航天工程領域創新人才培養模式探索

陳雪芹 張冀鷂 王峰

摘? ? 要：哈爾濱工業大學結合航天優勢，探索航天工程領域創新人才培養模式。深入開展航天創新人才培養實踐，開設紫丁香學生微納衛星創新工場（以下簡稱“創新工場”）。“創新工場”依據“興趣驅動、自主學習、重在過程、分級培養”原則，以學生管理團隊為主進行日常運營與管理，以教師指導團隊為輔進行監督與保障，從大學生創新隊伍培養、國際交流合作、多校區協同培養等方面予以實施，旨在為我國高校工程領域領軍人才與高水平創新人才培養提供參考。

關鍵詞：航天工程;培養模式;創新工場

中圖分類號： G640? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2020）07-0084-03

許多學者在研究高等教育質量危機時也紛紛反思傳統人才培養模式的弊端，提出創新人才培養模式是培養創新人才的核心[1]。“兩彈元勛”錢學森老人生前在病危中還深深憂慮：“現在中國沒有完全發展起來，一個重要原因是沒有一個大學能夠按照培養科學技術發明創造人才的模式去辦學，沒有自己獨特的創新的東西，老是‘冒不出杰出人才。這是很大的問題。”

以立方體衛星為代表的微納衛星是進入21世紀以來小衛星技術發展的最新成果，2017年發射數量接近300顆，近三年來發射數量達700余顆，國際上已有上千所研究機構和大學參與研究[2]。微納衛星既具備衛星的完善功能，又具有價格低廉準入門檻低的絕對優勢，特別適合由學生設計和研制，是培養航天高層次人才的重要載體，對于高校人才培養模式創新具有重要作用。

一、“創新工場”的建立

為適應未來航天人才培養的迫切需求，深入開展航天創新人才培養的教育實踐，促進學生微納衛星團隊的發展及后續人才培養與對外交流，哈爾濱工業大學以紫丁香學生微納衛星團隊為基礎，成立了學生微納衛星創新工場。“創新工場”以打造具有國際影響的學生微納衛星創新平臺為目標，配備專門場地與經費，采取“學生研發為主，教師指導為輔”的方式，旨在通過工程實踐夯實學生基礎知識，激發學生創新思維，提升學生創造能力[3]。

哈爾濱工業大學于2011年組織學校多個學科的本科生與研究生創建了“紫丁香學生微納衛星團隊”。團隊自成立以來，獨立研制了“紫丁香一號”“紫丁香二號”兩顆微納衛星，團隊主要成員參與研制了全球首個獨立完成地月轉移、近月制動、環月飛行的微衛星“龍江二號”，承擔并順利完成了其中的微型CMOS相機有效載荷的研發工作。近年來，團隊及成員獲得了多項國家及省部級榮譽，2015年獲第14屆“挑戰杯”全國大學生科技作品競賽一等獎，獲2015年度全國大學生“小平科技創新團隊”，2016年獲第10屆全國青少年科技創新獎、第11屆中國大學生年度人物提名獎，2019年全國“向上向善”好青年稱號等、2019年獲感動龍江年度人物（群體）;還包括其他獎學金、優秀大學生稱號等十人次，參與國內創新創業大賽獲獎勵十余項[4]。

2010年，哈爾濱工業大學在高校中率先立項開展了航天創新人才培養的教育實踐，探索“德才培育并舉、科教深度融合、工場創新實踐”的新模式。以提升學生綜合素質與自主創新能力為目標，本著科教融合創新教育理念，提出建立多學科交叉融合的學生“創新工場”，形成多學科導師團隊協同培養模式，建立起優質科研資源轉化為人才培養能力的有效機制。

在曹喜濱院士的大力支持下，2012年，哈爾濱工業大學衛星技術研究所向學校遞交了關于成立學生微納衛星創新工場的申請報告，2016年底，《關于申請成立學生微納衛星創新工場的請示》正式獲得批復，紫丁香學生微納衛星創新工場正式建立。根據學校各學科特色以及不同學科的人才培養需求，結合學校的航天特色，將航天型號工程管理機制和研制體系融入到人才培養體系中，集成航空宇航、控制、力學、計算機、機械、材料、電子、信息與通信、電氣、光學工程以及動力工程與工程熱物理等學科的優勢專業，跨學科組建了學生微納衛星研發團隊。同時，在課程體系上開放相應的創新研修課和實踐課，引導學生自主選題開展創新研究、自主工程實踐，并結合微納衛星研制，將團隊意識與組織協調能力訓練融入培養環節。

