飞向太空的航程教案范文第1篇

一系列奖项记述着这位23岁青年的发明创造轨迹：中学阶段，便有3项发明获国家专利；在“挑战杯”全国大学生创业计划竞赛中，他捧回最高奖；在由美国海因莱因基金会和中国宇航协会联合举办的“飞向未来———太空探索国际创新竞赛”中，他的作品以绝对优势获得亚洲赛区第一名。

胡铃心说：“航空航天事业是我从小的梦！”兴趣是最好的老师，中学阶段的胡铃心有十多项作品在各类科技发明比赛中获奖，其中一个设计方案获得福建省创新设计大赛第一名。著名的飞机设计专家陈一坚院士看到他的方案后非常高兴，鼓励这个对飞机有着某种痴迷的少年报考航空航天院校。

2001年，胡铃心被南京航空航天大学破格录取到航空宇航学院飞行器设计与工程专业。

在同学谈勤怡的眼里，胡铃心是个“忙学习、忙比赛、忙试验的工作狂”。翻阅他的成绩单，几乎每门功课都在90分以上。胡铃心说：“航空航天是一项尖端科技，没有高等数学等课程作基础，没有扎实的专业理论知识，不可能有大的成绩。”

在导师昂海松教授眼里，胡铃心是个能够把学习和科研融合起来的好学生，“胡铃心有敢于创新的勇气、不怕吃苦的精神、不断追求的抱负”。

2004年底，在准备“飞向未来———太空探索国际创新竞赛”项目时，胡铃心选择了难度最大的方案———“太空线缆系统”。据昂海松介绍，这种太空器国内知之甚少，国外也才刚刚有人开始探索，胡铃心的选择显示了他敢于创新的勇气。

研究“太空线缆系统”时，没有现成的设计供参考，胡铃心与同学一起做理论计算分析，设计详细结构，做动态运动模拟。他的作品“‘多面手’太空线缆系统”在来自清华、中科大、北航等知名高校以及中科院等研究机构的众多一流作品中脱颖而出，荣获亚洲赛区第一名。

回首成长历程，胡铃心认为，学校的培养是他能够取得成绩的重要原因。

航空宇航学院在胡铃心一入学时，就指定当时的学院院长、博士生导师昂海松教授为他的本科阶段指导教师，提前吸收他参与有关科研活动。2002年，胡铃心和合作伙伴将研究的目光投向了微型扑翼式飞机，在这一领域，他的创新潜能得到了较好的挖掘。经过一年半的努力，胡铃心的第一项科技创新成果“微小型可控扑翼飞行器”便荣获第八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖，为他日后的科技创新活动奠定了重要基础。

飞向太空的航程教案范文第2篇

1971年，周易之出生在陕西―个普通的农民家庭里。从小，周易之就聪慧过人，学习成绩非常优异。但做父母的对儿子并没有过高的要求，只有―个非常简单的愿望，就是让儿子不要再过脸朝黄土背朝天的生活，只要他考上大学离开农村就足够了。

周易之明白父母的心愿，但―个在农村上学的孩子，要考上大学谈何容易!为此，他付出了许多旁人无法想象的努力和艰辛。

高中时，周易之非常喜欢物理，对航空知识也很着迷，又很向往首都北京，终于，高考时他如愿以偿地考上了著名的北京航天航空大学，但他当时并没有想过自己将来会成为一名飞行员，觉得这个梦想太遥远。

在北航，周易之学的是航空发动机专业，―个大家都认为非常冷门的专业。但实际上，这是北航一个非常重要的专业。因为发动机是飞机的心脏，是飞机的核心部位。

但这个专业不仅冷门，课程也非常难学，考试又特别多，所以学起来特别辛苦。当刚北航发动机专业一共有4个班，每学期都有几名同学因为成绩不合格而被迫迟学，学习压力之大可想而知。但周易之在学业上仍然突出表现，深得老师喜爱。

飞行学院第一批学员到飞行机长

大三实习完以后，周易之遇到―个绝好的机会――南方航空公司正式和北京航天航空大学合办飞行学院，要招收第一批学员。周易之在老师的推荐之下去参加了一连串的考试和面试，全部顺利过关，再经过严格得近乎苛刻的体检，幸运地成为了飞行学院第一批8名学员的其中一员，他们后来全在南方航空公司工作，是南航自己培养的第一批飞行员。

当时，南方航空公司高层做了―个非常大胆又极具前瞻性的决定：把这8名飞行学员送到澳大利亚去培养。

在澳洲，学员们用的教材全部都是英文版，所有的老师也全部用英文授课，逼着学员们竭尽全力去提高自己的英语水平，这对他们后来的飞行和通讯提供了极大的帮助。更重要的是，学员们在澳洲学习到了很多领先于国内水平的先进的飞行理念――国外培训十分注重发挥学员的主观能动性，它有一个核心词：Enjoy fly――享受飞行，就是要学员在享受飞行的过程中最大限度地发挥出自己的潜能，让学习成为一种乐趣，让自己在快乐中提高专业水平。学员们最重要的任务就是飞行和学习，天天都有飞行训练，艰苦枯燥而又容不得半点疏忽。

