入人体,并容易被吸收;加之纳米纤维还有大的比表面积、孔隙率等优良特性,因此,其在生物医学领域引起了研究者的持续关注,并已在人工肌肉、创伤修复、生物组织工程等方面得到了很好的应用。
在航空航天领域的应用
航空航天领域使用的材料需要经受住恶劣环境的影响,它需要对自身状况进行诊断,并能自动加固或自动修复材料中的伤痕或裂纹,从而避免大灾难事故的发生。航空航天飞行器的结构要求轻质、高可靠性、高维护性、高生存能力,为此,必须增加材料的智能性。目前智能材料结构在航空飞行器上的应用有智能蒙皮、自适应机翼、振动噪声控制和结构健康监测等。
未来智能纤维及智能纺织品将会在航空航天领域发挥越来越重要的作用,纺织纤维及其制品如各种结构的预制件应用于航空航天领域不仅可以大幅度减轻器材的重量,而且也会提高整个产品的抗震性,更重要的是纺织纤维及其制品可以赋予器材相应的智能化应用。复合材料在生产过程中的工艺性不稳定,如何避免构件内部的缺陷,对飞机的安全非常重要。智能复合材料结构就能有效解决这一问题,它能够快速超前地预报损伤点和严重程度。光导纤维材料就可应用于对复合材料的状态进行监测与损伤评估,即在材料或结构的关键部位埋置光导纤维及其传感器制品,这些材料及其特殊结构能够对疲劳、腐蚀、冲击、磨损或操作失误、温度等环境条件引起的结构损坏实现及时探测、定位并作出评价,并可在损坏到达临界状态之前发出警告,以便及时对构件进行修理或更换。
在航空领域,高性能纤维制品增强复合材料具有重要用途,未来在复合材料的设计和应用上,可以通过纤维的智能化或者植入具有智能功能的组元,来获得整体上具有智能作用的部件。通过在纤维中加入温敏物质来获得温敏纤维,并制造发动机外罩,这样可以监控发动机的工作情况,同时可以减轻发动机的震动。未来航空航天领域凡需要智能材料发挥作用的部件,可以尝试通过材料的智能化设计、智能组元的植入,结构的特殊化设计等来实现,例如航天员用的多功能宇航服等。
智能自修复纺织品能够感受外界环境的变化,集感知、驱动和信息处理于一体,形成类似于生物体的具感知、自诊断、自修复功能的材料。这种材料及纺织品的自修复功能主要是将内含黏结剂的空心胶囊或玻璃纤维渗入材料中,一旦材料在外力作用下发生开裂,部分胶囊或纤维破裂,粘接液流出渗入裂纹,粘接液可使材料裂纹重新愈合,空心胶囊或玻璃纤维内部含一种催化剂或促进剂,一旦材料在外力作用下发生开裂,部分胶囊或纤维破裂,催化剂或促进剂流出促使材料内部产生生化反应而自动愈合。用这种材料预制件制备的增强复合材料,可作为飞机的机翼材料或者航天器的器件,这种材料在使用过程中,如果出现部分损坏,能够及时修复,使材料的整体功能不至于突然丧失,减少事故的发生。
在环境卫生领域的应用
环保用智能纺织材料在未来环境领域将会有重要的应用前景,比如具有清洁功能的智能纺织品,它的开发可以沿着两条思路进行,一是利用纺织品表面特有的几何尺寸的形状界面结构,经过材料界面技术处理后,由于织物表面尺寸低凹的表面可使吸附气体原子稳定存在,所以在宏观表面上相当于有一层稳定的气体薄膜,使油和水无法与材料的表面直接接触,从而显示出卓越的拒水和拒油性能,而对纤维的原有理化性能如纤维强度、染料亲和力、透气性等没有影响,甚至还能增加杀菌、防辐射、防霉等特殊效果。当这类材料表面粘附灰尘后,在有水滴出现时,水滴就会将灰尘带走,还原来纺织品表面一个清洁的原貌。这就是所谓的抗灰尘、防水智能纺织品。另一条途径是通过纺织品后整理,通过在纤维表面改性整理,引入具有光催化降解功能的二氧化钛,纺织品在紫外光照射下,其表面的有机污染物被分解,进而被去除,恢复到原有的清洁表面。
在军事领域的应用
在军事方面智能材料也有应用优势。如智能材料应用于潜水艇上,能够改变形状,清除湍流,使流动的噪声减弱,潜艇隐蔽性更好,这些智能材料或其组元材料可以通过使用特种纺织纤维或纺织品织物来实现。
自然界中,蜘蛛丝具有很高的强度、很高的弹性和韧性,能够捕捉昆虫。通过模仿蜘蛛丝的这种特殊结构,研究人员利用嵌段的软段聚氨酯与硬段聚氨酯制成弹性纤维,用这些弹性纤维织成的纺织品在一定受力范围内具有良好的弹性恢复能力,也即是具有形状记忆功能。这种纺织品有望应用于水下潜艇表面或飞机机翼表面上智能系统的组元部件。当潜艇在水下航行时,由于水的阻力,其表面能够适应阻力而变形,这样能够减小潜艇的整个阻力,当潜艇停止航行时,其表面又恢复原样。
