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[关键词] 北京航空航天大学;材料专业研究生;创新型实验;特色实验课程;功能材料
[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2012)03?0073?02
创新有三层含义:一是更新;二是创造新事物;三是改变。创新性人才指掌握一定专业知识技能,在社会实践中能推陈出新,以自己的创新性意识和行动,在利用自然改造自然,推动社会进步中做出贡献的人。随着知识经济时代的到来,在世界各国的综合国力竞争中,创新人才被越来越多的国家视为战略性资源和决定性因素。培养具有创新能力的高素质人才,顺应了时代的呼唤和国家发展的要求。研究生教育是培养高层次专业人才的主要途径。我国的研究生数量已跨入世界大国行列,研究生成为目前参与和推动我国科学技术发展的重要力量,其知识创新能力与科研实践能力的培养对于提高我国的科技竞争力至关重要。而大量研究表明,当前我国研究生的创新实践能力严重不足,主要表现在科研实践参与度低、国际性的学术论文数量偏少、学术成果质量不高、原创性成果稀少等等。
北京航空航天大学作为我们国家自己创建的第一所航空航天大学,学校面向国家重大战略需求、面向世界航空航天发展的前沿,为国家经济事业的发展、特别是为航空航天事业做出了不可替代的贡献。北京航空航天大学培养了11万学生,这些高素质人才大部分在我国的航空航天领域担当重任,为我国的航空航天事业提供了人才支持。北京航空航天大学多年来服务大局、特色兴校、培育人才、不断创新,突出航空航天特色和工程技术优势,形成了独具特色的高水平研究型大学建设模式。
北京航空航天大学提出了新时期“重基础、强交叉、拓视野、推创新”的研究生教育思路,对调整研究生教育结构,提高生源质量,改革招生指标分配办法,修订培养方案,促进研究生课程国际化,推广试点班教育模式,建设专业学位研究生实践基地,创新学科交叉机制体制等,提出了明确要求。
一、研究生培养模式和实验教学体系
北京航空航天大学在研究生培养模式上分为理论教学、实验教学和学位论文研究三个阶段。在强化研究生理论教学和学位论文研究的同时,采取了重大举措来培养研究生的实践能力:针对不同学科专业的特点增加了研究生教学的实验环节;通过“211”和“985”条件建设逐步构建了开放适用的研究生实验教学设备条件,并构筑人性化的实验环境;打破了传统实验教学模式,确立了开放式的多元化的研究生公共实验和研究生专业实验课体系;最大限度地挖掘出研究生的知识潜能,养成创造性品格,掌握创造性技能,最后在研究生学位论文的写作中得到深入和升华,使得研究生培养的三个阶段构成了一个由浅入深、循序渐进、具有内在联系的有机体。
在实验教学体系的构建方面,在一级学科层面,将关联密切的研究生理论课程的实验整合成数门独立设置的综合性实验课。结合专业培养目标和其他相关课程,建立一个包括基础验证实验、综合设计实验和创新型实验3个层次的课程体系。
北京航空航天大学还构建了整体性的开放式创新实践基地。例如自2004年以来,先后建设了“先进计算机网络技术研究生创新基地”“复杂产品现代设计与先进制造技术研究生创新基地”和“先进航空航天飞行器创新基地” 等开放性的创新实践基地。基地以航空航天与信息类优势学科群为中心,以重点实验室为依托,在创新人才培养和研究生教育改革的创新方面进行了积极的探索。
二、材料专业研究生特种功能材料特色试验课程设计
北京航空航天大学材料学院多年来一直非常重视研究生教育,研究生的课程设置及内容为研究生从事科学研究打下了坚实的理论基础。但材料学院研究生的实验设备主要来自各科研课题组,设备种类、台套数、完好率受限制,特别是使用时间无法保证,影响研究生试验运行。课时数虚,授课内容待充实。
