導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇航天知識問題，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

作者簡介：陸必應（1976-），男，安徽舒城人，國防科學技術大學電子科學與工程學院，副教授；王建（1981-），男，湖北宜城人，國防科學技術大學電子科學與工程學院，講師。（湖南 長沙 410073）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）25-0141-02

“航天測控”是國防科學技術大學電子工程專業本科生的一門專業必修課程，同時也是通信工程和信息工程專業本科生的選修課程。課程重點講述基于無線電的航天測控系統的概念、體制、組成和工作原理，引導學生了解現代航天測控技術的發展動態和方向。[1，2]作為一門專業課，一方面要傳授學生航天測控系統的專業知識，另一方面要培養學生對復雜電子系統的分析能力并掌握設計方法，加強學生的工程素養。航天技術的發展及其在軍事和國民經濟中日益廣泛的應用，特別是我國載人航天技術的跨越式發展，激發了學生學習本課程的熱情，同時對課程的教學也提出了越來越高的要求。[3]本文先分析“航天測控”課程特點和教學中存在的問題，隨后介紹以教學內容、教學方法、教學實踐環節相配套的教學改革探索和實踐，以實現專業知識學習和工程能力培養兼顧的教學目標。

一、課程特點與教學現狀

“航天測控”課程教學具有如下特點：一是基本概念多，涉及領域廣 。包括天文學基礎、航天器軌道運行基本原理、無線電測距定位原理、高速無線數據傳輸原理等。二是基本原理復雜，涉及的理論基礎寬，包括隨機信號分析、信號與系統、雷達原理、通信原理等。三是系統復雜，安排實踐環節困難。航天測控系統是復雜的電子系統，而先修課程偏重基礎知識的學習，對電子系統的介紹偏少，學生很難通過一兩個簡單的實驗課達到理解和掌握復雜航天系統的目標。以上特點決定采用傳統的方法進行教學時，教師講授難度大，學生學習理解困難，學習效果差。

該課程教學現狀與存在的主要問題有：

1.教學內容多，課時少

本課程內容包括航天測控的基本原理、統一載波測控系統、跟蹤與數據中繼衛星系統、全球定位系統及其在航天測控中的應用四大部分，僅統一載波測控系統就包括跟蹤測軌分系統、遙測分系統、遙控分系統。上述每一門技術都具有相對的獨立性，涉及的理論、方法和系統都有其獨特的內容。國防科學技術大學（以下簡稱“我校”）電子科學與工程學院早期設有航天測控專業，上述內容安排80～120課時講授，現行的教學大綱僅安排了40課時，教學內容卻沒有減少，要完成教學任務，學生學習上存在較大困難。

2.教材相對陳舊，新技術介紹少

本課程的教材編寫于1998年，內容上繼承了航天測控專業所用內部教材的精華，重點內容為統一載波測控系統的原理、系統分析和系統設計。其優點是基本概念清楚，理論推導詳實，系統分析深入，但也存在如下幾個問題：一是內容過多，部分內容分析得過于深入，基礎稍差的學生掌握起來有困難；二是近年來航天測控技術進步迅速，不斷涌現出新概念、新方法和新技術，航天測控體制也從傳統的統一載波測控體制加速向以跟蹤與數據中繼衛星系統為代表的天基測控體制發展，而教材沒有充分反映航天測控技術的新發展。

3.教學手段單調，實踐環節不足

原先的課程教學以教師板書講授為主，配合以少量的幻燈片和課后習題作為輔助手段；學生的學習停留在閱讀教材和參考書目、做課后習題上，缺少必要的實踐環節。這種以講授為主的教學模式無法充分調動學生的學習興趣和積極性，缺少必要的實踐環節，學生對理論和技術的理解無法深化，學生的主觀能動性沒有充分發揮，分析問題、解決問題的能力和工程素養得不到提高。

二、教學改革探索與實踐

1.突出教學重點，合理選擇教學內容

綜合考慮航天測控技術的發展現狀，并結合電子工程專業本科生的預修課程以及學時數，對教學內容進行了重新安排，修訂了教材。將教學內容根據測控體制劃分為統一載波測控系統、跟蹤與數據中繼衛星系統、全球定位系統的原理及其在航天測控中的應用三個部分。對統一載波測控系統部分內容進行了三個方面的刪減：一是與先修課程內容有重復或雷同的，如跟蹤測軌技術中的角度測量技術，在先修課程“雷達原理”中已有講述，直接刪除；二是要求具備比較專業的預修知識而學生又不具備的，如遙控編碼體制，對電子工程專業的本科生來說由于不具備相應的預修課程，理解存在較大的困難，進行了刪減，并提供相關的參考書籍供有興趣的學生參考；三是難度太大的內容，如測控信道的設計，這部分內容要求學生在理解信號調制理論的基礎上，結合特定工程實際設計出最佳波形，對大部分學生來說要求過高，也進行了刪減。根據航天測控技術的發展趨勢，對跟蹤與數據中繼衛星系統的組成、工作原理以及采用的新技術等部分內容進行了擴充。調整后的教學內容，既重視基本原理的教學，也重視測控系統的分析，還涉及測控新技術的介紹。

2.采用多種模式教學方法，提高教學效率

對課程的總體教學目標和教學所包含的知識點進行了分析，并對教學方法和教學過程進行精心設計。針對不同的教學內容，采取多種形式的教學方法，包括課堂理論教學、比較教學、案例教學、討論教學等，并有機地結合起來。

基本原理如測控信號基本理論、測距原理、GPS工作原理等內容采用課堂理論教學，開發了多媒體教學課件，除傳統的公式推導和文字描述外，配以適當的圖片、動畫，直觀地說明理論分析結果，使學生對一些重要的結論留下深刻的印象，強化教學效果。

航天測控系統的教學若采用簡單的講授教學，由于學生工程實踐經驗少，往往不能深刻領會系統的內涵，抓不住重點，因此采用案例教學法與比較教學法相結合的教學方法。選擇航天測控系統中較為簡單但具有代表性的“單通道鎖相接收機”作為教學案例，先對系統作簡單介紹，使得大家對航天測控系統有一個感性認識，然后提出問題，供同學們分組分析、討論。如跟蹤測軌系統鎖相接收機與一般雷達系統接收機進行比較，通過比較啟發學生思考二者結構上的根本區別是什么，工作原理有什么不同，航天測控系統采用這種特殊類型接收機的原因是什么。通過比較學生較易理解航天測控跟蹤測軌系統與一般雷達系統的異同，達到觸類旁通的效果。通過開設討論環節，營造生動、活躍的課堂氣氛，培養學生思考問題、解決問題的能力，變被動接受為主動思考。最后以科研成果進課堂的形式對案例進行總結，同時引導學生了解航天測控系統設計基本方法。將教學團隊在航天測控接收機領域所作的科研成果——某改進型航天測控接收機實物搬進課堂，分析傳統接收機存在的缺陷，改進型接收機性能有哪些改善，從哪幾個方面著手進行改善，如何進行改進等。通過這一具體案例，充分激發了學生的積極性，對航天測控系統設計方法這一難點也有了初步的認識。

在教學手段上，除采用計算機輔助教學外，還充分利用校園網資源，開展網絡教學。編制適合網絡教學的課件，提倡學生網上提問，進行網上答疑，對課外拓展性的內容提供更多的學習資料和參考文獻。此外，利用網絡教學可部分緩解教學內容多而課時少的矛盾。

3.重視實踐環節，提高學生工程素養

“航天測控”是一門理論較深、實踐性強的課程，提高學生的工程素質也是本專業課的一個重要學習目標。航天無線電測控系統是一個復雜龐大的系統，沒有條件開展針對整個系統的實踐性教學，但在基本原理和分系統教學過程中增加了實踐性環節，如簡單的實驗設計、開放式研究性習題設計等。另外，對深空測控、小衛星測控、星座測控等測控領域的新課題、新技術、新發展，根據情況開設一兩個專題講座，使學生了解航天測控技術的最新發展，提升學生應用能力。

4.加強教學團隊建設

作為一門專業課，雖然面向的專業范圍窄，學生層次相對統一，只要一兩名老師就可完成課程的教學任務，但不能因此就忽視教學團隊的建設。作為教學活動中的關鍵要素之一和教學活動的具體實施者，教師本身的專業理論知識、實踐能力、教學能力、科研能力對課程的教學效果有決定性的影響。因此，我校建立了一個由教授、副教授、講師等不同層次教師組成的教學團隊。團隊中所有成員都從事航天測控領域的科研工作，由同時具有豐富科研經驗和教學經驗的副教授擔任主講老師，由教授開展航天測控領域新技術、新發展專題講座，其他成員的科研成果為教學案例提供支撐。同時通過“跟、幫、帶”，促進年青教師的成長，保證教學團隊教學水平的穩步提高。

三、結束語

隨著航天技術在國防、國民經濟中日益廣泛的應用，航天測控技術也獲得了快速發展和廣泛重視，對“航天測控”課程教學提出了越來越高的要求。本文對“航天測控”課程存在的問題進行了分析并提出了切實可行的改進措施，通過教學內容、教學方法、教學過程和師資隊伍建設的改革，精簡了教學內容，采用了以比較教學法和案例教學法為主導的多樣化教學方法，充分調動了學生的學習積極性和主動性，培養了學生自主學習能力、分析解決問題能力，達到了專業知識學習和專業技能培養并舉的目標。

參考文獻：

篇2

近年來，我國航天發射任務明顯增加，載人航天、深空探測、二代導航、對地高分、新型運載火箭試驗、多平臺發射等新任務連續不斷。航天發射將呈現出零窗口發射、連續多窗口發射、快速密集發射、一箭多星發射、應急快速發射等發射新局面，參試人員兼崗、多任務并行情況普遍。高密度航天發射帶來參試人員的不足，也對測試發射人才素質能力提出更高要求。航天發射試驗任務涉及部門多，直接參與試驗任務的指揮和技術人員眾多，往往需要各級指揮機構組織協調并聯合決策。航天發射試驗是國家政治、軍事、經濟利益的集中體現，要求萬無一失，而決策的問題往往是隱藏很深的技術問題，決策難度大。為了較好地實施靠前決策和聯合決策，指揮層次日趨扁平化、管理日趨精細化，應急指揮情況越來越復雜、決策能力需求知識面越來越寬，迫切需要院校培養新型指技復合型人才。航天測試發射專業培訓對象主要來自（或即將分配到）總裝備部三個航天試驗基地、相關研究院所、二炮部隊和聯合作戰相關部隊。崗位范圍包括操作手崗位、指揮崗位、機關作試參謀崗位及其他與測試發射相關的試驗技術崗位。具體崗位涉及測試、發射、指揮、地面設備管理及氣象保障和勤務保障任務以及與之相關的組織指揮、總體協調、任務分析、諸元計算、遙外測及其數據處理任務等。航天測試發射專業人才培養包括任職教育和學歷教育。任職教育包括現職干部任職教育和生長干部任職教育，學歷教育包括本科生教育和研究生教育。不同的培訓對象對知識、技能的需求不同，只有掌握不同培訓對象的特點，才能在教學過程中科學施教，提高教學水平。