经过―年半的学习，周易之和其他7名学员都以优异的成绩取得了各种资格证书和执照，顺利毕业了。

从澳洲回到南方航空公司后，周易之等人又再学习了一个月的理论知识，并进行了―个多月的模拟机训练，然后再跟班实地飞行了几个月，终于，他可以在正式的航班上当副驾驶了。

从1995年当上副驾驶到2003年成为波音757飞行机长，周易之用了8年的时间。

当机长除了技术好，还必须符合很多硬性指标，包括规定的飞行时间(特别是夜间飞行时间)、执行起飞和落地的次数；规定必须飞过普通机场，复杂机场，高原机场，国内航线，国外航线，跨洋航线，洲际航线；必须经历过北方的大雪，冬天的大风，夏天的雷雨、台风、风暴等恶劣天气的考验……此外还要参加众多的考试并以优秀的成绩通过才可以成为合格的机长。

周易之就是这样从学员到副驾驶再到机长―步步地走过来，他在身经百战的实地飞行中，慢慢地积累了处理任何意外和紧急情况的经验。

“毕竟，从飞机滑行开始，机长就要担负起旅客的生命财产安全，责任重如泰山。”周易之感慨地说。

跨越北太平洋的远距离飞行

1995年底，南航引进了一批波音777飞机，如何尽快地掌握它们的性能迫在眉睫。但新机型引入带来的众多新概念、新设备的使用方法和手册以及相关的飞行背景，全部都是英文注释，有很多老飞行员根本看不懂。领导就把翻译的任务交给了周易之。

波音777是当时世界上最先进的飞机，面对涉及内容极其广泛的1000多页的英文检查单，周易之没有丝毫的畏难情绪，他和同事废寝忘食地钻研着，在最短的时间内就高质量地完成了新机型长达几十万字的检查单的翻译任务，为南航的飞行员尽快掌握波音777飞机的性能，为波音777机队顺利投入运营扫清了障碍。

波音777机队顺利投入运营之后，南航又做出一项重大决策：利用双发(发动机)的波音777飞机实施跨越北太平洋的远距离飞行。这样做比使用四发的波音747飞机节约了大量的航油成本，但飞行难度大大增加了。

在南航管理层的支持下，周易之和另外几位机长查阅了大量资料，并进行了深入细密的研究，编写出了我国第一部飞越北太平洋的《双发延程飞行手册》，为开通新航线做出了贡献，使南航成为了全球第一家利用双发飞机飞越北太平洋的航空公司。

该航路开通后，周易之发现途经的备降场经常需要除冰和防冰，他又编写了《飞机的除冰和防冰》等相关手册，供南航的飞行员使用，解决了很多实际问题，还为南航以后编写除冰防冰手册提供了蓝本。

意想不到的是，《飞机的除冰和防冰》这本小册子还促成了一次重要合作――

次年，南方航空公司要和美国达美航空公司实行代码共享，合作之前，两家航空公司要相互评估，达美航空公司评估南方航空公司的时候，其中硬件之―就是除冰和防冰手册，而当时南航还没有系统地编写过这方面的专用书籍，情急之下，公司领导就把周易之编写的《飞机的除冰和防冰》交给了达美航空公司，美方看过之后很满意，双方达成合作。

经历非常之旅和首航

1999年末，在千禧年到来之际，因为担心“千年虫”问题会影响飞行安全，大部分的航空公司都取消了跨越千年时段的航班任务，但南航认为自己有实力解决这个问题，所以，决定照常执行“千禧年”跨太平洋的飞行任务。

作为“千年虫”问题专家组成员之一周易之，为解决“千年虫”问题和同事们共同编制出了“千禧年”航班的飞行程序，对保证这个特殊时刻的正常飞行起到了举足轻重的作用。

当时，周易之他们为这次飞行做了很多预案：遇到导航故障怎么飞，遇到通讯故障怎么飞……最后的预案具体到什么程度呢?――当所有的预案都失效了，可能会启动一架战斗机来领航的时候，又该怎么飞……总之非常详尽，以确保万无一失。

北京时间1999年12月31日晚上8点整，执行南航“千禧之旅”的航班平稳地从广州起飞前往美国洛杉叽，在整个航程中，虽然飞机上采用的都是标准的格林威治时间，但还是有可能遇到北京时间的千年虫、飞越日本时的日本时间的千年虫以及飞到美国之后当地时间的千年虫问题的干扰。

所有的机组人员都严阵以待，周易之是本次航班的副驾驶，就连南航集团公司的老总也亲自在这个航班上压阵。

第二天，当飞机在洛杉叽平安降落的那一瞬间，机上所有人

员都热烈拥抱欢呼，激动的心久久不能平静!

作为南航的飞行骨干，周易之还执行了众多意义非凡的首航任务，其中包括洛杉叽首航、布里斯班首航、悉尼首航和拉萨首航等。

2001年飞越北极极点的航程，周易之至今仍然难以忘怀。当时，很多航空公司都知道北极航线有很多优点――首先就是距离短，从纽约到北京，如果走北极航线飞越极点要比现有航线缩短近三个小时，这就意味着航空公司可以节约不少燃油成本；而且这条航线气流非常平稳，对飞行很有利，旅客感觉也很舒适。

尽管如此，当时却几乎没有航空公司采用北极航线，因为它面临的问题也是显而易见的――首先就是燃油温度问题，北极温度太低，燃油容易冻结；第二是导航问题，有时候GPS卫星有可能覆盖不到；还有就是诸如臭氧层黑洞等的辐射问题，所以风险很大。

2001年3月份，达美航空公司决心飞越北极，他们邀请了南航机组共同经北极从纽约飞北京，共同见证这个重要历程。当时，周易之也获邀参加了这次行动。结果那次飞行非常成功。后来，经过一番精心准备，同年7月，南航的飞机也成功地实现了这个航线的飞行。