随着多年来对实验室建设的不断投入,北京航空航天大学材料学院实验室建设遵循“以软带硬”的原则,即以教学改革为前提,投入的实验设备要服务于所开设的实验项目,硬件建设服从软件建设。目前材料学院用于研究生实验教学的设备已经初具规模,拥有多套透射电子显微镜、扫描电子显微镜、电子探针显微镜、原子力显微镜、磁力显微镜、X射线衍射仪、ICP分析仪、拉曼光谱分析仪等先进的分析检测设备,并对各学科实验室进行了优化整合和重组资源配置,发挥了实验室的复合功能和规模效益。材料学院还承担着大量国家级和省部级的重大科研项目,取得了一系列令人瞩目的研究成果,具有良好的培养研究生的客观条件。材料学院将逐步彻底改造研究生实验课内容和实验条件,建立具有航空航天特色、涵盖材料学科重要研究方向的材料制备、测试及评价方法的研究生公共实验平台,以国家建设和经济发展对材料科学与工程学科复合型人才的重大需求为导向,确定材料科学与工程学科实验课程的具体设置方案。
北京航空航天大学材料学院以教育部“空天材料及其服役性能实验室”为依托,开设了“先进结构材料”和“特种功能材料”研究生创新型实验课。该实验室多年来立足于航空航天材料前沿研究,旨在将先进的和学科交叉性强的科研成果高质量地融入到研究生实验教学上,取得了多项重大科研成果。下面以“特种功能材料”的设置为例,从创新型实验课和综合实验课的区别、创新型实验课和研究生毕业论文研究实践的区别、创新型实验课与研究生创新基地三个方面来进行分析。
1. 创新型实验课和综合实验课的区别
创新型实验课和综合实验课在内容上都涉及到培养学生多学科知识综合应用的能力。差别在于综合实验课相对而言内容更为固定,比如“材料电镜分析实验”是侧重于使学生理解各种电子显微分析方法的基本概念和原理,熟悉仪器结构,掌握样品制备方法及实验参数选择,并学会对各种电镜图像及信息进行识别、计算和分析处理等。而创新型实验课是在课程内容、形式和目的上存在更多的创新元素。这类实验是学生在教师的指导下独立自主完成 ,或者在指导教师的研究领域和学科方向上进行有目的有意识的探索研究,其教学目的在于激发学生的创新意识,培养学生的科研兴趣和研究创新能力。培养学生的创新精神和创新能力,关键在于教师是否有创造性的实践活动的经验和体会,如大的创新团队(课题组)和实验室就是培育创新精神的沃土。以“特种功能材料”为例,北京航空航天大学“空天材料及其服役性能实验室” 针对智能机翼、机载设备和航空发动机等的应用,在航空航天特种功能材料上积累了大量研究成果。其科研设备齐全,在“特种功能材料”实验课中设立了相变材料、磁性材料等相对宽的方向,在实验中指导教师演示其中课题组“成熟”材料从设计-制备-功能特性研究的完整的实践过程,然后在大方向内自由选题,运用理论课程中的基础知识,综合设计实验方案和内容,在任课教师的指导下自主探索研究。如果说综合实验课是学生从理论到实践的第一步,那么创新型实验则是学生开展创新科研工作的第一步。
2. 创新型实验课和研究生毕业论文研究实践的区别
这两者同为科研训练。创新型实验课是“常做常新”的实验课,指导教师要不断开发新的实验方法,搭建不同的新架构。学生则应该不断丰富自主实验的新内容,成为填充架构的新单元。从时间尺度上来说,创新型实验课比研究生毕业论文研究短的多,创新型实验课会对科研的过程有完整的体验,为了保障进度,增强协作沟通能力,学生可以自由结合成小项目组,分工共同完成实验内容。实验课的考核以小组答辩的形式,根据选题的创新性、综合性、协作情况等打分。研究生毕业论文研究一般都是学生在其导师的指导下单独完成的。限于不同实验条件、经费保障条件、课题组的创新实践成果积累等的不同,毕业论文研究的创新实践程度会有很大差异,研究生也往往得不到自主选题和自主研究的机会。
3. 创新型实验课与研究生创新基地的区别
