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一起去看“未来飞行器”——追风赶月莫停留,平芜尽处是春山

中国研究生 中国研究生 2024-01-26

拼搏的时候,不要迷恋旅途的风景;追求目标的时候,千万不要停留。即使旅途千难万险,我们依然心怀最初的梦想,踏上征途。2015 年 8 月,“新丝路杯”第一届中国研究生未来飞行器创新大赛总决赛在西北工业大学举办,那时的我们绝对不会想到,未来会和未来飞行器大赛结下那么深的缘分。

“鹰巢”无人值守系统设计团队(从左至右:张一鸣、赵博程、薛驭风、王天晨、李铭)

中国研究生未来飞行器创新大赛是中国研究生创新实践系列大赛中的主题赛事之一,于 2015 年发起设立,每年举办一届,迄今为止已经举办了八届。在“创新改变未来”理念指导下,未来飞行器大赛为培养“一流引领、真实担当、奋斗为本、共创共享”的优秀人才,为科技创新事业高质量发展贡献了重要力量。

知弱而图强

我们自 2018 年开始指导学生团队参加中国研究生未来飞行器创新大赛,逐渐形成了以兴趣为引领、以协同创新为核心、以永不服输意志为精神内核的双教师指导下的多团队协同的创新体系。通过多年的努力,指导的团队从最初的只有一支团队获得三等奖到 2022 年第八届未来飞行器大赛拿下常规赛道一等奖和企业赛道二等奖,最终实现了登上最高领奖台的愿望。

2018 年,我们组织队伍参加第四届中国研究生未来飞行器创新大赛,从学生到老师完全没有该项赛事的参赛经验,但是队伍幸运地进入决赛。到达决赛现场后,参赛师生大受震撼,其他参赛队伍作品的完整性和创新性令大家感受到了差距。虽然队伍最终只获得了三等奖,但是这次参赛体验极大地帮助师生开阔了眼界,增长了经验。

2020 年,经过两年的准备,我们再次组织队伍参加了第六届中国研究生未来飞行器创新大赛,本次我们以项目为驱动,创新设计研发的空间机器人在大家不断努力下从初赛脱颖而出。最终,“基于视觉吸附的仿生尺蠖机器人”作品荣获二等奖和实物演示奖。面对这个结果,我们有兴奋,也有失落。兴奋于努力获得了回报,失落于回报小于期望。

两次参赛,虽有进步,但仍显不足,我们从学生培养的角度深入思考并探索创新人才培养方式。于是,教学团队以所讲授的《新概念飞行器》课程为基础,通过总结指导比赛的经验,明晰拔尖创新人才培养的方法,以人才培养为目标,形成系统化的人才培养模式;以学生为主体,让学生在相互交流、学习中自主发掘创新点;以教师为引领,为学生提供充足的实践保障,把竞赛当作人才培养、锻炼、选拔的一种方式和途径。

“鹰巢”无人值守系统设计调试

2022 年,我们指导的两个参赛作品“鹰巢无人值守系统设计”“星弹协同天宫空间站立体式防护系统设计”分别获得第八届中国研究生未来飞行器创新大赛一等奖和二等奖。

历时 5 年,在大家的不懈努力下,终于突破重重困难,取得了令大家满意的成绩。这些参赛经历也让我们更加明确认识到在创新型人才培养过程中存在的困难,并探索出一条“教师专业特长”“深度启发教学”“拔尖人才培养”贯穿融合的创新人才培养路线。

知不足能自反

近年来,以中国研究生未来飞行器创新设计大赛和中国空间轨道设计竞赛等为代表的、具有鲜明航空宇航科学与技术学科特色的竞赛活动,得到国内外航空宇航领域顶级学者的广泛关注。竞赛促进学生相互交流、学习,同时也是在为未来的工程实践开展早期探索。

在指导学生参加创新竞赛过程中,注重兴趣引领,将主动权交还给学生,激发学生个体的自驱动力。在学科竞赛过程中,许多参赛队伍以教师为主导进行组织,学生作为被动参赛对象加入团队,致使除团队负责人之外的其他队员主动思考较少,学习效率不高。被动的学习状态让学生在竞赛过程中很难真正提高,并且由于顶级赛事具有激烈竞争、出线困难的特点,没有经验的学生被动参赛后自信心会受到严重打击,从而产生厌烦心理。因此,从兴趣角度出发,激发学生自身的原创自驱动力,对培养学生参与学科竞赛的正确心态具有重要作用。

同时,在指导创新竞赛过程中注重以赛促学,构建创新团队的传承体系,避免断层式培养。从学生层面上来看,在学生培养过程中传统教育方式未能及时让学生参与到多元化专业特长教育和创新实践的学科竞赛之中,传统教育方式难以提供求解前沿领域问题的机会、无法锻炼学生创新实践能力,致使学生在参与国内和国际高端领域竞赛时会因为知识积累和经验不足、创新能力欠缺而导致起步慢、动手难,难以快速融入其中,无法得到有效锻炼。一般而言,高端领域竞赛每一到两年举办一次,绝大部分学生都是在硕博阶段才能参与其中,一般只能参与一至两届比赛,就会由于毕业等原因无法后续参赛,只能由没有经验的学生从零开始。且由于目前国内外高校没有相关具体的教育教学活动,导致教师积累的经验也无法及时传授给学生,从而导致“年年参赛,年年从零开始”的局面。所以,在竞赛过程中,注重团队“新人”的培养也至关重要。

以教为始,以践为旨

为促进创新人才培养,经过多年探索实践,我们以《航天器轨道动力学》课程和各类创新实践竞赛为载体,对创新人才长效联动培养机制进行了实践应用。航天专业课程强化理论知识的学习,重视理论的科学性和严谨性,培养学生的理论联系实践能力,通过在课堂教学中增加以问题为主导、以学生为主体的启发式教学环节,增强学生自身的主动创新意识,培养学生的创新思维,引导学生主动参与学科创新竞赛。通过多年的教学实践,除指导学生获得中国研究生未来飞行器创新设计大赛奖项外,本教学团队指导的硕博研究生团体获得2019 年“全国空间轨道设计竞赛”冠军、“国际空间轨道设计竞赛”第五名,获 2022 年“翱翔杯”立方星及应用创新设计大赛一等奖、“航天四部开拓杯”未来飞行器设计大赛特等奖、航天三院“智信杯”大学生创新创意大赛二等奖等荣誉。

为了检验该培养模式的有效性,本团队教师从实验室的本科生开始采用此模式进行培养。2013年,范子琛以优异成绩考入英才学院飞行器设计与工程专业,大二开始进入实验室参与学术及科研工作,团队便从他本科开始进行教学、科研、创新和实践的联合培养,并贯穿其本硕博全过程,使其从“科研小白”逐渐成为“全国空间轨道竞赛”冠军、哈尔滨工业大学研究生“十佳英才”、哈尔滨工业大学优秀博士学位论文获得者,他也获得国家留学基金委的资助赴意大利比萨大学联合培养,并于 2021 年“五四”青年节期间被新华社专题报道,最终也留校成为教师团队中的一员。

通过对创新人才培养机制的实践应用,证实了该方法在增强学生创新意识、强化团队精神、开拓国际视野、提高主动学习能力上的优越性,同时也有利于教师因材施教,不断提高专业水平、课堂教学成果和创新竞赛成绩。

内容 | 刊于《中国研究生》2023年3月刊

内容 | 霍明英 范子琛 王猛 齐乃明(哈尔滨工业大学)

责编 | 雅琨

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