现代战场情况十分复杂,士兵应穿高度智能化的作战服。服装能够感知可能来临的危险,避免生化武器和自然环境带来危害,既有隐蔽功能,还要轻便、易穿着。未来的这种智能作战服设计思路,可从自然界仿生学的角度出发来设计其功能。如松果壳根据环境湿度能够自动开启和闭合;水藻的眼点对不同的光会呈现出不同的颜色;含羞草对外界的刺激会作出收缩曲张反应。根据自然界中这些奇特的现象,可以通过士兵穿着服装上的传感器探测其周围的气体,当探测到某种毒气时,传感器发出信号使头盔中的透气孔自动关闭,避免士兵受毒气伤害;由对不同光照具有变色功能的纤维制成的作战服,在一定条件下,能够更好地隐蔽;嵌有生化感应器和超微感应器的军服,可监测士兵的心率、血压和体表温度等指标,辨别出受伤部位,使该部位周围的军服收缩,并释放出军服自备的消毒抗菌材料或血凝药物等,具有一定的治疗功能。
未来智能纺织品在作战军服上的应用是一个多学科交叉的问题,涉及仿生学、材料学、化学、物理、机械和电子技术等领域。随着纳米技术的兴起,它与智能纺织材料的结合,将为今后纳米智能纺织品的研究与开发提供巨大的空间。如美国最新研制的纳米军装及纳米防弹头盔,头盔中的超微计算机具有防护、通讯、指挥分析以及全天候火力瞄准等功能;军服材料上的纳米太阳能传导电池与超微存贮器相连,确保整个系统的能量供应。当遇到生化攻击时,服装材料内的织物分子就会发生变化,不让生物毒素进入身体内部。通过传感器植入技术,在其中嵌入一些光导纤维传感器,一旦传感器接触到某些气体、电磁能、生物化学或其他有毒介质时,被激发产生一种报警信号,提醒暴露在有毒气体中的士兵,以提高生存能力,这就是传感器检测智能作战服。
此外,指挥系统最好能够掌握每位士兵在战场上的情况,这就需要一种智能定位纺织品或者将此项功能加入到作战军服上。这种服装配有个人局域网、全球定位系统、电子指南针及速度检测器。衣服中的个人局域网有数据传输、功率和信号控制等功能,可以联入几个装置,它们通过一个配有小型显示器的遥控设备进行集中控制,小型显示器可以置于衣袖上或佩戴在头上。
在建筑领域的应用
利用智能材料的自诊断、自调节、自修复功能,可快速检测环境湿度、温度,取代温控线路和保护线路;利用热电效应和热记忆效应的聚合物材料可用于智能化多功能自动报警和智能红外摄像,取代检测线路;利用智能纤维制作的混凝土,可取代复杂的检测线路。未来智能纺织品在建筑领域的应用主要可以从材料本身的智能特性和具体使用环境角度考虑,利用智能纤维或纺织品的特性来构筑智能混凝土,使之成为具有自感知、记忆、自适应、自修复等特性的多功能材料。这些特性可以有效地预报混凝土材料内部的损伤、满足结构自我安全检测需要、防止结构潜在的脆性破坏,并能根据检测结果自动进行修复,从而显著提高混凝土结构的安全性和耐久性。
将碳纤维和玻璃纤维强化的树脂置于混凝土中,碳纤维是导体,假如碳纤维混凝土受压炸裂,切断碳纤维,整个建筑物的电阻增加,导电量改变,成为建筑物出现问题的信号,而玻璃纤维却仍保持完好,使建筑物不至于突然坍塌。这种特殊的混凝土可以用于海底建筑物,也可以用于建筑高速公路和跨海大桥。随着自修复材料的发展,具有自修复功能的智能纤维及其制品也可以应用到这种混凝土中,当混凝土发生开裂时,随着纤维的断裂,会从纤维中释放出“黏结剂”把裂纹牢牢地焊接在一起,对混凝土的断裂起到一定的修复作用。
在混凝土砖及大坝上,工程结构的过量位移或变形会导致结构失稳并造成破坏。运用光纤技术可以实现对大坝结构连续可靠的监测。将光纤位移极限信号装置潜入土工布,置于大坝底端或相应的中间层中,可用于检测大坝缝隙变化,光纤应变计可用于缝隙或不透水沥青混凝土水坝状态变化的长期监测,环形光纤传感器分为两路,分别连接坝体的两边,用一特别的材料封装在大坝混凝土中心。当应变计用力锁定模式安装时,径向变化可引起传感器传输性质的变化。光纤技术的这一特性,能为大水坝、桥梁和重要性的工程结构所用,实现结构的在线检测和伤害评估。
创新体制机制、探索构建有利于学生成长成才的培养体系,是高校全面提高教育教学质量、大力提升创新人才培养水平的重要内容。在长期的办学实践中,南京航空航天大学主动适应国家和社会发展的人才需求,遵循教育规律和学生成长规律,贯通融合培养机制,系统构建了以“点面结合、两线并举、两级融通”为主线的创新人才培养体系,有力促进了人才培养质量的提高。
一、点面结合,整体构建优秀学生培养平台