两者的教学资源开放程度和范围不同。研究生创新实践基地是一个面向全校开放的,融教学、科研为一体的实践活动平台。研究生创新基地在学科综合性和交叉性上,可以面向更大范围的不同学科、不同年级的研究生,实现教育资源的整体优化。学科的集中交叉得资源能更集中整合,如“复杂产品现代设计与先进制造技术研究生创新基地”和“先进航空航天飞行器创新基地”等开放性的创新实践基地就是如此。目前,“特种功能材料”研究生创新型实验课还是材料学院研究生实验课程体系的一部分,“特种功能材料”与物理、化学、航空、航天、电子、机械等领域有广泛的学科交叉,可以成为培养研究生的综合设计和研究探索创新能力的有效平台。随着教学实践成果的积累、教学改革的深化和实践教学条件建设的增强,材料学院可以向学校申报加入研究生创新基地的实践活动内容,最大限度地为学生提供更多的科技创新实践机会。
三、结语
北京航空航天大学材料学院“特种功能材料”研究生创新型实验课的教学实践才刚刚起步,深厚的科研成果积累和良好实验课程的资源配置,以及是否能高质量地转化到研究生实验教学上,这些都还需要在实践中不断探索。指导教师团队成员如何利用崭新的实验内容引导学生主动参与科研训练,培养学生的创新思维和探索未知的能力,还需要不断创新教学,与时俱进地转变教育思想,更新教育观念,才能真正在教学改革中收到实效。
参考文献:
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关键词:航空航天材料;专业英语;教学;改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)40-0092-02
航空航天材料是指飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料,是航空航天工程技术发展的决定性因素之一,也是材料科学中富有开拓性的一个分支。飞行器及其装置的设计,不断地向材料工程提出新的课题,推动了航空航天材料科学的进步。各种先进材料的出现也为飞行器及其装置的设计提供更多的可设计性,极大地促进了航空航天技术的发展。因此,先进航空航天材料的开发、研究与应用反映了一个国家的工业水平与航空航天技术,关系到一个国家的综合实力与国际影响力。因此,各国都把先进材料的研究和开发放在重要地位。尽管我国近年来在航空航天材料的研发方面取得了巨大进展,但仍然与发达国家存在较大的差距。因此,需要不断学习和引进国外的先进技术和经验。而国外相关资料都是英文出版,这就需要航空航天材料方向的学生具有较高的材料科学与工程专业英语的听、说、读、写能力,以完成获取专业所需信息等任务。
材料科学与工程专业英语是一门语言应用与材料专业知识紧密结合的课程。它不但涉及英语科技文体的语法特征和材料专业技术文献的语言特点,而且涉及一定的专业技术内容及科技信息交流。课程目标是培养学生具有较强的专业文献的阅读能力,进一步提高学生的听、说、写、译能力,使学生能够熟练应用英语交流、获取知识。同时促进学生掌握良好的语言学习方法,提高文化素养,以适应社会发展和航空航天技术进步的需要。课程的教学目标是:掌握一定量的与材料科学与工程专业有关的常用单词和常用词组,并掌握一定的构词法知识,具有识别生词的能力,能顺利阅读专业相关的英文原版教科书、参考书及专业论文。但现行的教学模式在教学管理与培养方式中存在许多问题亟待解决,目前也没有针对航空航天方向的材料科学与工程专业英语教材。因此,迫切需要完善教学内容,优化教学方式,改编教材,以全面提高材料科学与工程专业英语的教学质量。
一、改编现有专业教材,扩展学生专业视野
浏览现有大部分的《材料科学与工程专业英语》教材可发现,内容基本是《材料科学概论》或《材料科学基础》的英文版本的改编,实际是英文版的专业教材,不具专业英语教材特点。而且教材内容的更新速度慢,与国际上材料科学的快速发展不相适应,学生阅读起来单调、枯燥。因此,在现有教材的基础上,急需编写新版实用性教材。新版教材需兼顾英语的语法特点和材料专业技术知识,既强调专业基础理论知识又涵盖国际研究前沿趋势。
