空天技術領域研究生創新實踐能力培養探索

劉龍斌　白錫斌　那旭東

［摘 要］ 針對空天領域的技術特征，為解決空天技術領域研究生創新實踐能力的培養問題，探索了采用飛行試驗牽引研究生創新實踐能力的培養新模式，通過小型固體試驗火箭的全周期實踐，培養研究生的總體思維、工程素養和創新實踐能力。根據飛行試驗的特性，提出實踐條件與師資力量相結合的支撐條件建設方案，分析了支撐條件與研究生創新實踐能力培養間的關系。結合空天領域的行業特性和崗位需求，提出多維度、多層次、多元化的研究生創新能力培養評價方案，以期全面、準確地評價研究生的培養效果，促進研究生創新實踐能力培養方案的完善與優化，實現研究生在校科研學習、實踐能力培養與未來工作任職崗位的良好銜接。

［關鍵詞］ 空天技術；創新實踐能力；研究生培養；支撐條件；評價方案

［基金項目］ 2020年度國防科技大學教改項目“空天技術領域軍民融合高層次國防科技人才培養研究”（yjsy2020010）；2020年度湖南省教育廳教改項目“空天技術領域軍民融合高層次國防科技人才培養研究”（2020JGZD003）

［作者簡介］ 劉龍斌（1986—），男，湖南邵東人，工學博士，國防科技大學空天科學學院副教授，主要從事飛行器設計研究；白錫斌（1989—），男（彝族），云南石屏人，工學博士，國防科技大學空天科學學院講師（通信作者），主要從事飛行器控制系統設計與飛行試驗研究；那旭東（1986—），男（滿族），黑龍江綏化人，工學博士，國防科技大學空天科學學院講師，主要從事導彈發動機研究。

［中圖分類號］ G643.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）22-0018-04［收稿日期］ 2022-11-13

引言

在軍民融合背景下，各高校及相關單位正在積極開展研究，探索滿足國防領域高層次人才需求的研究生培養模式，強化研究生創新實踐能力的培養。許金余、嚴鈺霆等［1-2］探討了軍民融合條件下研究生創新思維的培養模式，認為高層次人才是科技創新、武器裝備論證開發、戰略戰術執行等重要活動的主要實施者，研究了研究生培養模式實施過程中的關鍵點和培養思路。陳一暢［3］分析了研究生的軍地高校聯合培養問題，探索了軍地高校聯合培養對研究生教育的影響，并提出了進一步改革推廣“軍地高校研究生聯合培養”項目的建議。朱曉敏等［4］探索和思考了研究生校企合作培養方案，強調借助校企合作的培養手段增強研究生培養的水平和質量，討論了校企合作培養流程、考核評價方式等方面的內容。劉文光等［5］針對專業學位研究生創新能力不足、實踐能力培養與社會需求脫節等問題，提出了以“四結合、三提升”教學理念為核心的協同式研究生創新能力培養模式。顧越樺等［6］針對專業學位研究生培養模式存在實踐應用能力不足等問題，提出要構建創新實踐能力培養機制并給出各項改革措施，以此促進專業學位研究生創新實踐能力的有效提升。田如錦等［7］通過分析影響研究生創新能力培養的因素，認為在研究生培養過程中，應全方位著力培養研究生靈活運用專業知識、善于發現和解決專業問題的能力，實現由注重基礎知識學習到強調創新實踐能力培養的轉變。李偉等［8］結合研究生教育自改革開放以來蓬勃發展的時代背景，分析了研究生培養中創新能力不足的問題，提出了地方高校提升研究生創新能力的若干舉措。許勁［9］針對研究生應用實踐能力不強和創新能力不足等問題，重點從導師視角分析提出了科研項目研究、創新創業項目申報和實習實踐等提高研究生創新實踐能力的途徑，為提高專業學位研究生的培養質量提供了重要參考與借鑒。

一、空天飛行試驗牽引研究生創新實踐能力培養

空天飛行集合了多種專業技術，是“萬人一桿槍”的事業。飛行試驗項目不只是飛行環節，還包括前期的總體設計、分系統設計、單機測試、系統搭建、總裝聯調、射前測試等準備工作，以及后期的數據分析、試驗評估等總結工作。因此，進行飛行試驗，不僅可以全面了解飛行器的組成、工作原理和工作過程，而且在實踐過程中，參與的學員還可以根據自身的興趣和能力，擔任各分系統的總師或技術骨干，通過實踐訓練，提升專業實踐能力。通過全流程的飛行試驗，學員可加深對專業知識的理解，培養實踐能力，增強對空天事業的認同和熱愛。具體主要體現在以下三個方面。