国际航空协兼职教员

飞行之外，周易之还单独撰写或与他人合写了大量的专著和论文，有的还填补了国内研究领域的空白，他还成为了机组资源管理方面的专家。

机组资源管理是国际上一门新兴的学科。从各国民航的情况看，五六十年代飞机事故多是因为飞机不可靠，但到八十年代以后，飞机的质量大大提高了，为什么还有事故?大量的飞行事故调查表明，是机组资源管理出了问题。

1999年，南航就启动了机组资源管理的研究。周易之不但参与了南航机组资源管理的研究及手册的编写，他还花了大量的时间和精力奔赴南航各地的分公司给当地的飞行员授课。

当时，国际航空运输协会在全球有6个教学中心，北京是其中一个。他们在北京开设《机组资源管理》这门课程之后，想在中国国内招聘一名有实际经验的兼职教员，周易之成了理想的人选。

经过一系列相互了解、应聘、面试、考试之后，2002年，周易之获得国际航协的邀约，成为了中国第一位、也是至今唯一一位获得国际航协雇请的“机组资源管理”兼职教员；他开发的课程和教授技巧都得到了国际航协的充分肯定。

国际航协，对兼职教员的要求非常高，每―年还要对各国的兼职教员进行培训，这给周易之和世界各国顶尖的飞行员进行交流和学习提供了很好的机会。

2004年，在“第57届国际航空安全年会”上，周易之成为国内航空公司唯一一名获邀参加并上台演讲的飞行机长，他演讲的主题是《机组资源管理中的威胁和差错管理》，正是他兴趣浓厚和专长的领域。

作为一名波音757飞机的飞行机长，尤其是研究机组资源管理的机长，周易之对自己提出了更高的要求，他说，要飞得好，又管理得好，让每一个机组成员都能发挥自己的潜力和作用，这才是一个好机长。

最想飞到60

周易之说，在职业调查过程中发现，95％以上的飞行员，都非常喜欢这个职业，据说这是在所有职业当中，在职人员满意度最高的。因为，第一，飞行员每天面对不同的情况，飞行的环境多变，合作对象也在不断变化；第二，飞行员在执行不同航线的任务时，可以飞到国内各个城市，也可以飞到世界各地，大开眼界，而当你飞越无数风景名胜，从上空俯瞰那种美景的时候，心中会感到非常喜悦；第三，当飞行员要不断地学习――熟悉新机型要学习，改造旧机型要学习，而且每年都有各种严格的考试，选种不断学习和提高自己的生活令人感到充实而快乐。

按照国家规定，飞行员的最高年龄限制是60岁，在这期间，每年都有严格的考试和身体检查，任何时候，只要身体有任何问题，都必须立即停止飞行。

周易之说：“飞行是我的至爱，是我的主业，离开它，我什么都不是。我最大的梦想，就是身体健康，能够保证每次飞行的安全，能够一直飞到60岁，直到退休。”

飞向太空的航程教案范文第3篇

关键词：建构主义;基于问题的学习;航天工程教育;小卫星

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）42-0140-04

自改革开放到21世纪初期，中国的发展世界瞩目，我们不论在政治、经济、文化等方面都取得了长足的进步，中国已成为名副其实的世界大国，取得这样的成就，在很大程度上依赖于我国推行的科教兴国战略所造就的庞大的优秀人才队伍。然而，不容忽视的现实是，目前我国培养的工程师队伍虽然已经超出美国的10倍，但是工程师的整体知识水平、设计能力，尤其是优秀工程师的总体质量与美国、德国和日本等发达国家甚至一些发展中国家都有很大的差距[1]，具体表现在工程教育方面就是教学内容与产业需求相脱节，工程实践经历缺乏，工程师培养体系不够健全等。导致这些问题的深层次原因主要在于我国的工程教育依然停留在科学范式而不是工程范式，工程教育过分强调了工程科学，而忽视了诸如设计等实践能力培养的环节[1-2]。工程教育不同于自然科学教育，它是一种以技术科学为主要学科基础，以培养工程技术人才为主要目标的专门教育[3]。即工程教育的目的就是培养工程师，这一理念在包括像MIT这样的世界一流大学早已达成共识，MIT的毕业生，无论学士、硕士或博士，到公司就职就是担任工程技术人员。通过工程教育提高工程师教育的水平，完成这一目标有两点很重要：教育的方式和教育的工具。PBL是一种应用广泛学科教学方法，它不仅仅使学生获取知识，并且要求他们学会运用知识。让学生能够将新的信息与学过的知识结合起来明白他们应该如何应用掌握知识。在建立学习的框架时，应当特别注意学生已有的知识基础并且激活这些知识。加快新信息的处理和帮助学生建立有意义的联系是教育和学习的基本要求。PBL促进学生主动参与和学习。学习变成一个发现的过程――讨论问题、研究背景、分析解决方法、设计方案、得出最终结果。这种主动学习方法不仅对于学生来说更加有趣，也使学生们对资料有了更深的了解。近年来，我国教育界的学者和奋战在一线的教育工作者们以这种理论为基础，针对我国教育教学的实际情况，进行了一系列基于PBL理论的教育教学改革理论研究和实践，取得了一定的效果。近年来，“小卫星”已经成为航天发展的热点话题，而将小卫星作为航天工程教育的平台，也越来越成为一种趋势。以小卫星作为载体开展航天工程教育的优势在于：（1）成本低，多数大学里的实验室都可以开展这类项目;（2）开发周期短（一年到两年），学生可以在毕业前看到项目成果;（3）体积小，重量轻，使制造和测试可以在比较狭小的大学实验室内进行;（4）复杂度适中的卫星系统，使学生在参与整个卫星系统工程实施的过程中，能够获得一些具体的系统或子系统经验。作为教育工具，小卫星的重要意义在于：可由学生自主设计、制造甚至发射升空，即使不能发射，也应在与实际发射相似的环境中进行测试。这一点非常重要，因为这样学生可以得到真实情况的反馈，虽然有时实验会失败，但失败也都是下一次实验成功的基石。“设计-制造-测试-总结-再设计”这样的系统循环设计模式，可以很容易地在机器人或计算机这类领域实施，但空间系统发展所需的巨大成本和少有的发射机会让我们不得不停止发展空间教育中的这类循环模式。而小卫星计划可以提供一个工具以实现该模式。

