航天特色背景下控制工程研究生厚基礎寬專業的分層教學策略

摘要：航天特色背景下控制工程專業面對的是高技術領域的前沿技術，具有前瞻性和帶動性。因此，進行專業厚基礎寬專業的分層教學是十分必要的，能夠提升控制工程專業研究生的培養質量，有助于我國高技術領域人才的不斷涌現，確保航天事業的可持續發展。此外，厚基礎寬專業的分層教學旨在重視培養研究生厚重的基礎知識，寬泛的專業素養，使其今后不僅能服務航天，而且能適應各行各業的專業需求。

關鍵詞：航天特色；分層教學策略；厚基礎；寬專業；控制工程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）40-0188-02

一、引言

航天特色背景的人才培養強調的是如何在現有的專業培養上體現航天的特色，即在航天人才培養上發展出一條不同于常規專業的培養體系。因此，航天特色背景下控制工程研究生的培養過程中需要充分體現出航天的特色所在，不拘泥于控制工程專業本身，應該將控制與總體，控制與信息等專業進行有機融合，探索出一條符合航天自身的人才培養道路，這對于航天控制工程專業研究生的培養至關重要。

航天特色背景的人才培養中最為重要的一環是教學，如果采用新穎而豐富的教學策略，激發學生學習的興趣，營造良好的教學氛圍來滿足學生對從事航天事業的憧憬，提高課堂教學的質量，促進教學的不斷革新和與時俱進，是需要深入探究的問題。本文將針對航天特色背景下控制工程專業研究生厚基礎寬專業的分層教學策略進行研究，力圖從厚基礎和寬專業兩個方面，闡述分層教學實現的可能性，提出可行的教學策略，滿足未來航天特色背景下控制工程專業研究生的教學需要，同時也為其他專業的人才培養提供一些參考。

二、航天特色背景下控制工程研究生厚基礎的教學模式

航天特色背景下的控制工程專業屬于高技術領域，專業的高水準要求對于研究生的教學應該重視基礎教育，即所培養的學生應該具有堅實的數學和物理基礎，扎實的邏輯推理能力，良好的寫作閱讀技能。而這些能力的培養應該從日常的教學中得以體現，在點滴之間培養研究生的基本功，使他們能在課堂中學習到課本中和課外所學不到的基礎知識和前沿技術。

厚基礎的教學模式應該在研究生階段，繼續強化學生的數學和物理課程，延續理論上的深入教育，訓練學生的思路邏輯能力，培養學生發現問題和解決問題的素養。不僅如此，厚基礎的教學還應與航天控制的需求相關，譬如學習控制理論中的基礎數學工具，拓展控制應用中所需常用數學物理知識的應用，提前了解今后研究中可能應到的基礎理論。有些關鍵的數理知識，不一定都要精通，但力求做到觸類旁通，所以需要了解數理知識的體系，以便其在今后科研中能快速、精準地探尋到實際項目中所需的數學工具和物理知識，從而進一步提高其科學研究的效率。

寬厚的基礎知識不僅僅限于數學和物理知識和理論，同樣也包含語言的應用技巧和仿真工具的熟練使用。其中語言的應用技巧包括中英文的閱讀和寫作能力，培養這些良好的應用技巧能夠幫助今后科研工作的高效開展，譬如能夠讀懂科研資料，能夠運用寫作技巧將自己的創新性工作及時地呈現出來，能夠通過熟練的語言技巧輕松與他人進行學術交流，掌握最新的科研資訊。除了語言應用技巧的訓練，教學中還應該讓學生熟練掌握仿真工具的應用，這是因為航天控制專業的特殊性，需要研究生能夠熟練運用仿真工具來模擬航天器的運動過程，調節控制系統的參數，驗證控制技術的可行性。只有在教學過程中讓學生充分認識到語言應用技能和仿真使用能力的重要性，才能確保研究生在今后的科研中盡可能少花時間來彌補語言和仿真程序上的不足，從而能集中精力攻關克難，為航天控制的創新性發展奠定堅實的基礎。