航天測試發射教研訓一體化研究

教學理論研究按照航天測試發射任務對不同層次人才知識和技能的需求，探討并構建了測試發射方向的“多層次、多目標、一體化”人才培養體系。通過定量化培訓目標，設計培訓方式、培訓內容、考核方式等，構建具體課程、專題的詳細完整的內容體系，嚴格課程設計、課堂設計、課件設計、試題庫設計，制定考核方式等。修改完善了研究生、本科生的培養方案和課程體系；創建了生長干部任職培訓、試驗中級指揮干部任職培訓、測發總師系統研討班等教學對象的培養方案與課程體系。航天測試發射人才培養主要服務于部隊航天發射試驗任務，因此，針對航天發射試驗任務現實存在的各種問題開展討論和分析，提出解決問題的思路和具體技術方法，全面拓展“貼近部隊、深入部隊、服務部隊”的教學研究。針對測試發射領域知識廣、測試發射可靠性安全性要求高的特殊性，研究并創新了“網絡型、實踐型、團隊型”教學手段。利用現代網絡信息技術構建“網絡型”教學平臺，通過網絡課程彌補傳統課堂教學存在的不足。按照學員培訓需求和培養目標，積極組織開展實地參觀、模擬訓練等“實踐型”教學，使其通過切身感受，擴展解決問題的思路和方法。通過研究團隊教學的特點及優勢，創建了“團隊型”教學模式。通過集體討論、集體備課，高度凝練了教學內容；通過集體指導、重點檢查，大幅提升了課堂設計水平；通過集體監督與標準化考核，有力督促了年輕教員的成長。教學方法研究在教學中探索了“問題型”專題教學方法，實現了從“收集現實問題——確定教學內容——組建專題教學組和評估專家組——設計教學專題——組織學員研討——完善教學專題——正式進入課堂”，已建成《航天試驗技術》系列專題、《航天發射安全性可靠性》系列專題、《航天試驗指揮》系列專題、《航天裝備應用》系列專題等。在教學中強化了“案例型”專題教學方法，航天測試發射是一項復雜的大系統工程，在過去的幾十年中積累了大量的實踐經驗與教訓，將這些典型實踐進行歸納，挑選合適的實踐作為案例教學。為此，針對航天測試發射教學，探索了“案例型”教學。案例教學的關鍵是選擇好的案例，在選擇案例時應注重啟發性、典型性、真實性和故事性。例如在《航天發射故障診斷》、《可靠性工程》、《安全性工程》課程時，通過典型的國內外大量的衛星發射、載人航天、載人探月、星際探測等航天任務實際案例，極大地調動了學員主動思考問題、解決問題的意識，激發了對航天發射事業的熱愛。對測試發射重大現實問題創建了“研究型”教學方法。測試發射專業教學中除了通過集體授課解決共性問題，更多是采取課題研究的方式解決個性問題，即采用“研究型”教學方式。通過組織觀摩優秀教員的授課、精品課程的建設，組織學習優秀論文，探討提高教學的思路和方法。通過資助教員開展教學研究課題，針對教學的經驗和問題進行總結。對于任職教育學員，按照預先收集的測試發射相關領域的現實問題，學員自愿組合成課題研究小組，導師負責指導學員組針對特定問題進行研究。對于學歷教育，采用課程小論文的形式，針對某一個特定問題開展研究，提高其解決問題的綜合素質。師資隊伍建設研究構建了“首席教授+專業方向帶頭人+中青年骨干”教研訓團隊。學科師資隊伍由17人構成，擁有多個獨具特色的研究方向，為人才培養保證了充足的師資力量。由航天測試發射學科首席教授牽頭，以各專業方向責任教授為組長，以高職和中青年骨干為核心，構建多個教研訓團隊。通過定期召開會議，總結經驗，發現問題，共同商討解決問題的措施和辦法，并為學院教學改革出謀劃策，從而極大地發揮了教研訓團隊的集體力量。采取“調研+代職+參與任務+進修+引進+外聘”方式強化師資力量。通過組織和鼓勵教員走出校門，進入航天試驗部隊、航天工業部門代職鍛煉、接受培訓，了解學員所需，了解產品、了解工程化過程。目前，航天測試發射專業師資隊伍的知識結構比較完善，覆蓋了從裝備的使用操作、工程技術到頂層設計與規劃等方面的知識，基本滿足了任職教育和學歷教育的需求。制定“傳幫帶+競爭上崗+公平考核”激勵制度。教學質量的提升也取決于合理的激勵制度。對于經驗豐富的高職教員，要發揮“傳幫帶”的作用，要對搞得好的高職教員實行合理獎勵。同時，對于授課教員，采用“競爭上崗”的方式，促進高職教員，鼓勵年輕教員，提高整體授課質量。對于教學質量的評估需要做到“公平考核”，由授課質量專家組、學員按照一系列指標打分，結合教員自評，給出綜合評定成績。另一方面，通過凈化競爭環境，制定合理的獎懲制度，積極調動教員的積極性，杜絕“等、混、差”的消極思想。教研訓一體化平臺建設研究為提高測試發射教學質量，需要為教員、研究生學員和總師班學員的科研和技術推演提供一個平臺；需要為學歷教育和生長干部任職教育學員的指揮、操作和技術學習提供一個平臺；需要為輪訓班學員學習測試發射新技術提供一個平臺；需要為中級指揮學員進行指揮演練提供一個平臺；需要為多層次學員聯合演練提供一個平臺。為此，開展了航天測試發射教研訓一體化平臺構建研究。通過將已有試驗設施設備、科研試驗設備、學科建設新購設備、教學科研訓練軟件系統，按照模塊化、功能化、系統化、網絡化等原則集成，構建了航天測試發射教研訓一體化平臺。使得測試發射方向的基礎設施設備得到系統改造，教學環境得到進一步完善，科研環境得到極大加強，訓練環境得到全面升級。航天測試發射教研訓一體化平臺主要新建項目包括：航天測試發射指揮模擬訓練系統、新一射場測發信息檢測分析系統、CZ-3A系列運載火箭多路測試信息采集處理系統、運載火箭遙測數據判讀系統、CZ-3B運載火箭控制系統模擬器等。如航天測試發射指揮模擬訓練系統用于對運載火箭測試發射操作、組織指揮級技術勤務保障等方面的訓練，系統主要包括發射站指揮所分系統，以及運載火箭控制、動力、利用、遙測、外安、勤務等模擬訓練分系統。該模擬訓練系統為本科生、研究生、生長干部、測試發射中級指揮干部等提供了良好的訓練環境。

篇3

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）21-0051-02

一、引言

目前諸多高校針對空間工程、飛行器系統與工程、導彈工程等多種航天專業設置的本科生課程，可劃分為力學、航空宇航、電子、信息與控制等多個系列課程。同時，航空航天等技術領域內很多問題，其研究對象可能既是航天問題又是力學問題，具有與多學科多專業廣泛交叉、相互滲透，與實際工程結合緊密的特點?；谏鲜鲈?，為了提高航天專業本科人才的培養質量，如何在有限的課時計劃內、在有限的課程數目內有效設計航天專業固體力學系列課程，是一個值得探討的問題。

隨著高校內部增大學生的實踐比重、面向工程能力培養的呼聲日漸高漲，筆者所在的教學組借鑒了起源于美國麻省理工MIT的國際工程教育模式――CDIO模式，在航天專業的固體力學系列課程的設計與應用中進行了相應的教學探索與教學實踐，期望通過該模式在教學實踐中的正確引入與有效發展，更新教師教學理念與實踐手段，增加課程實踐比重，充分調動學生學習效率與積極性，為航天或力學專業工程師的培養提供參考。

二、CDIO模式與航天專業力學系列課程的結合途徑

國際工程教育模式CDIO，是以產品、過程和系統全生命周期的開發與運用為背景，包含了構思、設計、實施和運行（Conception，Design，Implementation，Operation，簡稱CDIO）4個教育和實踐訓練環節。它與航天專業力學系列課程的有機結合，可以考慮如下幾個途徑：

（一）CDIO模式的起源

CDIO是一種基于傳授航天領域技術知識與培養預備工程師能力而起源產生的工程教育模式，其創始人是美國麻省理工MIT航空航天系Edward Crawley教授，其發展初期在2004年左右?？梢?，將CDIO模式與航天專業力學系列課程的結合，則具有一定的合理性和先天優勢，是一種積極有益的嘗試。

（二）基于CDIO教育理念形成課程觀

CDIO模式是基于“做中學”的教育理念，是一種將實踐過程與理論教育相結合的教育理念，結合該模式在航天專業力學系列課程的設計中可形成兩種課程觀：首先，是一種凸顯了“社會需求”的課程觀，即根據工程師的社會角色與責任，培養工科畢業生具備較好的工程能力與深厚的技術基礎知識，在課程體系與課程內容上，并不是按照嚴密的學科知識體系來組織課程，而是強調基于社會現實需求來選擇和編排；其次，亦是一種強調了“學生為主體”的課程觀，即學生的學習效果側重于從學生的實踐感知和實踐經驗出發來構件知識和能力，基于“做中學”強化學生探究興趣和實踐能力，從而體現了學與做的結合、知與行的統一。

（三）明確實踐對象與執行方案

CDIO工程教育模式主要特點是深化技術知識基礎和實際職業能力的二元學習經驗模式，且該模式的基本原則是反復強化實踐，因此CDIO模式的實踐必須包括兩個或者更多的設計與實施環節。具體來說，航天專業固體力學系列課程體系的實踐對象包括如下三類環節：第一個是突出導論性基礎課程，即引導學生入門工程實踐，領略工程技術的魅力；第二個是初級的實踐環節，即針對核心基礎課程《工程力學》開展課堂一線教學改革研究；第三個是高級的實踐環節，即針對來源于科研任務的設計綜合項目進行教學改革實踐。

三、CDIO模式下航天專業固體力學系列課程的具體設計與教學實踐

教學理念的轉變最終體現為課程設置、教學內容與實踐對象的改革。在我校2012本科人才培養方案中，我院結合CDIO模式對航天專業固體力學系列導論課程進行了具體設計與教學實踐的工作，主要包括如下三個方面：

（一）導論性課程的設置

導論性課程是一個早期的基礎工科課程，我院針對航天專業的大一新生設置了導論課程《空天工程導論》，要求選課學生具有一定的數理基礎即可。該課程內容主要介紹飛行簡史、工程學簡介、航空器飛行原理、結構與動力系統等基本概念、基本知識，通過它為入學新生搭建了航空航天器設計、構造、應用所需的知識框架。同時，課程還提供了一個初級的設計―實現的實踐，讓學員參與水火箭或LTA飛行器的設計與制作。

設置導論課程的主要目的快速引導學生了解航天器的基本構造及工作原理，讓學生參與入門的工程實踐，從而激發學生興趣和后期加強學習的主動性。

目前，我院30學時的《空天工程導論》課程已經成功申請為我校的精品視頻課程，主講教師的授課教案和講義腳本已經完成，且授課視頻錄制已完成一半以上。

（二）《工程力學》課程的教學改革

首先，調研了近年來國內高校在《工程力學》課程中的改革研究：例如，天津科技大學的李秋h在建構主義教學基礎上建立“刨設問題情境”教學法[1]，山東英才學院的來小麗實施項目驅動教學法[2]，哈爾濱學院的張田梅探索了研究性教學法在工程力學課程教學中的實踐。上述內容從不同方法與形式來提高學生處理分析和解決工程實際問題的能力，均可作為低年級核心力學課程改革的組成部分。

其次，調整了我院的《工程力學》教學內容：在靜力學部分中重點介紹構件的受力分析、簡化與平衡規律；在材料力學部分中以桿件的軸向拉壓、扭轉和彎曲三個基本變形為研究目標，以“內力分析―內力計算―應力應變計算”為邏輯分析主線，結合強度理論、穩定性分析或能量法來優化組織教學內容，并刪除了圖乘法和摩爾圓等內容。

