一般院校“航空航天概論”教學探索與思考

喻梅 胡新宇 羅寧 董紀偉

［摘 要］ 航空航天類院校針對低年級大學生普遍開設了“航空航天概論”專業基礎或選修課，而非航空航天類院校的大學生對航空航天科技同樣懷有飽滿熱情和求知欲望，開設“航空航天概論”通識教育選修課受到廣大學子的歡迎和支持。對多年來的“航空航天概論”教學實踐進行梳理，討論了“航空航天概論”課程的教學目標、教學內容、教學方法，并總結了教學過程中的經驗和感悟，希望能為國內已開設或擬開設“航空航天概論”課程的兄弟院校提供借鑒和參考。

［關鍵詞］ 航空航天概論；通識教育選修課；教學內容；教學方法；課程思政

［基金項目］ 2020—2024年國家自然科學基金項目“千米深井煤巖體力-熱耦合作用下動態力學特性及損傷破壞機理的研究”（12072363）；2021年度中國礦業大學力學與土木工程學院一流專業建設項目“腳踏厚土，筑夢藍天——航空航天概論教學研究與實踐”（13）；2021年度中國礦業大學教學改革項目“小班混合式教學在理論力學教學中的探索和實踐”（2021YB11）

［作者簡介］ 喻 梅（1979—），女，江蘇徐州人，博士，中國礦業大學力學與土木工程學院講師，主要從事工程問題的力學建模與分析研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）36-0026-04［收稿日期］ 2022-07-28

引言

航空航天科學與技術是當代最具影響力的科學技術領域之一，是一個國家科技實力的集中體現，是國防力量的重要支柱，它綜合運用了基礎科學和應用科學的最新成就和工程技術的最新成果，對許多科學技術領域的發展具有重要的推動作用［1-2］。為了使學生對航空航天的基礎知識和技術有一個比較全面的了解，許多航空航天類院校將“航空航天概論”作為通識教育選修課或必修課，甚至專業基礎課進行開設［2-6］。而國內更多高校不具備航空航天特色，比如中國礦業大學，似乎與航空航天毫無關系。但是每個大學生都有夢想，小時候都曾經仰望藍天，對飛翔充滿無限向往。在學習之余，打開手機、電腦或者電視，總能夠看到關于大型噴氣式客機C919、第五代隱形戰斗機殲-20、神舟載人飛船、嫦娥月球探測器、北斗導航衛星系統等的新聞，這些對于大學生充滿了無窮魅力，能夠激發他們探知的欲望。所以，在非航空航天類院校開設“航空航天概論”課程具有不一樣的意義，不僅可以使學生開闊眼界、拓寬知識面，彌補學生的遺憾、激發學生的興趣，而且可以使學生了解自己所學專業與航空航天科技的關系，激勵學生以更大的熱情投入本專業的學習中。此外，航空航天的行業背景和發展歷史有很多愛國主義題材，是思想政治教育的沃土，有助于對學生進行價值引領和塑造，培養學生熱愛祖國、熱愛科學技術、好學力行的優良品質。

十多年來，作者面向中國礦業大學全校各專業本科生教授“航空航天概論”通識教育選修課，日益受到學生的歡迎。“航空航天概論”課程在每年春季學期開課，一共32學時，對航空航天感興趣的學生均可選修本課程，不需要具備專業基礎知識。每年的選課人數近120人，達到了學校設定人數的上限。選課學生大多是大一、大二的學生，僅包含少部分大三、大四的學生，學生來源覆蓋了學校工科大部分學院和專業，甚至包括人文、體育、法律等專業。可見，非航空航天類院校的大學生同樣對航空航天科技懷有飽滿熱情和求知欲望。因此，有必要開展“航空航天概論”課程的教學研究，以期更好地滿足學生的需求。本文對多年來的“航空航天概論”的教學實踐進行了梳理，討論了該課程的教學目標、教學內容、教學方法和教學感悟等，并總結出“航空航天概論”課程下一步教學改革和課程建設的方向和目標，希望能為國內已開設或擬開設航空航天概論類課程的兄弟院校提供借鑒和參考。

一、教學目標和內容

“航空航天概論”課程主要面向全校理工科和文科專業的低年級大學生開設，以拓寬學生視野、提高學生素質為教學目標。通過本課程的學習，有助于學生對航空航天的基礎知識和技術有一個比較全面的了解，掌握航空航天技術的發展歷史和發展趨勢，培養學生對航空航天的興趣和愛好，鍛煉科學思維和認識能力，提高科學素養。