“創新工場”依托宇航學科獲批的教育部、國防科技和科技部重點領域創新團隊，采用導師跨學科招生、多學科導師團隊協同指導等新形式創新研究生培養方式，從而全面提升學生綜合解決工程實際問題的能力。這種面向工程應用的培養方式，為高校研究生分類培養中應用型研究生的培養探索出新途徑。

二、“創新工場”的管理

“創新工場”秉承“學生為主，教師為輔”的理念，遵循“興趣驅動、自主學習、重在過程、分級培養”的原則，按照“自由申報、自主管理、擇優支持、規范管理”的程序，支持學生自主創新，鼓勵學生提出個人研究設想，為微納衛星青年開發者提供技術驗證條件，為哈爾濱工業大學廣大在校生以及國內外航天愛好者建設交流平臺。

“創新工場”實行會員評級制度，設置線上線下兩個平臺，滿足學生的多元化創新需求，吸引具備創新精神和實干精神的優秀學生加入工場平臺，選拔思路新穎、目標明確的學生加入團隊。

“創新工場”以學生管理團隊為主進行日常運營和管理。學生管理團隊趨向簡單、扁平化，不設置過多層級和部門，規模限制在5—10人左右，負責管控工場的基本運營條件和發展走向，不對具體活動的開展投入過多精力。原則上，學生管理團隊根據分級培養體系逐層選拔，并需要經過教師指導團隊評議通過，吸納責任心強、有創新精神、組織領導力強的學生加入。全校學生均可以在學生管理團隊的監督和幫助下，依托工場平臺開展活動。活動設想可通過線上平臺進行收集和投票，并吸納有興趣的學生共同加入。

（一）線下平臺建設

“創新工場”（一期）面積約320㎡，位于一校區物資中心一層和二層，主要用于建設研發實驗室和共享試驗基地。一層用于放置受一流學科建設經費支持所購買的可共享試驗設備，學生經過在線培訓，即可通過項目預約方式獲得一定時間的設備使用機會。二層主要為參與學生打造優質的創意討論、實踐試驗、活動組織的空間。實驗室和工作室采用開放申請的方式，由管理團隊擇優支持申請團隊或申請人，并對申請人項目完成情況和使用率進行檢查，對優秀的申請人提供一定經費支持。目前，“創新工場”（一期）已全面投入使用。

工場以教師指導團隊為輔進行監督和保障。教師團隊由航天學院、校本科生院、研究生院和國際合作處共同部署組建，負責對學生管理團隊進行指導和監督，對實驗室管理和安全問題進行統籌規劃，保障學生活動順利、安全進行。

（二）線上平臺建設

“創新工場”線上管控平臺是工場人才培養模式的靈魂和載體，也作為工場的互聯網門戶，可實現線上技術交流、創新項目申報、活動組織、實驗室管理等功能，打破空間限制，極大地促進了學生的交流與互助。線上管控平臺使用注冊會員模式，宏觀上管控、培養優秀學生人才，可根據學生活躍度和項目完成情況選拔相關方向的活躍優秀人才進行定點培養，學生團隊也可以從中補充優秀隊員參與各自項目的研發。

工場線上管控平臺主要包括平臺展示、項目管理、實驗室管理、技術論壇、個人主頁五大板塊。當前，官網（http：//lilacsat.hit.edu.cn）已經上線三年有余，吸引了全世界很多航天愛好者參與活動，在全球航天愛好者和業余無線電愛好者中已經取得了一定的知名度，積累了寶貴的學生科技類網站運營經驗。依托官網，搭建“創新工場”線上管控平臺，將“創新工場”目前的學員招新制過渡為會員注冊制，去掉具體分工、專業的劃分，引導學生以項目為核心、以團隊為單位開展跨學科研究，為學生項目提供更為自由開放的學術討論和技術交流環境，開墾一片讓學生自由成長的科創沃土。