然后，改革了我院的《工程力學》教學方法與成績評定：理論講授采用了習題講解、啟發式、研討式、案例式等多元化教學方法；實驗操作側重學生動手能力培養，要求學生按照2～3人合作或單人獨立完成課程內13項實驗內容，同時實驗室采取了鼓勵課外開放式實驗的機制；成績評定是將考核點分布于教學全過程中，即由平時成績、課堂討論、實驗操作、實驗報告、科技小論文、期末成績等考核點綜合評定最終成績。

最后，給出《工程力學》課程近年內取得的成績：2015年《工程力學》評為校優課程；2015年委托科學出版社再版了《工程力學》教材；2015年成功申報了36學時的MOOC課程《工程力學》，目前主講人和授課內容已確定，2015年完成了省精品課程《工程力學》復核工作，并向湖南省高校數字教學資源中心提交了課程教學視頻、課件、教學大綱、電子教案、教學案例、試題習題、文獻資料、教學成果、軟件工具等電子材料整理；2015年該課程主講老師分別獲得了學校教學質量新星獎和學校本科教學優秀個人一等獎；2015年實驗室新增加了XL3418K互動式普及型材料力學實驗裝置，完成了12個虛擬實驗的材料整理。

（三）大學生創新實踐項目與本科畢業設計綜合項目的優化

CDIO模式將頂峰級實踐體驗作為本科教育的頂點。該實踐環節往往側重于學生對以前所學知識的綜合運用以及創新能力的培養，要求學生在大三或大四年級中申請了綜合項目實踐，以團隊或個人形式承擔來源于科研項目的、更為復雜的實際任務。

我院高年級本科生頂峰級實踐環節大多數包括大學生創新實踐項目與本科畢業設計綜合項目兩類。例如，為了優化本科畢業設計模式，筆者所在課題團隊采取“雙團隊設計項目”的集成教學方法進行了如下實踐工作：首先，成立了以航天方面的學科帶頭人為核心，包括結構動力學與設計、振動控制、姿態控制、電子電路共5人組成的教師團隊；將總體設計、主控分系統、姿控分系統、動力學建模與分析、帆板振動分系統、星體結構設計等六個子項目形成課題任務書，讓學生自主選擇，并形成了自然分工、相互合作的學生團隊；之后，學生會在教師的指導下，按照任務書計劃在規定的時間段內（兩個或多個學期）逐步完成開題審查、中期檢查、方案設計、理論推導與計算、設計制造、實驗驗證、撰寫報告、項目驗收或畢業答辯等步驟。

在課題團隊的努力下，近年來取得了如下可喜的成績：2015年課題團隊成員指導的省級大學生創新實踐項目《座椅彈性緩沖器等效剛度分析與實驗研究》順利驗收，并且驗收結論為優秀；課題團隊指導了2015年國家級大學生創新實踐項目《非對稱復合材料拉伸-扭轉耦合結構設計》，目前為在研階段；繼續完善了學校級的基礎力學虛擬仿真實驗教學分中心、應用力學虛擬仿真實驗教學分中心、力學與航天工程虛擬仿真實驗教學中心的工作，并且在省實踐教學示范中心的基礎上，實驗室2016年成功申請為國家級力學與航天工程虛擬仿真實驗教學中心。

四、結束語

對航天專業固體力學系列課程進行設計與應用的教學實踐表明，由于航天航空領域內很多問題是多學科交叉融合、與實際工程聯系緊密的問題，應用CDIO教育理念中深化技術知識基礎和實際職業能力的二元學習經驗模式，對于學生掌握扎實的專業知識和技能，感受鮮活的科學研究過程，激發創新意識起到了良好的促進作用。

篇4

今天我們學校組織三四年級去參觀航天展。中午吃完飯我們就盛著大巴向著科技館出發。因為中午玩累了，所以我在車上睡了一覺。“到科技館了嘍”有人喊道，果然科技館到了。科技館位于翠湖西路一號，這里的景色很迷人，湖上不時出現幾只玩耍的鴨子，偶爾一只小船劃過來，在水中央蕩起了波紋，幾只鴨子圍著小船游兩圈“嘎嘎”地叫兩聲，游走了。

進了博物館，一位叔叔給我們做解說員。他先介紹了一號到四號，又介紹了一級助推器到三級助推器，最后還介紹了各國的衛星和空間站，聽完以后我們又了解了更多的知識。我們還體驗了宇宙失重的感覺。我心想當宇航員真辛苦，穿那么重的宇航服，體重還不能超標。我們都聽完了航天知識以后，我們又到外面去參加航天知識有獎問答?；卮饐栴}了，我把手舉的高高地，可主持人就不點我。我心想：這些問題我都會，為什么不點我后來我們班的李傳良同學答對了問題獲得了一架玩具直升飛機。我們都高高興興地回學校了，到了學校李傳良玩起了他的直升飛機，很得意。

這次活動可真有意義，不僅讓我們學到了航天知識，還讓我們知道了航天器材的功能與用處。通過這次參觀，我了解了中國的航天發展又有了新的提高，并且名列世界前茅，我身為一名中國人，為此感到驕傲。

篇5

一、重視“數形結合”的數學思想

數形結合的思想，其實質是將抽象的數學語言與直觀的圖像結合起來，關鍵是代數問題與圖形之間的相互轉化，它可以使代數問題幾何化，幾何問題代數化。于是用代數方法解決幾何問題或借助幾何圖形性質解決代數問題的思想方法――形數結合的思想方法誕生。

例如：直線L的方程為：x=-p/2(P)0)，橢圓中心D(2+p/2，0)，焦點在x軸上，長半軸為2，短半軸為1，它的左頂點為A。問p在什么范圍內取值，橢圓上有四個不同的點，它們中每一個點到點A的距離等于該點到直線L的距離?

[分析]由拋物線定義，可將問題轉化成：p為何值時，以A為焦點、L為準線的拋物線與橢圓有四個交點，再聯立方程組轉化成代數問題(研究方程組解的情況)。

[解]由已知得：a=2，b=1，A(p/2，0)，設橢圓與雙曲線方程

[注]本題將曲線有交點的幾何問題轉化為方程有實解的代數問題。一般地，當給出方程的解的情況求參數的范圍時可以考慮應用了“判別式法”，其別要注意解的范圍。另外，“定義法”、“數形結合法”、“轉化思想”、“方程思想”等知識都在本題進行了綜合運用。

平面解析幾何要完成的兩大任務：一是，根據曲線的幾何條件，把它的代數形式表示出來；二是，通過曲線的方程來討論它的幾何性質。

關注1：怎樣把幾何問題轉化為代數問題?

首先，在復習中，要主動地去理解幾何對象的本質特征。這是實現幾何問題代數化的基礎和落腳點。平面解析幾何畢竟是幾何，決不能忽視對幾何對象的幾何特征的認識與理解。其次，完成好幾何問題向代數問題的轉化，還要善于將幾何性質通過代數形式表達出來。教師在教學中要有意識地找一些幾何對象的常見、比較典型的幾何特征，進行有針對性的代數化訓練。

關注2：提高將“代數結論”向“幾何結論”的轉化的意識和能力。在解析幾何的復習中，只有重視對以上兩個問題的關注，才能深刻領悟到解析幾何的思維方法，并努力嘗試應用這種思維模式去解決問題，如此才有可能使解析幾何的最后復習落到實處。

例如：(2006年上海春卷)學?？?/p>

技小組在計算機上模擬航天器變軌返

回試驗.設計方案如圖：航天器運行(按順時針方向)的軌跡方程為x2+y2=1，變軌(即航天器運行軌跡由橢 圓變為拋物線)后返回的軌跡是以y軸

為對稱軸、M(O，64/7)為頂點的拋物線

的實線部分，降落點為D(8，0)．觀測 點A(4,0)、B(6,0)同時跟蹤航天器。

(1)求航天器變軌后的運行軌跡所在的曲線方程；

(2)試問：當航天器在軸上方時，

觀測點測得離航天器的距離分別為多少時，應向航天器發出變軌指令?

二、用數學思想方法指導平時的教學

在問題解決中運用思想方法，提高學生自覺運用數學思想方法的意識。

注意分析，探求解題思路時數學思想方法的運用。解題的過程就是在數學思想的指導下，合理聯想提取相關知識，調用一定數學方法加工、處理題設條件，逐步縮小題設與所求問的差異的過程。也可以說是運用化歸思想的過程，解題思想的探求是運用思想方法分析解決問題的過程。注意數學思想方法在解決典型問題中的運用。

例如已知橢圓c的方程為y2/b2=1的兩條漸近線為l1、l2，過橢圓c的右焦點F作直線l，使ll1，又l2與交于P點，設l與橢圓c的兩交點從左到右依次為B、A(如圖所示)。

求：|PB|/|PA|的大值，取得最大值時橢圓c的率心率e的值

[解]解析：設C的半焦距為c，由對稱性，不妨設l1。：y=b/ax，l2：y=b/ax 由

的右準線a=a2上.

設點A內分有向線段FP的比為l，由定比分點坐標公式求出點A的坐標為

點A在橢圓c上，將點A的坐標代入橢圓方程化簡，整理，有(c2+λa2)λ2a2=a2c2(1+λ)2，兩邊同除以a4。由 e=a/e得(e2+λ)2，=e2(1+λ)2

篇6

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.055

[中圖分類號]V11 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2016）06-00-03

0 引 言

國內外航天產品研制發展歷史表明，航天工程研制具有極端的復雜性和風險性，航天事業事關國家安全、形象和地位，“質量是政治、質量是生命、質量是效益”是中國航天的質量理念，反映了中國航天事業質量的重要性和航天人的價值觀。

辯證唯物主義認為，事物的發展是螺旋式上升或波浪式前進的過程。中國運載火箭技術研究院（以下簡稱一院）建院以來，一院人充分認識到了航天工程的復雜性、科學性、創新性，始終把握型號飛行試驗成功的工作目標，把成功作為一院人的信仰與追求，認真履行國家和民族賦予一院的歷史使命，不斷追求型號產品的高質量、高可靠、高安全，同時在系統工程理論的框架下，持續推進型號質量與可靠性工作的實踐、創新、再實踐、再創新。

航天一院在型號研制歷史上，也經歷了不少失敗，失敗之后的整頓或強化措施，對于扭轉當時的被動局面，發揮了重要作用，但是痛定思痛，為什么整頓不能永久保持型號和組織的成功和持續成功？為什么不能第一次就把事情做對？航天型號項目管理是落實系統工程理論的成功典范，但周期性的管理低谷，說明一院對系統工程的研制規律把握上還有差距，應對復雜系統的復雜問題，特別是解決管理與控制的全面性和有效性方面還缺乏有效的方法。

2011年，一院在總結和反思其發展歷史上重大挫折的同時，提出要用“維度、深度、細度、力度”等“四度”的工作標準來提高系統工程理論在方法應用層面的有效性，來衡量組織的工作成效，實現由型號成功向組織成功的轉變。

“四度”明確了零缺陷系統工程的工作標準，提出了研究復雜系統的分析、認識、保證和評價方法。

1 “四度”的含義和要求

20世紀末，世界著名管理專家朱蘭博士在美國的一次幾千人參加的大會上，以90歲高齡作了告別全世界企業界和管理界的主題發言。他說：“將要過去的20世紀是生產率的世紀，將要到來的21世紀是質量的世紀”，所謂“將要過去的20世紀是生產率的世紀”，是指在20世紀關注點聚焦于產量、產值和生產效率，是粗放型的。所謂“將要到來的21世紀是質量的世紀”，就是說在21世紀關注點聚焦于產品質量，著眼于質量產生的綜合效益。因為市場經濟的本質是競爭，競爭的核心是質量，競爭的本質是質量觀念、素質、技術、條件、服務及價格等一系列綜合的評價、比較和改進，產品質量是綜合素質和整體能力的綜合反映，是集約型的。因此，人們不僅要關注質量，更要關注質量的有效性，那么就要提高關注的全面性、關注的深度、關注的細致程度，以及投入多大的精力和資源，才能實現質量制勝戰略。