所谓“点面结合”,就是由点带面,实行“试点、大步走,带面、小步走”策略,积极稳妥地推进优秀生培养模式改革。从1996年组建强化班开始,学校陆续成立了工研班、中乌联合培养班、钱伟长班和理学实验班,不断探索和建设各类培养“点”,并综合试点改革的成果,于2010年成立“长空学院”,构建了宽基础、交叉性、研究型、个性化的优秀学生培养平台。
1. 培优班――“点”的探索实践
随着时代的演变,有关人才素质结构的研究已经逐步由知识结构转向能力结构,进而转向整体素质等各方面。人才培养效果的滞后性决定了必须不断探索培养过程的作用要素和机理,持续创新和完善培养模式。因此,“点”的探索围绕人才素质的形成逐步推进:第一阶段,重视知识结构的牢固基础,强化大类基础的培养,构建了以大数理类、大力学类、大电类课程为主干的学科专业基础课程体系,为学生系统学习创造条件。以强化班为例,学校采取“2+2”培养模式即前两年集中组班强化数理和学科基础,后两年回本专业学习,注重提高学生的学习能力。第二阶段,重视知识结构与能力结构的贯通培养。以工研班为例,工研班是从强化班演进而来的。但工研班并不是强化班的简单延续,在教学观念上摒弃“学时多加,内容多教”的量的强化,更加注重学习的自主探究性和能力素质的综合培养。按照“知行统一、寓教于研”的理念,大力推进启发式教学,让学生成为主动学习者和探究者。工研班实行本硕博连读培养,学生在一、二学年集中进行基础课程学习,第三、四学年按照个性化培养方案学习,并加入导师学术团队开展科研活动,注重培养综合实践能力。第三阶段,以“工研班”模式带动、辐射到各学科专业,形成定向学科专业的特色培养“点”。例如,发挥我校办学优势,面向航空等领域开设工程力学“钱伟长班”,培养力学素养深厚的拔尖人才;开设“中乌联合培养班”,通过实行本科生双导师制和双学历学位制,培养航天领域高素质创新人才。学生一、二学年在国内接受宽口径、厚基础的前期培养,三、四学年赴乌克兰学习并进行毕业论文答辩;开设理科实验班,实行数学+X的本硕博贯通培养机制,培养具备坚实数学基础、跨学科知识结构的理科高素质创新人才。其他如飞行器动力工程培优班、材料科学与工程培优班、适航技术与管理培优班等,都是根植于学科专业特色建立起的培养目标、课程体系与教学方法各有特色的“点”。通过各阶段“点”的探索,学校的人才培养模式日趋成熟和完善。
2. 长空学院――“面”的整体构建
耶鲁大学校长理查德・莱文尖锐地指出,跨学科知识的广度、批判性思维的培养是中国学生最缺乏的。中国大学急需补上“跨学科和创新思维培养”的“短板”。为了构筑宽、专、交的知识体系,激发学生的创新创造潜能,学校利用各“点”打下的良好基础,聚集优质教育资源,将分散的培优班凝聚为整体工程,成立了“长空学院”。长空学院按照“格物致知,融通致用,创新致善,弘毅致远”的理念,根据不同层次类型规格确定培养目标,注重因材施教,以自由选择和个性化培养的学分制取代按专业招生和培养的传统模式。以研究性教学和探究式学习培养学生的研究潜质和创新潜能,拓宽学生专业口径,系统实施跨学科培养、中外合作双学位培养、本硕博贯通培养。系统制定优秀生选拔方案、培养方案和课程体系,集中开展教学研究,创新教学模式。例如,通过菜单式课程选修,开设了工程教育、创新教育、创业教育专项教学,通过名师授课计划、长空讲坛,建立导师联盟等形式,实行特区式、广平台教学管理,为学生全面发展提供了广阔平台。学院通过下设院务委员会、院长联盟、导师联盟、学生联盟四大主要机构开展工作,实现了“虚体实办”,为创新培养模式提供了生动的个案。2010年,学校以此为基础组织申报的《人才培养模式改革》课题成为国家教育体制改革试点项目。
二、两线并举,全方位建立创新创业教育体系
所谓“两线并举”,即第一和第二课堂并举。学校按照“学以致用、学思结合、学研结合”的理念,强化培养过程和质量的全面性,将“第一课堂”与“第二课堂”并举,注重培养学生的工程实践能力和创新创业能力。
1. 创新工程教育模式,培养学生的工程实践能力