三、“創新工場”的實施成效

自2016年底工場獲批以來，在一流學科建設計劃經費支持下，根據學生在科技創新方面的需求，搭建了紫丁香微納衛星學生科技創新平臺，在學生培養中起到了積極的推動作用。其中，2016/2017年度獲批一流學科建設經費795萬元，2018—2020年度獲得“2511”一流學科（群）高水平學術方向建設項目經費720萬元，全部用于設備采購。2019年，經學校本科生院批準，工場獲活動場地約320m2，作為一期建設基地投入使用。

“創新工場”自成立以來，在高水平人才培養、國際交流與合作、學術交流合作等方面穩步推進，特別是在高水平人才培養方面卓有成效，也是對以科技創新活動為牽引的新工科建設路徑的探索。

（一）培養大學生創新隊伍

學生培養是工場的核心目標和建設導向，通過建立分級的學生培養體系，以微納衛星為核心，開展多形式學生科技創新活動。學生培養主要分為三個模式。

1.面向基礎薄弱學生的科普類項目。科普類項目主要根據對象分為校內和校外兩類。校內的科普活動主要針對本校大一、大二的本科生，與新基論壇等社團合作開展講座、沙龍等交流活動，建立學生對航天、衛星等概念的認識，主要由紫丁香衛星團隊的學生或青年教師負責。校外科普活動主要針對廣大中小學生，開展講座、通聯試驗等活動，主要由“創新工場”低年級學生負責。

2.面向個人或小團隊的小型探索類項目。由于學生衛星項目的專業要求較高，面向經驗不足的學生可開展多個小型項目進行前期培養。項目可以由紫丁香衛星團隊指定提出，也可以由參與學生自行提出。在項目開展過程中，定期進行節點檢查和經費劃撥支持，并不斷吸引學生加入，整個流程由線上平臺監控和支持。

3.面向精英人才的學生微納衛星項目。紫丁香衛星團隊一直保持著穩定的學生衛星研制項目，這對于團隊保持和梯隊建設有著重要的意義。目前，整個團隊圍繞中俄合作項目——阿斯圖微衛星作為主要任務開展設計工作，并不斷尋求各方面合作機會，保證學生衛星項目持續運行。

紫丁香學生微納衛星創新工場的首批骨干成員，以全國大學生“小平科技創新團隊”紫丁香學生微納衛星團隊的部分骨干成員為主，工場于2017年開啟了首輪招新活動，取得了良好的反響，首批新學員成為了工場建設的骨干成員。截止到2020年1月，參與到工場項目中的學生有40余名，涉及了全校9個專業。

（二）開展國際交流合作

在國際交流合作方面，“創新工場”主要開展微納衛星設計應用大賽、紫丁香航天研習營、國際微納衛星交流會議這三個主要國際交流合作活動，以及定期組織講座、培訓、論壇等紫丁香工場內部會員活動。

微納衛星設計應用大賽可以通過設計比賽的形式促成哈爾濱工業大學與其他院校師生的交流，樹立哈爾濱工業大學在微納衛星技術領域的領先地位。當前，以西北工業大學舉辦的國際立方星大賽為典型，國內外高校和科研單位已經設立了許多關于微納衛星設計和應用的比賽。依托紫丁香工場的線上平臺，可以在傳統比賽模式上融合校際合作，打破以校為單位的比賽規則，在開放、交流、共贏的環境中引領國際學生微納衛星創新項目。

紫丁香航天研習營基于學校現有模式，增加在紫丁香工場的學習環節，可為學生提供微納衛星研發和管控的全流程沉浸式體驗，增強學校的招生吸引力和國際影響力。當前哈爾濱工業大學已經組織了一些以紫丁香微納衛星等為主題的夏（冬）令營、研習營等活動，紫丁香航天研習營可以拓展現有活動的深度和廣度，從實踐角度切入學生互動，增強學生交流活動的實際意義。