航天事業發展伴隨著國家和經濟社會發展變化而變化，由以軍事國防為重點的單一發展方向，向軍民一體、服務對象多元化發展方向轉變，對企業成功的評價也向以組織成功發展為重要評價體系轉化。航天型號研制是復雜的系統工程，在看待和思考復雜系統問題的過程中，必須要找到系統解決方案，從而順應市場化競爭的需求，使企業從粗放管理向精細化管理轉變。

“四度”理念方法正是運用系統的視角，從多維度，用量化的概念和方式去評價組織、項目和任務工作成效的系統工程方法，即通過牢牢把握“維度、深度、細度、力度”實現航天系統工程項目內各環節管理的精準，從而從根本上解決工作有效性不高的問題。

“四度”的理念方法是從不同視角關注復雜系統的過程中，從多維度、多角度認識與把握復雜工程系統的內在規律，系統性提高工作有效性的思想方法。

第一，維度，強調工作的系統性、全面性。事物是多維度的，例如，為了保證飛行過程識別要素的全面性，提出了飛行時序動作確認方法，即要保證按飛行時序的相關要素的全面性和解決相關飛行動作在空間上、在環境上的相互影響問題。又如，為了控制系統的接口，提出了ICD（Interface Controlling Document）和IDS（Interface Data Sheet）接口控制方法。

“維度”要求在技術上消除認識上的盲區，在管理上，杜絕失控和工作漏洞，在產品質量管控上，能夠識別關鍵特性、識別風險源，開展有針對性的工作。

“維度”強調了工作的全面性、覆蓋性及協同配合，包含兩方面的內涵與要求：一是產品的“維度”，航天工程涉及的專業技術廣、產品類型多。對于航天產品全壽命周期中發生的問題，都要用系統工程的方法從多維度、多角度全面、系統地看待，從整體上考慮問題并解決問題，由“吃一塹長一智”提升為“吃一塹長多智”，不能頭疼醫頭、腳疼醫腳，要綜合權衡，周全考慮，堅持目標導向，在時間維度、空間維度、業務維度和知識維度上系統思考解決發展中面臨的問題。二是工作質量的“維度”，組織的任何部門和每一個員工都有自己的工作質量，都有自己的質量職責，不同工作具有各自不同的質量屬性，質量管理滲透到組織的所有部門和全體員工。產品質量與服務質量已不是一個部門所能單獨完成的，而是由許多組織共同協作完成的。各級組織在各個“維度”都要關注、識別、評價和改進各自的質量特性，不斷適應企業發展和產品競爭的需求，從各個方面、各個層次、各個維度解決組織結構中各個要素的協同性，使方方面面的質量要素共同作用，指導產品質量的管控，最終在產品上反映不同工作的質量屬性，在產品上凝聚企業質量理念。因此，企業的各項工作都要圍繞產品這一核心，以追求產品價值最大化、提升核心競爭力為目標，以用戶為導向，按照市場經濟規律持續優化資源配置方式。各相關部門要持續改進工作質量，加強相互之間的協調配合，不斷提升產品質量保證能力。

第二，深度，強調要把工作做深、做透、層層分解落實到底。事物是分層次的，從系統、分系統、單機、到元器件，按照唯物主義觀點是無限可分的。通常航天型號質量要管控到影響系統特性的層面上，例如：某型運載火箭首飛失利是一個元器件引起的，引起元器件失效的原因是內部電氣互聯工藝在金導線與半導體芯片的鋁電極連接面發生了金鋁擴散效應，形成的金屬間化合物降低了連接強度，導致界面脫開，引起失效，由于質量沒有管控到這個層面，因此付出了失敗的代價。

“深度”強調了層層落實到底，要把工作做深、做透、精益求精，特別是要對產品持續進行再分析、再設計和再驗證，同時要解決工作標準層層衰減的問題?！吧疃取贝砹斯ぷ鞯南到y性，以型號質量保證工作為例，要對每個層次的產品形態及其質量要素，如系統、單機、器件、原材料、工藝過程、設備等各個環節、各個層次進行精細化管控，通過責任鏈條的層層分解與深化落實，實現產品質量，保證水平的提高。尤其是要將單點失效識別與控制、擰緊力矩量化、測試覆蓋性分析與控制等量化工作進行到底，要將不可測、不可檢環節轉化為過程的可測、可檢，產品過程質量控制工作深入下去，管得徹底。以科研生產計劃質量工作為例，要綜合考慮各方面因素，不斷優化設計上下游傳遞與流轉關系，在空間維度、時間維度、成本維度上精確管理各項協同性工作，提升計劃管理質量。

第三，細度，強調要學會把工作做細，養成做細工作的習慣，找到做細工作的方法。事物的表征是可以量化的，細度主要解決一個量化問題。“細度”強調要養成做細工作的習慣、找到做細工作的方法，注重在過程中量化評價各項質量要素。細度就是量化，達到一定細度的量化是管理成熟度提高的表現。以型號產品研制工作為例，“細度”要求型號研制隊伍對設計、仿真、試驗等摸清余量，找到邊界；對生產、裝配和檢測等環節要實現精確度量，各方面的工作都要有量化值。以財務及成本質量管理工作為例，要細化分解產品研制流程，全面、準確設置成本控制點，在性能維度、材料維度、工時維度、能源維度上實現成本精確可控。同樣，各職能部門都要深入一線，結合基層實際需求，科學管理，統籌安排。

第四，力度，強調要提升識別、發現與解決問題的能力和勇于擔當、堅決執行、扎扎實實把工作做到位的工作作風。事物是相互作用的，解決問題，是事物的內部矛盾發生改變，才能有本質的變化，事物間的相互作用力沒有達到一定的程度，沒有量變的持續積累就不能發生質變，就不能推進事物的發展與目標的實現。從管理上講，“力”有兩方面的解釋，一是執行力，二是能力，兩者缺一不可。執行力不代表言聽計從，而是正確把握工作目標，將工作落實到位。

“力度”強調要提升發現問題、解決問題的能力和執行力。在人員素養上要具備識別、發現和解決問題的能力。對于已經認識到的問題，就要有一個時間表，下決心去徹底解決；對于已經有要求和相關標準的工作，必須堅決的、不折不扣地嚴格執行和貫徹落實，這是確保成功的基本要求?？v觀航天型號產品發生的問題，很多都是重復性問題，說明舉一反三工作的力度不夠，一方面說明人們對問題的原因分析不透徹，糾正和糾正措施不具體的情況，缺乏對質量問題的總結提煉；另一方面也說明人們普遍存在漠視別人的問題，不能主動吸取別人的教訓。

2 “四度”為質量要素的把握指明了方向

航天系統工程是組織管理航天型號規劃、計劃、預研、研制、試驗、生產以及人才、物資、保障條件、經費的科學體系與方法。航天系統工程管理本身具有多維性，包含時間維、空間維、業務維和知識維。其中，時間維是指研制流程的各個階段；空間維是指系統的分解、配套組成；業務維是指型號管理的各項業務；知識維是指型號研制過程中各種專業、不同素質人員的知識組成。航天系統工程是面向型號系統，從方案可行性論證、方案設計、工程設計、工程研制到設計定型和生產裝備的全過程，在技術、計劃、組織、進度、質量等方面，對人、財、物、技術、信息與知識等多個基本要素實施的管控。

“質量”是一個廣義的概念，既包括微觀質量，例如產品質量，也包括宏觀質量，例如經濟運行質量和績效，其外延構成包含諸多要素：①實物產品質量；②系統管理與運營質量；③人員質量，如素質、知識、技能；④工作質量，如設計、制造；⑤規劃質量，如戰略方向、產業布局；⑥計劃質量，如計劃完成率、資源利用率；⑦服務質量，如技巧、態度；⑧財務質量，如效益、收益；⑨成本控制質量；⑩培訓質量，如對員工的重視等；協同質量；知識產權質量；品牌質量；創新質量，如組織、機制、管理、技術；質量優先性；注重環境保護和相關方利益。

“四度”揭示了航天產品質量的評定法則，其不能簡單用“好”或“不好”這一概念，而是各個質量要素識別、分析與綜合評價的結果。產品的綜合質量指標可用下式表示：

f（Q）=f（Q1）*f（Q2）*f（Q3）*f（Q4）*f（Q5）*f（Q6）*…*f（Qn） （1）

其中，f（Q1），f（Q2），f（Q3），…，f（Qn）分別代表實物產品質量、系統管理與運營質量、人員質量、工作質量、規劃質量、計劃質量、服務質量、財務質量、成本控制質量、培訓質量、協同質量及創新質量等各項工作質量要素的分立指標，其量化取值范圍為0～1。綜合質量指標（f（Q））是各分立指標的乘積，其極限值為1。從公式1可以看出，只有各項質量工作相應的分立指標均向滿分為1的極限逼近，綜合質量指標才可能實現“零缺陷”的最終目標。并且，隨著用戶需求的提升和企業認識水平的提高，分立指標是動態發展、不斷擴充的。

“四度”的四個核心要素――“維度”“深度”“細度”“力度”四者具有內在的辯證關系，即存在“維度”“深度”“細度”的漸進與遞推層次、螺旋上升，并通過“力度”保證其他“三度”在推進過程中的全面性和有效性。在提高工作有效性的過程中，首先，要抓“維度”，即把工作項目識別全面，完成無遺漏；其次，要抓“深度”，即把確保工作項目完成的所有活動識別到底，并逐項嚴格執行；再次，要抓“細度”，即把活動所要達到的目標進行量化，并據此對活動的效果進行評估；而“力度”，是啟動各項工作的初始要求，并且始終伴隨著工作持續改進的過程，確保了組織工作有效性的持續提升。

3 “四度”與系統工程的辯證關系

航天工程包括運載火箭、航天武器、可重復使用運載器、衛星等多個工程系統。其中任一工程系統的研究、設計、開發、生產都是一個復雜的組織管理過程，首先，必須考慮到從概念研究到部署、使用全壽命周期活動的要求；其次，必須綜合集成多種學科和專業技術，包括一些必須事先攻關的前沿技術；再次，必須組織成千上萬科技人員和管理人員在十幾年的研制過程中協同工作；最后，必須保持在整個研制過程中技術、經費和進度的協調進展。航天工程系統極端的復雜性和風險性要求必須建立一種“組織管理系統的規劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法”，這就是航天系統工程管理。它是航天工程順利實施的前提和基礎，是組織管理航天型號系統研制工作的唯一選擇，也是航天領域必須系統解決的問題。

質量是企業競爭力的核心要素，質量管理是企業管理的綱。質量職能可以用“螺旋上升過程（PDCA循環）”來檢驗，螺旋形上升過程的旋轉是從產品研究與開發開始的，在這旋轉的末端，再發動一個新的螺旋形旋轉，以進一步改進，質量管理的過程就是質量改進的過程。質量改進是質量管理的精髓，也是系統工程管理的問題導向。質量改進與質量管控要素在維度上是一致的，同樣包含實物產品質量改進、系統管理與運營質量改進、人員質量改進、工作質量改進、規劃質量改進、計劃質量改進、服務質量改進、財務質量改進、成本控制質量改進、培訓質量改進、協同質量改進及創新質量改進等各項工作質量改進。

在唯物主義的觀點下，系統工程與“四度”二者的核心理念和目標是一致的，都是要實現“復雜系統的質量改進”和“零缺陷”；二者的實現途徑也是一致的，都是要“建立高效有序的組織管理方法”。