学校实施“工程教育行动计划”,开设了“工程专项教育”辅修专业,开出“工程导论”、“创造学技术”、“工程伦理学”、“工程组织与管理”等工程基础系列课程,在各工程专业的专业导论课程和专业基础课程的绪论课中强化工程背景和工程观念,突出现代工程师基本素质的培养。以强化工程师“角色训练”为重点,建立了工程训练教学服务质量管理体系(该体系通过ISO9000质量管理体系认证),实现了训练过程管理与工程过程管理的有机结合。鼓励教师把科研成果融入教学,组织学生依托教师承担的工程项目做课程设计、毕业设计和学位论文,在解决实际问题的过程中培养实践能力。经过不断探索,形成了工程基础教育、工程训练与工程实践“三位一体”的工程教育模式。同时,学校还把工程教育阵地延伸至校外,促进行业企业深度参与培养过程,构建校企联合培养机制。在顶层设计上,发挥行业特色,紧紧围绕大型飞机、载人航天与探月、核高基等国家重大科技专项,发挥学校在新材料、新能源等新兴产业中的技术研发优势,将“卓越工程师培养计划”列入与航空航天等领域大型企事业单位的战略合作,以此为导向,构筑联合培养平台,根据企业需求和学校人才培养定位确定培养目标,按通用标准和行业标准培养创新人才。例如,在“卓越计划”中实施连贯培养、分段管理的“4+2.5”模式,一、二年级实行基于问题的研究性学习,二、三年级实行基于项目的团队式学习,三、四年级实行集中式企业学习,研究生阶段实行工程顶岗学习。由校企双导师共同指导学生课程学习和毕业设计,以企业为主实施对学生的考核,形成了实习实践、毕业设计、顶岗见习“三连贯”模式,有效地避免了传统的实践时间短、连贯性差、效果不好等问题。目前,学校正探索建立工程实践和学生就业的“无缝对接”,依托中国第一飞机设计研究院、中国直升机研究院、“中国商飞”、东方航空公司等企事业单位,已建立了70余个稳定的联合培养平台,并着力打造具有行业规模效应的教学品牌。
2. 实施创新训练计划,开展以问题为核心的科技创新活动
鼓励优秀学生尽早进入科研训练阶段,是激发学生兴趣、促进学生自主、探索学习的重要手段。学校按照“寓创新于实践,在实践中体验创新”的思路,构建了“四个层次一个专项”的科技创新训练体系,即“院级、校级、江苏省、国家大学生实践创新基金项目或创新训练计划”加“科研素质训练专项”。同时,构建了以“挑战杯”科技作品竞赛为龙头的多层次、开放式的课外科技创新活动体系,如“飞豹杯”未来飞行器设计系列大赛、“挑战飞行员”和“机场模拟大赛”等等,为学生创造了参与创新、体验创新的广阔舞台。学校通过制订和实施《大学生创新性实验计划管理办法》,将上述“科技创新训练计划”和“课外科技创新活动”纳入人才培养方案,学生参与创新项目的情况记入学习档案。学校还通过组建“科技创新研修学院”,将各重点学科、工程研究中心和重点实验室也纳入科研创新训练体系,建设了飞机创新设计实验室、大学生科技中心等22个本科生创新实验室、24个研究生创新实验室和4个创新基地,建成了2个“国家级人才培养模式创新实验区”,为学生搭建了广阔的学习交流平台,每年有超过10000人次学生参与各类科技创新活动。
3. 全面开展创业教育,提升学生事业发展能力
学校立足学生未来发展,遵循“创新引领创业,创业推动创新”的理念,构建了“创新教育基础之上的创业教育,普惠教育基础之上的精英教育”的创业教育模式,形成了“创新引领创业,系统化创新实践、个性化创业培养、市场化创业活动”的培养机制。创业教育分两个层次展开,一是广泛开展“普慧式”创业教育,将创业教育融通专业教育,开设了“创业专项教育”辅修专业,实行“创新创业导师计划”和学分认定制度。例如,学校要求每门课的备课方案中,突出有关对学生创新思维、实践能力培养的内容,创新思维训练是教学检查的必查环节。学生选修创业课程满25个学分,将认定为创业辅修专业。二是开展“精英式”创业培育,鼓励学生开展科技创业,引导学生结合兴趣爱好订制创业方案,形成了“高科技、高层次、高成长、高素质”的精英人才培养特色。围绕上述两个层次,学校成立了创业教育学院,下设教学研究中心、科技创新中心、精英培育中心、创业孵化中心,系统实施创业教育教学研究。同时,统筹科技创新资源,加强与地方政府合作、与校外创业孵化资源进行广泛对接,共建大学生创业平台,形成了科技创业特色模式。自2008年以来,学生创业呈蓬勃之势,已涌现了60余个科技创业典型,学校因此获得江苏省首批“创业教育示范校”称号。
三、两级融通,不断完善人才培养质量保障机制
所谓“两级融通”,即学校、学院两个层级围绕创新人才培养体系的构建,上下联动互通,政策措施融合,共同致力于教学评价、激励和管理,切实保障人才培养质量的提高。
1. 建立“学习力”和“教学力”综合评价体系