从提高学生的听、说、读、写及翻译的综合能力着手,按照从难到易的教材内容顺序,突出航空航天行业背景及新技术特点,完成《材料科学与工程专业外语》教材的设计与撰写。从教材章节编排上,按照先介绍语言知识后介绍材料专业的顺序布局。可以在开始的章节介绍科技英语的构词、语法的特点以及专业学术文章的撰写规则。随后的几个章节,简单介绍材料的基础理论知识,学生可以结合以前学习的材料专业知识进行这部分的学习。目的是给学生介绍英文专业词汇,让学生逐渐熟悉专业英语的阅读。随后,在材料学的专业知识内容上,结合专业基础课程,着重介绍和航空航天技术紧密相关的材料研究内容,例如飞机结构复合材料、高温材料、隐身材料、非晶材料、太阳能材料等。同时,为了进一步提高学生阅读和理解专业文献资料的能力,提高学生从专业文献中获取重要信息和跟踪学术研究前沿的能力,教材还可以向学生介绍利用互联网站和相关的学术期刊网站获取最新专业文献的方法。并且,从材料专业高质量的国际期刊上精心选取一些难度适中的综述性和研究型的论文作为课堂教学内容。由于这些论文内容新颖且紧密跟踪本领域的研究前沿,学生也易于接受。这样,既提高了教学效果,也使学生对专业英语的重要性有了更深地认识和理解。
二、丰富课堂教学内容,夯实学生基本功
调研各高校材料专业的本科生教学计划,发现专业英语课程设置在第七至第八学期,大四学生对英语学习逐渐变得陌生,如果直接面对专业英语的学习,势必会造成学生学习的困难。因此,教师除了教授教材的内容外,可以适当拓展相关内容的英语学习,提高学生的学习兴趣。
从知识结构设置上,可以根据学生毕业后学习、就业及工作的实际需要,突出对学生专业英语实际应用能力的培养和训练。为了突出实际应用能力培养及常用交流,可按照先读后写,先听后说的思路,来对学生进行专业英语实际应用能力的训练。通过由学习模仿到实际应用的教学模式,重点培养撰写英文摘要、写推荐信、求职信、会议常用发言以及模拟求职对话等能力。除此而外,还可以就学生即将面临的毕业设计论文撰写,展开介绍和讲评。“学以致用”,而实际应用是学生学习的动力。学生一旦体会到能从专业外语的学习中获益,便会提高学习的积极性,促进专业英语的教学。
为了增加教学内容的趣味性,在实际教学过程中增加一些与课文内容相关的最新外文视频。材料科学与工程是一个大专业,其中又有金属材料、高分子材料及陶瓷材料等二级专业,因此除了完成教材的教学内容外,还应针对不同专业分门别类地介绍材料的最新的实际应用。介绍时,可以从互联网上搜索最新的文字资料,也可以搜索最新的视频资料,其中视频资料更生动,因此受到学生们的欢迎。比如在讲解金属材料和复合材料时,可以给学生播放波音、空客等制造飞机发动机及机身结构的最新技术视频。还可以通过播放如太阳能电池、风力发电技术及3D打印技术等视频,加深学生对陶瓷材料、功能材料及复合材料在新能源及新技术领域的应用认识。因此,通过利用多媒体技术的视频资料,不但可以提高学生的英语听力,扩充学生的词汇量,还可以使学生在轻松的学习氛围中了解相关技术的应用前沿,深化在学生对航空航天材料科学与工程的认识。
三、改革课堂教学方法,提高课堂教学质量
材料专业英语是一种正规的书面体,专业词汇多词形复杂、句子长,且与专业知识结合紧密,相对于基础英语来说,缺少文学作品中的韵律、节奏感,读起来抽象、枯燥,造成教师讲授、学生学习的兴趣不高。如果采用传统的专业课程的讲课为主的教学方法,势必不能有良好的教学效果。因此,应该结合英语课堂教学和专业课的教学特点,采取多元化的教学方法,对学生进行课堂教学。