進一步講，“四度”在方法論層面上，強調了觀察事物和解決問題的系統性，是對系統工程理論的深化和細化的表現方式，是精髓與高度概括，在實際工作中具有很強的針對性、指導性及操作性。

因此，“四度”與系統工程理論二者是一個有機整體，不可分割。“四度”是運用系統工程學，是研究復雜系統的分析、認識、保證和評價方法，是從本質上解決組織有效性的一種工作方法，是系統工程在航天工程領域的新發展?！八亩取笔琼椖砍尚Ц倪M工作指導思想的高度概括，精煉闡述了工作標準，指明了改進工作的具體方法。

4 零缺陷系統工程的應用情況及前景

在系統工程思想方法的指導下，將維度、深度、細度、力度等“四度”作為零缺陷系統工程的工作標準納入質量文化，并深刻解析其準確內涵和具體要求，為運用系統工程學對復雜系統進行分析、認識、保證和評價，并從本質上為提高組織有效性提供了一種科學的工作方法，為系統解決航天事業發展過程中面臨的困難與瓶頸，始終保持型號矩陣式質量管理工作縱橫均強、相互促進、相互制約、和諧發展的發展態勢，“確保成功、永葆成功”，提供了思想方法基礎，明確了工作標準，指明了改進方向。

今天中國的航天技術已經從試驗階段走向應用階段，而國民經濟建設、科技進步和國家安全對航天型號在技術水平上、質量上、數量上也提出了更高的要求。面對新機遇、新挑戰，為了保持航天的持續發展，有必要重新認識航天科技工業整體發展目標，進一步調整系統結構和組織管理模式，提高工作效率，縮短研制周期、合理利用資源，降低研制成本、滿足性能指標要求，確保產品質量。航天產品及其服務，需要以質量和技術為顧客、社會、國家創造價值，同時以質量和技術來體現自身價值和合作伙伴的價值。

質量是民族素質的體現，是做人做事的基本要求。在后續的航天型號研制中，要堅持運用系統工程學的科學方法，遵循“維度、深度、細度、力度”四度工作方法，清晰認識新世紀航天事業的風云變化，深入分析航天工業系統復雜的發展規律，系統解決航天事業發展過程中面臨的困難與瓶頸，始終保持型號矩陣式質量管理工作縱橫均強、相互促進、相互制約、和諧發展的發展態勢，“確保成功、永葆成功”。

主要參考文獻

[1]欒恩杰.航天系統工程運行[M].北京：中國宇航出版社，2010.

[2]許達哲.樹立航天可靠性工作理念、推進零缺陷系統工程管理[J].質量與可靠性， 2007（2）.

篇7

在江蘇省淮陰中學風景如畫的校園里，有一座設計獨特，建設標準相當高的航空航天科技體驗館，學生們可以在這里領略人類對飛行的遠古期盼，感悟這一夢想實現的艱辛，知曉航空航天技術的不斷演進。館內陳列的不少實物，是在中國航空史上占有重要地位的文物級展品。徜徉在這個館里，你能體味到籌劃者的良苦用心。在走進淮陰中學之前，筆者始終懷著這樣的疑問：是什么動機促使淮陰中學花費如此大的精力和費用，建設看似與學生的考試與學業并無直接關聯的航空航天特色課程基地？這樣的做法事實上又收到了怎樣的效果？等到張元貴校長坐在我的面前，一切都有了答案。

記：淮陰中學為什么會選擇航空航天作為建設特色課程基地的方向？

張：這個想法最早形成于2011年。當時江蘇省教育廳提出支持各高中學校建設具有自身特色的課程基地。我們考慮了很久，最初也曾想過其他方向，但都覺得特色不夠鮮明。經過廣泛論證，我們認為航空航天是一個值得關注的方向。原因很簡單，航空航天既凝結了人類最先進的科技成果，又有著悠久的歷史脈絡，它是人類對行夢想不斷求索的結果，也是一個國家科技實力的集中體現。除此以外，我們更看重飛行這一活動本身所凝聚的探索精神和求知信念，飛行充滿風險和變數，而人類正是通過科技的不斷進步在逐步消除其中的風險，使其成為一種服務于人類的可靠技術。淮陰中學與南京航空航天大學素來有著密切的合作關系，這也是我們建設航空航天特色課程基地的有利條件。正是出于這一想法，我們將航空航天作為特色課程基地建設方向申報了上去。

記：建設這樣的課程基地，其實在硬件和軟件上都有非常高的要求，淮陰中學選擇這樣的方向，當初是否考慮過其中的困難？

張：當然考慮過。這一點不僅我們自己早已認識到，江蘇省教育部門負責評審各校申報特色課程基地項目的專家組也有所考慮。最初我們申報時，一些專家認為，一所中學要建立這樣的課程基地，很難做到高水準，因為這要花費大量的人力物力，并且短期內很難看到建設成效。但經過我們的不懈努力，淮陰中學的航空航天特色課程基地建設很快初具規模，在2013年的成果評審中，被評為全省10個優秀課程基地之一（全省第一批共計38個課程基地），并把省課程基地建設現場會議放在我校召開。這說明，我們的方向是正確的，我們的建設方法也是正確的。在建設過程中，我們在航空航天科技館上花費了大量心血，不僅聘請了兩位專業素養很高的專職科普教師任職，還籌措了700余萬資金，用于置辦各項陳列品，在展館的設計上也獨具匠心，整個展館的參觀脈絡是從模擬的機場起飛線開始，經歷人類航空史的各個階段，最終到著陸區結束，在展館最后的外部廊道上，繪制了廣袤的星空壁畫，寓意人類的星際探索之夢永無止境。所有參觀展館的學生都表現出濃厚的興趣，他們真的樂在其中。除了這個展館，我們學校的圖書館也專門開辟了航空航天類圖書專區，學校每年撥款，有選擇地購買優秀航空航天科普圖書，當然也包括全套的《航空知識》，這些圖書豐富了學生們系統學習相關知識的資源。

記：淮陰中學建設航空航天特色課程基地的宗旨是怎樣的？

張：我們的原則是，要么不建，要么就建設成高標準的課程基地。我們當然可以降低標準，這樣省錢省力，但學生們從中獲取的東西就很有限，比如他們就沒有機會親自體驗更專業的飛行模擬器，沒有機會近距離看到這么多珍貴的航空用品乃至文物，更談不上互動式和體驗式學習。如果那樣，他們獲取知識的方式就很難與傳統的書本和網絡方式有所區別，特色課程建設就難以做到可持續發展。需要強調的是，花錢多少并不是標準高低的評判依據，你看到包括科技館在內的整個特色課程基地的建設，我們都是花了許多心思的，在策劃方案上更是反復論證，廣泛聽取專業人士和學生們的意見，再加上精心組織實施，才有今天這個局面。我們就是要讓學生看到真正的特色，體驗到別處難以獲得的感受，享受整個學習的過程。

記：學生們在特色課程基地學習航空航天科技知識，勢必要占用一定的時間和精力，如何來處理它與課業之間的關系呢？

張：這是一個非常重要的問題，我們從一開始就有所考慮。現在淮陰中學的做法是，面向全校學生開展的航空航天科普教育屬于基本層次，主要是激發學生們對航空航天的關注與熱情，普及一般的知識，占用時間不多。再往上就是航空航天社團，這個社團開展的教育更為深入和全面，但要加入社團，對基本課業成績就有個要求，課業不構成負擔的學生才可望加入社團，而且加入社團后我們要求成績要保持穩定。當然，這也不是鐵律，有些熱情特別高但成績稍差的學生，我們也會允許暫時加入，并對他們進行指導和督促，促使學生們的學習成績同步進步。結果，所有加入航空航天社團的學生，課業成績全部成上升態勢，這正是我們希望看到的。

記：現在提倡素質教育，您如何看待航空航天科普教育與素質教育的關系？

張：淮陰中學多年來積極深化素質教育，努力追求把高考成績作為素質教育的自然結果。我們得承認，現行高考選拔制度是有缺陷的，不夠科學合理，既有一考定終身的弊端，也有考核片面的局限，但改革是個長期問題，現行高考制度的存續，反而越發迫切地要求素質教育水平和質量快速跟進。有人把素質教育理解為某些技能的培養，我覺得不夠全面，我更愿意把素質教育理解為一種精神內涵的培養，這種精神包含的元素更為豐富，比如學習精神、探索精神、協作精神，以及挫折耐受力等等，這些精神才是學生成長道路上最可寶貴的財富，也是學習各種技能的內在動力。

篇8

1.目標和基于問題的學習法的特點。

基于問題的學習方法的主要目標不僅僅是讓學生獲得知識，并且要運用知識。PBL重視模型和問題的解決。它試圖模擬現實生活中的工程研究和開發過程。Barrows這樣描述PBL的主要特點：（1）學習是以學生為中心的，即學生選擇怎樣去學習和他們想要學習的內容。（2）學習在小團體中展開并且提倡協作學習。（3）老師是促進者、引導者或教練。（4）問題形成組織重點并刺激學習。（5）問題是拓展真正的問題解決能力的工具。（6）新的信息是通過自學獲得的。

2.PBL工程教育案例———麻省理工學院航空航天工程系。

幾年前，在麻省理工學院的航空航天系成立了一個由教師和科研人員組成的新戰略計劃小組，專門負責課程改革。為了強調教育以學生為中心，討論小組花費了一定的時間和精力通過對項目和學習成果進行驗收，設計了新的教學方法，建造與之配套的實驗室。盡管基于問題的學習是關鍵，但它不是課程組織的原則。新的航空航天工程課程以現實生活中產品完整的生命周期工程為背景，即構思、設計、實施和執行（CDIO），結合設計建造經驗，貫穿于整個項目中。接下來就是從簡單的項目到高度復雜的系統設計建立過程，以及從中取得的經驗教訓。第一年，在《航空航天設計導論》課上，學生們設計、構思并且試飛的由無線電控制浮空飛行器（LTA）。第二年，在《聯立工程學》課上，學生們設計、搭建并且試飛了無線電控制的電推力飛行器。在一些比較深入的課程例如《空氣動力學》課上，從工廠或者政府以往項目中提出航空工業中很常見一個實際的問題，像是以洛克希德•馬丁戰術飛機系統為模板提供項目設計方案。高級課程完全利用基于問題的學習方法，如：《實驗項目實驗室空間系統工程》、《CDIO高等課程》。在這些PBL體驗中，學生發現自己感興趣的問題，通過做實驗找到解決方法，并用多學科方法設計出復雜系統。麻省理工學院航空航天系“復雜系統學習實驗室”的主任提出了一個對于基于問題的學習方法的分類框架。它將問題分為四個等級，給出了解決基礎科學及先進工程課題的系統方法。一級：問題集。問題集是指在大多數工程課程中發現的傳統問題。它們往往具有一定的結構與較成熟的解決方案（至少問題的設計者知道）。所有學生解決同樣的問題，有時獨自解決，有時以小組形式解決。問題需要在相對較短的時間內解決。二級：小型實驗。小型實驗是指在結構化問題下的實驗課。例如測量或觀察某種工程現象或數據。這些問題在一或兩個學期內解決，可以“重復地進行”，也就是說，每個學生團隊解決與其他團隊同樣的問題。在麻省理工學院有許多例子，如《聯立工程學》課上的桁架實驗室，《空氣動力學》課上對在風洞中的流速計的校準，《航空航天設計導論》課上對空氣動力減速器的各種測試。三級：大型實驗。比起前幾個階段，這個階段的問題需要更長的時間去解決，可能會耗費幾周或整個學期。到了這個階段問題明顯復雜了很多，需要更多的規劃和教員支持。在麻省理工學院有許多如是例子：《實驗項目實驗室》課上的風洞試驗、飛行器模型項目，《空氣動力學》課上的機械項目，《航空航天教育導論》課上的輕于空氣的飛艇，《聯立工程學》課上的電動飛行器設計等。四級：頂級CDIO實驗。這個階段在系統中整合了核心工程的頂級實驗。麻省理工學院的航空航天工程項目用構思-設計-實施-操作（CDIO）的方法來設法更接近于實際工程。在頂級實驗中，工程的四個階段都將涉及。頂級實驗室的項目均為研究的重點，需要更多的資金，工程的復雜度和依賴經驗的程度也很高。例如麻省理工學院的自主衛星光學陣列項目和磁控編隊飛行器。四級的項目需要學生、老師和研究員花費三個學期去完成?？梢钥闯鋈壓退募墕栴}的解決過程是由學生主導的、不受約束的、復雜的、多方面的且具有很高的主動性過程，符合之前所說的PBL標準。然而一級和二級中的項目體驗過程更結構化，在這個過程中學生體驗到關于問題構想的有用指導，使用工具進行研究發現?；趩栴}的學習方法和設計-制造經驗貫穿了整個麻省理工學院航空航天工程系的本科生階段。使用四個等級的框架來層次化PBL體驗過程確保了從高度結構化問題到無約束和復雜問題情況的合理推廣。