國際微納衛星交流會議著眼于微納衛星領域的先進理論和技術，邀請在該領域有優秀成果的微納衛星科研人員、學者和學生參加，該會議能夠發掘國際學術合作和項目合作機會，提升學科綜合實力，擴大哈爾濱工業大學的國際影響力。

在日常學術交流活動方面，定期組織國際小衛星創新大賽和微納衛星技術論壇，日常由學生自主組織開展技術交流與合作。

（三）實現“一校三區”協同培養

打造多校區協同培養格局是“創新工場”的中期目標，也是打造國際化復合型航天人才培養基地的最佳選擇。2014年5月，教育部批準哈爾濱工業大學深圳研究生院籌備舉辦本科教育，由此正式形成了哈爾濱工業大學的“一校三區”（本部，威海校區，深圳校區）辦學格局。當前，學校尚無一個跨校區的學生科創平臺，不利于校本部與各校區間的溝通合作，也無法充分利用各校區的資源、學科及區位優勢。紫丁香工場的多學科融合屬性、學生管控體系、自由創新氛圍，適合于引領學生合作，聯通“一校三區”，為建設一流學科（群）添磚加瓦。

2019—2020年，利用線上平臺，紫丁香工場將持續在多校區開展活動，預計2020年底，在三個校區建設紫丁香工場學生創新基地，實現多校區協同培養格局。

本學科在實施基于項目的學習計劃過程中，結合本學科的優勢，通過教學計劃內外兩種途徑，以學生有科研項目的參與興趣為前提，在本科生和研究生中開展實施。考慮到學生的專業能力，更傾向于大三、大四本科生以及研究生。經過學生和教師的雙向選擇，根據本科生、研究生的不同學習層次，廣泛開展基于項目的學習方法實施，力爭借此培養本學科高層次的創新人才。

教學計劃內的培養方式與課程密切結合，拓寬學生專業知識面，提升其專業學習興趣，鍛煉學生在團隊中相互配合的能力。教學計劃外的培養方式與項目密切結合，提升學生專業知識水平，培養學生獨立解決專業問題的能力和團隊合作意識。

四、結論

新時代我國立志躋身創新型國家前列，創新成為第一動力，人才資源將是第一資源，培養國家迫切需求的創新型人才是高等教育的緊要任務[5]。以全面提升領軍素質與能力為培養目標，將航天工程組織管理與研制模式有機融入人才培養體系，科教深度融合、德才培育并舉、教與學雙向激勵建立了適應領軍人才快速成長的培養模式，并進行了成功實踐，取得重大的社會效益，為我國高校工程領域領軍人才培養樹立典范[6]。

經過20余年發展建設，哈爾濱工業大學在小衛星領域已經積累了雄厚的技術和人才優勢，探索建立了產學研有機融合的創新發展模式，解決了大批制約小衛星發展和應用的核心技術難題，取得了多項國際領先的創新研究成果;通過創建學生“創新工場”，逐步形成了航天工程領軍人才新型培養模式，通過紫丁香系列微納衛星的研制和成功發射，取得了顯著的社會效益[7]。以發展微小衛星為抓手，通過雙一流建設打造一個航天領域技術創新和人才培養的學術高地，必將為哈爾濱工業大學建成具有航天特色的國際一流大學做出應有的貢獻。

參考文獻：

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[3]科教融合培養航天領域工程領軍人才的創新與實踐教學? ? 成果報告[EB/OL].[2020-01-12].http：//lilacsat.hit.edu.? ? cn/wp/？page_id=1066.

[4]王琢，張佳薇，劉嘉新.以科技創新活動為牽引的新工科? ? 建設路徑探索[J].黑龍江教育：高教研究與評估，2019，（1）.

[5]張銀銀.新時代多元化創新型人才培養研究[J].黑龍江? ? 教育：高教研究與評估，2019，（1）.

[6]魯佳.航天特色工程領軍人才培養的探索與實踐[J].黑龍江? ? 科學，2015，（12）.

[7]王峰，曹喜濱，孫兆偉，等.航空宇航學科創新型人才培養? ? 模式探索——以哈爾濱工業大學為例[J].大學教育，? ? 2019，（10）.