航天特色背景下的控制工程專業研究生的厚基礎的教學模式，還應在課堂上突出對基礎概念和基本方法的講述，避免復雜公式的推導，盡量將煩瑣的內容簡化成通俗易懂的知識要點，讓學生能夠在課堂的幾十分鐘之內牢記航天控制的相關概念和知識要點，并能將其貫穿到實際的應用中，真正做到融會貫通，達到學以致用的目的。厚基礎的教學模式還應強化師生之間的交流，以提問的形式突出每節課的知識重點，通過反復強調和課后作業相結合的形式，鞏固學生對于基礎知識的理解和駕馭能力。

三、航天特色背景下控制工程研究生寬專業的教學模式

航天特色背景下的控制工程專業屬于復雜系統工程的綜合學科，因此在研究生教學過程中應該強調寬專業的教學模式。所謂的航天特色背景意味控制研究的對象是航天器，在教學過程中應該強調航天器自身的特性，需要將航天器控制與總體緊密結合起來，從航天器本身的動力學特性出發，譬如姿態動力學與軌道動力學特性，依據其獨特的特性來提出控制要求，探尋所需的控制策略，給出解決面向航天器特殊動力學運動的控制問題。基于此，在航天特色背景下的控制工程專業研究生的教學過程中，應該開設諸如航天器總體設計、航天器姿態動力學、航天器軌道動力學等課程，拓寬其專業的范疇，確保學生對于控制對象特性有較為深刻的認識，能夠從航天任務本身出發理解控制的重要性，激發學生從事航天控制相關研究的熱情。

航天控制工程專業研究生的教學還應與控制相關的導航與制導的內容緊密聯系起來，將導航制導與控制作為一個體系來開設相關課程，力圖讓航天控制專業的研究生能夠明白航天器的控制不是單純采用控制方法就能解決問題，而是要將多學科的寬專業的內容緊密結合起來，譬如通過課堂教學，讓學生明白要實現航天器的控制任務，必須首先把航天器自身位置定準，只有導航精度足夠才能確保控制精度，這也是航天器導航與控制融合的關鍵所在。為此，需要針對航天控制工程專業研究生開設導航課程，從而將導航與控制的設計融為一體，拓寬航天控制專業研究生的知識層面。

航天控制專業本身的教學也不應拘泥于控制策略和控制方法的講述，而是要將傳感器與執行機構的相關內容融合起來，從航天器自身的任務和對象特性出發，通過課堂教學使學生知道如何測量航天器的姿態，如何采用多種方法來獲得控制所需的信息輸入，這些都是與航天控制息息相關的內容。不僅如此，在航天控制課程的開設中，還要保留適當的執行機構的內容，從可控性的角度讓學生了解執行機構的重要，有助于學生從系統的角度出發，理解航天器控制作用受限于所用到的傳感器和執行機構，確保學生具有寬專業的技術儲備，避免過于狹隘的專業知識限制了學生今后創新性的研究工作。

航天特色背景下控制工程研究生寬專業的教學模式還應體現分層次的教學模式，即在規劃和開設研究生課程的時候應該主次分明，將主干課程與選修課程相結合，在側重航天控制專業課程的同時，應該開設航天器建模、傳感器與執行機構相關的課程，確保研究生能夠將總體與控制，導航制導與控制，傳感與控制的關系理順清楚，確保所培養出來的研究生具有從事航天控制相關的專業素養。

四、結語

航天特色背景下控制工程專業屬于高技術領域范疇，專業的特殊性需要研究生教學需要采用厚基礎寬專業的分層教學模式，即在基礎教學上應該著重強調厚實的數理知識和扎實的外語與仿真應用能力，在專業課程的教學中應該考慮多專業的融合，包括與控制相關的總體設計方法，傳感設計理論等，力圖讓研究生在課堂教學中能夠掌握厚實的基礎理論，重要的設計概念，也能明白與控制相關的關鍵技術，真正提升航天特色背景下控制工程專業研究生的教學質量。

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