為了圓滿完成教學目標，合理規劃和安排教學內容，筆者查閱了目前國內許多優秀的航空航天概論類教材［1，7-11］，發現其各有特色。通過綜合考慮各教材的內容編排，針對本校學生的專業基礎，最終選用北京航空航天大學出版的《航空航天技術概論》作為“航空航天概論”課程的教材。該書是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，內容組織和編排科學嚴謹；側重航空和航天的基本概念、基本原理的論述，圖文并茂，通俗易懂；內容豐富翔實，知識具有先進性、系統性和時代性。所以，“航空航天概論”課程的教學內容以《航空航天技術概論》為基礎，綜合各家之所長，進行一定的篩選和拓展，進而制作多媒體課件并組織教學。因而“航空航天概論”課程的教學內容涵蓋航空航天科技的各個方面，本著由淺入深、由點到面的原則逐步展開。首先教師要介紹航空和航天的發展簡史，在此基礎上具體講述航空航天的基本概念和分類、飛行器的飛行環境、飛行器的飛行原理、飛行器的動力系統、直升機、無人駕駛飛機、航天飛行器和機載設備等。“航空航天概論”課程開設以來，經過不斷地修改和補充，形成了較為成熟的教學體系，教學內容豐富，形式多樣，基本上滿足學生的求知需求。

二、教學方法和手段

由于選修“航空航天概論”課程的學生眾多，學生的專業背景構成復雜，因而對課程的教學提出了更高的要求。“航空航天概論”課程既要注重知識性，又要具有趣味性，還要通俗易懂、形象生動，使之具有科學普及的特點。同時，要處理好“科普”和“專業”的平衡關系，因為大部分學生為理工科學生，其中不乏航空航天愛好者，他們具有一定的專業基礎知識和較強的學習能力。為了盡可能地讓學生掌握知識和培養能力，要求授課教師除了具有深厚的航空航天專業知識外，還要采用合適的教學方法和手段，才能夠更好地開展教學。經過總結，“航空航天概論”課程教學方法和手段主要包括以下幾個方面。

1.考慮到學生和學校的具體情況，“航空航天概論”課程采用課堂理論輔以圖片、動畫和視頻的方式開展教學。在課件制作過程中，教師要大量搜集跟各章節教學內容相關的圖片和影像資料，篩選后穿插在理論知識講解過程中，直觀、生動地展示各類飛行器的外觀、基本組成和工作原理等，使知識不再枯燥乏味，有利于集中學生注意力，激發學生學習的興趣。

2.在理論講解的間隙，合理利用時間，補充一些航空航天類的故事（教師講述或播放視頻資料），以幫助學生更深切地了解航空航天技術發展過程中的一些背后故事，知道科學技術的每一個哪怕很小的進步都不是一蹴而就的，都需要付出艱苦的努力。比如，在講述航天發展簡史時可以介紹我國航天事業始創時期老一輩航天工作者的感人故事，學習他們艱苦奮斗、一往無前的革命精神；在介紹飛行器飛行原理時，可以播放飛機事故集錦或歷史上的空難調查報告，培養學生嚴謹細致、實事求是的科學工作作風。

3.在教學過程中，要注重拓展，發掘與院校的特色專業或重點專業（以中國礦業大學為例，特色專業或重點專業包括采礦、安全、機械、力學和土木等）相關的一些知識點，注重基礎理論知識的闡述，為學生將來的學習和工作奠定厚實的科學基礎。比如，飛行器中包含非常多的力學問題（重心、力矩、升力、阻力等），而力學是眾多工科專業的基礎課程，在飛行器中學習力學會更直觀、生動，有利于提高學生的學習興趣；飛行器的內部結構，如龍骨、翼梁、縱墻和翼肋等與土木建筑的很多結構相類似，在科學原理上是相通的；飛機的燃油、固體或液體火箭的推進劑等原料的獲得離不開礦業開采；飛機的操縱面、穩定面、發動機動力的傳遞是典型的機械傳動問題等。這些都是很好的拓展素材，有利于讓學生了解航空航天技術并不是高高在上、不可觸及的科學，它與我們日常的學習和生活息息相關，與各門類工科專業都有相通和相似的地方，從而鼓勵學生把對航空航天的熱愛落實到平時具體的專業學習過程中，腳踏實地，慢慢進步。