遵循“学”的规律建立学生“学习力”形成性评价体系。学校一级抓“进出”两头,重点实施招生选拔和学位授予评价。例如,改革本科生入学选拔机制,建立统一考试录取为主、多元化评价相结合的优秀学生选拔机制,重点考察学生的知识面、综合应用能力和发展潜质等。学院一级管“中间”,实施学习过程评价。创新人才培养的关键在于培养批判性、创新性思维。因此,“学习力”评价改变以往注重学习结果、忽视学习过程,注重记忆能力、忽视逻辑能力,注重理论推导、忽视问题综合解决能力的简单方式,建立有利于学生自主探究学习的评价导向,除了将学生的课内表现(听课状态、作业情况等)纳入指标体系,还兼顾学科专业差异,突出学生的个性特质,将学生参与创新活动、自主学习表现等纳入考核,建立以“绩点制”为基础的多维评价体系。
遵循“教”的规律构建教师“教学力”状态评估体系。教学力包含了教师的学习能力、课程开发能力、专业教学能力和实践能力、技术服务能力以及教学研究能力等,具体表现为对学生的凝聚力、控制力和转化力等。学校依据“教学力”内涵,改革教学是“软指标”为“硬指标”,实施“教学力”评估。校院两级共同制订教学、实验等主要环节的质量标准,构建动态评价、多维评价、分类评价、团队评价“四位一体”的综合评价体系。例如,针对课堂教学,学校制订了《本科课堂教学质量评估办法》和《教学质量评价工作办法》,学校一级组成校评估专家组、学院一级组成同行专家评估组实行学生评估、同行评估和专家评估三结合的综合评估。同时强化“教学力”评估结果在任课资格制、教学质量一票否决制、职称评聘和奖励等监督管理中的作用。
2. 完善教学激励机制
目前我国的大学都朝着综合型发展,但追根溯源,不难发现每所院校会在某些学科、专业有较强的优势,如财经类院校的经济、管理类专业,外国语院校的英语、小语种专业等。在走向综合型的过程中,拥有某些学科优势的一些院校所开设的专业也与学校的特色联系起来,成为普通中的与众不同。
公共事业管理
专业方向:卫生事业管理方向、体育管理方向、城市管理方向、教育管理方向、招标采购方向等
文教、卫生、体育、环保、社会保险等公共事业机构随着经济的发展和人们生活水平的提高逐渐建立起来,但如何对其完善及进行有效管理,在我国却长期处于空白,公共事业管理专业就诞生于社会急需拥有管理公共事业人才的背景之下。从在部分院校试行到目前开设该专业院校达到上百所,公共事业管理专业经过十余年时间逐渐发展起来。
在较多开设该专业的院校中,并未细分专业方向,而主要是进行综合素质人才的培养,主要课程也较多为一些系统性的课程,如管理学原理、管理心理学、公共事业管理、行政学原理、公共关系学、管理伦理学、公共政策与分析等。但由于公共事业管理所覆盖的范围,先天性地针对文教、卫生、体育、环保、社会保险等领域,因此一些高校根据本校特色而设定了不同的方向。
兰州大学、华中科技大学、哈尔滨医科大学、成都医学院的公共事业管理专业方向为卫生事业管理,培养在卫生行政、医药卫生事业及社会医疗保险等部门从事行政管理工作的专门人才。不管是专业课程学习中的医学类相关课程,还是面向医药卫生事业的实践活动,都突显了本专业浓浓的卫生事业管理方向。与卫生事业管理方向相近的还有南方医科大学的医院管理方向和江西中医学院开设的卫生法学方向。
北京体育大学、首都体育学院、天津体育学院等则将公共事业管理的方向定位于体育管理,除了在管理学原理、政治学原理、公共管理学等专业基础课程之上增加职业体育管理、健身娱乐管理等相关课程能体现其特色外,就业方向也转向了各级政府体育部门、社会体育组织。
拥有建筑特色的北京建筑工程学院公共事业管理专业则专攻招标采购方向。作为全国第一个设置“招标采购方向”的普通高校本科专业,这也离不开建筑行业的需要。因此,到从事招标投标活动的企事业单位从事招投标业务管理工作、到招标机构从事招标工作、到建设与房地产企业从事工程招投标工作、到政府部门从事政府采购管理工作、到工程咨询机构从事招投标工作就是该方向的就业前景。
而以我国仅有的以防灾减灾高等教育为主的防灾科技学院的公共事业管理专业方向为应急管理,结合预防灾害发生,培养具备突发事件应急处置和应急指挥辅助决策能力和一定的灾害风险管理、防灾规划组织能力的专业人才,故而专业课程也就多了灾害学原理、应急管理概论、灾害经济学、灾害风险管理、灾害经济损失评估、应急指挥系统建设与应用等。
除了以上详细介绍的各个方向外,陕西师范大学公共事业管理为教育管理方向、西南政法大学为城市管理方向、淮南师范学院为会展策划与管理方向等。
相信看了这些介绍,你眼中的公共事业管理再也不是那个大而空的理论专业,而是行业针对性极强的专业吧!