一、基于问题的学习

基于问题的学习是一种以学生为中心的主动型教学模式和课程体系设置方法，其最初是由加拿大的麦克马斯特大学（McMaster University）医学院于20世纪60年代在医学课程教改中逐步形成并提炼出来的。在PBL中，教师根据课程要求和学生的知识基础预先定义一个不完整的或劣构的问题，然后让学生进行研究，理论联系实际，运用已掌握的知识和技能提出解决问题的可行方案，让学生亲身参与问题求解的每一个步骤和知识构建的过程，从而将其先前获得的知识和经验很好地整合起来，使已有知识结构得到完善的同时达到对新知识的理解与掌。

1.目标和基于问题的学习法的特点。基于问题的学习方法的主要目标不仅仅是让学生获得知识，并且要运用知识。PBL重视模型和问题的解决。它试图模拟现实生活中的工程研究和开发过程。Barrows这样描述PBL的主要特点：（1）学习是以学生为中心的，即学生选择怎样去学习和他们想要学习的内容。（2）学习在小团体中展开并且提倡协作学习。（3）老师是促进者、引导者或教练。（4）问题形成组织重点并刺激学习。（5）问题是拓展真正的问题解决能力的工具。（6）新的信息是通过自学获得的。

2.PBL工程教育案例――麻省理工学院航空航天工程系。几年前，在麻省理工学院的航空航天系成立了一个由教师和科研人员组成的新战略计划小组，专门负责课程改革。为了强调教育以学生为中心，讨论小组花费了一定的时间和精力通过对项目和学习成果进行验收，设计了新的教学方法，建造与之配套的实验室。尽管基于问题的学习是关键，但它不是课程组织的原则。新的航空航天工程课程以现实生活中产品完整的生命周期工程为背景，即构思、设计、实施和执行（CDIO），结合设计建造经验，贯穿于整个项目中。接下来就是从简单的项目到高度复杂的系统设计建立过程，以及从中取得的经验教训。第一年，在《航空航天设计导论》课上，学生们设计、构思并且试飞的由无线电控制浮空飞行器（LTA）。第二年，在《联立工程学》课上，学生们设计、搭建并且试飞了无线电控制的电推力飞行器。在一些比较深入的课程例如《空气动力学》课上，从工厂或者政府以往项目中提出航空工业中很常见一个实际的问题，像是以洛克希德・马丁战术飞机系统为模板提供项目设计方案。高级课程完全利用基于问题的学习方法，如：《实验项目实验室空间系统工程》、《CDIO高等课程》。在这些PBL体验中，学生发现自己感兴趣的问题，通过做实验找到解决方法，并用多学科方法设计出复杂系统。麻省理工学院航空航天系“复杂系统学习实验室”的主任提出了一个对于基于问题的学习方法的分类框架（见表1）。它将问题分为四个等级，给出了解决基础科学及先进工程课题的系统方法。

一级：问题集。问题集是指在大多数工程课程中发现的传统问题。它们往往具有一定的结构与较成熟的解决方案（至少问题的设计者知道）。所有学生解决同样的问题，有时独自解决，有时以小组形式解决。问题需要在相对较短的时间内解决。二级：小型实验。小型实验是指在结构化问题下的实验课。例如测量或观察某种工程现象或数据。这些问题在一或两个学期内解决，可以“重复地进行”，也就是说，每个学生团队解决与其他团队同样的问题。在麻省理工学院有许多例子，如《联立工程学》课上的桁架实验室，《空气动力学》课上对在风洞中的流速计的校准，《航空航天设计导论》课上对空气动力减速器的各种测试。三级：大型实验。比起前几个阶段，这个阶段的问题需要更长的时间去解决，可能会耗费几周或整个学期。到了这个阶段问题明显复杂了很多，需要更多的规划和教员支持。在麻省理工学院有许多如是例子：《实验项目实验室》课上的风洞试验、飞行器模型项目，《空气动力学》课上的机械项目，《航空航天教育导论》课上的轻于空气的飞艇，《联立工程学》课上的电动飞行器设计等。四级：顶级CDIO实验。这个阶段在系统中整合了核心工程的顶级实验。麻省理工学院的航空航天工程项目用构思-设计-实施-操作（CDIO）的方法来设法更接近于实际工程。在顶级实验中，工程的四个阶段都将涉及。顶级实验室的项目均为研究的重点，需要更多的资金，工程的复杂度和依赖经验的程度也很高。例如麻省理工学院的自主卫星光学阵列项目和磁控编队飞行器。四级的项目需要学生、老师和研究员花费三个学期去完成。可以看出三级和四级问题的解决过程是由学生主导的、不受约束的、复杂的、多方面的且具有很高的主动性过程，符合之前所说的PBL标准。然而一级和二级中的项目体验过程更结构化，在这个过程中学生体验到关于问题构想的有用指导，使用工具进行研究发现。基于问题的学习方法和设计-制造经验贯穿了整个麻省理工学院航空航天工程系的本科生阶段。使用四个等级的框架来层次化PBL体验过程确保了从高度结构化问题到无约束和复杂问题情况的合理推广。

