航空航天概论类课程分析与教学探索
航空航天概论类课程分析与教学探索*
王海涛，梁彦刚
（国防科技大学空天科学学院，湖南长沙410073）
一、概述
在国内开设航空航天类本科专业的院校中，航空航天概论类课程是针对全校低年级各专业本科生开设的一门公共选修课，属于通识教育课程。该课程的教学定位是讲述航空航天基本概念、基本原理、发展历程和常用技术，教学目的是通过课程的学习使学生对航空航天的基础知识和技术有一个比较全面的了解，掌握航空航天技术的发展历史和发展趋势，培养学生对航空航天的兴趣和爱好。
作者于2018年开始在国防科技大学讲授“空天技术概论”课程，目前已经讲授完3轮。按照教学大纲要求每个教学进度32学时，每年春季学期开课，对航空航天有兴趣的学生均可选修本课程，不需要专业基础知识。每年的选课人数基本上都在120人左右，接近学校设定的
128人的人数上限。选课学生大多是一、二年级的低年级学生，少部分高年级学生，分别来自不同学院，覆盖了学校工科大部分专业[1]。
为了更好的促进本门课程的教学和课程建设，本文系统梳理了作者关于航空航天概论类课程教学实践的体会和感悟，并总结出本课程下一步教学和课程建设的方向和目标，希望能为国内其他开设航空航天概论类课程的兄弟院校提供借鉴参考。
二、航空航天概论类课程分析
通过近三年来的教学实践，作者认为在航空航天概论类课程的教学和课程建设中需要掌握好“科普”和“专业”的平衡关系。选课学生来自不同专业，学科基础和知识结构不尽相同，而且对于此类通识性教育课程，同学们更希望上的轻松有趣一点。但是，传统的教育观念还是希望尽可能让学生掌握知识和培养能力，最好能够量化考核。因此，作者认为要想上好航空航天概论类课程，对授课老师的要求其实是很高的，授课老师最好具备比较全面深入的航空航天专业知识，而且能够深入浅出、生动有趣地讲授出来。下面以两门经典的航空航天概论类课程为例，对其课程教学状况进行剖析。
（一）钱学森先生“星际航行概论”课程分析
“星际航行概论”是20世纪60年代钱学森先生亲自为中国科学技术大学四年级本科生开设讲述的一门课程[2]。钱学森先生亲自编写教学大纲和教材，共讲授45社戏课文原文
摘要：为了进一步推动航空航天概论类通识性教育课程的建设，文章首先对国内航空航天概论类课程
的教育教学现状进行了总结，然后以国防科技大学“空天技术概论”课程为例，对近些年的课堂教学和线上教学的实践和体会进行了梳理，最后提出了加强特教材建设、推动线上和线下融合式教学改革的课程建设方向和目标。文章的分析和思考可为国内从事航空航天概论类课程教学的教育界同仁提供参考。
关键词：航空航天概论；空天技术；教学实践；课程建设
中图分类号:G642文献标志码:A文章编号:2096-000X(2021)01-0094-04
Abstract:The purpose of the paper is to further improve the construction of general education course of Introduction to Aerospace.The paper summarizes the education and teaching status of Introduction to Aerospace courses,then takes the"Intro⁃duction to Aerospace Technology"course of National University of Defense Technology as an example to comb the practice and experience of classroom teaching and online teaching in recent years,the course construction direction and goal of strengthen⁃ing the construction of featured textbook and promoting the online and offline integrated teaching reform are proposed finally. The analysis and thinking in this paper can provide a reference for domestic education colleagues who are engaged in teaching the course of introduction to aerospace.