3.基于問題的學習方法的評估。

基于問題的學習方法的評估是多模式和長期性的。這些方法包括實驗室期刊、技術簡報、設計審查、技術報告、團隊協作評估、設計作品、互評和自評。教師的角色主要是顧問和指導員，以及在學習過程中為學生提供大量反饋信息。在《航空航天設計導論》課上，學生們設計、制造并試飛由無線電控制的浮空飛行器，設計審查作品和最后的評估工作都是由飛行器競賽的方式進行。在《綜合工程》課的飛行器設計項目中，二年級學生分析在問題集中與氣動性能、穩定性和推進裝置有關的問題，并動手組裝和試飛無線電控制的電推力飛行器。與第一年的課程相似，評估手段包括問題集、設計審查以及最后的一場比賽。除了評估認知能力的培養效果，情感變化也要被評估。評估學生們在問題處理過程中的信心、參與到解決具有挑戰性問題中的意愿和控制問題解決進展的感覺也很重要。這些情感變化可以通過觀察、訪談、作品、期刊和其他形式的自評進行評估。

二、小衛星平臺與基于PBL的航天工程教育創新結合途徑

在全球化大背景下，除去意識形態的差別，世界人才的標準正趨于統一。根據著名的CDIO（Con-ceive-Design-Implement-Operate，即：構想-設計-實現-運作）工程教育模型，工程教育包括以下幾大培養目標：掌握深厚的基礎知識和應用技術；善于構思、設計、實現和運作新產品或系統的能力；承擔和實施復雜系統工程的能力；適應現代團隊協作開發模式及其開發環境。這些目標是直接參照工業界的需求而制定的，它實際上定義了現代工程技術人員的素質構成。

1.小衛星作為航天工程教育的意義。

小衛星為空間發展提供了的一條新途徑，這是與以往基于傳統空間開發模式的“政府導向的大型項目”完全不同的。此外，NASA已經開展了很多項目為大學提供發射機會，讓他們逐漸學會如何開發、運營衛星。超小型衛星計劃是其中一個著名的案例，選定十所大學并給予他們項目資金，最終的成品將搭載航天飛機發射上天。憑借多年的項目經驗，一些大學已經能夠制造衛星，甚至出售衛星給其他大學或國家。小衛星為大型衛星上已經實現的一些任務提供了一條新的實現途徑。一定數目的小衛星協作是一個非常重要的概念，通常被稱為“星座”或“編隊飛行”。這種多衛星體系的優點是容錯量大、重構能力強、系統的可擴展性好。

2.基于小衛星平臺的航天工程教育項目。

小衛星的操作訓練為大學生的太空教育提供了一個特別的機會，讓他們能夠體驗從任務創建、衛星設計、制造、測試、發射、運行，直到結果的分析的整個太空項目周期。同時他們還能從這些項目中學到項目管理和團隊協作等重要技能。小衛星項目不僅對教育有益，而且有望成為太空技術發展與商業運營中的一名新成員。

（1）日本衛星設計大賽。

上世紀90年代初期，日本的大學小衛星研究項目遠遠落后于美國和歐洲各國。然而，在意識到了小衛星在教育和技術發展上的重要性后，日本國內開始大力推動高校小衛星設計-制造計劃。第一個里程碑是“衛星設計大賽”。1992年三個學術社團共同成立了大賽組委會，他們分別是JSME、JSASS與IEICE。經過一年時間的準備，于1993年舉辦了第一屆比賽。這項比賽的目的是為更多的大學生提供參與太空項目的機會，同時鼓勵一流大學開始進行實體衛星的制造項目。評審項目分成兩大類，創意類評審該項目的創意與想法，設計類評審衛星設計的可實現性。提交的項目首先會進行初步的評審，合格的項目才能入圍最終的決賽。屆時，將進行衛星模型的展示和評審。優秀的作品將獲得“設計獎”、“創意獎”以及三大學術社團頒發的獎項。大賽每年都會收到20到30個創意獨特的項目。

（2）大學空間系統研討會（USSS）以及CanSat項目。

USSS始于1998年，每年11月由JUSTSAP小衛星工作組在夏威夷舉辦。研討會的形式十分獨特，出席會議的日本和美國的大學首先提出自己衛星項目的構想，以及各大學自身的科研實力，然后將具有相同興趣、能力或科研實力的大學進行組隊。各組展開討論，在一天半的研討會后，各組需要向其他組展示他們的項目設計書。這些項目要在USSS結束后的一年內實施，他們的成果將在下一年的USSS上展示。其中最成功的項目就是CanSa（t罐裝衛星）項目了。CanSat項目是1998年由特維格教授提出的。在最初的計劃中，每所大學都要制造一個350mL飲料罐大小的微型衛星，衛星將被發射到軌道上，在下一年的USSS上進行控制操作。

（3）立方體衛星。

立方體衛星項目由特維格教授在1999年的USSS大會上提出。立方體衛星為重1kg，長寬高均為10cm的微型衛星。每所大學制作的立方體衛星都被放在一個名為“P-POD”的盒形載體內，它由俄羅斯的“第聶伯”火箭裝載發射升空。為了減少立方體衛星和P-POD之間的機械和電氣接口，P-POD釋放機制設置得非常簡單：當P-POD的門打開，里面的立方體衛星就被P-POD末端的彈簧彈出。東京大學和東京工業大學已經開始了立方體衛星項目，并大致完成了設計和EM級別的模型制造。這些大學的學生已經在立方體衛星項目中獲得了微型衛星開發的基本專業知識。但他們現在需要面臨新的挑戰：如何使用現成的廉價的部件設計可靠的空間系統，如何進行空間環境試驗（如真空熱或輻射試驗）并獲得試驗結果，以及如何處理更大的風險，更多的人力資源、時間和成本。目前計劃于2002年底發射第一個立方體衛星。

（4）歐洲大學生月球軌道航天器。

歐洲大學生月球軌道航天器ESMO是歐空局教育衛星計劃的第四項任務，它是基于“歐洲大學生太空探索與技術倡議”計劃中的“SSETI-Express”衛星。ESMO項目是為了吸引和培養下一代的月球與其他行星的工程師和科學家。航天器有效載荷包括：船載液壓雙組元推進系統，用船從地球同步軌道通過“日地系統中的拉格朗日點L1”轉移到繞月運行軌道的過程，歷時3個月；表面光學成像的窄角相機和一個用于測繪全球引力場的子衛星，將在歷時超過6個月的時間里執行測量任務；可供選擇的載荷還包括一個生物實驗和一個微波輻射計。ESMO項目是未來歐洲的科學和勘探計劃的一個強大的動手教育和公共宣傳工具。它是一個面向大學生的項目，訓練和培養了下一代的月球任務的工程師和科學家。

三、建立基于PBL的航天工程教育實驗平臺和培養范式

我國在“十二五”規劃中提出了“創新驅動，實施科教興國戰略和人才強國戰略”，要“圍繞提高科技創新能力、建設創新型國家，以高層次創新型科技人才為重點，造就一批世界水平的科學家、科技領軍人才、工程師和高水平創新團隊。實施PBL教學是一項系統工程，由于受國情、傳統教育教學模式和人才培養機制的約束，在中國工科大學中實施PBL教學存在問題案例少、實施成本高、評價方式單一和師生角色僵化等問題，因此，需要根據我國工程教育的現狀和國情對PBL教學進行本地化處理，不能生搬硬套，具體來講有以下幾個方面需要注意。

1.樹立以學生為中心的教學理念。

樹立以學生為中心的教學理念是實施PBL教學的前提條件，PBL強調以學生為中心，作為PBL教學的實施者，教師必須要深刻認識到這一點。

2.根據具體航天任務設計問題。

豐富的問題案例是PBL教學成功的關鍵。每門專業課的設置都是基于學生已具備一定的先修課程基礎為前提，但個體的差異不容忽視，教師或教師團隊在進行某課程PBL問題設計的時候要充分了解學生的知識基礎，結合具體的實施條件進行問題案例的設計。為了保持熱情，學生們可以一種競賽的形式開始項目，學生們互相分享自己的認識，用自己的雙手選擇出最吸引人并且最有意義的項目。

3.提高衛星實驗平臺的開放性與多樣性。

除了教育實踐空間項目對航空航天教育帶來的價值之外，學生建造空間項目長期承諾創新型大學的任務是可直接有利于空間行業本身。目前，各大學中設立的大學或研究生開放實驗室及其配套的開放創新基金都是一些很好的嘗試，取得了很好的效果，但其范圍需要擴大，讓大學生能夠進入一些比較前沿的和良好國際合作背景的研究型實驗室，使其很早就能受到良好的學術熏陶，以促進其產生向更高層次發展的內部動機和欲望。

4.加強學習能力的培養。

發展學生的學習能力，使其成為高效、獨立的終生學習者是PBL的重要目標之一。通過參加PBL學習，讓學生明白學習不完全是個人的事情，在PBL小組中每個學生都擔當一定的角色，并承擔相應的責任，在小組討論中無私貢獻自己的學習成果，并吸取其他成員的學習成果，達到共同進步。

5.建立合理多樣化的評估體系。

在實施PBL的過程中，可以采用學生自我評價、同學互評及教師評價相結合的辦法，注重學生的過程表現，而不是結果。創新人才的多樣性和創新思維的多樣性決定了我們不能用一刀切的方法來評價學生，而是要采取靈活多樣的評估體系，建立激發創新的長效機制。除了評估認知能力的發展和成就，情感變化也要被評估。評估學生們在問題處理過程中的信心、參與到解決具有挑戰性問題中的意愿和控制問題解決進展的感覺也很重要。

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【關鍵詞】人工智能；航天測控技術；應用探究；智能化

【Keywords】artificial intelligence； aerospace measurement and control technology； application inquiry； intelligent

【中圖分類號】V55 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）05-0141-02

1 引言

人工智能在航天領域的應用具有巨大潛能。航天測控技術實際上是通過測控，實現對衛星的控制，這是一份較為復雜的工作過程。隨著衛星功能的不斷增多，航天測控技術要求也越來越高。雖然我國已經在航天事業方面位于先進的水平，但是航天測控設備多只是實現遙控與測控的自動化，與智能化的實現還有一段距離。因此，人工智能的應用還有待挖掘，人工智能在航天測控技術中的應用還有待研究。