3.基于问题的学习方法的评估。基于问题的学习方法的评估是多模式和长期性的。这些方法包括实验室期刊、技术简报、设计审查、技术报告、团队协作评估、设计作品、互评和自评。教师的角色主要是顾问和指导员，以及在学习过程中为学生提供大量反馈信息。在《航空航天设计导论》课上，学生们设计、制造并试飞由无线电控制的浮空飞行器，设计审查作品和最后的评估工作都是由飞行器竞赛的方式进行。在《综合工程》课的飞行器设计项目中，二年级学生分析在问题集中与气动性能、稳定性和推进装置有关的问题，并动手组装和试飞无线电控制的电推力飞行器。与第一年的课程相似，评估手段包括问题集、设计审查以及最后的一场比赛。

除了评估认知能力的培养效果，情感变化也要被评估。评估学生们在问题处理过程中的信心、参与到解决具有挑战性问题中的意愿和控制问题解决进展的感觉也很重要。这些情感变化可以通过观察、访谈、作品、期刊和其他形式的自评进行评估。

二、小卫星平台与基于PBL的航天工程教育创新结合途径

在全球化大背景下，除去意识形态的差别，世界人才的标准正趋于统一。根据著名的CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate，即：构想-设计-实现-运作）工程教育模型，工程教育包括以下几大培养目标：掌握深厚的基础知识和应用技术;善于构思、设计、实现和运作新产品或系统的能力;承担和实施复杂系统工程的能力;适应现代团队协作开发模式及其开发环境。这些目标是直接参照工业界的需求而制定的，它实际上定义了现代工程技术人员的素质构成。

1.小卫星作为航天工程教育的意义。小卫星为空间发展提供了的一条新途径，这是与以往基于传统空间开发模式的“政府导向的大型项目”完全不同的。此外，NASA已经开展了很多项目为大学提供发射机会，让他们逐渐学会如何开发、运营卫星。超小型卫星计划是其中一个著名的案例，选定十所大学并给予他们项目资金，最终的成品将搭载航天飞机发射上天。凭借多年的项目经验，一些大学已经能够制造卫星，甚至出售卫星给其他大学或国家。小卫星为大型卫星上已经实现的一些任务提供了一条新的实现途径。一定数目的小卫星协作是一个非常重要的概念，通常被称为“星座”或“编队飞行”。这种多卫星体系的优点是容错量大、重构能力强、系统的可扩展性好。

2.基于小卫星平台的航天工程教育项目。小卫星的操作训练为大学生的太空教育提供了一个特别的机会，让他们能够体验从任务创建、卫星设计、制造、测试、发射、运行，直到结果的分析的整个太空项目周期。同时他们还能从这些项目中学到项目管理和团队协作等重要技能。小卫星项目不仅对教育有益，而且有望成为太空技术发展与商业运营中的一名新成员。（1）日本卫星设计大赛。上世纪90年代初期，日本的大学小卫星研究项目远远落后于美国和欧洲各国。然而，在意识到了小卫星在教育和技术发展上的重要性后，日本国内开始大力推动高校小卫星设计-制造计划。第一个里程碑是“卫星设计大赛”。1992年三个学术社团共同成立了大赛组委会，他们分别是JSME、JSASS与IEICE。经过一年时间的准备，于1993年举办了第一届比赛。这项比赛的目的是为更多的大学生提供参与太空项目的机会，同时鼓励一流大学开始进行实体卫星的制造项目。评审项目分成两大类，创意类评审该项目的创意与想法，设计类评审卫星设计的可实现性。提交的项目首先会进行初步的评审，合格的项目才能入围最终的决赛。届时，将进行卫星模型的展示和评审。优秀的作品将获得“设计奖”、“创意奖”以及三大学术社团颁发的奖项。大赛每年都会收到20到30个创意独特的项目。（2）大学空间系统研讨会（USSS）以及CanSat项目。USSS始于1998年，每年11月由JUSTSAP小卫星工作组在夏威夷举办。研讨会的形式十分独特，出席会议的日本和美国的大学首先提出自己卫星项目的构想，以及各大学自身的科研实力，然后将具有相同兴趣、能力或科研实力的大学进行组队。各组展开讨论，在一天半的研讨会后，各组需要向其他组展示他们的项目设计书。这些项目要在USSS结束后的一年内实施，他们的成果将在下一年的USSS上展示。其中最成功的项目就是CanSat（罐装卫星）项目了。CanSat项目是1998年由特维格教授提出的。在最初的计划中，每所大学都要制造一个350mL饮料罐大小的微型卫星，卫星将被发射到轨道上，在下一年的USSS上进行控制操作。（3）立方体卫星。立方体卫星项目由特维格教授在1999年的USSS大会上提出。立方体卫星为重1kg，长宽高均为10cm的微型卫星。每所大学制作的立方体卫星都被放在一个名为“P-POD”的盒形载体内，它由俄罗斯的“第聂伯”火箭装载发射升空。为了减少立方体卫星和P-POD之间的机械和电气接口，P-POD释放机制设置得非常简单：当P-POD的门打开，里面的立方体卫星就被P-POD末端的弹簧弹出。东京大学和东京工业大学已经开始了立方体卫星项目，并大致完成了设计和EM级别的模型制造。这些大学的学生已经在立方体卫星项目中获得了微型卫星开发的基本专业知识。但他们现在需要面临新的挑战：如何使用现成的廉价的部件设计可靠的空间系统，如何进行空间环境试验（如真空热或辐射试验）并获得试验结果，以及如何处理更大的风险，更多的人力资源、时间和成本。目前计划于2002年底发射第一个立方体卫星。（4）欧洲大学生月球轨道航天器。欧洲大学生月球轨道航天器ESMO是欧空局教育卫星计划的第四项任务，它是基于“欧洲大学生太空探索与技术倡议”计划中的“SSETI-Express”卫星。ESMO项目是为了吸引和培养下一代的月球与其他行星的工程师和科学家。航天器有效载荷包括：船载液压双组元推进系统，用船从地球同步轨道通过“日地系统中的拉格朗日点L1”转移到绕月运行轨道的过程，历时3个月;表面光学成像的窄角相机和一个用于测绘全球引力场的子卫星，将在历时超过6个月的时间里执行测量任务;可供选择的载荷还包括一个生物实验和一个微波辐射计。ESMO项目是未来欧洲的科学和勘探计划的一个强大的动手教育和公共宣传工具。它是一个面向大学生的项目，训练和培养了下一代的月球任务的工程师和科学家。