交通运输
专业方向:汽车运用工程、交通安全工程、民航信息工程、空中交通管理与签派、机场运行与管理等
“一骑红尘妃子笑,无人知是荔枝来。”一千多年前,身在西安的妃子想吃到千里之外岭南之地的新鲜荔枝,要千里马日夜奔徙才有可能。现在,早上从岭南各地树上摘下的新鲜荔枝,下午就能到达我国东南西边的任何地区的超市、水果铺。同样,要参加在京城举行的科举考试,许多应试子弟提前一年,或者半年就需要出发,而如今从最南的海南到最北的黑龙江也不过短短三四个小时的时间。可以说,交通运输的发达不仅让物品在异地之间的便捷交换成为可能,也让人可以在较短的时间发生空间位移。
交通运输专业培养的就是能运用统筹学、管理学、交通运输组织学等方法,具有运用运输技术设备,合理组织运输生产以获得最佳社会与经济效益基本能力的人才。一般来讲,现代化的交通运输方式主要有铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输和管道运输等。所以开设交通运输管理专业的大学也因院校特色而注重培养在某一类型运输领域从业的人员。
长安大学交通运输管理专业分为汽车运用工程和交通安全工程两个方向,主要为交通运输行政管理部门和大中型运输企业、运输主导型物流企业、城市公交企业及相关单位培养高层次的运输管理人才。学生在校期间将系统掌握现代管理理论、管理方法和管理技能,熟悉交通运输行政管理、运输企业管理、运输技术及运输实务,训练管理工程师业务素质、理论水平和从事实际管理工作的能力。毕业后学子的就业领域主要是公路运输。同样以公路交通为侧重方向的还有山西农业大学、吉林农业大学、上海工程技术大学等。
以航空航天为特色的北京航空航天大学、中国民航大学、南京航空航天大学、中国民用航空飞行学院等开设的交通运输专业则集中于航空领域,开设民航信息工程、空中交通管理与签派、民航机务工程、民航电子电气工程、机场运行与管理等方向。中国民航大学设有空中交通管理、公司运行管理、机场运行管理方向,开设航行系统工程、系统分析及控制、交通安全工程、空气动力学、航空气象、航空运输的组织与管理、飞机系统、领航与导航、通信与监视技术、交通运输专业英语等课程,就业领域为民航各地区空管局、空管分局(站)、航空公司和机场等地。
有着“中国铁路工程师的摇篮”和“东方康奈尔”之称,在铁路学科有着较强实力的西南交通大学交通运输专业则把专业方向分为铁路运输、城市轨道交通两个方向。通过行车组织、货物运输组织、旅客运输组织、铁路车站与枢纽、城市轨道交通规划与设计、城市轨道交通运营管理、城市轨道交通安全、集装箱运输与多式联运等课程的学习,铁路运输方向的毕业生主要面向铁路局或公司、设计研究院、大型工矿企业、教育院校等交通运输企事业单位就业;城市轨道交通方向的毕业生主要面向交通管理部门、科研院所、城市轨道交通设计单位、地铁公司、教育院校等企事业单位就业。
新闻学
专业方向:财经新闻方向、经济新闻方向、法制新闻方向、国际新闻方向、体育新闻方向等
每个十七八岁的青年都有一颗不安分的心,如果说三毛的《撒哈拉的故事》让我们对外面的世界还带着一丝浪漫的情绪,那么通过电视镜头和报纸文字传递给我们的则是一个更真实的世界:政治风云变幻、经济浪潮此起彼伏、社会百态冷暖人生……新闻学专业培养的就是走进这第一现场,用自己眼睛,用自己的笔传递出天下事的人才。
新闻是一个既要动脑又要动手的专业,从它的专业课程设置可见不一般。新闻学的主要课程包括理论与实务两类。理论主要有新闻学概论、传播学、中外新闻史等,通过记忆和理解就能转化为自己所得;实务包括新闻采访、新闻写作、新闻评论、摄影、新闻编辑等,这些则要通过一次又一次的试验才能日有所长。记得大学的时候,同宿舍的同学订阅了《南方周末》等深度周刊,也订阅了一些都市类报纸,通过阅读其中的文章,锻炼自己的新闻敏感性。同时,还常常以这些报纸的新闻进行评论,锻炼自己的新闻采写能力。另外,到微机室练习排版,扛着摄像机、相机在校园转悠,到摄影实验室冲洗照片等,都是新闻专业学子日常学习、生活的一部分。
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1005-5843(2013)06-0164-04
[第一作者简介]于丽君,中国民航大学中欧航空工程师学院院长、副教授(天津300300)