2 人工智能的應用概述

近年來，我國在人工智能的研究領域也有了較大的進展，不少國內學者發表了有實用價值的研究著作。人工智能在醫學診療方面取得了廣泛的應用。隨著航天器的多功能發展，智能化的轉變，成為發揮航天事業多用途、系統化的決定性因素。因此，我國逐步加大了人工智能在航天測控技術中的研究，希望航天測控技術能夠自動處理探測故障、自行進行飛行規劃和路線設計等[1]。

3 航天測控技術中的設備應用要求

第一，衛星軌道測試及其引導系統。第二，航天側控技術的安全控制。第三，根據航天側控任務要求對衛星的形態進行分析，對其衛星軌道實施控制。第四，航天側控系統要實時監測衛星內部的設備工作情況。第五，航天側控技術要求能夠對衛星上設備發生的故障，及時采取定位、排除和檢修。航天的側控應用，對設備的響應速度與可靠性都具有很高的要求，不僅要具有極強的通用性質，還要能夠在規定時間內完成對相關設備的檢測與通信，使設備間保持聯系，保證遙測技術數據正常處理流程。對設備故障等任務提出控制指令，進而進行執行[2]。

4 人工智能在航天測控技術中的應用意義

傳統的航天y控軟件是通過算法結構和計算機而實現推理功能的，對于很多問題還無法提供最精確的答案和描述，數值的計算能力也不夠強，有時只能定性推理。而人工智能的應用，可以提升其生存能力，包括航天器的自主檢修能力、故障排除能力、定位能力等。對于航天器的軌道設計，自動化網絡智能預先對故障檢測的定位等設置好，用編程進行控制。隨著航天測控技術要求的不斷提升，傳統的編程控制已經不能滿足當代的應用需求，若不向智能化測控技術進行靠攏，其航天測繪中的數據與通信的可靠性與有效性都會受到不同程度的影響，導致接收到的數據不準確、不完整。因此，我國很多專家專門成立研究小組，對航天測控技術進行數據分析，分析其指令的序列、故障檢修、定位等信息，將人為的管理逐漸轉化為智能化管理。

用人工智能控制航天測控技術，不僅能夠提升航天工作的安全系數，還能夠減少航天器的使用壽命，降低人工控制費用，減少人工管理精力，具有很明顯的優勢。第一，人工智能能夠代替測控專家進行智能化操作與工作，減少專家的腦力勞動。第二，人工智能中收藏了所有測控專業的各項經驗，整合了測控技術的專業知識。第三，人工智能使航天系統離開了人操控的固定模式，提高了操作的變通性和實時性，降低了人為操控影響因素。第四，人工智能使航天機械更容易操控，提升了工作效率。第五，人工智能使航天系統的解決問題能力提升。第六，節約了航天器測控的維持狀態的人力和物力，配置速度加快[3]。

5 人工智能在航天測控技術中應用的可行性

人工智能的應用過程，實際上是將人的思維活動進行機械化，使機械具有類似人工的處理問題的能力。人工智能在航天測控技術中的應用，是航天系統模仿測控專家的思維和操作，進行推理判斷，使操控程序能夠如同專家處理問題的規則一樣，及時提供解決措施，根據我國現有條件可知，人工智能在航天測控任務中的應用是可行的。測控系統的功能有數據庫和知識庫。前者包含遙測數據、指令和故障信息。后者包括用戶的接口、知識獲取、知識表達等。通過外部輸入數據，轉換成系統能夠識別的信息，進行格式壓縮和處理，實現對航天器的控制，利用人工智能實現測控技術控制，減輕了人為負擔，也能夠提升航天測控能力。

6 航天測控技術任務中的智能化應用分析

我國傳統的航天測控技術是采用一般算法實現自動化，該種方式具有封閉性，不利于技術的發展和擴充，故障維護方面也要采用人工方式進行解決，不適用航天事業發展。根據我國航天測控技術現狀，我們首先要確定測控設備智能化系統，選擇有針對性的部位，融合測控專家的思維，實現人工智能操作[3]。其次，使用智能化系統，還要將專家測控系統嵌入到設備中，再改變原本的算法與結構，使其逐漸適應航天事業的改變與發展。對于智能化測控系統中，可以確定的系統由遙測信息處理系統、通信跟蹤系統、故障診斷系統、檢測系統等。這些都是容易實現人工智能的部分，能夠使遙測信息處理中，清楚航天器的軌道等情況。

7 人工智能在航天測控技術中的應用環境與目標

為了使人工智能在航天測控技術中具有可靠的應用，要遵循一定的應用環境和目標。在開發環境上，要選取經驗豐富的建造及測控專家進行系統融合，先借助小型機進行專家智能系統開發應用，再根據需求進行專家系統開發。在目標方面，不僅要開發全面、智能化的航天測控大系統，還要在開發通訊上更加便捷，統一通訊接口，面向廣大用戶，逐步升級系統故障排除方案。真正實現系統在線實時工作。同時，人工智能在航天測控技術中的最終目標是將地面測控設備小型化，再將其移植到航天事業中，提升衛星的控制能力。

8 結論

人工智能在航天側控技術中的應用與開發，有利于我國智能化的進一步發展研究，對于提升航天測控設備的可靠性具有重要意義。希望本文的研究，能為提升我國人工智能在航天測控技術中的應用水平提供借鑒。

【參考文獻】

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“火星一號”計劃（Mars One）是荷蘭“火星一號研究所”提出的火星探測計劃，目的是在火星建立永久人類聚居地。該公司的負責人是荷蘭科學家巴斯·蘭斯多普。荷蘭理論物理學家杰拉德·特·胡夫特也支持該計劃。2012年7月，該研究所宣布了它的火星計劃：

2013年：選出首批4名志愿者，建立火星人類聚居地的模擬裝置用來培訓志愿者。

2014年：建造首個通訊衛星。

2016年：在1月展開供給計劃，用美國SpaceX公司直徑5米的“龍”飛船將2500千克重的食物送至火星。如果該計劃未能按時執行，備用計劃是發射直徑3.8米的“龍”飛船，或者將原計劃延遲兩年進行。

2018年：向火星表面發射一個火星地表探測車，該探測車將像美國航宇局的“勇氣”號、“機遇”號火星車那樣勘探火星沙漠般的地表，為將來的火星殖民計劃尋找一些最合適的“殖民地”。

2021年：用“龍”飛船將人類聚居地的組成部分兩個居住單元、兩個生命支持單元和兩個供給單元運至火星。

2022年：發射運送首批4名志愿者至火星的SpaceX公司飛船。

2023年：4月首批火星航天員登陸火星。

2025年：第二批4名志愿者登陸火星，正式開始他們的火星殖民生活。此后每兩年，“火星一號”公司都將再派遣2名～4名航天員繼續殖民火星。

2033年：建立一個至少擁有20名地球人生活的“火星基地”。

在目前的效果圖中，定居點被設計成一組白色的太空艙，坐落在荒涼的火星表面，用于人類常住的艙體表面被火星的沙石覆蓋，以抵擋輻射。艙體外，安置著幾組面積龐大的太陽能電池板，為定居點提供能量。定居點內部則分為生活區、工作區、娛樂區，以及用來栽培蔬菜的溫室。最初的一批定居者只能吃素食，但以后會考慮運送一些昆蟲、魚苗到火星，他們可以嘗試自己養的魚。

盡管這是一個“只去不回”的太空探測計劃，定居者不僅要徹底放棄地球上的生活，在火星上度過余生，而且危險極大，很可能“壯志未酬，身先死”。但是，全球應征火星居民的熱情十分高漲，成了歷史上最吸引人眼球的工作，僅在兩周內，“火星一號”就收到來自120多個國家的7.8萬份申請書，其中包括上萬名中國人?！盎鹦且惶枴眲撌既颂m斯多普十分高興地說：“這些數字表明我們在正確的軌道上，希望最終能收到50萬份申請?！笨墒?，如果靜下來仔細地想一下，就會發現很多問題?，F在招募火星航天員成熟嗎？作者認為這就像是一場“太空秀”，理由如下：

選拔工作太草率

首先，讓我們看看是如何選拔“火星一號”航天員的吧！按照“火星一號研究所”的規定：任何18歲～62歲者，只需在“火星一號”計劃官方網站上提交個人基本信息，回答一份問卷，再附上一分鐘的個人視頻簡介，說明前往火星的動機，繳納小額申請費就可以成為火星航天員的申請者。整個選拔過程分為四步：1）網上提交申請，歷時5個月，截止日期為2013年8月31日；2）區域性面試，申請者要出具醫院的健康證明等；3）心理面試，通過電視、網絡轉播，選拔委員會將考察申請者的團隊合作、靈活性等；4）全球投票選舉，最終選出24名～40名候選者。之后，這些人將開始進行為期7年的封閉訓練，系統學習機械操作、搭建、種植等一切在火星上的必要生存技能。鏈接：什么人可以申請“火星航天員”

申請人資格：年齡18歲～62歲，性別不限，對教育水平、社會背景、國別、民族等無嚴格要求。

申請人具備的條件：身體和心理健康，沒有慢性疾病，重要的是有好奇心、有創造力，能和團隊融洽相處，適應性強、靈活。

申請費：根據不同國家的GDP水平，申請費不同，美國公民大約要支付38美元，中國公民11美元，卡塔爾公民75美元，非洲剛果公民僅需5美元

申請人提交內容：登錄申請，需要提交申請人的基本信息，回答一份問卷，制作一段1分鐘的視頻，講述為何要申請參加“火星一號”計劃等。這些信息可以用英語、德語、中文等11種常用語言表述。

“火星一號”航天員的申請和選拔十分簡單，就好像是舉辦一場“國際美女選拔賽”，甚至比美女選拔賽更簡單，要求更低。這可能嗎？我們知道航天員的選拔是一件十分嚴肅和嚴格的事。就拿現在航天員的選拔來說吧，在選拔前，要通過數十年科研人員的研究，制定出航天員的選拔方法和標準。然后，按照此標準，經過多次的嚴格身體和心理測試，尤其要通過模擬飛行條件的生理功能測試（如，前庭功能、心血管調節功能、超重耐力、缺氧耐力等）。為了預防潛在疾病的發生，還要進行疾病家族史的調查和基因檢測，合格者才能成為預備航天員。火星探測條件惡劣、危險性大、飛行時間長，對火星航天員身體、心理要求遠遠高于低地球軌道飛行的航天員，其選拔標準也應該遠遠高于現在的航天員。荷蘭的這家公司，根本不清楚火星航天員的身體和心理要求，沒有進行火星航天員選拔標準的研究，沒有制定出科學的選拔標準和詳細的選拔程序，沒有設立專門的選拔機構、醫院和選拔設備就開始選拔工作，是否太草率？

在“火星一號”官方網站，主辦方羅列了“航天員應具備的關鍵特征”，5個關鍵詞并未涉及專業知識和技能，只是更傾向“高情商”。這也有很大問題，沒有專業知識和技能作為基礎，今后如何能掌握火星探測中需要的復雜科學知識和技能，7如何完成火星探測任務？如何在火星上生存？

雖然在申請的條件中也羅列了對候選人心理素質的要求，但用什么科學方法的來評價申請人的心理素質，只字未提。更可笑的是“火星一號”計劃的專家只確定前三輪通過的名單，選出24名～40名候選者。最后一輪的選拔過是通過電視直播，由世界各地的觀眾投票來決定第一批火星定居者的最終人選。這樣一個嚴肅、科學的航天員選拔工作，竟然用“選秀”的方式終結，真是絕無僅有的“創舉”！專家認為：“星際旅行對航天員身心素質和知識、技能都有極高要求，登陸火星是一件九死一生的事，民間海選，只要達到18歲，只要沒有慢性病，把報名要求降得這么低，不夠嚴肅?！?/p>