三、建立基于PBL的航天工程教育实验平台和培养范式

我国在“十二五”规划中提出了“创新驱动，实施科教兴国战略和人才强国战略”，要“围绕提高科技创新能力、建设创新型国家，以高层次创新型科技人才为重点，造就一批世界水平的科学家、科技领军人才、工程师和高水平创新团队。实施PBL教学是一项系统工程，由于受国情、传统教育教学模式和人才培养机制的约束，在中国工科大学中实施PBL教学存在问题案例少、实施成本高、评价方式单一和师生角色僵化等问题，因此，需要根据我国工程教育的现状和国情对PBL教学进行本地化处理，不能生搬硬套，具体来讲有以下几个方面需要注意。

1.树立以学生为中心的教学理念。树立以学生为中心的教学理念是实施PBL教学的前提条件，PBL强调以学生为中心，作为PBL教学的实施者，教师必须要深刻认识到这一点。

2.根据具体航天任务设计问题。丰富的问题案例是PBL教学成功的关键。每门专业课的设置都是基于学生已具备一定的先修课程基础为前提，但个体的差异不容忽视，教师或教师团队在进行某课程PBL问题设计的时候要充分了解学生的知识基础，结合具体的实施条件进行问题案例的设计。为了保持热情，学生们可以一种竞赛的形式开始项目，学生们互相分享自己的认识，用自己的双手选择出最吸引人并且最有意义的项目。

3.提高卫星实验平台的开放性与多样性。除了教育实践空间项目对航空航天教育带来的价值之外，学生建造空间项目长期承诺创新型大学的任务是可直接有利于空间行业本身。目前，各大学中设立的大学或研究生开放实验室及其配套的开放创新基金都是一些很好的尝试，取得了很好的效果，但其范围需要扩大，让大学生能够进入一些比较前沿的和良好国际合作背景的研究型实验室，使其很早就能受到良好的学术熏陶，以促进其产生向更高层次发展的内部动机和欲望。

4.加强学习能力的培养。发展学生的学习能力，使其成为高效、独立的终生学习者是PBL的重要目标之一。通过参加PBL学习，让学生明白学习不完全是个人的事情，在PBL小组中每个学生都担当一定的角色，并承担相应的责任，在小组讨论中无私贡献自己的学习成果，并吸取其他成员的学习成果，达到共同进步。

5.建立合理多样化的评估体系。在实施PBL的过程中，可以采用学生自我评价、同学互评及教师评价相结合的办法，注重学生的过程表现，而不是结果。创新人才的多样性和创新思维的多样性决定了我们不能用一刀切的方法来评价学生，而是要采取灵活多样的评估体系，建立激发创新的长效机制。除了评估认知能力的发展和成就，情感变化也要被评估。评估学生们在问题处理过程中的信心、参与到解决具有挑战性问题中的意愿和控制问题解决进展的感觉也很重要。

四、结论

PBL植根于建构主义理论之上，强调发现和知识意义的构建，是一种先进的培育创新精神和激发创新思维活动的教学/学习方式。PBL强调以学生为中心，问题、教师和团队学习是PBL教学法实施的三大关键要素。本文在总结PBL理论的基础上，在此基础上根据我国航天工程教育的现状，从国外几个航空航天教育典型案例吸取经验，讨论了以小卫星作为航天工程教育工具的重要性;其次，叙述了它作为太空技术发展新成员的重要性。探讨了基于PBL理论的航天工程教育在学生群体中推行的途径，期望能促进教育工作者对有关问题的思考。

由学生运作卫星项目极具挑战性，但这会给参与项目的学生和院校带来巨大回报。这些项目提供大学生关于设计、分析、测试、制造和操作空间系统方面的实践经历。有证据表明，参与空间飞行器设计项目的学生，能力得到显著提高。统计证据也显示如果相当数量的大学参与空间飞行器设计活动，进入空间领域工作的学生数量会显著增长。

参考文献：

[1]余晓，孔寒冰.能力导向的工程实践模式比较与评价[J].高等工程教育研究，2011，（3）：28-34.