4.收集、整理我國古代勞動人民創造出的航空航天器雛形的資料，比如竹蜻蜓、紙飛機、風箏、火箭、陀螺、走馬燈等。一方面，作為課程思政元素，激發學生的民族自豪感和愛國熱情；另一方面，這些航空航天器雛形相對比較簡單，可以引導學生動手制作，讓學生在制作的過程中，體會飛行器工作的基本原理和影響因素，培養學生科學嚴謹、實事求是的工作作風。比如，制作竹蜻蜓時，要慢慢在竹片的兩端切削，改變竹片的“翼型”，在此過程中，引導學生發現翼型不同，竹蜻蜓的升力不同，飛行的高度和距離都會不同，總結經驗并聯系課堂理論知識，進而有更大的收獲；再比如疊紙飛機時，不同人的不同疊法，會使紙飛機飛翔的效果各不相同。教師可以據此開展課堂小游戲，組織學生進行紙飛機比賽，最后觀察研究為什么有的紙飛機飛得高、飛得遠，而有的紙飛機飛得低，甚至原地旋轉；還可以在飛翔性能優秀的紙飛機上增加附件，改變其重心，觀察重心對飛行穩定性的影響等，進而加深學生學到的知識。

5.利用超星學習通、雨課堂等軟件輔助課堂教學。由于選修“航空航天概論”課程的學生來自全校各個年級各個專業，人數較多，僅采用傳統的教學模式會使得教師在教學組織和教學管理方面力不從心，因而“航空航天概論”課程亟須改革教學方法。具體來講，教師可以利用超星學習通平臺逐步發布教學內容、教學視頻、課后思考等，以便學生能夠方便學習、討論和復習。課堂教學過程中，可以利用超星學習通平臺組織隨堂小問答、點名、翻轉課堂等豐富多彩的教學活動。

6.鼓勵、啟發學生勇敢地展示自己。選修“航空航天概論”課的學生很多都是航空或航天的愛好者，有著較為寬廣的知識面，有些甚至是一些航模小組、航空運動協會的成員。所以，教師可以鼓勵他們把自己感興趣或熟悉的某一方面，制作成簡短的演示文稿或多媒體課件在課堂上展示給大家。一方面，可以鍛煉學生；另一方面，可以從更廣的維度上豐富教學，拓寬學生的視野。

三、教學實踐經驗和感悟

經過多年的“航空航天概論”課堂授課，筆者總結了一些教學經驗、感悟，以及關于教學改革的思考，主要包括以下幾個方面。

1.選修“航空航天概論”課程的學生大多對航空航天的發展歷史和現狀感興趣，但對飛行原理等專業知識興趣不高。筆者在講授第一章《航空航天的基本概念和發展簡史》時，學生的反應比較熱烈，聽課積極性很高。同樣，在講授直升機、無人機的發展史時，學生也聽得比較認真。可一旦進入專業知識的學習，不少學生就表現出懈怠情緒。這可能與個人的專業背景有關，文法專業的學生確實難以充分理解一些邏輯性較強的理論知識。但是，這更反映出學生的學習態度問題，遇到難懂的問題就退縮，不愿意沉下心來認真學習。這時，教師需要不時地提醒或者不斷改變教學方式，調整講課內容，以激發學生的學習興趣。

2.與航空知識相比較，不少學生更青睞航天知識。這與近期我們國家在航天領域大跨步的發展不無關系。神舟載人飛船、嫦娥探月工程和北斗導航衛星等新聞，引起了國人廣泛的關注，學生感到自豪的同時更加激起了學習的興趣。但是，很多學生對光鮮耀眼的成功充滿向往，而不知或不問這背后付出的汗水和努力。這表現在講解航天的科普性知識時，大家都比較歡迎，但講解理論性稍強的知識時，一些學生就不太感興趣。這時就需要教師進行合適的價值引領，才能達到理想的育人效果。

3.為了提高教學效果，在理論知識講解時盡可能地采用圖片、動畫或視頻的方式，少用文字形式，并且在需要鉆研講解方法時，盡可能地深入淺出，把握核心知識即可，切忌面面俱到。因為如果講得過于細致，或者演示的文字過多，學生容易注意力不集中，產生疲勞或厭煩心理，反而影響聽課效果。再者，航空航天概論知識多而雜，切記“滿堂灌”，要注意授課節奏。科普性和專業性知識穿插講授，讓學生有消化吸收的過程。課間時段，教師可以播放一些精彩的飛行表演視頻，以及與航空航天相關的新聞錄像等素材，幫助學生放松心情，激發學習興趣。