Keywords:Introduction to Aerospace;aerospace technology;teaching practice;course construction
*基金项目:2018年湖南省普通高校教学改革项目“以能力塑造为核心推进空天学科实践教学改革”(湘教通[2018]436号);2019年空天科学学院教学改革项目“空天技术概论课程教学改革研究”
作者简介：王海涛（1982-），男，汉族，河南开封人，博士，副教授，研究方向：航天动力学专业教学与研究。
94--
学时。该课程系统地介绍了航天技术的各个方面，课程内容包括星际航行与宇宙航行、火箭发动机原理、火箭发动机的技术实现、运载火箭的技术实现、运载火箭从地面起飞的轨道问题、星际航行的轨道、原子能火箭发动机、制导问题、星际航行中的通讯问题、再入大气层、防辐射、飞船的设计问题、飞船中的电源、星际航行进一步发展的几个问题等共十四讲。虽然时间已经过去了将近60年，回首再看“星际航行概论”这门课，课程内容既具有前瞻性又有专业性。课程讲授的关于火箭发动机和运载火箭技术的基本理论已经成为指导我国火箭设计的基础，讲授的太阳帆、原子能火箭、电推进火箭等技术是目前正在进行实验中的新型航天技术，对于运载火箭回收、海上发射、空天飞机的设想也正是目前航天技术的前沿热点。
“星际航行概论”课程的考核采用开卷笔试，据中科大黄吉虎教授回忆说：“就两道题，第一题是一道概念题，占30分，一般都能拿到20分左右，但要拿到25分以上就会有一定的困难。第二题非常特别，即‘从地球上发射一枚火箭，绕过太阳，再返回到地球上来，请列出方程求出解’”。作者认为，这种考核方式完全是在考核能力，但是据说当年这场从早上8：30持续到下午6：30的考试有
95%的学生不及格。
作者认为，由钱老亲自开设和讲授的“星际航行概论”课程是我国航天类和航天概论类课程的开山之作、经典之作，其内容经典且影响深远。就作者的体会而言，“星际航行概论”课程内容的难度、深度和广度超出了目前各大学开设的航空航天概论类课程，作为大学低年级的本科生，尤其是非航空航天和力学专业的本科生学习“星际航行概论”课程将存在很大的困难，而且考核也难以通过。按照目前的大学课程体系，“星际航行概论”课程的内容体系和难度比较适合给研究生一年级的学生开设成公共选修课。但是“星际航行概论”课程的内容知识体系经过通识化，部分内容经过更新之后将会是适合目前大学航天概论类通识教育课程并且是非常好的课程内容体系，这也是作者未来课程建设的目标。
（二）北京航空航天大学“航空航天概论”课程分析
目前，北京航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学和西北工业大学等兄弟院校均开设有航空航天概论类课程，然而各大学的课程内容体系却不尽相同。例如：西北工业大学将“航天概论”、“
航空概论”、“航海概论”分开设置成三门公选课，哈尔滨工业大学仅开设了“航天概论”公选课，北京航空航天大学和南京航空航天大学则均开设了“航空航天概论”公共选修课程。
就内容设置而言，南京航空航天大学的“航空航天概论”课程主要是面向航空类低年级学生开设，大部分讲解航空的内容，仅在课程最后一讲选取了航天器相关内容[3-4]。而北京航空航天大学的“航空航天概论”则相对比较均衡，对航空和航天相关内容均有所考虑，而且北航的“航空航天概论”也是目前国内航空航天概论类课程里唯一建设成为国家级精品课的课程[5]。因此，下面就以北航的国家级精品课程“航空航天概论”为对象进行分析。
北京航空航天大学“航空航天概论”课程共设置32学时（包括理论课和现场课），理论课内容主要由航空航天发展概况、升力与阻力的产生、飞机气动布局及飞行性能、直升机飞行原理与航天器飞行原理、航空器动力装置、航天器动力装置、飞行器导航与制导、飞行器构造等内容组成，实践课主要是对航空史和飞机构造两部分进行现场授课。该课程是北航自1952年建校以来开设最早的课程之一，自2015年在中国大学MOOC上线以来，每年春季学期和秋季学期开课，目前已经进行至第11轮，课程建设有完善的课堂单元测试、课程单元作业、课堂讨论以及期末考试环节。