中国教育部与欧洲工程大学教育研究联盟于2010年9月4日在上海共同签署了《关于中欧工程教育合作的谅解备忘录》,寄望中欧共同面对挑战,携起手来,在联合培养工程人才、促进工程教育资源和成果共享、共同加强工程教育研究、加深科研领域的合作等方面开展多层次、宽领域的工程教育交流与合作,不断提高中欧双方的工程教育质量。“中欧工程教育平台”是我国实施“卓越工程师教育培养计划”的重要行动之一。中国民航大学中欧航空工程师学院是“卓越工程师教育培养计划”试点单位之一,培养重点是中国民航行业发展所需的高端人才。
一、“卓越航空工程师计划”的国际平台
为了充分借鉴法国工程师精英教育培养模式与经验,系统地引进法国精英大学预科和航空工程师教育的优质资源,为国家民用航空业培养精英航空工程技术与工程管理人才。2007年经我国教育部批准,由中国民航大学与法国航空航天大学校集团(GEA)合作成立中外合作办学机构――中欧航空工程师学院。
卓越航空工程师教育学制6.5年。入选卓越航空工程师教育培养计划的学生在相应学习阶段学业期满成绩合格者,获得中国民航大学工学学士学位;在第四年通过我国硕士研究生统一入学考试,经过两年半专业课程学习达到硕士课程要求,获得中国民航大学工学硕士学位,同时获得由法国国家工程师学衔委员会(CTI)认定的工程师文凭。首批卓越航空工程师在2007至2010年考入中国民航大学理工类的学生中,按照从高分到低分的原则(考虑地区差异)推荐大约400名高分学生参加由中法双方组织的数学和英语考试,根据成绩选拔出200名学生参加英语口语考试及面试,最终选拔i00名优秀学生进入中欧学院学习。卓越航空工程师培养全过程特别注重多元文化的融合,注重培养学生的国际视野、团队合作精神与沟通能力,使学生具有很强的外语语言能力(英、法)和综合文化素养。
二、“卓越航空工程师计划”的组织及政策支持
作为中外合作办学机构,中欧航空工程师学院严格按照国家《中外合作办学管理条例》实施办学。在学院组织机构设立、校企联合办学、引进法方优质资源并整合校内优质资源、选送中方专业教师赴法国进修、设立学生校外实习基地等各个环节建立一整套管理方案,旨在确保实现卓越工程师培养方案的组织实施与落实。
(一)建立政府、行业和学校共同协作的组织指导体系
成立执行委员会。该委员会是一个中法联合委员会,分别由中法双方大学校长、民航局人事科教司主管领导、使馆教育参赞、航空企业代表各8人组成,同时,公共部门和行业顾问在委员会内设有代表。主席由双方轮流担任。委员会每年举行一次重要会议,听取项目组工作报告和企业咨询委员会意见报告,为学院建设和战略发展作重要决策。
成立企业咨询委员会。该委员会成员由中欧双方各航空企业高级人力资源或机务工程部副总裁组成。中方合作企业包括:中国国际航空公司、中国南方航空公司、中国东方航空公司、中国海南航空公司、AMECO中德合资飞机维修公司(国航一汉莎航)、中国民航空中交通管理局(ATMB);法方企业包括:空客公司(AirBUS)、欧宇航(EADS)、欧洲直升机公司(EUROCOPTER)赛峰集团(SAFRAN)、泰雷兹集团(THALES)。该委员会每年举行一次会议,委员会主席由中法企业代表轮流担任。委员会专家代表承担专业课程设计指导、选派企业专家承担教学课程、协助安排学生企业实习等工作。同时,各企业代表积极参与并协调组织学院的航空新技术专题论坛等相关工作。
(二)培养具有国际化视野的高水平师资队伍
预科阶段师资培养。在整个预科阶段,法国高等教育部派数学、物理各两名具有高水平预科教学经验的教师全程参与并指导教学,中方配备数学物理专职教师团队系统学习法国预科教学体系,参与并辅助教学。同时,中方教师完成一轮国内教学任务学习后,被派往法国预科合作伙伴学校深入学习教学方法和教学内容,学习时间为6个月,通过上述培养过程使中方数理老师最终完全能够胜任预科精英阶段的教学工作。
工程师阶段师资培养。通过“引进来走出去,内外结合”的培养方式,建设一支具有一定民航业工程实践经历的高水平专、兼职专业课教师队伍。首先聘请法国三所知名航空院校的教授和著名中欧航空企业专家承担工程师阶段主要课程的讲解,同时安排高水平的教授和年轻骨干教师一起参与和辅助教学。其次选派相关专业的老师赴法国航空类院校做为期6个月的访问学者,近距离亲身体验法国航空工程师培养体系的特点,同时系统学习法国的工程师培养理念并了解相关实践教学条件。最后通过选拔优秀毕业生赴法国读博士深造,培养后备师资,做到中法航空类院校各层次学历联合培养的无缝对接。
教师实践工程能力的培养。学校每年拨付专项经费用于教师能力培养与提升和企业兼职教师的聘用。建立以专业为单位的跨学院教学团队,确定团队教师的遴选标准,明确“卓越计划”教学基本要求与标准,采用“做中学”和“学中做”结合的方式,开展国际国内院校、企业及研究院所的教师交流培训,加强教师“双能力”培养,打造一支高水平专、兼职工程教育师资队伍。