可以采取英语课堂的教学,让学生随堂朗读教材内容,学生在读的过程中,既熟悉了教材内容,又对英语的“说”有提高。随后,对学生进行分组,讨论分析教材内容,或者也可以提出一个小话题,学生可进行问题的分析并提出解决方案。这样,既提高了学生的英语口语技能,也加强了学生分析专业问题的能力。课后布置适量的课后翻译作业,可以是对教材内容的翻译也可以是对课堂增补内容的翻译,通过英汉互译的环节,巩固课堂教学内容。在课程结束前,还可以穿插学生就自己的毕业设计方向,做一个简短的英文讲座,既可以对课堂教学效果进行测试,也可以提高同学们的口头表达能力,增加同学们英语交流的信心。
在进行课堂教学的时候,如前所述,可以围绕课堂教学时的内容,充分利用互联网技术,为学生补充国际上航空航天材料的最新研究成果和先进的应用实例,可以是文字资料也可以是视频文件的学习。进行文字资料的学习时,可以采用先朗读后分析、翻译的方法,逐步分解。进行视频资料的学习时,教师应提前将语音资料转换成文本资料,课堂上可以进行边视听边进行讲解,让学生在愉快的氛围中进行学习,进而达到良好的课堂效果。
四、结语
我国航空航天技术的发展对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员必须及时关注国际发展,密切和国外学术交流,才能保障材料领域的不断进步,这就对科技人员的专业英语要求也不断提高。因此,通过对航空航天材料专业英语教材、课堂教学内容与方法的改革与优化,来全面培养学生的读、听、说、写、译的综合能力,增强学生的国际竞争力,为航空航天材料技术领域输送优秀人才。
参考文献:
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Powered Flight
The Engineering of Aerospace Propulsion
2012,519p
Hardcover
ISBN9781447124849
大部分航空、航天动力推进领域的书籍主要致力于燃气涡轮发动机,往往很少覆盖如螺旋桨、直升机旋翼或火箭发动机推进系统及设备。本书采取一个更广泛的观察视角,旨在为航空、航天动力推进工程技术提供一个更广阔的知识背景,这本书并不只是介绍一个单独的系统,而是对多个系统进行观察和比较,将航空航天推进领域在科学研究和工程中的每一步进展呈现给读者。
这本书记录了从早期比较简单的推进系统到今日飞速发展的航空航天推进工程系统,读者可从本书中学习并了解到在航空航天动力推进工程学中更为深入的数学知识、物理原理和历史发展。本书共14章,分为两个部分,包含两个通用类别:飞机推进系统和火箭推进系统。第1-8章介绍飞机推进系统,第9-14章介绍火箭推进系统。本书选择的内容非常明确并具有代表性,书中关于航空航天动力学及工程的一些相关材料是非常全面而详细的,包括固体和混合火箭发动机内弹道等内容,并进行了详尽的分析说明。本书并未着重介绍某个单一的动力推进系统,而是提供了更广泛的参考背景,比较了被大部分教材忽略的其他飞行推进系统的相同点和不同点。这本书的主题内容覆盖范围较广,提供了更多直观的内容给读者,包括一系列相关的图表和照片,比如具体的推进器的性能图表。这些文字和材料为本科生和研究生提供了很好的支持,有利于学生和专业技术人员进行相关项目的工作。
这本书主要来源于作者在瑞尔森大学(Ryerson University)任教的教学笔记。作者教授本科生和研究生的航空航天工程课程多年,包含飞行力学、飞机性能和气动力学等相关内容。在1993年进入瑞尔森大学之前,作者曾在加拿大的大学和航空航天研究部门工作数年,目前作者是AIAA(American Institute of Aeronautics and Astronautics)固体火箭技术委员会的国际成员,并在北美和欧洲的动力飞行会议上发表了多篇重要学术论文。
本书适合用作相关专业大学课程的教材或者专业技术人员的参考用书。
徐旻,博士,工程师
(中国航天电子技术研究院)