作者认为，北京航空航天大学的“航空航天概论”课程目前看来除了一些课程内容因为时间关系需要更新之外，整体建设水平还是很高的。课程内容整体偏科普，比较适合大学低年级的本科生。课程内容
上航空内容比航天内容偏多，这可能和该校发展历史以及该课程的建设历史有关。但是，作者更偏向于课程内容设置更专业和丰富一些，这也为课程教学的实施增加了难度，可以作为未来建设的一个目标。
三尧航空航天概论类课程的教学实践梦幻西游怎么赚钱
国防科技大学空天科学学院为全校低年级本科生开设了航空航天概论类公共选修课“空天技术概论”，每年春季学期开课，共设置32学时（包括理论和实践课时）。作者自2018年开始讲授“空天技术概论”课程，迄今为止已经讲授完3个进度。以下是对国防科技大学“空天技术概论”课程的分析和教学实践总结。
（一）“空天技术概论”课程分析
国防科技大学“空天技术概论”课程在借鉴国内外的经典教材的基础上形成自己的教学内容体系，主要教学内容如图1所示。
从内容体系上来讲，“空天技术概论”课程航天的内容比航空多一些，这也与国防科技大学空天科学学院历史上以航天为主，缺少航空专业有关系。作者认为，整体课程内容体系框架还是不错的，但是在一些教学内容的选取上还有一些值得进一步改进的地方。例如：航天器轨道原理部分内容讲授6个学时，其内容的深度和广度还
95--
有进一步改进的空间；关于航空航天基本原理的内容还需要进一步凝练，一些概念性的内容也可不必在课堂上过多讲解，可制作成阅读材料供同学们课后阅读。但是，航空航天的知识内容体系过于繁杂，如果需要学生课前或课后阅读则最好有针对性的教材。因此，进行“空天技术概论”课程教材建设也是一项目前对课程教学影响很大且急需进行的工作。
（二）“空天技术概论”课程教学实践
作者在2018年和2019年度对选修“空天技术概论”课程的本科生进行了课堂授课，总结出一些教学实践经验和感悟如下。
1.多数学生对发展历程和基本原理感兴趣，对专业知识和计算有所畏惧
作者在讲授绪论部分即航空航天基本概念和发展史的时候，学生反映比较热烈。原因可能是刚开始上课，同学们都充满了新鲜感，另外同学们对于此部分内容确实是比较感兴趣的。进入航空概论部分的讲解时，涉及到空气动力学的基本原理部分，例如：连续性定理、伯努利原理、升力阻力产生的基本原理等，大部分学生都能够接受，但是涉及更专业的一些知识，例如：飞机失速原理涉及的流动分离、转捩，诱导阻力的产生以及激波等，非航空航天和力学专业的学生表现出畏难情绪。航天概论部
分则在涉及两体轨道计算部分一部分学生理解存在困难。整体而言，在专业知识稍多稍深的地方会使一部分学生退缩，大部分学生希望每堂课都上成精彩的科普课。
2.授课PPT中应多采用图表、动画和视频的形式，减少过多文字
“空天技术概论”课程涉及的模型和公式推导比较少，基本上采用多媒体讲授。航空航天的知识内容体系繁杂，在PPT设计过程中采用图表、动画或视频把要讲授的知识内容体系呈现出来效果会更好，更受欢迎。作者在这方面做了一些工作，例如：在讲解载人航天相关内容时，加入了中央电视台制作的载人航天发展历程的视频，大约5分钟，将我们国家载人航天工程从提出、立项、试
验、飞行以及历届国家领导人讲话串联起来，给了同学们较强的震撼并极大地激发了同学们的爱国热情；在讲解卫星姿态控制原理时，利用动画呈现出飞轮控制卫星姿态的过程，让同学们对卫星姿态主动控制有一个直观的认识。但是，也有一些内容体系是目前做得不够的地方，例如：关于航天器各分系统的讲解，概念和叙述过多，学生容易产生疲劳感，吸引不了学生的注意力，这也是以后需要进一步改进的地方。
3.设计互动和实践场景，减少过多概念性的讲述
高中历史学习方法>我也想要秋天的第一杯奶茶图片
因为航空航天的知识内容太多，想要面面俱到的将尽可能多的知识讲授给学生容易给人一种“满堂灌输
”的印象。因此，还是要有选择性的选取一些经典知识体系进行讲授，并且在讲授过程中要注意学生的反应，设计一些互动和实践场景。例如：作者在讲授飞机飞行稳定性的时候，在课堂现场折一个纸飞机，利用金属夹子夹在纸飞机下方不同位置来改变其质心位置，然后通过纸飞机的飞行演示来讲解飞机质心和压心相对位置对其飞行稳定性的影响。这个实践例子来源于生活且简单易操作，课堂演示能够吸引同学们的注意力并进行有效互动。利用生活中的小例子引出航空航天相关技术，再进行专业知识的讲解，这样授课的效果确实会更好。当然，这些例子和素材需要进行积累并恰当引入，这也是今后授课和课程建设中需要努力的地方。