（一）總體意識樹立

為了確保飛行試驗成功，飛行器的各個部件和系統均要正常協同地工作，各個分系統的總師和技術骨干需清楚所負責的工作在飛行器總體中的作用，各司其職，協同配合。以我院研制的教學火箭為例，火箭重量為30 kg，長度1 700 mm，直徑170 mm，射程4～7 km，模擬航天系統型號研制模式，根據教學需求和火箭規模進行了精簡和改造，適合用于研究生培養。教員和學員組成總體組和技術組：總體組由教員負責，博士生和高年級碩士參與，著眼于空天領域前沿和部隊急需戰斗力生成的新技術，制訂飛行試驗方案，協調推進項目實施，同時推進論文、專利、競賽等事項；技術組主體為碩士，教員和博士生指導、輔助、負責飛行試驗方案的實施。總體組設計基礎方案，給定火箭動力、結構、氣動，飛行任務為助推滑翔飛行，傘降回收，主要開展結構特性計算、氣動系數計算、彈道設計、制導控制計算、測發方案設計；技術組根據總體組的方案，完成結構加工（外協），制導控制系統、測發系統的搭建與測試，聯調合練，實施過程與總體組保持反饋進度和測試結果。此外總體組會根據實際情況調整實施方案，密切配合，共同推進飛行試驗。

（二）工程素養訓練

實踐是檢驗真理的唯一標準，學員學習的專業知識需要通過實踐檢驗。在教學火箭的設計和研制過程中，學員扮演主要角色，通過火箭功能的實現，掌握專業技能，培養學員的工程意識和安全意識。總體組負責氣動設計的學員，根據火箭穩定性和舵機能力約束設計邊條翼和舵面，通過改變邊條翼的位置改變火箭靜穩定度，設計舵偏安裝軸的位置，使得舵面鉸鏈力矩保持在舵機性能范圍內。負責結構設計的學員，在樣件試裝過程中認識到加工公差、裝配空間、噴漆要求的重要性，完善火箭的結構設計，確保結構安裝順利。負責制導控制算法設計的學員，在半實物仿真過程中認識到控制周期、舵機響應過程對控制系統性能的影響，在仿真設計模型中考慮控制周期和舵機模型，提升了制導控制模型的準確性。

（三）創新能力培養

研究生的培養聚焦在解決問題的能力和創新能力上。解決問題的能力是創新能力的基礎，創新能力的培養可有效提升解決問題的能力，兩種能力相輔相成。在火箭飛行試驗實踐教學中，我們設計了“基礎案例+創新方案”的方式，其中基礎案例采用助推滑翔飛行，幫助學員樹立總體意識，培養工程素養。在此基礎上，結合科研項目及研究生學位論文的內容，針對需要滲透飛行試驗的技術，制訂創新方案。目前已經規劃的創新方案包括地面定點打擊、空中目標打擊、在線軌跡規劃、在線參數辨識、陣列導引頭技術、粗瞄快速發射技術、無人機火箭協同打擊技術等。其中地面定點打擊和空中目標打擊創新方案已完成設計、仿真和測試，火箭已具備飛行試驗條件，上述工作均由研究生自主組織與實施，教員負責指導答疑。在基礎案例的訓練下，研究生樹立了總體意識，培養了工程素養，提高了創新能力，初步具備了獨立開展科學研究和工程項目的能力。

二、空天飛行試驗實踐教學支撐條件建設

飛行試驗實踐教學支撐條件為實踐條件和師資力量，其中師資力量為飛行試驗相關的總體、氣動、動力、結構、導航制導控制、測發、評估等各個專業方向的教師。教師根據各自的專業構建飛行試驗所需的實踐條件，可分為軟件條件和硬件條件。軟件包括總體設計軟件、彈道計算軟件、氣動設計與計算軟件、結構設計與計算軟件、制導控制算法設計程序、測試遙測地面站、數據分析軟件等，硬件包括火箭結構件、發動機、電氣系統、發射架、發控箱、遙測地面站、半實物仿真系統、飛行試驗場等。

各專業教師協同指導學生實踐，重點講授理論與實踐的結合點，強調注意事項，確保實踐過程的安全性。同時，積累歷次飛行試驗的經驗，總結學生實踐中的問題，逐步優化飛行試驗的實施方案，縮短實踐周期，加快新技術的迭代推進，增加成果產出，提升學生培養質量。

實踐條件支撐學生開展火箭設計與飛行試驗的創新實踐全流程，培養學生運用所學專業知識解決實際問題的能力。在學生具備解決實際問題的能力后，結合課題研究需求，進行探索飛行器新技術的高階學習，可錘煉學生形成堅持不懈、久久為功、開拓進取的意志品質。

三、空天領域研究生創新能力培養質量評價方案

結合空天技術領域研究生培養的支撐條件，要研究地方研究生創新實踐能力培養質量的評價方法。同時，考慮研究生培養效果，我們發現形成的研究生實踐能力培養機制直接影響研究生學習和實踐能力訓練的整體狀態。傳統的“學習成績+項目科研+成果”的研究培養質量評價方案已經不能全面反映研究生在校期間的學習狀態，缺乏面向具體科研對象的全流程設計、分析、仿真、試驗的總體思維和實踐經驗，未能實現研究生在校科研學習、實踐能力培養與未來工作任職崗位的良好對接。