法国优质教学资源和理念的吸收、消化和整理。通过中法教育合作论坛和教学研讨会,引导和组织参与授课的预科和工程师教学团队,在吸收消化理解法国教学资源和理念的同时,结合我国行业特点和发展需求编写能满足“卓越航空工程师培养计划”的成体系的预科及民航工程类专业课教材。
(三)出台具有可操作性的支持政策
决策层制度支持。成立“卓越计划运行工作委员会”,校长任主任,负责研究“卓越计划”的总体发展规划和资源分配等重大问题,制定“卓越计划”日常运行的各类管理规定和实施办法,协调工作中出现的各类问题。
实施三个计划。(1)“工程教育改革重大研究计划”。每年拨付专项经费重点支持工程教育改革中的基础性、综合性、战略性问题研究。围绕专业建设、人才培养模式改革、产学研培养机制、体系建设、资源建设、队伍建设、课程建设、教学手段和方法、工程认证、评估体系、保障体系等加强研究,开拓创新,推进改革。(2)“优质课程资源建设计划”。每年拨付专项经费开展课内外优质教育资源建设,推进综合化、实践化、专题化改革。建立由规划教材、CBT、专项网络资源(专项网站)等组成的立体化教学资源体系,丰富完善课外教育资源,开展网络课程、视听体验馆、工程训练项目库、工作坊和产学研项目转化交流中心等建设。(3)“工程实践(验)资源建设计划”。加大工程实践教育基地投入,成体系开展试点专业学科和专业实验室建设,建立完善工程教育实践资源系统,开展校外实习基地建设。
推行两个加强。(1)加强学生企业学习阶段保障。试点专业生均年投入不低于2 000元,支持学生完成企业阶段学习。此项经费主要用于学生企业实习(实践)期间的交通、食宿、保险费用,企业工程技术人员兼职讲课及毕业设计辅导等。(2)加强“卓越计划”日常管理。学校每年投入100万元支撑“卓越计划”日常工作运行。此项经费主要用于聘请校外专家,以及监督、检查和评估等环节发生的相关费用。
三、“卓越航空工程师计划”教育培养方案
卓越航空工程师培养方案严格按照法国精英预科和精英航空工程师两阶段计划制定,同时结合我国大学办学指导思想和社会主义大学生行为道德规范和培养定位,培养德才兼备的卓越航空工程师。
(一)两个阶段教育
精英预科教育3年期间,由法国高等教育与研究部和法国驻华使馆文化处共同支持,与法国最著名的大路易学校和贝尔威学校合作,完成高强度的数学、物理、法语、英语强化及其他课程教学。同时,法国航空航天大学集团对预科阶段数理教学内容提出教学建议。该阶段特别注重培养学生深厚的数理基础和严谨的治学态度,为工程师阶段全面系统的航空工程专业学习打下良好的数理基础。
航空工程师教育阶段3.5年,与法国国立民航大学ENAC、法国国立航空航天大学ISAE、法国国立机械与航空技术大学ENSMA合作建立(上述三所大学分别隶属于法国交通部民航局、国防部和教育部,共同组成法国航空航天大学校集团,GEA)。学院专业课程设计积极听取中欧双方合作航空企业的教学内容指导意见,共同确定基础课程、专业课程、企业实习与实践等各环节的教学培养方案。中法双方大学教授、中欧航空企业专家共同承担数学、推进系统、电子学、结构与材料、计算机科学、人文与社会科学等相关教学工作。学生通过课堂学习、实验室学习与研究和企业实践等综合环节,完成精英工程师培养的全过程。本阶段特别注重培养学生掌握系统、综合的航空工程技术知识和管理知识,具备较强的创新能力和工程实践能力,培养学生勇于探索未知、开创未来的不畏困难、坚韧不拔的优秀意志品质。
(二)两方面素质要求
知识结构要求。预科学习第一年,重点学习社会科学知识和法语,具备一定的文学、历史、哲学、艺术、法律(经济法与航空法律)等方面的综合知识,有良好的思想品德修养和健康的心理,有良好的社会常识与外事礼仪基础知识。预科学习第二、三年为数理基础知识学习,培养学生掌握深厚的数理基础知识,具备较强的应用科学方法分析问题、解决问题的能力。工程师阶段的前两年,系统学习学科基础理论和专业基础知识,培养学生掌握系统、综合专业理论并应用理论原理和方法进行实验与研究的能力。工程师阶段第三年第一学期,强化专业知识学习,重点学习掌握飞机推进系统、结构与材料、机载系统、通讯、导航与监视系统等专业知识。
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技能素质要求。具有熟练地使用中文、英语、法语三种语言进行航空工程专业业务交流的能力;具备航空工程师应具备的综合的知识体系,具备较强的工程实践和科研能力;具备较好的团队合作精神;具有宽广的国际视野和勇于创新、不断进取的坚强的意志品质;具备良好的心理素质和身体素质。