（三）“空天技术概论”线上教学实践
2020年春季学期，由于新冠疫情的影响，国防科技大学“空天技术概论”课程改为线上授课，这也是作者第一次进行线上授课实践。授课方法采用雨课堂和腾讯会议同步进行，经过一学期的授课体验，作者对在线讲授“空天技术概论”课程也有了一些自己的体会。
首先，航空航天概论类课程比较适合线上授课，因为其授课内容中公式推导不多，大多是基本概念、基本原理、发展历程和相关技术的讲解，而雨课堂是融入到PPT 中进行的，所以原来的教学素材并不需要进行较大改动。利用雨课堂发布公告和课件、签到点
名、语音直播、弹幕
图1“空天技术概论”课程主要内容体系
96--
互动、习题、板书、直播回放功能极大地方便了学生们的学习，雨课堂的缺点就是无法实时语音、视频交流，而腾讯会议语音和视频互动比较好，因此在授课过程中同步采用腾讯会议共享雨课堂的PPT屏幕，并和同学们进行语音或视频互动，但是无论是雨课堂的弹幕还是腾讯会议的聊天功能在上课时
容易打断授课进程且不能及时回应，若能配备助教辅助进行课堂互动则效果更好。另外，作者还通过建立了班级进行上课通知、发布课件和答疑。总体来讲，整个学期的线上授课还算比较顺利。
在线上授课过程中也存在一些问题，例如：师生互动受限，一些实践环节无法开展，而且师生互动只能点对点进行，老师无法感知整个班级的氛围。由于该课程选修学生比较多，老师在授课过程中的无法关注到每位学生是否在集中精力听课以及听课效果如何，这些问题需要在未来的教学实践中总结经验，把真正适合线上进行的教学内容搬到线上，例如：课前预习、课后复习、随堂测试和课后作业可以尝试在线上建设。
四、课程未来建设思考
航空航天概论类课程涉及的内容知识体系广博，通过对该类课程的分析和以及课堂教学和线上教学实践的总结，作者对“空天技术概论”课程有以下的几点未来建设的思考：
（一）梳理航空航天专业知识，加快形成特教材
教材对一门课程来讲很重要，尤其是航空航天概论类课程涉及知识内容繁多，许多相关知识学习需要放在课下学习。如果老师仅依靠课堂全面讲授知识，不但容易形成灌输式教学的印象，而且适得其反，会使学生失去对航空航天的兴趣和热情。在教材的建设方面，作者有一个憧憬目标，希望能够以
钱老的《星际航行概论》为榜样，结合目前大学本科航空航天概论类通识性教育的现状和要求，考虑国防科技大学军事院校教育的特点，形成特内容体系和教材。当然，一本好的教材编写工作量很大，非一朝一夕之功，需要瞄准目标持续进行。视频文件修复
（二）以教学效果为导向，推动线上和线下融合式教学
航空航天概论类课程比较适合改造成线上教学，北京航空航天大学和南京航空航天大学都在中国大学
MOOC上推出了此门课程。另外，南京航空航天大学的老师已经开始探索在“航空航天概论”教学中应用微课等新兴的教学方法[6]。基于作者线上教学的体会，线上和线下各有优缺点，若能融合线上和线下这两种教学方法，形成更好的教学效果，则可以推动航空航天概论类通识教育课程建设的进一步发展。
参考文献:
[1]王海涛.空天技术概论课程的教学实践与探索[J].高教学刊，2019（01）：96-98+101.
[2]钱学森.星际航行概论[M].科学出版社，1963.
[3]昂海松，童明波，余雄庆.航空航天概论（第二版）[M].科学出版社，2015.
[4]吴伟.本科《航空航天概论》课程现场教学与实践教学探索[J].课程教育研究，2017（04）：248.驾考新规则
[5]贾玉红，黄俊，吴永康.航空航天概论（第四版）[M].北京航空航天出版社，2017.
[6]王宁.浅谈微课在“航空航天概论”
教学中的应用[J].工业和信息化教育，2016（04）：60-62+67.
图2雨课堂线上教学实践
97--

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。