航天器控制系列課程本研貫通教學模式構建探索

文章編號：1671-489X（2025）14-0059-04DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.059

0 引言

2021年4月19日，習近平總書記在清華大學考察時強調，百年大計，教育為本。黨和國家事業發展對高等教育的需要，對科學知識和優秀人才的需要，比以往任何時候都更為迫切。建設一流大學，關鍵是要不斷提高人才培養質量。抓住全面提高人才培養能力這個重點，堅持把立德樹人作為根本任務，著力培養擔當民族復興大任的時代新人。

為深入貫徹落實習近平總書記關于教育、人才工作的重要論述，落實黨的二十大關于全面提高人才自主培養質量、著力造就拔尖創新人才的重要戰略部署，構建一流人才培養體系，為優秀學生提供快速成長通道，持續提升人才培養質量和水平，培養一批引領未來發展的創新型領軍人才，航空航天大學于2024年2月印發《航空航天大學本研貫通人才培養計劃實施方案》（以下簡稱《實施方案》），決定實施本研貫通人才培養計劃。

本研貫通通過整合教育資源，科學設置基礎課程和專業課程體系，統一安排實踐教學和考評，旨在打破本科教育與研究生教育的藩籬，更好地實現高端人才培養[2。航空航天大學所實施的本研貫通計劃以“為黨育人、為國育才”為培養目標，以“厚植情懷、強化基礎、突出實踐、科教融通”為人才培養方針，注重以人為本，遵循教育規律和人才成長規律，創新人才培養模式，有機銜接本科生與研究生階段知識學習、能力訓練和素質培養，加快人才培養進程，滿足學生個性化需求，將立德樹人要求落實到人才培養各環節、各領域。特別的，《實施方案》中強調，對于各學院本研貫通專業類課程，學院需要系統梳理課程內容和關鍵知識點，明確課程難度層級、關聯關系和先后順序，開設本研貫通課程，形成知識結構完整、課程銜接合理、內容知識不重復、注重交叉前沿、模塊化和進階式的本研貫通課程體系。

航天科技屬高科技領域，要想在航天高技術領域的國際競爭中保持優勢地位，最可靠的辦法就是自主創新，而自主創新最重要的就是創新型人才的培養[3]。航空航天大學作為新中國第一所航空航天高等學府，始終奮進在中國高等教育第一方陣前列，把服務國家作為最高追求，矢志不渝培養一流創新人才。在航天技術眾多領域中，航天控制是其中的關鍵核心領域，因此，航天器控制系列課程也是為相關專業本科生和研究生開設的航天特色專業課程。

受傳統教學模式的影響，航天器控制本科生課程和研究生課程獨立設置，教學內容沒有進行系統規劃，導致本研課程之間存在知識點重復、遺漏、安排不合理等問題，很大程度上影響了教學質量和學生學習效果。因此，根據《實施方案》指導思想，結合航天控制專業課程的特點，探索和實施航天器控制系列課程本研貫通教學模式，將本科生和研究生的相關課程統一規劃與建設，對于提升教學質量，強化學生在知識、能力、實踐、創新等方面的系統訓練和長期培養具有重要的教學意義[4-5]。更重要的是，航天器控制系列課程本研貫通教學模式探索與實踐將為航天工程人才的培養提供更加有效的教學模式和培養路徑，通過培養高素質的航天工程人才，推動航天技術的發展與應用。

1航天器控制系列課程教學存在的問題

目前，開設的航天器控制系列課程共有四門。探測制導與控制專業本科生核心專業必修課飛行器控制原理（48學時），教學內容包括航天器軌道控制、航天器姿態控制和導彈飛行控制的基本理論與知識。電子信息一級學科下導航制導與控制方向研究生學科方向核心課飛行器控制系統設計與應用（48學時），教學內容為航天器姿態控制系統設計和空天飛行器控制系統設計；學科方向課航天器姿態測量與確定（32學時），教學內容為自旋穩定航天器和三軸穩定航天器的姿態測量與確定方法。航空宇航科學與技術一級學科下飛行器設計方向研究生學科理論核心課航天動力學與控制（48學時），教學內容為航天器姿態動力學基本理論、姿態確定以及航天器被動和主動姿態控制理論。雖然以上課程內容從總體上來講已經覆蓋相關本科專業和研究生專業應該學習與掌握的理論知識和技能，但是從課程內容設計和教學手段等方面考慮，仍然存在一些問題和挑戰。