飞向太空的航程教案范文第4篇

适航证难获

不可否认的是，全球对载人飞行器的安全要求都格外严苛。国内载人飞行器在出厂后必须获得中国民航局（CAAC）颁发的适航证才可以飞行。适航证是由适航部门根据民用航空器产品和零件合格审定规定，为民用航空器颁发的证明其处于安全可用状态的证件。

“载人飞机的研制过程、材料分析、飞行数据等提交到有关部门，经过审核后，还需进行累计1000小时的试飞实验才能拿到适航证。”南京航空航天大学航空法和空间法研究所所长栾爽教授表示。

“不过想要获得适航证，也可以另辟蹊径。”当年辽宁锐翔电动飞机在研发时，由于国内没有相关的法规来进行适航取证，研发团队参考了美国材料与试验协会（ASTM）关机电推进系统的标准，并将其引进到国内。北京航空航天大学航空科学与工程学院教授黄俊告诉《经济》记者，当时辽宁通用航空研究院建议民航局按照ASTM的标准来保证电动飞机的安全，并进行适航验证，好在民航局接受了该建议。锐翔电动飞机也因此获得了适航证。

“目前飞行汽车的前景并不明朗，尤其是在国内。”黄俊建议，由于民航局尚未出台相应的法规，企业在研发飞行器时应该研究如何取得适航证。“飞机研制单位先来做规则，如果能得到民航局的认可也是一种办法。”

低空管制难突破

几天前，栾爽到民航局法规司开会，与会者讨论了通航法律制度。一位通航企业的老总忍无可忍说：“现在最大的问题是低空管制！”

2016年5月，国务院下发的《关于促进通用航空业发展的指导意见》指出，将我国低空空域管理改革由1000米真高推广到3000米。“但条文也仅限于此，到底如何放开，尚未配套的法规出台。”栾爽认为，载人飞行器3000米以下如何飞行并不明确。

目前国际民航组织制定了空域分类的相关标准，将空中交通服务分为A、B、C、D、E、F、G七类。国家体育总局航管中心原副主任申海青告诉《经济》记者，我国空域分成三类：管制空域、监视空域、报告空域。“这三类有些不伦不类，大家一直在期盼新的空管方案。”

中国民航管理干部学院刁伟民教授告诉《经济》记者，我国空域由军方掌控，民航空管部门负责民航运输的空域使用与管理，飞行申报需要获得这两方的许可，整个程序走下来较为复杂而且耗时长，但是为了维护民航飞行安全等需要又绕不开这些评估事项，至少现阶段还几乎没有简化的办法出台。

安全关难过

多年来，移民加拿大的王斗博士一直关注飞行背包的发展。他认为，目前Flyboard AIR与JetPack Aviation公司的两款飞行背包在技术上比较先进。“但基本没有什么安全措施，属于极限运动中的极限运动，稍不留神就会粉身碎骨，现在只能在水上飞行，一旦出现事故，至少可以保命。”

“这类飞行器要在城市上空飞行，必须具备很高的可靠性和安全性。一旦频繁出现坠机事故，不仅机毁人亡，还会殃及地面无辜，对整个行业发展将带来毁灭性打击。”有着多年飞行器研究经验的南京航空航天大学航空宇航学院陆洋副教授告诉《经济》记者。“所以，安全性是首先需要解决的问题。”此外，单人飞行器的噪声问题也很突出。

“光启马丁飞行包的商测版本进行了减噪音处理。”光启科学品牌与经营中心总监杨婧如向记者透露，不同人对噪音的感受不同，有些发烧友就喜欢刺耳的噪音带来的飞行。

“目前光启马丁飞行包只能到俱乐部去飞，2016年年底已有4台飞行包进行了交付。”杨婧如表示，为了保护个人安全，给飞行者配备防火服和弹式降落伞。遇到紧急情况下，只要飞行高度在6米以上，可以安全降落。“风大或操控吃力时，双手放平可以在空中悬停，待气流稳定后再重新操作。”

陆洋表示，很多安全措施都会显著增加飞行器的起飞重量和复杂性。“既要轻巧，又要安全，这两者是相互矛盾的，也是在城市内使用的单人飞行器必须认真面对并解决的问题。”

一旦载人飞行器普及，黄俊建议借鉴汽车的发展经验，实行登记制和强制保险制度，一来出了事故可以找到机主，二来可以稀释风险。

续航时间难达预期

很多无人机采用了多旋翼，包括大疆、极飞、亿航等公司。“多旋翼一般以电推进系统为飞行动力”，黄俊表示，多旋翼无人机与传统直升机相比，前者是电动的，后者是油动的。前者的障碍是稳定与飞行控制问题。“目前多旋翼的稳定和控制问题已经得到解决，会有很大的发展前景。”

电动飞行器自身的性能决定了它的市场和用途。“由于电池能量密度的限制，其飞行时间和航程达不到人们的期望。”再者，飞机的定位精度还不够精准。“目前快递无人机无法精准地送至你家窗前，卫星定位有3-5米的误差，很有可能送到别人家去了。”

飞向太空的航程教案范文第5篇

探月成就令人瞩目

客观地说，印度的这次探月任务既不能说成功，也不能说失败，二者兼而有之。要想明确地回答它是取得了成功，或者说它已经失败了，似乎并不容易。也许，这个问题就像月球表面一样属于“灰色地带”。

印度月球任务是一项花费巨大，有很多科研目的的科学实验，它的实施受到世人瞩目。可以说，这次任务的大部分工程学目标都已实现，只不过整个过程并不圆满。

2008年10月22日。印度耗资1亿美元的探月卫星从位于孟加拉湾沿岸的斯里哈里科塔发射升空。这颗卫星由印度太空研究组织设计并制造，发射后几经曲折，总算成功进入月球轨道。从这个角度来说，印度实施的这项任务算是获得了巨大成功，只是在探测器到达月球附近时，出现了几个故障。