“鏈接”：“火星—號”航天員

心理素質的要求

1、承受力：擁有不屈不撓的精神，在最糟糕的現實情況下保持最佳的自我狀態，隨時具備“我能行”的態度；

2、適應性：清楚自己的極限所在，并懂得如何延長，開放且寬容地對待不同的意見和辦法，并善于汲取不同文化的特性；

3、好奇心：深刻理解問題而不是簡單地追求答案，能夠與他人分享知識：

4、信任度：相信自己，信任他人，見多識廣，信息量大，充滿信心：

5、創造力：出現意外或危機來，臨時靈活處理，對快樂的實質與精神有著深刻的體會，在適當情況下利用幽默感調節氣氛。

實力不足

載人火星探測是人類有史以來最危險、最具有傳奇性質的旅行。前往火星的行程大約是6437萬千米，需要花費約200天時間。到達火星后，移民將面臨布滿隕石坑的貧瘠土地，二氧化碳占95%的大氣和最高35℃、最低零下135℃的極端氣溫。到目前為止，只有美國的12名航天員在月球上匆匆留下腳印后就返回地球，還未建成月球人類的長期居住地，要登陸火星，在火星上建造人類的“殖民地”談何容易！

移民火星的宏大計劃不僅需要前沿的設想，更離不開扎實的航天技術人才基礎和太空探索的豐富經驗。因此，要完成這項艱巨的任務，必需由實力強盛國家支持的航天機構來承擔。從目前來看，最先執行載人火星探索的國家，還是以航天大國美國為主，也可能需要全球各航天國家的聯合支持才能實現。

美國的航宇局被認為是世界航天機構的領頭羊，它下面有多個承擔各種航天任務的研究所和航天發射基地，并有豐富的載人航天經驗，美國航宇局也將載人登陸火星列為優先任務。美國航宇局局長查爾斯。博爾登曾說：“載人登陸火星計劃是美國航宇局的工作重點，全部的探索項目都將向這一目標看齊，每一分鐘、每一美元都應用于研發讓我們可以前往比近地軌道和月球更遠地方的技術?！泵篮接罹终谟袟l不紊進行各種載人探測火星的準備工作，目前已有“好奇”號等多個火星探測器登陸火星，還計劃在2019年捕捉一顆重約500噸、直徑約7米的小行星，將其帶人靠近月球運行的繞月軌道，目的要建立深空探測的中轉站，為未來登陸火星做準備。即使像美國這樣一個航天大國，對載人探測火星也未敢貿然行事。美航宇局認為要實現載人火星探測這一目標，不僅時間緊迫，而且困難重重。無論在科學技術領域還是在政治經濟層面，通往火星之路都面臨著巨大的挑戰。所以，該局提出的載人登陸火星的時間是2033年，比“火星一號計劃”整整晚10年。

可是，像荷蘭這樣一個小小的私人研究所，卻提出要在2023年載人登陸火星，有這個能力嗎？目前世界上能自主發射并回收衛星的國家只有九個（俄國、美國、法國、中國、日本、英國、印度、以色列、朝鮮、伊朗），荷蘭的衛星部是靠別國發射的。

說起這場鬧劇的始俑者巴斯·蘭斯多普是一位36歲的工程機械師，幼年時是一名狂熱的太空愛好者，后來成為了風能企業Ampyx Power的創始人，2011年他在讀過科學記者Mary Roach的著作《Packing for Mars》后，賣掉了自己在公司的大部分股票，并決定實現他幼年時關于星際旅行的夢想，兩年前開始籌備這項大膽的計劃。他受到電視界大行其道的真人秀節目的啟發，決定展開這場火星移民的海選活動。這種突發的靈感作為一種設想是勿容置疑的，但是馬上就要實施，卻有些自不量力。

資金遠不足

人類登陸火星的巨額經費正是科學家們最頭疼的問題，其巨大的開銷需要強大的財政和政治的承諾作為后盾。盡管“火星一號”計劃是一個有去無回的單程票，但是第一階段的火星殖民任務花費預算仍高達60億美元，比美航宇局的“好奇號”火星探索計劃還高出35億美元。作為一個非營利組織，如何籌備這款巨額資金呢？從有關的報道看，“火星一號”計劃將通過出售轉播權、制作真人秀節目等方式籌集資金。

蘭斯多普說：“除了捐款和報名費之外，唯一可以籌到足夠移民費用的方法，就是制作一場‘真人秀’，一場空前的傳媒盛事。不只選拔人員的過程，首批移民在火箭上的活動、在火星上的探索巡游，以及在定居點中開疆拓土的歷險，都將被攝像機巨細靡遺地記錄下來，經過剪輯后在電視和網絡上播放?！?/p>

這樣籌集“火星一號”資金的方法靠譜嗎？可以說這只是他們的一廂情愿。發射“火星一號”的資金最主要的是先期投入，只靠報名費那點錢，能夠啟動“星光一號”嗎？還沒有發射成功“火星一號”，從那里可以籌集到這些錢。對于這種籌備資金的方法，專家們不停潑冷水，認為這是靠賺足眼球來吸金。下面摘錄了一些知名人士和專家對這個問題的評論。

美國行星協會聯合創始人路易斯·弗里德曼表示：“這當然是場‘秀’。如果他們能通過電視秀播出很多廣告的話，也許可以賺到錢。但如果認為用這些錢就可以負擔前往火星的任務，我會感到吃驚。而且，看起來，火星上的移民能活多久，是由他們能籌到多少錢來決定的?！备ダ锏侣硎?，不相信他們的資金和時間表能完成這項艱巨的計劃。

太空旅行者理查德·加里奧特評論稱：“很多人都擁有有趣且可行的計劃，但只有極少的人能籌到足夠的資金來實施和貫徹?！?/p>

載人火星探測的倡導者羅伯特·祖布林稱：“我不認為商業計劃能完成在火星建立人類聚居地的野心，也許商業模式能籌到一些資金，但我并不認為真正對掙錢感興趣的商人會投資這個風險很大的項目。”

工程技術難度大

要將航天員送到遠離地球6000多萬千米的火星，并安全地“安營扎寨”，首先需要解決的是工程技術問題。其實，在人類對火星發射探測器的幾十年里，獲得成功的幾率并不高，大約只有60%的火星探測器到達火星，其余不是在發射時出現故障，就是在途中消失在茫茫宇宙中，或者通過火星大氣時“光榮殉職”。在過去的50年里，美國宇航局和其它多個獨立組織也制定過超過1000項詳細的載人火星飛行計劃，但沒有任何一個真正得到實施。其中主要原因之一是載人火星探測技術不過關。從目前人類的航天技術來看，也沒有達到可以在火星上定居的水平，“火星一號”研究所更是距之遙遠。下面提出幾點工程技術上存在的問題。

運載能力不夠 在載人火星飛船中不僅要攜帶4名航天員，還要準備下他們2000多天的食品和生活用品，及在火星上生活需要的一些用品和設備，其質量必然大于載人月球飛船，而且發射軌道更高。所以，首先需要研制出比登月火箭土星5號推力更大的重型火箭才行。“星光一號”研究所將發射火星飛船個任務寄托在美國私營的太空探索技術公司研制的“獵鷹”火箭升級版上，可是，這個升級版在哪里呢？

飛船性能不夠強 目前，人類只研制出繞著地球運行的衛星式飛船和飛往月球的登月式飛船，還沒有打造出載人登陸火星的星際式飛船，因為它的技術難度和成本大大高于前兩者。其中難度之一是飛船必須有很強抗輻射的能力，避免行星際飛行期間大劑量宇宙輻射對人體的危害?，F有兩個解決方案，一是加厚火星飛船的艙壁，其最大缺點是飛船質量太大，給發射帶來巨大困難；二是在火星飛船四周產生人工強磁場，使射向火星飛船的輻射粒子偏離，其缺點是技術十分復雜，目前極難實現。

著陸難點 飛船在火星著陸時要耗時7分鐘左右，而在這7分鐘內，是沒有辦法和地面取得聯系的，這也是最容易出現問題的7分鐘，所以被稱為“恐怖7分鐘”。

定居火星難點 在火星上定居也有很多問題要解決。著陸后首先要解決能源供應，因為火星比地球離太陽遠得多，靠太陽電池供電難以滿足需求，而且火星的沙塵暴是地球12級臺風的幾倍，持續時間達幾個月，容易覆蓋太陽電池而嚴重影響其工作，所以光靠太陽電池供電難以滿足需求。如用核電源，如何保證航天員的安全性是一個問題?；鹦巧硥m暴對火星著陸器和火星艙外服的密封性、可靠性也是一個考驗。另外，火星上的溫度比地球低許多，這對火星著陸器溫度控制系統提出了很高的要求。

艙外航天服 火星上的重力約是地球的1/3，在地球軌道使用的艙外航天服（120千克）以及月球航天服（引力為地球的1/6）部無法在火星上使用，所以必須研制出功能強、質量輕的火星航天服。

返回地球 從火星返回地球更為不易，因為火星引力較大，火星著陸器的上升級必須有較大的推力才行；火星飛船返回地球時的速度也比登月飛船快得多，所以難度大增，要嚴格控制進入地球軌道的角度和速度及時機，否則不是掠過地球就是墜毀在地球上。其次，從火星返程不同于從月球返回地球，必須要經歷漫長的飛行時間考驗。在返程過程中，確保航天員的生命安全以及太空環境對航天設備的輻射等都存在不少挑戰，尤其在返回過程中，探測器進入大氣層的速度更是一個技術難題。因此，載人火星的飛行在目前看來僅是一個長遠的計劃。”

醫學問題大

載人火星探險中的醫學問題很多，能否解決這些問題成為是否能夠實現載人火星飛行的決定因素。最主要的有以下幾方面：

宇宙線輻射 在火星探險時，航天員遭到的主要危險是宇宙射線?；鹦秋w船在星際間飛行時，缺乏地球磁場的屏蔽作用，航天員可能接收到大劑量的宇宙線輻射。輻射主要有兩大效應，即短期效應和長期效應。短期效應可引起惡心、血細胞減少，如劑量足夠高甚至可導致死亡。長期效應是主要是白內障和癌癥。到現在為止，還沒有有效的防護措施可以預防宇宙輻射對人體的影響。

重力環境的變化 在火星飛行中，航天員從地面1g環境，要經歷200多天失重飛行，然后到火星1/3g的重力環境下生活。已證明長期失重飛行可以引起航天員所有生理系統的變化，例如，出現神經系統紊亂、立位和運動耐力下降、心臟功能變化、肌肉萎縮、骨質疏松、免疫系統下降等，人在這種虛弱的情況下進人1/3g的火星能適應嗎？人長期生活在1/3g的重力環境下會出現什么問題？目前這些問題都無答案，也沒有找到很好的防護措施。

醫學保障問題 在地球軌道飛行時，飛行中的醫學保障問題還不十分突出，一般的疾病在地面醫生的指導下，用一些船載藥物治療，就可以治愈。即使出現嚴重的疾病或外傷，通過空間站上備用的藥物和醫療條件可以暫時穩住病情，然后送回地面治療。但是，在火星飛行時，不僅患病的機會多，而且在發生嚴重疾病和外傷時，不可能將航天員送回地球治療，要靠航天員自己來解決。因此，火星飛行的醫學保障是一個嚴重問題。不僅要配備多面手的航天醫生，還要有一定設備的“太空醫院”。如何保證火星航天員整個飛行任務中的健康是一個很大的問題，這個問題目前也沒有很好解決。