1.1本研教學內容設置缺乏系統性規劃

對于探測制導與控制本科專業和對應的研究生導航制導與控制方向，本科生課程和研究生課程之間相互獨立，沒有統一、系統地規劃教學內容，存在本研課程授課內容有所重復、教學重點設置不合理等問題。而對于飛行器設計方向，缺乏本科對應的航天器控制系列必修課程，且目前的研究生課程內容有較大一部分較為基礎，高階性不足。這就導致學生在本科和研究生階段的專業課學習缺乏遞進性，學生能力培養難以平穩展開。

1.2本研課程教學缺少實踐環節

航天器控制本研課程均為理論知識授課，缺少實驗演示、工程案例教學、計算機仿真實驗等實踐教學環節。由于缺少自主實驗，學生難以深入理解各種抽象的理論知識點，也無法實現對知識點的綜合運用。尤其對于研究生來講，缺乏實踐教學環節導致其解決工程實際問題的能力難以得到鍛煉。

1.3缺乏多樣化的教學手段

本科生和研究生課程均為教師通過PPT和板書進行理論知識授課，采取教師講、學生聽的方式進行。由于航天器控制涉及較多的數學知識，概念多、知識抽象，單一的教學手段導致學生對知識點的理解和掌握不夠深入，缺乏綜合運用能力。此外，由于教學模式單一，缺少師生互動和生生互動，學生學習興趣不足，學習缺乏積極性，影響了學習效果。

1.4 教學評價不足

本研課程的成績評定以期末的理論知識考核為主，缺乏對于課程學習過程中學生表現的評價，也缺乏對學生實踐能力和綜合素養的評價，不能全面反映學生的學習情況和能力水平。

因此，根據世界一流大學創新人才培養的目標定位，結合航天器控制系列課程的特點，采用本研貫通式培養思路，對航天器控制系列本科生和研究生課程進行統籌規劃，開展課程多維度體系建設，有效提升面向各階段學生的航天器控制系列課程的教學質量，具有重要的教學意義[6]。

2本研貫通教學模式改革方案

本研貫通的培養模式整合了本科教育與研究生教育，在這一培養模式中，學生經由長周期的學習，能夠實現知識能力的雙向發展，實現由通向專的連續性過渡，扎牢知識基礎、拓展學術視野、培養創新思維，生成卓越人才特質[]。結合本研貫通培養模式的以上本質特征，從本研教學內容、實踐教學、教學手段、教學評價等方面進行教學模式改革，提升航天器控制系列課程的教學質量，增強教學效果。

2.1構建本研貫通課程體系

《實施方案》中明確指出，為加快培養進程，提高培養效率，可根據課程內容對專業建設的支撐作用將部分研究生必修課設置為本研貫通專業課程，學生修讀本研貫通課程可分別在本科和研究生階段獲得學分。根據這一政策，對探測制導與控制本科專業和對應的導航制導與控制方向研究生專業，構建如表1所示的本研貫通課程體系。

根據表1中給出的課程體系設置，探測制導與控制專業的本科生將在大三春季學期修讀飛行器控制原理課程，掌握航天器控制的基本理論，包括單剛體姿態動力學和運動學建模、基于推力器和飛輪的姿態控制基本理論；而到了大四秋季學期，就可以選擇修讀本研貫通課程飛行器控制系統設計與應用，學習高階航天器控制理論和控制系統設計的方法與實際應用。若該課程考核合格，可以相應獲得本科和研究生階段的學分，從而加快培養進程。同時可以看到，課程設置以航天器控制為主線，突出了不同階段課程的側重點，本科和研究生的課程內容之間做到了沒有重復、前后銜接和平穩過渡。

表1航天器控制本研貫通課程體系

對于飛行器設計專業的本科生和研究生，由于本科沒有開設航天器控制的核心專業課，而研究生專業核心課程航天動力學與控制的內容又有較大一部分較為基礎，因此將該門課程設置為本研貫通課程，課程定位同時包含航天器控制的基礎理論、高階理論和工程應用。但由于學時有限（48學時），為滿足課程定位的要求，教學內容選擇航天器控制理論中的核心內容，包括單剛體和多剛體航天器姿態動力學、姿態運動學、飛輪姿態控制技術、控制力矩陀螺姿態控制技術、三軸穩定航天器姿態確定、姿態控制系統設計與應用。通過如此由淺入深的課程內容設置，本科生在大四階段也能很順利地修讀此課程，從而加快培養進程。