（一）形成多維度、多層次的研究生創新能力培養模式

為解決上述研究生創新實踐能力培養的核心問題，結合我院部分專業研究生培養的改革舉措，特別是空天技術領域，為培養適應未來工作崗位要求的高層次科技人才，逐步形成了以在研項目牽引、學生全過程參與項目實踐研究、案例式現場教學、實習崗位參與式體驗等多維度、多層次的研究生創新能力培養模式，構建了相對應的研究生實踐創新能力評價方案，綜合評價研究生創新實踐能力提升的效果與水平，建成以研究生發展為中心、考慮學生未來輸出的模式，形成了科學合理的研究生創新實踐能力培養機制。這種多維度、多層次的研究生實踐創新能力培養模式，充分考慮了研究生實踐基礎水平的差異性，能夠滿足不同水平研究生創新實踐能力培養的需求。

（二）構建與實踐對象相適應的多元化創新能力評價體系

研究生實踐創新能力是基于一定的專業基礎理論知識，通過應用理論知識訓練來培養實踐能力的。由于涉及零部件、分系統、總系統及其他相關方面，其本身具有綜合性、復雜性、多面性、多層級性等諸多特點。特別是高年級研究生的實踐能力培養，更多地以在研項目牽引、實踐對象、現場案例、實習崗位等為平臺，更需要構建研究生實踐創新能力培養對象與過程相適應的多元化創新能力評價體系，綜合評價研究生的實踐創新思維、創新能力和創新成果。

（三）以實踐創新能力評價反向推動空天領域研究生創新能力的培養

堅持以評促建，推動空天技術領域研究生創新實踐能力培養模式改革，在學校已有研究生實踐教學條件的基礎上，逐步在探索與實踐中發現并及時解決問題，繼續發揮學校的實踐教學優勢，打造高水平研究生實踐能力培養平臺，減小或者消除劣勢。面向未來研究生培養的長期發展，我校瞄準人才培養定位和目標，進一步關注未來研究生實踐能力培養的需求，關注研究生未來任職崗位的實際變化，使研究生的實踐創新能力能夠滿足服務國家經濟、支撐國防和軍隊建設的優秀人才需要，同時為文職人員崗位、國防工業部門培養高層次科技人才，為服務國家經濟、社會和國防建設提供重要的人才支撐。

結語

本文探索了空天領域采用飛行試驗牽引方式提高研究生創新能力的培養模式，以教學小型固體火箭飛行試驗為例，通過全流程的火箭飛行試驗樹立研究生的總體意識，培養工程素養，提高創新實踐能力。同時，建成了飛行試驗實踐教學所需的支撐條件，包括實踐條件和師資力量，闡述了支撐條件通過飛行試驗培養研究生解決實際問題的能力和創新實踐能力的邏輯關系，并形成了全面反映研究生綜合學習效果的創新能力培養質量評價方案，以評促建，迭代更新研究生創新能力培養模式。

參考文獻

［1］許金余，白二雷，鄭廣輝.軍民融合戰略下軍校研究生思維培養模式探討［J］.課程教育研究，2017（27）：238-239.

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［3］陳一暢.軍民融合背景下軍校研究生培養思路探究［J］.空軍預警學院學報，2018，32（4）：298-300.

［4］朱曉敏，包衛東，周云，等.軍民融合背景下軍隊院校研究生校企合作培養探索與思考［J］.高等教育研究學報，2019，42（2）：30-34.

［5］劉文光，賀紅林，邢普.專業學位研究生創新實踐能力培養路徑研究［J］.教育教學論壇，2021（4）：145-148.

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［8］李偉，鄒璐，華蕊，等.地方院校研究生創新實踐能力培養淺析［J］.廣東化工，2020，47（24）：191-192.

［9］許勁.導師責任制下專業學位研究生創新實踐能力培養研究［J］.產業與科技論壇，2021，20（14）：146-148.

Exploration on Development of the Innovation and Practice Ability for Postgraduates in

Aero-astronautic Technology

LIU Long-bin， BAI Xi-bin， NA Xu-dong

（College of Aerospace Science and Engineering， National University of Defense Technology， Changsha， Hunan 410073， China）

Abstract： The flight test project is proposed to develop the innovation and practice ability to match the technical characteristics of the aero-astronautic field， and to solve the problem of innovation and practice ability of graduate students. Through the full cycle practice of small solid test rocket， the overall concept， engineering literacy and innovation ability of graduate students are trained. According to the characteristics of flight test， the supporting condition includes the practice conditions and teachers. The relationship between the supporting conditions and the cultivation of graduate students innovation and practice ability is analyzed. Considering the industry characteristics and job requirements in the aero-astronautic field， the evaluation scheme for postgraduate innovation ability training is presented with multi-dimensional， multi-level and diversified features. The purpose is to evaluate the learning effect of postgraduates comprehensively and accurately， promote the improvement and optimization of the training program for innovative practical ability of postgraduates， and achieve a good connection between the scientific research learning and practical ability training of postgraduates at colleges and their future jobs.

Key words： aero-astronautic technology; innovation and practice ability; postgraduate training; supporting conditions; evaluation scheme