印度取得这样巨大的成就是不是因为“站在巨人的肩上”?答案显然不是，因为前往月球所需的知识和技术并不能通过请教和询问他国获得，每个国家都必须通过自身努力，“自学成才”。印度成功地进行了实验，最终达到了这个目标。除了印度以外，只有中国首航获得成功。据中国国家航天局说，“嫦娥1”号探月卫星自2007年发射升空后，在太空成功运行了16个月。印度的探月卫星在太空运行了大约10个月，而其他多数探月任务的寿命都要短得多。

然而，印度太空研究组织之前是不是太天真，从而过高地估计了这艘飞船的寿命，竟计划让它服役24个月?在这项任务最终被迫终止后，印度太空研究组织成立的故障分析委员会进行的调查可能会找到答案。

尽管这项任务被印度太空研究组织称为“工程学成就”，但是它在月球周围经历了一段非常艰辛的历程：火箭发生燃料泄漏差点使这项发射任务胎死腹中；飞船到达月球轨道几天后，它的供电系统出现问题，为此相关人员不得不激活一个备用系统。

“屋漏偏逢连阴雨”。没过多久。月球上的夏季高温导致该飞船温度过高。印度太空研究组织的科学家表示，该组织巧妙地进行任务操控，使这艘飞船避免了被完全烧毁的命运。在任务开始的几个月里，该飞船失去了用来监控月球上强辐射的精密遥控系统一星敏感器。但是，每当这个重达1350千克的遥控系统中的某个仪器失灵，印度太空研究组织的任务控制人员就会找到一个解决办法，让任务得以继续下去。

2009年8月29日，该机构突然与“月船1”号失去了联系，这个故障可能是由电力供应系统失灵造成的。虽然印度太空研究组织主席迈哈万・奈尔仍然声称这项任务“圆满成功”。但是在他的言论发表一天后，该任务就被迫终止了。

二合一任务

客观地说，印度这次探月任务面临的挑战比中国的首次月球任务更大一些。“月船1”号是一项二合一任务，它的主卫星需要在月球表面上空100千米的轨道运行(“嫦娥1”号是200千米)，而电脑显示器大小的一个小设备要在月球表面着陆。

2008年11月14日，印度完成了这项任务。到目前为止，除印度外，还没有哪一个国家在一次任务中同时成功发射月球轨道器和撞击器。这项任务不只是一项实验，它还是一份勇敢的月球地缘政治声明。因为在月球表面着陆的探测器把印度国旗永久地送上了月球。印度在继俄罗斯、美国和欧洲航天局之后，第四个做到了这一点。

做到这一点意义重大，因为即使是月球资源将来也会被各国瓜分，印度做到了其他许多国家所没有做到的(把自己的国旗送上了月球)，所以参加月球资源的“分赃”也就有了更充分的理由。

除此以外，这项探月任务还创造了很多第一。印度月球任务的成本没有超过1亿美元，从任务上马到任务结束，所用的时间也没有超过印度一开始宣称的8年期限。该飞船携带11种不同的先进仪器，这是有史以来探月卫星携带科研器材最多的一次。这项任务的目的是遥感绘制月球资源图，为制作三维图做准备，而且它还要在任务期间寻找月球上的水。

印度还创造了一个国际合作新模式。印度主动宣布，它很乐意为全球合作伙伴发射科研仪器。经过激烈竞争后，来自欧洲航天局、NASA和保加利亚的6个仪器被选中。欧洲航天局太空科学项目的首席科学家伯纳德・福伊认为，印度的这项任务是“迄今为止实施的一项多个大洲、多国参与的月球任务”。然而人们不太了解的一个事实是，把这些仪器送往40万千米以外的太空，印度不收取任何费用，相关国家只需要与印度分享科学数据就可以了。

寻找水资源

“月船1”号还是第一项在月球上寻找水而且寻找得最仔细的探月任务。不过到目前为止，水一直没被找到。搭乘“月船1”号的一颗美国微型雷达对月球最深的陨石坑进行了探测，来寻找水冰迹象。由于月球表面非常炎热，因此科学家认为，只有在月球极地永远处于阴影处的陨石坑里才有可能存在水。但是这些陨石坑非常深，内部极其黑暗，阳光根本无法照射到，因此勘测它们内部的唯一方法就是向其内部发射雷达信号。

这些发现令该任务的国际合作小组感到异常兴奋。美国休斯顿月球与行星研究所的保罗・斯普迪斯是用来寻找水的有效载荷的首席研究员，他表示：“以前从没看到过永久性阴影区的陨石坑被拍下照片。这些新雷达图片不仅从视觉上非常引人人胜，而且它们还对解开整个月球复杂的地质史非常有益。”

其他有关这些发现的科学报告也即将发表。在这些结果被公布以前，有关这项任务是否完成了它的科学目标的疑问仍将存在下去。不过这次月球任务的终止并不会影响印度的太空计划：该国计划2011年－2012年与俄罗斯合作，实施第二次探月任务一‘月船2’号；实施前往小行星的任务；在2013年向火星发射无人探测器，并在2015年将印度宇航员送入太空。乐观的印度太空研究组织科学家表示，“虽然‘月船1，号任务提前结束了。但是‘月船1’号精神将会永存”。

(盛文娟插画)

俄罗斯、美国和中国都相继将宇航员送上了太空，下一个是否将是印度呢?目前，印度的顶尖科学家目前正在为印度的第一个栽人航天计划积极做准备。与此同时印度也开始为其首名“太空人”寻找合适的梵文名字。据英国《秦晤士报》报道，印度航天研究与发展组织(ISRO)宣布，印度计划在2014年之前将自己的宇航员送上地球轨道，并在2020年之前，将印度自己的宇航员送上月球。