2.2本研實踐教學一體化建設

在我國高校傳統人才培養模式下，因理論、實驗、創新實踐等關鍵教學環節的時間和空間分離，易造成教師理論講授難、實驗操作指導難、創新實踐引導難的“三難”問題[8。而實踐教學是培養學生實踐能力、創新能力和綜合素質的重要環節，因此，針對航天器控制系列課程設置本研貫通實踐教學體系，如表2所示。

表2航天器控制本研貫通實踐教學體系

由表2可知，本科階段和研究生階段的實踐教學都由案例講解、實驗演示和自主實驗三部分組成。本科階段主要從部件層面（如執行機構）、子環節層面（如動力學、控制律等）進行實踐教學并基于課內的基礎理論開展相應的自主實驗，重點在于幫助學生更加直觀地理解和掌握所學知識點，并通過數值仿真手段加深對理論難度較大知識點的理解程度，同時初步培養學生的工程應用思維。研究生階段從系統層面進行實踐教學并開展基于項目式的自主實驗，特別關注課程研究領域的前沿技術發展并體現在實踐教學內容中[9]，重點培養學生具備系統級綜合性設計的能力和工程實踐能力，拓寬學生的學術視野，培養他們的學術創新思維。

本研實踐教學是對理論教學的有效完善和支撐，而一體化建設遵循本科和研究生教育階段的特征，層次清晰、循序漸進，能有效促進學生工程實踐能力的提升。

2.3采用多樣化的教學方法與策略

航天器控制系列課程是本科和研究生的專業課程，先修課程包括工科數學分析、線性代數、自動控制原理、飛行動力學基礎等。因此，航天器控制系列課程的教學內容具有比較強的數學抽象性和綜合性，傳統的“教師講、學生聽”的授課方式容易導致學習過程枯燥，學生缺乏學習興趣和自主性，嚴重影響學習效果。這就需要改變傳統的課堂教學模式，在本研貫通教學模式下探索適合的教學方法和策略，以改善教學效果和學習體驗。

可以根據教學內容的特點和本研階段學習重點的不同，有選擇地采用問題驅動的學習、團隊合作學習、案例分析教學[10]、項目驅動的學習等教學方法。例如：對于本科生，旨在激發他們的學習興趣和主動性，可以采用問題驅動的學習、基于演示的學習等方法；對于研究生，更強調增強他們的科研能力和工程實踐意識，可以采用案例分析教學、項目驅動的學習等方法。希望通過多樣化的教學手段，將知識、能力和素質有機結合，培養學生具有扎實的理論基礎、解決實際問題的能力和積極創新的學術素養。

2.4運行多維度的教學評價機制

教學評價與反饋是本研貫通教學的關鍵環節，需要建立多元化的評價方式和有效的反饋機制，全面評價學生的學習情況和能力水平。根據本科生和研究生的學習特點，有選擇地采用結合課堂表現評價、課后作業評價、實踐環節評價、團隊項目完成情況、期末考試、大作業等的綜合評價方法，多維度、全過程地對學生的學習表現和效果進行評價。例如：對于本科生，更強調基礎知識的學習和實踐環節的初步體驗，因此可以采用結合課堂表現評價、課后作業評價、實踐環節評價和期末考試的綜合評價方法；對于研究生，更加強調理論知識的應用和工程實踐能力的強化，因此可以采用結合實踐環節評價、團隊項目完成情況、大作業等的綜合評價方法。通過多維度和分階段評價機制，驅動學生高質量完成課程的學習并獲得良好學習效果。此外，建立及時有效的反饋機制，幫助學生及時調整學習策略和增強學習效果。

3 結束語

航天器控制系列課程是航空航天大學航天特色專業課程，對培養航天領域創新拔尖人才、推動航天技術和行業發展、促進國家安全保障具有十分重要的意義。固有教學模式中，航天器控制本科生課程和研究生課程獨立開設，沒有系統規劃教學內容，導致本研課程之間銜接性差，授課內容存在重復、遺漏和教學重點不明確等問題，很大程度上影響了拔尖創新人才的培養效果。本研貫通培養模式遵循人才發展規律，對本科生和研究生兩個培養階段進行科學合理的規劃。因此，結合航天控制專業課程的特點，實施航天器控制系列課程本研貫通教學模式改革探索，構建本研貫通課程體系，開展本研實踐教學一體化建設，采用多樣化的教學方法與策略和運行多維度的教學評價機制，對于提升本研航天器控制系列課程的教學質量，促進學生知識、能力和素質的多層次全面發展，具有重要的教學意義。

4參考文獻

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