4.隨著移動通信技術和社交媒體的蓬勃發展，教育資源需要適應新時代碎片化、微型化的發展趨勢。微課作為一種新生概念在教育領域正如火如荼地發展起來。“航空航天概論”課程的一些知識點或教學環節可以錄制成微課，發布至學習通網站或學習QQ群中，方便學生根據自身的情況，課前預習或課后復習時觀看視頻，輔以參考書籍，更好地掌握所學內容。

5.課程考核方式應具有多樣性。多年來，筆者一直以學習報告的形式進行考查，再綜合學生的平時出勤、課堂表現等進行成績評定。這種考核方法要求學生大量地查閱資料，歸納總結，合理規劃，認真撰寫，才能完成論文。這個過程會使學生對航空航天的某一領域知識了解得更透徹全面，能夠鍛煉學生，培養其分析解決問題的能力和創新實踐的能力。但是，近年來這一方式的缺點越來越突出。當前隨著互聯網的日益發達，不少學生在搜集資料后，不愿意花功夫學習整理、提煉主題后書寫論文，僅僅是簡單地拼湊，而拼湊后的文章時常格式混亂，語句不通。所以，需要改革考核方式，完善過程性考核與結果性考核有機結合的學業考評制度，綜合應用學習報告、開卷考試等多種形式，科學確定課堂出勤、課堂問答、學習報告等過程考核的比重，盡可能公平合理地給出學生的成績。

結語

在非航空航天類院校開設“航空航天概論”課程，雖然面臨著很多挑戰，如學生的專業背景差異大、學生基礎和學習能力不同、現場教學資源匱乏、教師能力和水平有限等，但是“航空航天概論”課程不僅能夠培養學生熱愛航空航天事業，熱愛科學和技術，而且可以培養學生的發散性思維和創新能力，是優秀的通識教育題材，也是優秀的思想政治教育題材，故該課程值得長期開設。

參考文獻

［1］賈玉紅，黃俊，吳永康.航空航天概論［M］.4版.北京：北京航空航天大學出版社，2017：2-8.

［2］熊威.作為通識教育課的航空航天概論課程教學研究［J］.教育觀察，2019，8（23）：86-88.

［3］王海濤，梁彥剛.航空航天概論類課程分析與教學探索［J］.高教學刊，2021（1）：94-97.

［4］謝丹，代洪華.“課程思政”背景下航空航天專業課程的改革與實踐［J］.教育教學論壇，2021（9）：59-62.

［5］李紅軍.《航空概論》課多媒體教學課件的開發與應用［J］.西安航空技術高等專科學校學報，2007（5）：69-71.

［6］張純良，張桂菊，曹義蓮.微課在“航空航天概論”教學中的應用研究［J］.科教論壇，2020（4）：76-77.

［7］昂海松，童明波，余雄慶.航空航天概論［M］.2版.北京：科學出版社，2015：6-15.

［8］王細洋.航空概論［M］.北京：航空工業出版社，2004：1-13.

［9］熊威，詹家禮，呂勇.航空航天概論［M］.西安：西北工業大學出版社，2016：5-20.

［10］江善元，王云.航空航天概論［M］.北京：高等教育出版社，2012：12-21.

［11］徐江華，江善元，徐波.航空航天概論［M］.2版.北京：北京航空航天大學出版社，2015：30-32.

Exploration and Reflection on the Teaching of Introduction to Aerospace in General Colleges

YU Meia， b， HU Xin-yuc， LUO Ninga， b， DONG Ji-weia， b

（a. School of Mechanics and Civil Engineering， b. Demonstration Center for Ideological and Political Teaching and Research of Applied Mechanics Graduate Course， c. Department of Human Resources，

China University of Mining and Technology， Xuzhou， Jiangsu 221116， China）

Abstract： Aeronautics and Astronautics colleges generally offer a professional basic or elective course - Introduction to Aerospace for junior students. College students in ordinary colleges have full enthusiasm and desire for knowledge about aerospace science and technology. The course of introduction to aerospace has been welcomed and supported by the majority of students. This paper summarizes the teaching practice of introduction to aerospace for many years， discusses the teaching objectives， teaching contents and teaching methods of this course， and summarizes the experience and understanding in the teaching process， hoping to provide reference for other colleges and universities that have offered or will offer this course in China.

Key words： introduction to aerospace; general education elective courses; teaching content; teaching method; curriculum ideology and politics